CN110244020B - 一种用于测定深层土壤湿度的探管 - Google Patents

Abstract

本发明为一种用于测定深层土壤湿度的探管，包括壳体，所述壳体内部转动连接有螺杆，所述螺杆外侧通过螺纹旋合连接有传动螺母，所述传动螺母的一侧焊接有滑块，所述壳体内腔侧壁开设有滑槽，所述传动螺母通过滑块与滑槽滑动连接，所述螺杆的底部焊接有第二齿轮，所述螺杆的上端连接有双向电机，所述传动螺母上固定连接有加压装置，所述加压装置的下方转动连接有转动套，所述转动套的外侧固定连接有第一齿轮，所述第一齿轮与第二齿轮通过齿牙啮合连接，所述转动套的内部安装有探管本体；本发明的目的是解决目前探管进入土壤时费时费力，无法探深，且容易损坏传感器的问题。

Description

一种用于测定深层土壤湿度的探管

技术领域

本发明属于土壤湿度检测技术领域，具体涉及一种用于测定深层土壤湿度的探管。

背景技术

土壤湿度即土壤含水量 ，在野外进行剖面观察时，区分土层湿润的程度，一般以干、稍润、润、潮、湿衡量，以手试之，有明显凉感为干；稍凉而不觉湿润为稍润；明显湿润，可压成各种形状而无湿痕为润；用手挤压时无水浸出，而有湿痕为潮；用手挤压，渍水出现为湿，在对一定深度的土壤进行测定时，需要使得探管进入土壤之中，探管中安装有湿度传感器，用来检测湿度。

目前的探管通常为直管结构，在探管进入土壤中时，往往都是人工对其按压，使得探管一点一点进入土壤内部，整个过程费时费力，无法探深，不方便于日常的使用，且容易损坏传感器。

发明内容

本发明提供一种用于测定深层土壤湿度的探管，目的是解决目前探管进入土壤时费时费力，无法探深，且容易损坏传感器的问题。

本发明实施例的提供了一种用于测定深层土壤湿度的探管，包括壳体，所述壳体内部转动连接有螺杆，所述螺杆外侧通过螺纹旋合连接有传动螺母，所述传动螺母的一侧焊接有滑块，所述壳体内腔侧壁开设有滑槽，所述传动螺母通过滑块与滑槽滑动连接，所述螺杆的底部焊接有第二齿轮，所述螺杆的上端连接有双向电机，所述传动螺母上固定连接有加压装置，所述加压装置的下方转动连接有转动套，所述转动套的外侧固定连接有第一齿轮，所述第一齿轮与第二齿轮通过齿牙啮合连接，所述转动套的内部安装有探管本体。

作为优选，所述探管本体包括管体，所述管体底部内侧开设有导向孔，所述导向孔内部安装有湿度传感器，所述管体呈螺旋状且底部设有一锥形头，所述湿度传感器上设有贯穿锥形头的探测管，所述管体的顶部固定连接有竖直分布的直管，所述直管和管体的螺旋中心同轴心，且内腔连通，所述直管的顶部固定连接有连接套。

作为优选，所述湿度传感器套设在导向孔内且呈间隙配合，所述探测管和锥形头呈滑动配合，所述湿度传感器的上方固定连接有导向柱，所述导向柱与所述导向孔滑动连接，所述导向柱上方连接有软传动轴，所述软传动轴向上延伸且贯穿于所述管体与直管的内腔中，所述软传动轴的上方连接有驱动柱，所述驱动柱侧壁与所述连接套内壁通过螺纹连接，所述驱动柱的上端面固定连接有位于调节杆，所述调节杆向上延伸，贯穿所述加压装置并伸出到所述壳体外部，所述调节杆的上端面固定连接有把手。

作为优选，所述管体的外边侧开设有螺旋状的滑槽。

作为优选，所述转动套的内腔侧壁上安装有夹紧机构，所述转动套与所述探管本体通过夹紧机构相连接。

作为优选，所述夹紧机构包括第二弹簧，所述第二弹簧的一端固定连接于所述转动套的内腔侧壁上，所述第二弹簧有若干个，其围绕所述转动套的中心轴呈均布排列，所述第二弹簧靠近探管本体的一侧固定连接有弧形夹块。

