CN110470503A - 一种快速采取土壤剖面原状土的取土装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快速采取土壤剖面原状土的取土装置，属于土壤学用辅助设备技术领域，取土装置包括手持部和取土管，取土管位于封闭端下方的部分是由至少两个圆弧板拼接形成的管状结构，相邻的圆弧板之间借助连接件形成为可拆卸式连接，取土管内部沿轴向放置有至少两个取样圆环，取样圆环上下两端的端面上都开设有与其同轴设置且用来插装端盖的圆弧形的插槽，取土管侧壁上与插槽相对应的位置开设有外安装缝，端盖依次穿过外安装缝、插槽与取样圆环内壁接触形成为相邻取样圆环内原状土的分离机构。可以实现垂向采集原状土的目的，并可以实现原状土的分层分离，便于对各层原状土分别进行检测，而且结构简单，拆装方便快捷，省时省力。
Description
技术领域
本发明属于土壤学用辅助设备技术领域，涉及到取土装置，特别是一种快速采取土壤剖面原状土的取土装置。
背景技术
土壤是大气圈、生物圈、岩石圈、水圈等各大圈层交接的地方，具有极其重要的地位和作用。因此土壤的研究在学术界一直都是热点。土壤样品的采集是研究土壤的前提。通常而言，土壤样品分为扰动土和原状土。扰动土较容易采集，可以用铁铲等工具直接挖取。而原状土通常需要借助专用的工具，目前应用最为广泛的是环刀，环刀一般分为体积100cm3和200cm3两个类型，均为圆柱体，下端磨有刀刃，便于插入土壤。两端设有盖子，其中一端的盖子带孔，方便烘干时水分蒸发。环刀取样时，通过环刀柄，用锤子将环刀砸入土壤中，然后用铁铲将环刀取出。对于砂质土壤，取环刀时应注意不让土壤漏出。
可见，现有土壤原状土采集方法较为复杂，尤其是采取不同层次的土壤时，必须通过开挖土壤剖面的方式进行，这一方面消耗大量的时间及人力物力，同时，对于面积较小的实验小区破坏较大，不利于试验的长期进行。针对已有方法的缺点，目前已出现了部分针对土壤剖面原状土的采集器。但是，目前研发的仪器在采集土壤原状土时多只能横向采取。而某些指标，如饱和导水率的测定、土壤溶质迁移规律的研究都需要垂向的土壤样品。因此，需要研发一种方便、快捷的垂向采集土壤原状土的装置。
发明内容
本发明为了克服现有技术的缺陷，设计了一种快速采取土壤剖面原状土的取土装置，解决了针对土壤原状土尤其是剖面土壤原状土垂向取样困难的难题，并可以实现原状土的分层分离，针对壤土和砂壤土有较强的适用性，可为土壤学的研究提供有力保障。
本发明所采取的具体技术方案是：一种快速采取土壤剖面原状土的取土装置，包括手持部和取土管，取土管的上端为封闭端并与手持部固定连接、下端为进土端，关键在于：所述的取土管位于封闭端下方的部分是由至少两个圆弧板拼接形成的管状结构，相邻的圆弧板之间借助连接件形成为可拆卸式连接，取土管内部沿轴向放置有至少两个取样圆环，取样圆环上下两端的端面上都开设有与其同轴设置且用来插装端盖的圆弧形的插槽，取土管侧壁上与插槽相对应的位置开设有外安装缝，端盖依次穿过外安装缝、插槽与取样圆环内壁接触形成为相邻取样圆环内原状土的分离机构。
位于每个取样圆环上端的端盖上都开设有一组透气孔。
在取土管的外安装缝处设置有用来防止土壤外漏的挡土毛刷。
所述的取土管的进土端设置有刀刃。
在取土管内壁上设有卡槽，取样圆环外壁上设置有卡块，取样圆环借助卡块和卡槽的配合与取土管卡接固定，取样圆环的外壁与取土管的内壁紧密接触。
在取土管内的顶部设置有上土壤容纳环，在取土管内的底部设置有下土壤容纳环，所有的取样圆环都位于上土壤容纳环和下土壤容纳环之间，上土壤容纳环和下土壤容纳环的内径都等于取样圆环的内径。
