CN109813569B - 一种深层土壤快速采集装置 - Google Patents
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Abstract
本发明一种深层土壤快速采集装置，涉及土壤检测技术领域，包括采样机架、采样深度控制机构、土壤采样筒组件、钻头座组件和钻头组件，有益技术效果为本发明适用于不同的地质类型进行土壤采集，可以对较深的土壤层里的土壤进行采集；土壤采样筒组件深入到土壤内部足够的深度时，通过控制多个钻头组件将土柱的下端夹断，并对土柱的下端起到支撑的作用，避免在向上取出土柱时导致土柱被抽离、扯断。采样深度控制机构连接在采样机架的上端，土壤采样筒组件的两端分别滑动配合连接在采样机架的两端，土壤采样筒组件的中端通过螺纹连接在采样深度控制机构上，钻头座组件连接在土壤采样筒组件的下端，四个钻头组件均匀环绕设置在钻头座组件的下端。
Description
技术领域
本发明涉及土壤检测技术领域，更具体的说是一种深层土壤快速采集装置。
背景技术
现有专利号为CN201720934631.X的一种土壤采集装置，该实用新型公开了一种土壤采集装置，包括采集主杆、固定手柄、采样限位板、土壤采样筒、采样筒盖、多个采样打洞齿、多条分隔板插槽、活动手柄、转动轴承、驱动电机、一对手柄安装架及多块分隔板；采集主杆连固定手柄及采样限位板，土壤采样筒通过采样筒盖连采集主杆，采样打洞齿设在土壤采样筒下端，分隔板通过分隔板插槽插在土壤采样筒内，活动手柄通过转动轴承活动连接在采集主杆上端，一对手柄安装架分别对称安装在活动手柄上，驱动电机通过一对手柄安装架设在活动手柄上，驱动电机的输出端通过转动轴承与采集主杆的上端连接。该实用新型可用于土壤的采集，采集量大且能分块使用，便于后期检测等工作，能手动采集或电机辅助采集，省时省力。但是该装置不能对深层的土壤进行采集。
发明内容
本发明的目的是提供一种深层土壤快速采集装置，其有益效果为本发明适用于不同的地质类型进行土壤采集，可以对较深的土壤层里的土壤进行采集；土壤采样筒组件深入到土壤内部足够的深度时，通过控制多个钻头组件将土柱的下端夹断，并对土柱的下端起到支撑的作用，避免由于深入土壤的深度过深，在向上取出土柱时导致土柱被抽离、扯断。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种深层土壤快速采集装置，包括采样机架、采样深度控制机构、土壤采样筒组件、钻头座组件和钻头组件，所述的采样深度控制机构连接在采样机架的上端，土壤采样筒组件的两端分别滑动配合连接在采样机架的两端，土壤采样筒组件的中端通过螺纹连接在采样深度控制机构上，钻头座组件连接在土壤采样筒组件的下端，钻头组件设置有四个，四个钻头组件均匀环绕设置在钻头座组件的下端。
所述的采样机架包括横架板、L型支撑板、手握杆、底座板和导杆；横架板的两端分别固定连接一个L型支撑板，两个L型支撑板上端的外侧分别固定连接一个手握杆，两个L型支撑板下端的内侧分别固定连接一个底座板，两个底座板上分别固定连接一个导杆，两个导杆的上端皆固定连接在横架板上。
所述的采样深度控制机构包括内螺纹套筒、深度控制电机、传动轴、主动带轮和从动带轮；内螺纹套筒的上端通过带座轴承转动连接在横架板的中端，内螺纹套筒的上端固定连接从动带轮，从动带轮位于横架板的上端，从动带轮与主动带轮通过皮带带传动连接，主动带轮固定连接在传动轴上，深度控制电机的输出轴通过联轴器连接传动轴，深度控制电机通过电机架固定连接在横架板上。
所述的土壤采样筒组件包括外螺纹采集筒和Z型限位杆；Z型限位杆设置有两个，两个Z型限位杆对称固定连接在外螺纹采集筒的下端，两个Z型限位杆的上端分别滑动配合连接在两个导杆上，外螺纹采集筒的上端通过螺纹连接内螺纹套筒内，钻头座组件连接在外螺纹采集筒的下端，钻头座组件位于两个Z型限位杆的下端。