作为优选，所述加压装置包括加压壳体，所述加压壳体的下方设置有两个凸腔，所述两个凸腔内部分别滑动连接有第一活塞和第二活塞，所述第二活塞与加压壳体的顶部内表壁之间连接有第一弹簧，所述第二活塞的面积大于第一活塞的面积，所述第一活塞上表面、第二活塞上表面和加压壳体的内腔之间填充有液压油，所述第一活塞的下表面固定连接有第一活塞杆，所述第一活塞杆的下端面与所述传动螺母固定连接，所述第二活塞的下表面固定连接有第二活塞杆，所述第二活塞杆的下方与所述转动套转动连接，所述第二活塞杆为内部具有空腔，所述调节杆贯穿于所述第二活塞杆的空腔中，并向上延伸穿过所述第二活塞和壳体，延伸至壳体外部。

作为优选，所述调节杆与所述第二活塞之间，所述调节杆与所述壳体之间，均安装有密封件。

作为优选，所述转动套的上顶壁通过挡圈卡合在所述第二活塞杆的下端侧壁上。

一种用于测定深层土壤湿度的探管的工作方法，该方法包括以下步骤：

A、启动双向电机，双向电机的输出轴带动螺杆和第二齿轮转动；

B、传动螺母在螺杆的带动下沿滑槽向上移动，从而带动第一活塞杆和第一活塞向上移动；

C、第一活塞对液压油施加压力，液压油推动第二活塞向下移动，从而带动第二活塞杆、转动套、探管本体向下移动；

D、转动套在向下移动的同时，其在第一齿轮和第二齿轮的驱动下转动，从而使探管本体在向下移动的同时发生转动；

E、管体底部末端的锥形头和地面接触，锥形头钻入土壤内，管体被挤入地下；

F、当锥形头到达指定深度后，关闭双向电机，使管体停止运动；

G、手动旋转把手，把手通过调节杆带动驱动柱旋转，驱动柱在与连接套螺纹配合的作用下向下移动，从而带动软传动轴、导向柱、湿度传感器、探测管向下移动；

H、探测管从锥形头中伸出接触土壤，并对土壤湿度进行检测。

本申请提供的技术方案至少具有以下技术效果：

1、本发明中，通过在螺杆上旋合连接有传动螺母，在螺杆底部固定连接有第二齿轮，可使双向电机在带动螺杆转动的过程中，利用传动螺母带动转动套上下移动，同时还能利用第二齿轮带动转动套旋转，从而可利用一个双向电机同时带动管体产生上下移动和转动的两个动作，该设计结构巧妙，有效的简化了装置结构，使装置更加轻巧，使用方便，节约成本。

2、本发明中，通过在传动螺母和转动套之间设置加压装置，利用液压油将第一活塞向上运动时所施加给液压油的压力传送到第二活塞上来，由于第二活塞的面积大于第一活塞的面积，因此在液压油所传送压强相等的情况下，第二活塞所产生的力会大于第一活塞施加的力，从而可以将管体向下移动的驱动力放大，使管体更容易钻入土壤中。

3、本发明中，采用螺旋状管体，并在管体的底部设有一锥形头，锥形头起到导向作用，在管体钻入地下的过程中，当锥形头碰触到硬质层时，由于锥形头处于螺旋状管体的螺旋末端，具有倾斜角度，产生一个倾斜穿插力，从而避免垂直挤压硬质块，方便探深。

4、本发明中，将湿度传感器设置于管体末端的导向孔内，湿度传感器上的探测管可以贯穿锥形头并滑动连接，湿度传感器的设置在导向孔内的导向柱下方，连接套内旋合的驱动柱通过软传动轴和导向柱相连接，由此通过旋转把手，可利用旋合作用带动探测管伸出锥形头或隐藏在锥形头内，从而具有保护探测管的作用。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为图1中A部分的放大图；

图3为图1中B部分的放大图；

图4为图3中的C-C向剖视图；

图5为探管本体的结构示意图；

图6为探管本体的管体末端内部的结构示意图；

图7为探管的连接套内的结构示意图。

图中，1、壳体；2、加压装置；201、加压壳体；202、第一弹簧；203、液压油；204、第一活塞杆；205、第二活塞杆；206、第一活塞；207、第二活塞；3、探管本体；301、管体；302、湿度传感器；303、锥形头；304、直管；305、连接套；306、导向孔；307、导向柱；308、驱动柱；309、软传动轴；310、把手；311、滑槽;312、探测管；313、调节杆；4、转动套；5、螺杆；6、第二齿轮；7、传动螺母；8、滑块；9、滑槽；10、密封件；11、双向电机；12、第一齿轮；13、弧形夹块；14、第二弹簧；15、夹紧机构。

