CN110389047A - 一种手持式土壤取样器及基于其的深层土壤取样方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种手持式土壤取样器及基于其的深层土壤取样方法；取样器包括：取样杆，其内部设置有取样空腔和活塞杆安装孔，其外壁设置有齿条；活塞组件，其包括活塞头、活塞杆，活塞头和活塞杆分别置于取样空腔和活塞杆安装孔内；活塞杆可带动所述活塞头在取样空腔内上下移动；活塞头填充在取样空腔下部时使取样杆底端形成实心结构；套筒，其内径与取样杆外径相适配，其上设置有与齿条相啮合齿轮驱动组件，支撑架，用于安装所述套筒，起到固定支撑作用。利用该取样器的取样方法可实现土壤深层原位取样，操作简便容易。

Description

一种手持式土壤取样器及基于其的深层土壤取样方法

技术领域

本发明涉及土壤检测取样设备和取样方法，尤其涉及一种手持式土壤取样器及基于该取样器的深层土壤取样方法。

背景技术

土壤取样器，是指用于获取土壤样品的工具。常用的有土钻、铁锹和铁铲。为了方便取样，现有技术中有很多种土壤取样器，对于表层土壤取样比较容易实现，但是对于深层的土壤进行取样具有一定的困难。用取样器直接向土壤中插入，由于人工力量有限，超过一定深度就很难操作，采用螺旋式土钻或其他旋转方式进行下钻，就会破坏土壤结构，取得的土壤样品不能真实反映出土壤自身的性状。电动式的土壤取样器，虽然操作省力，但是制造成本高，体积和重量较大，携带不方便。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种手持式土壤取样器，可通过手动操作将取样杆插入较深的深度且实现原位取样，不破会土壤结构；本发明还提供一种基于该土壤取样器的深层土壤取样方法。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种手持式土壤取样器，其关键技术在于，其包括：

取样杆1，其内部由下至上分别设置有取样空腔5和活塞杆安装孔12，其外壁设置有垂直顺序排列的若干卡齿9，若干所述卡齿9形成齿条；

活塞组件，其包括活塞头7、活塞杆8和第一手柄4，所述活塞头7和活塞杆8分别置于所述取样空腔5和所述活塞杆安装孔12内，所述活塞头7顶部与所述活塞杆8底部连接，所述活塞杆8顶端由所述活塞杆安装孔12顶部伸出与所述第一手柄4固定连接；所述活塞杆8可带动所述活塞头7在所述取样空腔5内上下移动；所述活塞头7填充在所述取样空腔5下部时使取样杆1底端形成实心结构；

套筒2，其内径与所述取样杆1外径相适配，其上设置有齿轮驱动组件，所述齿轮驱动组件与所述卡齿9形成的齿条相啮合，通过齿轮驱动组件的转动可驱动所述取样杆1垂直升降；

支撑架3，用于安装所述套筒2，起到固定支撑作用。

作为本发明的进一步改进，所述取样杆1底端为楔形端头6，所述活塞头7底端形状与所述楔形端头6相适配。

作为本发明的进一步改进，所述活塞杆8与所述活塞杆安装孔12之间通过螺纹配合，所述活塞杆8与所述活塞头7转动连接，所述取样空腔5内设置有限制所述活塞头7旋转的结构。

作为本发明的进一步改进，所述取样空腔5内壁上部设置有导向板条13，所述活塞头7上设置有与所述导向板条13配合的导向滑槽14，通过所述导向板条13和导向滑槽14限制所述活塞头7的旋转。

作为本发明的进一步改进，所述取样杆1为上下直径均匀的直筒型结构，其外壁设置有凹槽11，所述卡齿9设置于所述凹槽11内。

作为本发明的进一步改进，所述套筒2侧壁设置有窗孔15，所述齿轮驱动组件包括固定设置在所述窗孔15两侧的耳板16，设置在两个耳板16之间的齿轮17，所述齿轮17两端固定设置有齿轮轴18，所述齿轮轴18设置在所述耳板16上，其中一个齿轮轴18连接设置有驱动所述齿轮17转动的扳杆22，所述齿轮17通过所述窗孔15与所述卡齿9啮合。