在取土管下端设置有锁土机构，锁土机构包括在取土管与其同轴设置且形成为可拆卸式连接的圆筒、在圆筒内部沿圆周方向设置的一组支撑杆，支撑杆的长度大于圆筒的内径，支撑杆的下端与圆筒铰接、上端为自由端，相邻的支撑杆之间固定有软性材质的挡土膜。
所述的取土装置还包括端盖安装机构，端盖安装机构包括一端为开口结构的定位框、与端盖的侧壁形状相匹配且用来推动端盖的圆弧形的推板、以及推柄，推板插装在定位框内且开口朝向定位框的开口端，推柄的一端与推板固定连接、另一端向远离定位框的开口端的方向延伸并延伸到定位框外部，推板借助推柄具有靠近或远离定位框的开口端的移动自由度。
在定位框内壁上开设有导向槽，推板的外壁上设置有导向块，导向块与导向槽配合形成为推板的导向机构。
所述的推柄是由横杆与纵杆连接形成的T字形结构，端盖安装机构还包括套装在推柄的纵杆外围的扶手和连接套，连接套位于扶手与定位框之间，连接套的一端与扶手固定连接、另一端与定位框固定连接，推柄的纵杆同时与扶手和定位框形成滑动配合。
本发明的有益效果是：将取土管设置成可拆卸式结构，使用时，先将取土管拆卸开，然后将所有的取样圆环放置到取土管内，然后利用锁紧件将所有的圆弧板固定在一起，然后利用取土管顶部的手持部将带有取样圆环的取土管整体打入土壤中，确保最上方的取样圆环内填充满土壤，然后利用手持部将取土管取出。然后先将最上方和最下方的端盖插入到取土管内，再将其余的端盖插入到取土管内，然后松开锁紧件，将圆弧板分离，利用端盖将带有原状土的每个取样圆环依次取出，擦去取样圆环上的土，写上标签，带回实验室测定相应指标即可。可以实现垂向采集原状土的目的，并可以实现原状土的分层分离，便于对各层原状土分别进行检测，而且结构简单，拆装方便快捷，省时省力。
附图说明
图1为本发明的取土管处于打开状态时的结构示意图。
图2为本发明中取样圆环的第一种结构示意图。
图3为本发明中取样圆环的第二种结构示意图。
图4为本发明中端盖安装机构的结构示意图。
图5为本发明第一实施例的结构示意图。
图6为本发明第二实施例的结构示意图。
图7为图6中锁土机构的挡土膜处于展开状态时的结构示意图。
图8为本发明第三实施例的结构示意图。
附图中，1代表手持部，2代表取土管，3代表连接件，4代表取样圆环，4-1代表插槽，5代表端盖，6代表外安装缝，7代表透气孔，8代表上土壤容纳环，9代表下土壤容纳环，10代表锁土机构，10-1代表圆筒，10-2代表支撑杆，10-3代表挡土膜，11代表定位框，12代表推板，13代表推柄，14代表扶手，15代表连接套。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做详细说明：
具体实施例，如图1、图2和图3所示，一种快速采取土壤剖面原状土的取土装置，包括手持部1和取土管2，取土管2的上端为封闭端并与手持部1固定连接、下端为进土端，取土管2位于封闭端下方的部分是由至少两个圆弧板拼接形成的管状结构，相邻的圆弧板之间借助连接件3形成为可拆卸式连接，取土管2内部沿轴向放置有至少两个取样圆环4，取样圆环4上下两端的端面上都开设有与其同轴设置且用来插装端盖5的圆弧形的插槽4-1，取土管2侧壁上与插槽4-1相对应的位置开设有外安装缝6，端盖5依次穿过外安装缝6、插槽4-1与取样圆环4内壁接触形成为相邻取样圆环4内原状土的分离机构。
作为对本发明的进一步改进，如图2所示，位于每个取样圆环4上端的端盖5上都开设有一组透气孔7，对于取样圆环4内的原状土进行烘干处理时，水分可以通过透气孔7蒸发，可以提高烘干效率。透气孔7的孔径为0.08-0.15cm，每个端盖5上的所有透气孔7都是规则排列，透气性好。