具体实施方式

本发明实施例提供一种用于测定深层土壤湿度的探管，目的是解决目前探管进入土壤时费时费力，无法探深，且容易损坏传感器的问题。

通过在螺杆5上旋合连接有传动螺母7，在螺杆5底部固定连接有第二齿轮6，可使双向电机11在带动螺杆5转动的过程中，利用传动螺母7带动转动套4上下移动，同时还能利用第二齿轮6带动转动套4旋转，从而可利用一个双向电机11同时带动管体301产生上下移动和转动的两个动作，该设计结构巧妙，有效的简化了装置结构，使装置更加轻巧，使用方便，节约成本。

通过在传动螺母7和转动套之间设置加压装置2，利用液压油203将第一活塞206向上运动时所施加给液压油203的压力传送到第二活塞207上来，由于第二活塞207的面积大于第一活塞206的面积，因此在液压油所传送压强相等的情况下，第二活塞207所产生的力会大于第一活塞206施加的力，从而可以将管体301向下移动的驱动力放大，使管体301更容易钻入土壤中。

通过采用螺旋状管体301，并在管体301的底部设有一锥形头303，可使管体301在钻入地下的过程中，当锥形头303碰触到硬质层时，由于锥形头303处于螺旋状管体301的螺旋末端，具有倾斜角度，产生一个倾斜穿插力，从而避免垂直挤压硬质块，方便探深。

此外，将湿度传感器302设置于管体301末端的导向孔306内，湿度传感器302上的探测管312可以贯穿锥形头303并滑动连接，湿度传感器302的设置在导向孔306内的导向柱307下方，连接套305内旋合的驱动柱308通过软传动轴309和导向柱307相连接，由此通过旋转把手310，可利用旋合作用带动探测管312伸出锥形头303或隐藏在锥形头303内，从而具有保护探测管312的作用。

为了更好的理解本发明的技术方案，以下结合附图及实施例对本发明的技术方案进行详细叙述：

本发明实施例的提供了一种用于测定深层土壤湿度的探管，如图1所示，主要包括壳体1，所述壳体1内部转动连接有螺杆5，所述螺杆5外侧通过螺纹旋合连接有传动螺母7，所述传动螺母7的一侧焊接有滑块8，所述壳体1内腔侧壁开设有滑槽9，所述传动螺母7通过滑块8与滑槽9滑动连接，所述螺杆5的底部焊接有第二齿轮6，所述螺杆5的上端连接有双向电机11，双向电机11可带动螺杆5发生转动，从而带动传动螺母7上下移动。所述滑槽9能够防止传动螺母7在竖直方向上运动的过程中发生偏移。所述传动螺母7上固定连接有加压装置2，所述加压装置2的下方转动连接有转动套4，转动套4横截面呈U形结构，所述转动套4的外侧固定连接有第一齿轮12，所述第一齿轮12与第二齿轮6通过齿牙啮合连接，所述转动套4的内部安装有探管本体3。

具体的，如图5所示，所述探管本体3包括管体301，所述管体301的外边侧开设有螺旋状的滑槽311，滑槽311的作用是减小和土壤层间的摩擦力。所述管体301底部内侧开设有导向孔306，所述导向孔306内部安装有湿度传感器302，所述管体301呈螺旋状且底部设有一锥形头303，所述湿度传感器302上设有贯穿锥形头303的探测管312，所述管体301的顶部固定连接有竖直分布的直管304，所述直管304和管体301的螺旋中心同轴心，且内腔连通，所述直管304的顶部固定连接有连接套305。螺旋状的管体301，方便穿插地下硬质层。

具体的，如图6、图7所示，所述湿度传感器302套设在导向孔306内且呈间隙配合，所述探测管312和锥形头303呈滑动配合，可收缩也可伸出，方便保护探测管312。所述湿度传感器302的上方固定连接有导向柱307，所述导向柱307与所述导向孔306滑动连接，所述导向柱307上方连接有软传动轴309，所述软传动轴309向上延伸且贯穿于所述管体301与直管304的内腔中，所述软传动轴309的上方连接有驱动柱308，所述驱动柱308侧壁与所述连接套305内壁通过螺纹连接，所述驱动柱308的上端面固定连接有位于调节杆313，所述调节杆313向上延伸，贯穿所述加压装置2并伸出到所述壳体1外部，所述调节杆313的上端面固定连接有把手310。