作为本发明的进一步改进，所述耳板16上设置有横向延伸的滑槽19，所述滑槽19内设置有滑块20，所述齿轮轴18设置在所述滑块20内，所述耳板16上设置有使所述滑块20定位的顶丝21。

作为本发明的进一步改进，所述支撑架3包括基座23、三个以上的支腿24以及底板25，所述支腿24顶端与所述基座23铰连、底端与所述底板25铰连，所述底板25中部设置有中心孔26。

作为本发明的进一步改进，所述底板25上设置有若干定位孔27。

一种基于如上所述土壤取样器的深层土壤取样方法，其关键在于，所述方法操作步骤如下：安装支撑架3，将套筒2固定在所述支撑架3上；将所述取样杆1插入到所述套筒2内，确保所述活塞头7位于最底端；使所述取样杆1向下插入到土壤中，并且使所述卡齿9与所述套筒2上的齿轮驱动组件相啮合，通过所述齿轮驱动组件继续向下推动取样杆1；当所述取样杆1插入到预定深度使，通过第一手柄4和活塞杆8将所述活塞头7向上提起，使所述取样杆1底部的取样空腔5空置；通过齿轮驱动组件继续向下推动取样杆1，取样空腔5内逐渐装入土壤形成土壤柱；取样杆1插入深度满足要求后，通过齿轮驱动组件使取样杆1逐渐提起直至退出地面；从所述套筒2内取出取样杆1，通过第一手柄4和活塞杆8将所述活塞头7向下推动，将取样空腔5中的土壤柱推出，完成取样。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本发明相比装有电动装置等驱动装置的取样器，整体结构较为简单，且成本低，操作方便，安全性高。

本发明通过支撑架、套筒形成的固定支撑平台，给取样筒提供了定位和施加推力的基础，通过齿轮驱动组件可以手动向下推动取样筒，操作简便轻松，可以将取样杆轻易的插入到较深的土壤内。由于取样杆没有螺旋钻头，垂直直线下插，并且不旋转，底端的取样空腔先被活塞头实施封堵，因此不会破会土壤结构，并且在预定深度内开始取样，取出后再通过活塞头推出土壤柱，整个过程简便快捷，且在不破坏土壤结构的情况下实现深层土壤的原位取样。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是取样杆和活塞组件配合的剖视结构示意图。

图3是图2的局部放大结构示意图。

图4是取样杆的剖视结构示意图。

图5是活塞组件的结构示意图。

图6是支撑架的整体结构示意图。

图7是套筒的剖视结构示意图。

图8是底板的俯视结构示意图。

图9是滑轨和定位卡块配合的结构示意图。

图10是滑轨和定位卡块的俯视结构示意图。

其中：1取样杆、2套筒、3支撑架、4第一手柄、5取样空腔、6楔形端头、7活塞头、8活塞杆、9卡齿、10第二手柄、11凹槽、12活塞杆安装孔、13导向板条、14导向滑槽、15窗孔、16耳板、17齿轮、18齿轮轴、19滑槽、20滑块、21顶丝、22扳杆、23基座、24支腿、25底板、26中心孔、27定位孔、28滑轨、29定位槽、30移位槽、31定位卡块、32万向球头、33连接环。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对发明进行清楚、完整的描述，需要理解的是，术语“中心”、“竖向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1-10所示的一种手持式土壤取样器，其包括：取样杆1、设置在所述取样杆1内的活塞组件、套筒2以及支撑架3。

如图2-4所示，所述取样杆1内部由下至上分别设置有取样空腔5和活塞杆安装孔12，其外壁设置有垂直顺序排列的若干卡齿9，若干所述卡齿9形成齿条。所述取样杆1顶端固定设置有第二手柄10。