作为对本发明的进一步改进，在取土管2的外安装缝6处设置有用来防止土壤外漏的挡土毛刷，防止土壤从外安装缝6处流出而影响原状土的完整性，可以提高测量结果的准确性。
作为对本发明的进一步改进，取土管2的进土端设置有刀刃，插入土壤时更加省时省力。
作为对本发明的进一步改进，在取土管2内壁上设有卡槽，取样圆环4外壁上设置有卡块，取样圆环4借助卡块和卡槽的配合与取土管2卡接固定，取样圆环4的外壁与取土管2的内壁紧密接触。防止取出取土管2时取样圆环4向下滑落，连接的牢固性更好。
作为对本发明的进一步改进，取土装置还包括端盖安装机构，如图4所示，端盖安装机构包括一端为开口结构的定位框11、与端盖5的侧壁形状相匹配且用来推动端盖5的圆弧形的推板12、以及推柄13，推板12插装在定位框11内且开口朝向定位框11的开口端，推柄13的一端与推板12固定连接、另一端向远离定位框11的开口端的方向延伸并延伸到定位框11外部，推板12借助推柄13具有靠近或远离定位框11的开口端的移动自由度。使用时，将端盖5的一部分插入到外安装缝6内，然后将定位框11的开口朝向端盖5，并使端盖5的一部分插入到定位框11内，然后推动推柄13，推柄13通过推板12将端盖5插入到取样圆环4的插槽4-1内，确保端盖5可以插装到位，更加方便省力。为了防止端盖5在定位框11内晃动，如图4所示，定位框11是由顶板和四个侧板围成的开口朝向下方的框型结构，定位框11内部空腔的厚度等于端盖5的厚度，即将端盖5放入到定位框11内后，端盖5的两个端面分别与对应端定位框11的内壁接触。
在定位框11内壁上开设有导向槽，推板12的外壁上设置有导向块，导向块与导向槽配合形成为推板12的导向机构，使得推板12在移动过程中更加平稳。
推柄13是由横杆与纵杆连接形成的T字形结构，端盖安装机构还包括套装在推柄13的纵杆外围的扶手14和连接套15，连接套15位于扶手14与定位框11之间，连接套15的一端与扶手14固定连接、另一端与定位框11固定连接，推柄13的纵杆同时与扶手14和定位框11形成滑动配合。如图4所示，推柄13的横杆位于纵杆的上方，推拉推柄13时手握扶手14，操作更加简单方便，而且定位框11的顶板与扶手14可以对推柄13的纵杆起到导向作用。
本发明在具体使用时，如图1所示，手持部1是由水平杆和竖杆形成的T字形结构，水平杆的长度为28-32cm且优选为30cm，竖杆的长度为8-12cm且优选为10cm。取土管2位于封闭端下方的部分是由两个不锈钢材料制成的圆弧板拼接形成的管状结构，两个圆弧板铰接在一起，方便拿取。取土管2的内径为6-10cm且优选为8cm，取土管2上端为封闭端且封闭端沿上下方向的厚度为5cm，使其具有足够强的承载力。锁紧件3可以是拉紧绳，可以是抱箍，也可以是拉环与拉紧绳的组合，还可以是卡扣。
取样圆环4的高度为8-12cm且优选为10cm，外径为7-9cm且优选为8cm，插槽4-1的高度为0.08-0.12cm且优选为0.1cm。插槽4-1可以是在取样圆环4上端面和下端面开设的凹槽，如图2所示，也可以是在取样圆环4的侧壁上开设的插接缝且每端的插接缝与取样圆环4该端的端面之间都留有0.3-0.5cm的距离，如图3所示，这样在将端盖5插入到插槽4-1内后，插槽4-1本身可以起到固定端盖5的作用，在将取样圆环4从取土管2内取出时，不需要专门用手去扶住端盖5，更加方便。端盖5的直径等于取样圆环4的内径，插槽4-1的圆心角大于等于180°。为了在将端盖5穿过插槽4-1插入到土壤内时更加省力，将端盖5的上下端面都磨出刀刃。