具体的，如图3所示，所述转动套4的内腔侧壁上安装有夹紧机构15，所述转动套4与所述探管本体3通过夹紧机构15相连接。所述夹紧机构15包括第二弹簧14，所述第二弹簧14的一端固定连接于所述转动套4的内腔侧壁上，所述第二弹簧14有若干个，其围绕所述转动套4的中心轴呈均布排列，所述第二弹簧14靠近探管本体3的一侧固定连接有弧形夹块13。

具体的，如图2所示，所述加压装置2包括加压壳体201，所述加压壳体201的下方设置有两个凸腔，所述两个凸腔内部分别滑动连接有第一活塞206和第二活塞207，所述第二活塞207与加压壳体201的顶部内表壁之间连接有第一弹簧202，所述第二活塞207的面积大于第一活塞206的面积，所述第一活塞206上表面、第二活塞207上表面和加压壳体201的内腔之间填充有液压油203，所述第一活塞206的下表面固定连接有第一活塞杆204，所述第一活塞杆204的下端面与所述传动螺母7固定连接，所述第二活塞207的下表面固定连接有第二活塞杆205，所述第二活塞杆205的下方与所述转动套4转动连接，所述第二活塞杆205为内部具有空腔，所述调节杆313贯穿于所述第二活塞杆205的空腔中，并向上延伸穿过所述第二活塞207和壳体1，延伸至壳体1外部。所述调节杆313与所述第二活塞207之间，所述调节杆313与所述壳体1之间，均安装有密封件10。所述转动套4的上顶壁通过挡圈卡合在所述第二活塞杆205的下端侧壁上。

使用时，启动双向电机11，双向电机11的输出轴带动螺杆5和第二齿轮6转动。传动螺母7在螺杆5的带动下沿滑槽9向上移动，从而带动第一活塞杆204和第一活塞206向上移动。第一活塞206对液压油203施加压力，液压油203推动第二活塞207向下移动，从而带动第二活塞杆205、转动套4、探管本体3向下移动。转动套4在向下移动的同时，其在第一齿轮12和第二齿轮6的驱动下转动，从而使探管本体3在向下移动的同时发生转动。管体301底部末端的锥形头303和地面接触，锥形头303钻入土壤内，管体301被挤入地下，当遇到硬质层时，锥形头303处于螺旋状管体301的螺旋末端，具有倾斜角度，产生一个倾斜穿插力，从而避免垂直挤压硬质块，方便探深。当锥形头303到达指定深度后，关闭双向电机11，使管体301停止运动。手动旋转把手310，把手310通过调节杆313带动驱动柱308旋转，驱动柱308在与连接套305螺纹配合的作用下向下移动，从而带动软传动轴309、导向柱307、湿度传感器302、探测管312向下移动。探测管312从锥形头303中伸出接触土壤，并对土壤湿度进行检测。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种用于测定深层土壤湿度的探管，包括壳体（1），其特征在于，所述壳体（1）内部转动连接有螺杆（5），所述螺杆（5）外侧通过螺纹旋合连接有传动螺母（7），所述传动螺母（7）的一侧焊接有滑块（8），所述壳体（1）内腔侧壁开设有滑槽（9），所述传动螺母（7）通过滑块（8）与滑槽（9）滑动连接，所述螺杆（5）的底部焊接有第二齿轮（6），所述螺杆（5）的上端连接有双向电机（11），所述传动螺母（7）上固定连接有加压装置（2），所述加压装置（2）的下方转动连接有转动套（4），所述转动套（4）的外侧固定连接有第一齿轮（12），所述第一齿轮（12）与第二齿轮（6）通过齿牙啮合连接，所述转动套（4）的内部安装有探管本体（3）；

所述加压装置（2）包括加压壳体（201），所述加压壳体（201）的下方设置有两个凸腔，所述两个凸腔内部分别滑动连接有第一活塞（206）和第二活塞（207），所述第二活塞（207）与加压壳体（201）的顶部内表壁之间连接有第一弹簧（202），所述第二活塞（207）的面积大于第一活塞（206）的面积，所述第一活塞（206）上表面、第二活塞（207）上表面和加压壳体（201）的内腔之间填充有液压油（203），所述第一活塞（206）的下表面固定连接有第一活塞杆（204），所述第一活塞杆（204）的下端面与所述传动螺母（7）固定连接，所述第二活塞（207）的下表面固定连接有第二活塞杆（205），所述第二活塞杆（205）的下方与所述转动套（4）转动连接，所述第二活塞杆（205）为内部具有空腔；