如图2、图3和图5所示，所述活塞组件包括活塞头7、活塞杆8和第一手柄4，所述活塞头7和活塞杆8分别置于所述取样空腔5和所述活塞杆安装孔12内，所述活塞头7顶部与所述活塞杆8底部连接，所述活塞杆8顶端由所述活塞杆安装孔12顶部伸出与所述第一手柄4固定连接；所述活塞杆8可带动所述活塞头7在所述取样空腔5内上下移动；所述活塞头7填充在所述取样空腔5下部时使取样杆1底端形成实心结构；所述活塞头7的高度小于所述取样空腔5的高度，活塞杆8可带动所述活塞头7在所述取样空腔5内上下移动。

如图6和图7所示，所述套筒2内径与所述取样杆1外径相适配，套筒2上设置有齿轮驱动组件，所述齿轮驱动组件与所述卡齿9形成的齿条相啮合，通过齿轮驱动组件的转动可驱动所述取样杆1垂直升降；所述支撑架3用于安装所述套筒2，起到固定支撑作用。

如图1-4所示，本实施例中，所述取样杆1为上下直径均匀的直筒型结构，其外壁设置有凹槽11，所述卡齿9设置于所述凹槽11内；所述取样空腔5的内径大于所述活塞杆安装孔12的内径。因此，取样杆1上部设置所述活塞杆安装孔12的一段具有较厚的壁厚，该较厚的壁厚给所述凹槽11和卡齿9的设置提供了条件；而取样杆1下部设置所述取样空腔5的部分则壁厚较薄，但是可以形成直径较大的取样空腔5，满足取样的需要。上述结构的设置，能够确保取样杆1为上下直径均匀的直筒型结构，并且最大程度的降低取样杆1的直径，从而减轻其重量和制造的成本。

取样杆1为上下直径均匀的直筒型结构，使取样杆1向土壤中插入时提供了较好的条件，减小阻力，也避免破坏土壤结构。

如图1、图2、图4和图5所示，所述取样杆1底端为楔形端头6，楔形端头6便于取样杆破土插入到土壤中；所述活塞头7底端形状与所述楔形端头6相适配。

所述活塞杆8与所述活塞杆安装孔12之间通过螺纹配合，所述活塞杆8与所述活塞头7转动连接，所述取样空腔5内设置有限制所述活塞头7旋转的结构。如图2、图4和图5所示，所述取样空腔5内壁上部设置有导向板条13，所述活塞头7上设置有与所述导向板条13配合的导向滑槽14，通过所述导向板条13和导向滑槽14限制所述活塞头7的旋转。

由于取样杆1上部设置所述活塞杆安装孔12的一段具有较厚的壁厚，也给活塞杆安装孔12设置内螺纹提供了条件。由于所述活塞头7的底端为楔形的尖端结构，因此在向下推出土壤柱时需要避免活塞头7旋转破坏土壤柱，通过活塞头7与取样空腔5之间的导向板条13和导向滑槽14，即限制了活塞头7不能旋转，同时也可以使其垂直升降移动。如图，所述导向板条13位于取样空腔5上部，保证所述取样空腔5下部内壁的光滑，所述导向滑槽14也没有贯穿活塞头7侧壁，从而保证了其最底端外周面的完整，使其能够将取样空腔5端口部完全封闭。导向板条13和导向滑槽14的长度设置，使活塞头7向上具有足够的移动空间，向下落到最底端时，导向板条13和导向滑槽14不会滑脱。

如图6和图7所示，所述套筒2侧壁设置有窗孔15，所述齿轮驱动组件包括固定设置在所述窗孔15两侧的耳板16，设置在两个耳板16之间的齿轮17，所述齿轮17两端固定设置有齿轮轴18，所述齿轮轴18设置在所述耳板16上，其中一个齿轮轴18连接设置有驱动所述齿轮17转动的扳杆22，所述齿轮17通过所述窗孔15与所述卡齿9啮合。所述耳板16上设置有横向延伸的滑槽19，所述滑槽19内设置有滑块20，所述齿轮轴18设置在所述滑块20内，所述耳板16上设置有使所述滑块20定位的顶丝21。通过所述滑槽19和滑块20，使套筒2上的齿轮17能够内外移动调整位置，使用时先将其顶丝21松开使齿轮17向外移动，脱离所述窗孔15，这样才能使取样杆1插入到套筒2内，然后再适当位置时将齿轮17向窗孔15内推动使其与卡齿9啮合，然后通过所述顶丝21将齿轮17固定。此时可通过扳杆22转动所述齿轮17，使取样杆1上下移动。所述取样杆1上可设置有刻度，从而判断取样杆1插入土壤的深度。