所述的钻头座组件包括环形刀具座、连接杆、齿圈、齿轮和刀具控制电机；齿圈通过带座轴承转动连接在外螺纹采集筒外壁的下端，齿圈的下端通过四个连接杆固定连接环形刀具座，环形刀具座与外螺纹采集筒的底面贴合；刀具控制电机的输出轴通过联轴器连接齿轮，刀具控制电机通过电机座固定连接在外螺纹采集筒的外壁上，齿轮与齿圈啮合传动连接。
所述的钻头组件包括铰接座、钻刀、侧板、圆柱杆、圆柱杆滑槽、摆杆、轴架板、拨杆滑槽、拨杆、连接块、电动伸缩杆和竖架板；铰接座固定连接在环形刀具座的底面上，钻刀的上端通过铰接轴转动连接在铰接座内，铰接座上端的外端固定连接两个侧板，两个侧板之间固定连接圆柱杆；摆杆的中端通过铰接轴转动连接在两个轴架板上，两个轴架板皆固定连接在环形刀具座上，摆杆的上下两端分别设置有拨杆滑槽和圆柱杆滑槽；所述圆柱杆滑动配合连接在圆柱杆滑槽内，拨杆滑动配合连接在拨杆滑槽内，拨杆固定连接在连接块上，连接块固定连接在电动伸缩杆的伸缩杆上，电动伸缩杆固定连接在竖架板上，竖架板固定连接在环形刀具座的顶面上。
所述的环形刀具座内圈的直径与外螺纹采集筒内圈的直径相等。
所述的钻刀的内侧面为弧形面；铰接座上的弧形面的半径与外螺纹采集筒内圈的直径相等。
本发明一种深层土壤快速采集装置的有益效果为：
本发明一种深层土壤快速采集装置，本发明中的钻头组件可以对坚硬的矿山水文地质类型进行土壤采集，解决了目前的土壤采集装置大多数为简易的手动土壤采集装置，只能对松软的土壤进行采集的不足，同时也可以对较深的土壤层里的土壤进行采集；钻头组件可以将待取样土柱周边的土进行切割，使土壤采样筒组件能够方便的取得完整的土柱，保证了土壤取样的完整性，避免影响采集土壤进行检测的结果；土壤采样筒组件深入到土壤内部足够的深度时，通过控制多个钻头组件将土柱的下端夹断，并对土柱的下端起到支撑的作用，避免由于深入土壤的深度过深，在向上取出土柱时导致土柱被抽离、扯断。
附图说明
图1为本发明整体的结构示意图；
图2为本发明整体的剖视结构示意图；
图3为本发明中多个钻头组件夹紧后的结构示意图；
图4为本发明中多个钻头组件夹紧后的剖视结构示意图；
图5为采样机架的结构示意图；
图6为采样深度控制机构的结构示意图；
图7为土壤采样筒组件的结构示意图；
图8为钻头座组件的结构示意图；
图9为钻头组件的结构示意图一；
图10为钻头组件的结构示意图二；
图11为钻头组件的部分结构示意图。
图中：采样机架1；横架板1-1；L型支撑板1-2；手握杆1-3；底座板1-4；；导杆1-5；采样深度控制机构2；内螺纹套筒2-1；深度控制电机2-2；传动轴2-3；主动带轮2-4；从动带轮2-5；土壤采样筒组件3；外螺纹采集筒3-1；Z型限位杆3-2；钻头座组件4；环形刀具座4-1；连接杆4-2；齿圈4-3；齿轮4-4；刀具控制电机4-5；钻头组件5；铰接座5-1；钻刀5-2；侧板5-3；圆柱杆5-4；圆柱杆滑槽5-5；摆杆5-6；轴架板5-7；拨杆滑槽5-8；拨杆5-9；连接块5-10；电动伸缩杆5-11；竖架板5-12。
具体实施方式
下面结合附图1-11和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
具体实施方式一：
下面结合图1-11说明本实施方式，一种深层土壤快速采集装置，包括采样机架1、采样深度控制机构2、土壤采样筒组件3、钻头座组件4和钻头组件5，所述的采样深度控制机构2连接在采样机架1的上端，土壤采样筒组件3的两端分别滑动配合连接在采样机架1的两端，土壤采样筒组件3的中端通过螺纹连接在采样深度控制机构2上，钻头座组件4连接在土壤采样筒组件3的下端，钻头组件5设置有四个，四个钻头组件5均匀环绕设置在钻头座组件4的下端。