CN110567759B - 土壤分层水样采集装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种土壤分层水样采集装置及其方法，涉及水体采样技术领域。本发明包括安装板；安装板转动连接有钻杆；安装板连接有电机；电机输出轴连接有齿轮；钻杆连接有与齿轮啮合的齿环；钻杆上端面开设有凸轮轴孔，并转动连接有凸轮轴；钻杆沿轴向阵列有阶梯孔，阶梯孔内装设有取水筒；凸轮轴孔内壁圆周方向开设有与阶梯孔连通的凸轮槽；凸轮轴相对凸轮槽位置连接有弧形凸块；取水筒端面连通有取水管；取水管周侧面均布有取水孔。本发明通过在钻杆内设置取水筒和凸轮轴，利用凸轮轴的弧形凸块顶推取水筒，使取水筒插入对应的土壤层中进行水层取样；解决了现有土壤层水体易被非污染水层影响，导致被取样水体无法真实反应污染状况的问题。

Description

土壤分层水样采集装置及其方法

技术领域

本发明属于水体采样技术领域，特别是涉及一种土壤分层水样采集装置及其方法。

背景技术

为了对有色金属冶炼场地，以及周边土壤污染情况的精准调查，需要对土壤层，以及土壤内的水层进行取样检测。现有的取样包括在渗透性较好的含水层(渗透性大于或等于粉细砂)中，可利用钻孔抽水取样；当污染发生在渗透性较差的弱含水层(粉砂、粉砂质粘土等)中，利用钻孔汲水取样。

但现有的水层取样存在污染层的污水浓度被非污染层水体“混合稀释”情况，导致水体取样不准确，被取样的水体不能真实的反应被污染的情况发生。

因此，亟待设计一种用于土壤层内水层的取样装置，以提高取样的精准性，保证检测的精确性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种土壤分层水样采集装置及其方法，通过在钻杆内设置取水筒和凸轮轴，利用凸轮轴的弧形凸块顶推取水筒，使取水筒插入对应的土壤层中进行水层取样；解决了现有土壤层水体易被非污染水层影响，导致被取样水体无法真实反应污染状况的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种土壤分层水样采集装置及其方法，包括安装板；所述安装板表面开设有钻杆孔，并通过钻杆孔转动连接有钻杆；所述安装板下表面固定连接有电机；所述电机输出轴贯穿安装板并固定连接有齿轮；

所述钻杆周侧面固定连接有与齿轮啮合的齿环；所述钻杆下端固定连接有钻头；所述钻杆上端面开设有凸轮轴孔；所述凸轮轴孔内壁沿轴向开设有安装槽道；所述凸轮轴孔内转动连接有凸轮轴；

所述钻杆周侧面沿轴向阵列开有阶梯孔；所述凸轮轴孔内壁圆周方向开设有与安装槽道和阶梯孔连通的凸轮槽；

所述阶梯孔内装设有取水筒；所述阶梯孔的阶梯面固定连接有盖板；

所述凸轮轴周侧面相对凸轮槽位置固定连接有弧形凸块；

所述取水筒包括两端均为密闭结构；所述取水筒一端面连通有取水管；所述取水管端面为密闭结构，并且为与钻杆周侧面适配的曲面结构；所述取水管一端周侧面均布有取水孔；所述取水管周侧面套设有弹簧；

所述盖板表面开设有与取水管匹配的通孔；所述盖板外侧面为与钻杆周侧面适配的曲面结构。

进一步地，所述钻杆上端面圆周方向开有若干螺纹盲孔；所述钻杆上端面圆周阵列有若干固定块；所述固定块开设有槽口；所述槽口内侧面均做圆角处理。

进一步地，所述凸轮轴上端面固定连接有调节盘；所述调节盘表面开设有固定孔，并通过螺钉与螺纹盲孔连接；所述调节盘周侧面圆周阵列开有调节槽口。

进一步地，所述取水筒与取水管相对偏心设置。

进一步地，所述安装板两侧面固定连接有把手。

土壤分层水样采集装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：启动电机，利用钻杆上的钻头将钻杆钻入待取样土壤层中；