如图6和图8所示，所述支撑架3包括基座23、三个以上的支腿24以及底板25，所述支腿24顶端与所述基座23铰连、底端与所述底板25铰连，所述底板25中部设置有中心孔26。所述底板25上设置有若干定位孔27。所述套筒2下端与所述基座23通过螺纹固定连接。所述支腿24为可伸缩的支腿，可以调整所述基座23的高度，进而调整所述套筒2的高度，进而可以限制所述取样杆可以插入土壤的最大深度。当然，所述取样杆1能够插入土壤中的伸入也取决于其本身的长度，实际使用中，可以根据需要制造不同长度的取样杆。

所述底板25的中部设置有中心孔26，用于使取样杆1穿过插入土壤中；所述底板25用于支撑整个支撑架3，增大了其与地表的接触面积，避免支腿24下陷。所述定位孔27用于插入定位销，使底板25定位，防止其产生水平的位移。

本实施例中，所述支腿24底端与定位卡块31连接，底板25上设置有径向延伸的滑轨28，所述定位卡块设置在所述滑轨28内。如图9和图10所示，所述滑轨28下部为定位槽29，上部为移位槽30；所述定位槽29两侧设置有卡齿，所述定位卡块31两侧设置有卡齿，与所述定位槽29内的卡齿相适配，定位卡块31在定位槽29内受到卡齿的限制不能沿滑轨28移动，当提起定位卡块31至所述移位槽30内时，则可以使定位卡块31沿移位槽30移动调整位置。所述定位卡块31顶端设置有万向球头32，所述万向球头22顶部固定连接连接环33，所述支腿24底端与所述连接环33连接。

一种基于如前所述土壤取样器的深层土壤取样方法，该方法的操作步骤如下：安装支撑架3，将套筒2固定在所述支撑架3上；调整好支撑架的高度，并且使底板25固定好，必要时在定位孔27内插入定位销。

松动所述套筒2上的顶丝21使齿轮17可向外移动，将所述取样杆1插入到所述套筒2内，确保所述活塞头7位于最底端。

使所述取样杆1向下插入到土壤中，表层土壤插入时可以通过操作人员握住取样杆1直接下插，哎适当位置时，使所述卡齿9与所述套筒2上的齿轮驱动组件相啮合，通过顶丝21固定齿轮17的位置。

通过所述齿轮驱动组件继续向下推动取样杆1；当所述取样杆1插入到预定深度使，通过第一手柄4和活塞杆8将所述活塞头7向上提起，使所述取样杆1底部的取样空腔5空置。

然后通过齿轮驱动组件继续向下推动取样杆1，取样空腔5内逐渐装入土壤形成土壤柱。

取样杆1插入深度满足要求后，通过齿轮驱动组件使取样杆1逐渐提起直至退出地面。

从所述套筒2内取出取样杆1，通过第一手柄4和活塞杆8将所述活塞头7向下推动，将取样空腔5中的土壤柱推出，完成取样。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种手持式土壤取样器，其特征在于，其包括：

取样杆（1），其内部由下至上分别设置有取样空腔（5）和活塞杆安装孔（12），其外壁设置有垂直顺序排列的若干卡齿（9），若干所述卡齿（9）形成齿条；

活塞组件，其包括活塞头（7）、活塞杆（8）和第一手柄（4），所述活塞头（7）和活塞杆（8）分别置于所述取样空腔（5）和所述活塞杆安装孔（12）内，所述活塞头（7）顶部与所述活塞杆（8）底部连接，所述活塞杆（8）顶端由所述活塞杆安装孔（12）顶部伸出与所述第一手柄（4）固定连接；所述活塞杆（8）可带动所述活塞头（7）在所述取样空腔（5）内上下移动；所述活塞头（7）填充在所述取样空腔（5）下部时使取样杆（1）底端形成实心结构；