本发明在使用时，将采样机架1放置在待取样的地质表面上，使待取样的位置处于四个钻头组件5的下方，用双手握着采样机架1的上端，双脚踩着采样机架1的下端，保证装置工作过程中的稳定性，将钻头座组件4通电启动后，钻头座组件4带动四个钻头组件5做圆周运动，将采样深度控制机构2通电启动后，采样深度控制机构2带动土壤采样筒组件3向下移动，四个钻头组件5转动将待取样的土柱的周边的土壤进行切割，土壤采样筒组件3向下移动将土柱收集进土壤采样筒组件3内，当达到指定的深度时，控制四个钻头组件5，使四个钻头组件5的下端向中间靠拢夹紧，将土柱的下端夹断，使土壤采样筒组件3内的土柱完整的保留在土壤采样筒组件3内，当土壤采样筒组件3向上移动时，夹紧状态的四个钻头组件5对土壤采样筒组件3内的土柱的下端起到支撑的作用，避免由于深入土壤的深度过深，在向上取出土柱时导致土柱被抽离、扯断。
具体实施方式二：
下面结合图1-11说明本实施方式，所述的采样机架1包括横架板1-1、L型支撑板1-2、手握杆1-3、底座板1-4和导杆1-5；横架板1-1的两端分别固定连接一个L型支撑板1-2，两个L型支撑板1-2上端的外侧分别固定连接一个手握杆1-3，两个L型支撑板1-2下端的内侧分别固定连接一个底座板1-4，两个底座板1-4上分别固定连接一个导杆1-5，两个导杆1-5的上端皆固定连接在横架板1-1上。所述的采样机架1在使用时，用双手握着两个手握杆1-3，双脚踩着两个L型支撑板1-2的下端，保证装置工作过程中的稳定性。
具体实施方式三：
下面结合图1-11说明本实施方式，所述的采样深度控制机构2包括内螺纹套筒2-1、深度控制电机2-2、传动轴2-3、主动带轮2-4和从动带轮2-5；内螺纹套筒2-1的上端通过带座轴承转动连接在横架板1-1的中端，内螺纹套筒2-1的上端固定连接从动带轮2-5，从动带轮2-5位于横架板1-1的上端，从动带轮2-5与主动带轮2-4通过皮带带传动连接，主动带轮2-4固定连接在传动轴2-3上，深度控制电机2-2的输出轴通过联轴器连接传动轴2-3，深度控制电机2-2通过电机架固定连接在横架板1-1上。所述的采样深度控制机构2在使用时，将深度控制电机2-2通过导线连接电源和控制开关并开启，深度控制电机2-2带动传动轴2-3转动，传动轴2-3带动主动带轮2-4转动，主动带轮2-4通过皮带带动从动带轮2-5转动，从动带轮2-5带动内螺纹套筒2-1转动。
具体实施方式四：
下面结合图1-11说明本实施方式，所述的土壤采样筒组件3包括外螺纹采集筒3-1和Z型限位杆3-2；Z型限位杆3-2设置有两个，两个Z型限位杆3-2对称固定连接在外螺纹采集筒3-1的下端，两个Z型限位杆3-2的上端分别滑动配合连接在两个导杆1-5上，外螺纹采集筒3-1的上端通过螺纹连接内螺纹套筒2-1内，钻头座组件4连接在外螺纹采集筒3-1的下端，钻头座组件4位于两个Z型限位杆3-2的下端。所述的土壤采样筒组件3在使用时，内螺纹套筒2-1与外螺纹采集筒3-1之间通过螺纹连接，内螺纹套筒2-1转动时与外螺纹采集筒3-1之间产生相对位移，带动外螺纹采集筒3-1上下移动，两个Z型限位杆3-2对外螺纹采集筒3-1起到限位导向的作用。
具体实施方式五：
下面结合图1-11说明本实施方式，所述的钻头座组件4包括环形刀具座4-1、连接杆4-2、齿圈4-3、齿轮4-4和刀具控制电机4-5；齿圈4-3通过带座轴承转动连接在外螺纹采集筒3-1外壁的下端，齿圈4-3的下端通过四个连接杆4-2固定连接环形刀具座4-1，环形刀具座4-1与外螺纹采集筒3-1的底面贴合；刀具控制电机4-5的输出轴通过联轴器连接齿轮4-4，刀具控制电机4-5通过电机座固定连接在外螺纹采集筒3-1的外壁上，齿轮4-4与齿圈4-3啮合传动连接；四个钻头组件5均匀环绕固定连接在环形刀具座4-1的下端。所述的钻头座组件4在使用时，将刀具控制电机4-5通过导线连接电源和控制开关并开启，刀具控制电机4-5带动齿轮4-4转动，齿轮4-4带动齿圈4-3转动，齿圈4-3通过四个连接杆4-2带动环形刀具座4-1转动，环形刀具座4-1带动四个钻头组件5做圆周运动对土壤进行切割，土壤采样筒组件3带动转动的四个钻头组件5向下运动时，四个钻头组件5之间形成圆柱形的土柱，外螺纹采集筒3-1向下运动将土柱收集进外螺纹采集筒3-1内。