需要取土时，首先打开一个拼缝处的锁紧件3将取土管2打开，如图1所示，然后将取样圆环4都放入可拆卸的取土管2中，然后将两个圆弧板扣合在一起，并利用锁紧件3将两个圆弧板固定在一起，然后利用取土管2顶部的手持部1将带有取样圆环4的取土管2整体打入土壤中，确保最上方的取样圆环4内填充满土壤，然后利用手持部1将取土管2取出。然后利用端盖安装机构先将最上方和最下方的端盖5插入到取土管2内，然后再将其余的端盖5插入到取土管2内，然后松开锁紧件3，将两个圆弧板分离，利用端盖5将带有原状土的每个取样圆环4依次取出，擦去取样圆环4上的土，写上标签，带回实验室测定相应指标即可。可以实现原状土的分层分离，便于对各层原状土分别进行检测，而且结构简单，拆装方便快捷，省时省力。
第一实施例、如图5所示，在取土管2内的顶部设置有上土壤容纳环8，在取土管2内的底部设置有下土壤容纳环9，所有的取样圆环4都位于上土壤容纳环8和下土壤容纳环9之间，上土壤容纳环8和下土壤容纳环9的内径都等于取样圆环4的内径。在将取土管2取出的过程中，即使位于土壤容纳环9内的一部分土滑落，也不会影响最终位于取样圆环4内的原状土，测量结果更加准确。为了防止在将取土管2取出过程中下土壤容纳环9从取土管2内滑脱，在下土壤容纳环9外壁上也设置有与取土管2内壁上的卡槽插接的卡块，土壤容纳环9的外壁与取土管2内壁紧密接触。
第二实施例、如图6和图7所示，在取土管2下端设置有锁土机构10，锁土机构10包括在取土管2与其同轴设置且形成为可拆卸式连接的圆筒10-1、在圆筒10-1内部沿圆周方向设置的一组支撑杆10-2，支撑杆10-2的长度大于圆筒10-1的内径，支撑杆10-2的下端与圆筒10-1铰接、上端为自由端，相邻的支撑杆10-2之间固定有软性材质的挡土膜10-3。在将取土圆环4都装到取土管2内，并利用锁紧件3将取土管2的两个圆弧板固定在一起后，将锁土机构10的圆筒10-1与取土管2下端固定在一起，可以是插接，也可以是螺纹连接。在将取土管2插入到土壤内时，在土壤的推力作用下，支撑杆10-2的上端都向外旋转最终与圆筒10-1的内壁贴合，挡土膜10-3被撑开，如图7所示，在确保取样圆环4内都装满土后，将取土管2取出，取出过程中，由于失去土壤的推力，所以支撑杆10-2的上端向圆筒10-1的中心处移动，挡土膜10-3被撑开且拼接在一起，如图6所示，类似于雨伞结构。因为支撑杆10-2的长度大于圆筒10-1内径，所以支撑杆10-2的上端不可能翻转到圆筒10-1下方，所以挡土膜10-3可以有效防止土壤下滑。
第三实施例、如图8所示，与第二实施例不同的是，取土管2内的顶部设置有上土壤容纳环8、底部设置有下土壤容纳环9，此时锁土机构10位于下土壤容纳环9下方，锁土机构10与取土管2的连接方式及其工作原理与第二实施例相同。锁土机构10与上土壤容纳环8、下土壤容纳环9配合，可以进一步降低对取样圆环4内原状土的影响。
本发明将取土管设置成可拆卸式拼装结构，取土管内可以同时放置多个取样圆环，可以实现垂向采集土壤原状土的目的，端盖与取样圆环配合可以实现原状土的分层分离，便于对各层原状土分别进行检测，而且结构简单，拆装方便快捷，省时省力。
Claims (10)