套筒（2），其内径与所述取样杆（1）外径相适配，其上设置有齿轮驱动组件，所述齿轮驱动组件与所述卡齿（9）形成的齿条相啮合，通过齿轮驱动组件的转动可驱动所述取样杆（1）垂直升降；

支撑架（3），用于安装所述套筒（2），起到固定支撑作用。

2.根据权利要求1所述的一种手持式土壤取样器，其特征在于，所述取样杆（1）底端为楔形端头（6），所述活塞头（7）底端形状与所述楔形端头（6）相适配。

3.根据权利要求2所述的一种手持式土壤取样器，其特征在于，所述活塞杆（8）与所述活塞杆安装孔（12）之间通过螺纹配合，所述活塞杆（8）与所述活塞头（7）转动连接，所述取样空腔（5）内设置有限制所述活塞头（7）旋转的结构。

4.根据权利要求3所述的一种手持式土壤取样器，其特征在于，所述取样空腔（5）内壁上部设置有导向板条（13），所述活塞头（7）上设置有与所述导向板条（13）配合的导向滑槽（14），通过所述导向板条（13）和导向滑槽（14）限制所述活塞头（7）的旋转。

5.根据权利要求1所述的一种手持式土壤取样器，其特征在于，所述取样杆（1）为上下直径均匀的直筒型结构，其外壁设置有凹槽（11），所述卡齿（9）设置于所述凹槽（11）内。

6.根据权利要求1所述的一种手持式土壤取样器，其特征在于，所述套筒（2）侧壁设置有窗孔（15），所述齿轮驱动组件包括固定设置在所述窗孔（15）两侧的耳板（16），设置在两个耳板（16）之间的齿轮（17），所述齿轮（17）两端固定设置有齿轮轴（18），所述齿轮轴（18）设置在所述耳板（16）上，其中一个齿轮轴（18连接设置有驱动所述齿轮（17转动的扳杆（22），所述齿轮（17）通过所述窗孔（15）与所述卡齿（9）啮合。

7.根据权利要求1所述的一种手持式土壤取样器，其特征在于，所述耳板（16）上设置有横向延伸的滑槽（19），所述滑槽（19）内设置有滑块（20），所述齿轮轴（18）设置在所述滑块（20）内，所述耳板（16）上设置有使所述滑块（20）定位的顶丝（21）。

8.根据权利要求1所述的一种手持式土壤取样器，其特征在于，所述支撑架（3）包括基座（23）、三个以上的支腿（24）以及底板（25），所述支腿（24）顶端与所述基座（23）铰连、底端与所述底板（25）铰连，所述底板（25）中部设置有中心孔（26）。

9.根据权利要求8所述的一种手持式土壤取样器，其特征在于，所述底板（25）上设置有若干定位孔（27）。

10.一种基于权利要求1-9任一项所述土壤取样器的深层土壤取样方法，其特征在于，所述方法操作步骤如下：安装支撑架（3），将套筒（2）固定在所述支撑架（3）上；将所述取样杆（1）插入到所述套筒（2）内，确保所述活塞头（7）位于最底端；使所述取样杆（1）向下插入到土壤中，并且使所述卡齿（9）与所述套筒（2）上的齿轮驱动组件相啮合，通过所述齿轮驱动组件继续向下推动取样杆（1）；当所述取样杆（1）插入到预定深度使，通过第一手柄（4）和活塞杆（8）将所述活塞头（7）向上提起，使所述取样杆（1）底部的取样空腔（5）空置；通过齿轮驱动组件继续向下推动取样杆（1），取样空腔（5）内逐渐装入土壤形成土壤柱；取样杆（1）插入深度满足要求后，通过齿轮驱动组件使取样杆（1）逐渐提起直至退出地面；从所述套筒（2）内取出取样杆（1），通过第一手柄（4）和活塞杆（8）将所述活塞头（7）向下推动，将取样空腔（5）中的土壤柱推出，完成取样。