具体实施方式六：
下面结合图1-11说明本实施方式，所述的钻头组件5包括铰接座5-1、钻刀5-2、侧板5-3、圆柱杆5-4、圆柱杆滑槽5-5、摆杆5-6、轴架板5-7、拨杆滑槽5-8、拨杆5-9、连接块5-10、电动伸缩杆5-11和竖架板5-12；铰接座5-1固定连接在环形刀具座4-1的底面上，钻刀5-2的上端通过铰接轴转动连接在铰接座5-1内，铰接座5-1上端的外端固定连接两个侧板5-3，两个侧板5-3之间固定连接圆柱杆5-4；摆杆5-6的中端通过铰接轴转动连接在两个轴架板5-7上，两个轴架板5-7皆固定连接在环形刀具座4-1上，摆杆5-6的上下两端分别设置有拨杆滑槽5-8和圆柱杆滑槽5-5；所述圆柱杆5-4滑动配合连接在圆柱杆滑槽5-5内，拨杆5-9滑动配合连接在拨杆滑槽5-8内，拨杆5-9固定连接在连接块5-10上，连接块5-10固定连接在电动伸缩杆5-11的伸缩杆上，电动伸缩杆5-11固定连接在竖架板5-12上，竖架板5-12固定连接在环形刀具座4-1的顶面上。所述的钻头组件5在使用时，当需要夹断土柱的下端时，启动电动伸缩杆5-11，电动伸缩杆5-11的伸缩杆向外端运动带动连接块5-10向外端运动，连接块5-10带动拨杆5-9向外端运动，拨杆5-9在拨杆滑槽5-8内滑动，带动摆杆5-6的上端向外端转动，摆杆5-6的下端向内端转动，摆杆5-6通过轴架板5-7带动钻刀5-2的下端向内转动，四个钻刀5-2的下端靠拢并将土柱的下端夹断；向上取出土柱时，四个钻刀5-2可以对土柱的下端起到支撑的作用；土柱取出地面后，将装置平放在水平台上，控制四个电动伸缩杆5-11使四个钻刀5-2复位，取一个长的推杆，穿过内螺纹套筒2-1的上端，从外螺纹采集筒3-1的上端将土柱顺势向下推出，取出完整的土柱采集品。
具体实施方式七：
下面结合图1-11说明本实施方式，所述的环形刀具座4-1内圈的直径与外螺纹采集筒3-1内圈的直径相等。
具体实施方式八：
下面结合图1-11说明本实施方式，所述的钻刀5-2的内侧面为弧形面；铰接座5-1上的弧形面的半径与外螺纹采集筒3-1内圈的直径相等。
本发明一种深层土壤快速采集装置的工作原理：本发明在使用时，将采样机架1放置在待取样的地质表面上，使待取样的位置处于四个钻头组件5的下方，用双手握着采样机架1的上端，双脚踩着采样机架1的下端，保证装置工作过程中的稳定性，将钻头座组件4通电启动后，钻头座组件4带动四个钻头组件5做圆周运动，将采样深度控制机构2通电启动后，采样深度控制机构2带动土壤采样筒组件3向下移动，四个钻头组件5转动将待取样的土柱的周边的土壤进行切割，土壤采样筒组件3向下移动将土柱收集进土壤采样筒组件3内，当达到指定的深度时，控制四个钻头组件5，使四个钻头组件5的下端向中间靠拢夹紧，将土柱的下端夹断，使土壤采样筒组件3内的土柱完整的保留在土壤采样筒组件3内，当土壤采样筒组件3向上移动时，夹紧状态的四个钻头组件5对土壤采样筒组件3内的土柱的下端起到支撑的作用，避免由于深入土壤的深度过深，在向上取出土柱时导致土柱被抽离、扯断。
当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种深层土壤快速采集装置，包括采样机架（1）、采样深度控制机构（2）、土壤采样筒组件（3）、钻头座组件（4）和钻头组件（5），其特征在于：所述的采样深度控制机构（2）连接在采样机架（1）的上端，土壤采样筒组件（3）的两端分别滑动配合连接在采样机架（1）的两端，土壤采样筒组件（3）的中端通过螺纹连接在采样深度控制机构（2）上，钻头座组件（4）连接在土壤采样筒组件（3）的下端，钻头组件（5）设置有四个，四个钻头组件（5）均匀环绕设置在钻头座组件（4）的下端；