1.一种快速采取土壤剖面原状土的取土装置，包括手持部(1)和取土管(2)，取土管(2)的上端为封闭端并与手持部(1)固定连接、下端为进土端，其特征在于：所述的取土管(2)位于封闭端下方的部分是由至少两个圆弧板拼接形成的管状结构，相邻的圆弧板之间借助连接件(3)形成为可拆卸式连接，取土管(2)内部沿轴向放置有至少两个取样圆环(4)，取样圆环(4)上下两端的端面上都开设有与其同轴设置且用来插装端盖(5)的圆弧形的插槽(4-1)，取土管(2)侧壁上与插槽(4-1)相对应的位置开设有外安装缝(6)，端盖(5)依次穿过外安装缝(6)、插槽(4-1)与取样圆环(4)内壁接触形成为相邻取样圆环(4)内原状土的分离机构。
2.根据权利要求1所述的一种快速采取土壤剖面原状土的取土装置，其特征在于：位于每个取样圆环(4)上端的端盖(5)上都开设有一组透气孔(7)。
3.根据权利要求1所述的一种快速采取土壤剖面原状土的取土装置，其特征在于：在取土管(2)的外安装缝(6)处设置有用来防止土壤外漏的挡土毛刷。
4.根据权利要求1所述的一种快速采取土壤剖面原状土的取土装置，其特征在于：所述的取土管(2)的进土端设置有刀刃。
5.根据权利要求1所述的一种快速采取土壤剖面原状土的取土装置，其特征在于：在取土管(2)内壁上设有卡槽，取样圆环(4)外壁上设置有卡块，取样圆环(4)借助卡块和卡槽的配合与取土管(2)卡接固定，取样圆环(4)的外壁与取土管(2)的内壁紧密接触。
6.根据权利要求1所述的一种快速采取土壤剖面原状土的取土装置，其特征在于：在取土管(2)内的顶部设置有上土壤容纳环(8)，在取土管(2)内的底部设置有下土壤容纳环(9)，所有的取样圆环(4)都位于上土壤容纳环(8)和下土壤容纳环(9)之间，上土壤容纳环(8)和下土壤容纳环(9)的内径都等于取样圆环(4)的内径。
7.根据权利要求1或6所述的一种快速采取土壤剖面原状土的取土装置，其特征在于：在取土管(2)下端设置有锁土机构(10)，锁土机构(10)包括在取土管(2)与其同轴设置且形成为可拆卸式连接的圆筒(10-1)、在圆筒(10-1)内部沿圆周方向设置的一组支撑杆(10-2)，支撑杆(10-2)的长度大于圆筒(10-1)的内径，支撑杆(10-2)的下端与圆筒(10-1)铰接、上端为自由端，相邻的支撑杆(10-2)之间固定有软性材质的挡土膜(10-3)。
8.根据权利要求1所述的一种快速采取土壤剖面原状土的取土装置，其特征在于：所述的取土装置还包括端盖安装机构，端盖安装机构包括一端为开口结构的定位框(11)、与端盖(5)的侧壁形状相匹配且用来推动端盖(5)的圆弧形的推板(12)、以及推柄(13)，推板(12)插装在定位框(11)内且开口朝向定位框(11)的开口端，推柄(13)的一端与推板(12)固定连接、另一端向远离定位框(11)的开口端的方向延伸并延伸到定位框(11)外部，推板(12)借助推柄(13)具有靠近或远离定位框(11)的开口端的移动自由度。
9.根据权利要求8所述的一种快速采取土壤剖面原状土的取土装置，其特征在于：在定位框(11)内壁上开设有导向槽，推板(12)的外壁上设置有导向块，导向块与导向槽配合形成为推板(12)的导向机构。
10.根据权利要求8所述的一种快速采取土壤剖面原状土的取土装置，其特征在于：所述的推柄(13)是由横杆与纵杆连接形成的T字形结构，端盖安装机构还包括套装在推柄(13)的纵杆外围的扶手(14)和连接套(15)，连接套(15)位于扶手(14)与定位框(11)之间，连接套(15)的一端与扶手(14)固定连接、另一端与定位框(11)固定连接，推柄(13)的纵杆同时与扶手(14)和定位框(11)形成滑动配合。
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