所述探管本体（3）包括管体（301），所述管体（301）底部内侧开设有导向孔（306），所述导向孔（306）内部安装有湿度传感器（302），所述管体（301）呈螺旋状且底部设有一锥形头（303），所述湿度传感器（302）上设有贯穿锥形头（303）的探测管（312），所述管体（301）的顶部固定连接有竖直分布的直管（304），所述直管（304）和管体（301）的螺旋中心同轴心，且内腔连通，所述直管（304）的顶部固定连接有连接套（305）；所述湿度传感器（302）套设在导向孔（306）内且呈间隙配合，所述探测管（312）和锥形头（303）呈滑动配合，所述湿度传感器（302）的上方固定连接有导向柱（307），所述导向柱（307）与所述导向孔（306）滑动连接，所述导向柱（307）上方连接有软传动轴（309），所述软传动轴（309）向上延伸且贯穿于所述管体（301）与直管（304）的内腔中，所述软传动轴（309）的上方连接有驱动柱（308），所述驱动柱（308）侧壁与所述连接套（305）内壁通过螺纹连接，所述驱动柱（308）的上端面固定连接有位于调节杆（313），所述调节杆（313）贯穿于所述第二活塞杆（205）的空腔中，并向上延伸穿过所述第二活塞（207）和壳体（1），延伸至壳体（1）外部，所述调节杆（313）的上端面固定连接有把手（310）。

2.根据权利要求1所述的用于测定深层土壤湿度的探管，其特征在于，所述管体（301）的外边侧开设有螺旋状的滑槽（311）。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的用于测定深层土壤湿度的探管，其特征在于，所述转动套（4）的内腔侧壁上安装有夹紧机构（15），所述转动套（4）与所述探管本体（3）通过夹紧机构（15）相连接。

4.根据权利要求3所述的用于测定深层土壤湿度的探管，其特征在于，所述夹紧机构（15）包括第二弹簧（14），所述第二弹簧（14）的一端固定连接于所述转动套（4）的内腔侧壁上，所述第二弹簧（14）有若干个，其围绕所述转动套（4）的中心轴呈均布排列，所述第二弹簧（14）靠近探管本体（3）的一侧固定连接有弧形夹块（13）。

5.根据权利要求1所述的用于测定深层土壤湿度的探管，其特征在于，所述调节杆（313）与所述第二活塞（207）之间，所述调节杆（313）与所述壳体（1）之间，均安装有密封件（10）。

6.根据权利要求1所述的用于测定深层土壤湿度的探管，其特征在于，所述转动套（4）的上顶壁通过挡圈卡合在所述第二活塞杆（205）的下端侧壁上。

7.根据权利要求1所述的用于测定深层土壤湿度的探管的工作方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

A、启动双向电机（11），双向电机（11）的输出轴带动螺杆（5）和第二齿轮（6）转动；

B、传动螺母（7）在螺杆（5）的带动下沿滑槽（9）向上移动，从而带动第一活塞杆（204）和第一活塞（206）向上移动；

C、第一活塞（206）对液压油（203）施加压力，液压油（203）推动第二活塞（207）向下移动，从而带动第二活塞杆（205）、转动套（4）、探管本体（3）向下移动；

D、转动套（4）在向下移动的同时，其在第一齿轮（12）和第二齿轮（6）的驱动下转动，从而使探管本体（3）在向下移动的同时发生转动；

E、管体（301）底部末端的锥形头（303）和地面接触，锥形头（303）钻入土壤内，管体（301）被挤入地下；

F、当锥形头（303）到达指定深度后，关闭双向电机（11），使管体（301）停止运动；

G、手动旋转把手（310），把手（310）通过调节杆（313）带动驱动柱（308）旋转，驱动柱（308）在与连接套（305）螺纹配合的作用下向下移动，从而带动软传动轴（309）、导向柱（307）、湿度传感器（302）、探测管（312）向下移动；

H、探测管（312）从锥形头（303）中伸出接触土壤，并对土壤湿度进行检测。

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