所述的采样机架（1）包括横架板（1-1）、L型支撑板（1-2）、手握杆（1-3）、底座板（1-4）和导杆（1-5）；横架板（1-1）的两端分别固定连接一个L型支撑板（1-2），两个L型支撑板（1-2）上端的外侧分别固定连接一个手握杆（1-3），两个L型支撑板（1-2）下端的内侧分别固定连接一个底座板（1-4），两个底座板（1-4）上分别固定连接一个导杆（1-5），两个导杆（1-5）的上端皆固定连接在横架板（1-1）上；
所述的采样深度控制机构（2）包括内螺纹套筒（2-1）、深度控制电机（2-2）、传动轴（2-3）、主动带轮（2-4）和从动带轮（2-5）；内螺纹套筒（2-1）的上端转动连接在横架板（1-1）的中端，内螺纹套筒（2-1）的上端固定连接从动带轮（2-5），从动带轮（2-5）位于横架板（1-1）的上端，从动带轮（2-5）与主动带轮（2-4）通过皮带带传动连接，主动带轮（2-4）固定连接在传动轴（2-3）上，深度控制电机（2-2）的输出轴通过联轴器连接传动轴（2-3），深度控制电机（2-2）通过电机架固定连接在横架板（1-1）上；
所述的土壤采样筒组件（3）包括外螺纹采集筒（3-1）和Z型限位杆（3-2）；Z型限位杆（3-2）设置有两个，两个Z型限位杆（3-2）对称固定连接在外螺纹采集筒（3-1）的下端，两个Z型限位杆（3-2）的上端分别滑动配合连接在两个导杆（1-5）上，外螺纹采集筒（3-1）的上端通过螺纹连接内螺纹套筒（2-1）内，钻头座组件（4）连接在外螺纹采集筒（3-1）的下端，钻头座组件（4）位于两个Z型限位杆（3-2）的下端；
所述的钻头座组件（4）包括环形刀具座（4-1）、连接杆（4-2）、齿圈（4-3）、齿轮（4-4）和刀具控制电机（4-5）；齿圈（4-3）转动连接在外螺纹采集筒（3-1）外壁的下端，齿圈（4-3）的下端通过四个连接杆（4-2）固定连接环形刀具座（4-1），环形刀具座（4-1）与外螺纹采集筒（3-1）的底面贴合；刀具控制电机（4-5）的输出轴通过联轴器连接齿轮（4-4），刀具控制电机（4-5）通过电机座固定连接在外螺纹采集筒（3-1）的外壁上，齿轮（4-4）与齿圈（4-3）啮合传动连接；
所述的钻头组件（5）包括铰接座（5-1）、钻刀（5-2）、侧板（5-3）、圆柱杆（5-4）、圆柱杆滑槽（5-5）、摆杆（5-6）、轴架板（5-7）、拨杆滑槽（5-8）、拨杆（5-9）、连接块（5-10）、电动伸缩杆（5-11）和竖架板（5-12）；铰接座（5-1）固定连接在环形刀具座（4-1）的底面上，钻刀（5-2）的上端通过铰接轴转动连接在铰接座（5-1）内，铰接座（5-1）上端的外端固定连接两个侧板（5-3），两个侧板（5-3）之间固定连接圆柱杆（5-4）；摆杆（5-6）的中端通过铰接轴转动连接在两个轴架板（5-7）上，两个轴架板（5-7）皆固定连接在环形刀具座（4-1）上，摆杆（5-6）的上下两端分别设置有拨杆滑槽（5-8）和圆柱杆滑槽（5-5）；所述圆柱杆（5-4）滑动配合连接在圆柱杆滑槽（5-5）内，拨杆（5-9）滑动配合连接在拨杆滑槽（5-8）内，拨杆（5-9）固定连接在连接块（5-10）上，连接块（5-10）固定连接在电动伸缩杆（5-11）的伸缩杆上，电动伸缩杆（5-11）固定连接在竖架板（5-12）上，竖架板（5-12）固定连接在环形刀具座（4-1）的顶面上。
2.根据权利要求1所述的一种深层土壤快速采集装置，其特征在于：所述的环形刀具座（4-1）内圈的直径与外螺纹采集筒（3-1）内圈的直径相等。
3.根据权利要求2所述的一种深层土壤快速采集装置，其特征在于：所述的钻刀（5-2）的内侧面为弧形面；铰接座（5-1）上的弧形面的半径与外螺纹采集筒（3-1）内圈的直径相等。
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