步骤二：钻入所需深度后，转动凸轮轴，通过弧形凸块顶推取水筒，使得取水管伸出钻杆，并插入土壤层中，使得水体由取水孔进入取水筒内；

步骤三：反方向转动凸轮轴，使得取水筒复位，取水管缩回钻杆内；

步骤四：将钻杆从土壤层中拔出，再次转动凸轮轴，使得取水管伸出钻杆，倾倒钻杆使得取水筒内的水样由取水管的取水孔倒出，并进行收集，从而完成取样。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过在钻杆内设置凸轮轴和取水筒头，利用凸轮轴的转动，顶推取水筒，使得取水筒上的取水管端插入土壤层中，实现对水层的精准取样；避免了钻孔中的非污染水体对被污染水体的影响，导致被取样水体检测失准的情况发生。

2、本发明通过控制取水筒上的取水管伸出进行水体取样，使得取样装置能适应各种类型的土壤层，同时，也可直接放入水中，且实现对水体进行有效的分层取样；使得取样装置的实用性得到提高。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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他的附图。

图1为本发明的一种土壤分层水样采集装置及其方法的结构示意图；

图2为图1的结构俯视图；

图3为钻杆的结构示意图；

图4为图3的半剖视图；

图5为凸轮轴的结构示意图；

图6为盖板的结构示意图；

图7为取水筒的结构示意图；

图8为本发明具体实施方式的结构主视图；

图9为图8中A-A处的剖视图；

图10为具体实施方式中取水时的结构示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-安装板，2-钻杆，3-电机，4-凸轮轴，5-取水筒，6-盖板，101-把手，201-齿环，202-钻头，203-凸轮轴孔，204-安装槽道，205-阶梯孔，206-凸轮槽，207-螺纹盲孔，208-固定块，301-齿轮，401-弧形凸块，402-调节盘，403-固定孔，404-调节槽口，501-取水管，502-取水孔，503-弹簧，601-通孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，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组件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。

请参阅图1和2所示，本发明为一种土壤分层水样采集装置及其方法，包括安装板1；安装板1表面开设有钻杆孔，并通过钻杆孔转动连接有钻杆2；安装板1下表面固定连接有电机3；电机3输出轴贯穿安装板1并固定连接有齿轮301；

其中，安装板1两侧面焊接有把手101，用于手动把持操作。

钻杆2周侧面焊接有与齿轮301啮合的齿环201；钻杆2下端固定连接有钻头202；通过电机3转动，通过齿轮301和齿环201啮合，实现钻杆2转动，从而通过钻头202钻入土壤层内；

如图3和4所示，钻杆2上端面开设有凸轮轴孔203；凸轮轴孔203内壁沿轴向开设有安装槽道204；凸轮轴孔203内转动连接有凸轮轴4；

钻杆2周侧面沿轴向阵列开有阶梯孔205；凸轮轴孔203内壁圆周方向开设有与安装槽道204和阶梯孔205连通的凸轮槽206；

如图1和3-7所示，阶梯孔205内装设有取水筒5；阶梯孔205的阶梯面通过螺钉固定连接有盖板6；

凸轮轴4周侧面相对凸轮槽206位置固定连接有弧形凸块401；安装时，弧形凸块401与安装槽道204对应，将凸轮轴4插入凸轮轴孔203内，插入到底部后，弧形凸块401正好与凸轮槽206一一对应；

其中，钻杆2上端面圆周方向开有两至四个螺纹盲孔207；钻杆2上端面圆周阵列有若干固定块208；固定块208开设有槽口；槽口内侧面均做圆角处理；而凸轮轴4上端面焊接有调节盘402；调节盘402表面开设有固定孔403，并通过螺钉与螺纹盲孔207连接，使得凸轮轴4被固定在凸轮轴孔203内；调节盘402周侧面圆周阵列开有调节槽口404。

取水筒5两端均为密闭结构，内部中空；取水筒5一端面连通有取水管501；取水管501端面为密闭结构，并且为与钻杆2周侧面适配的曲面结构，取水管501一端周侧面均布有取水孔502；取水管501周侧面套设有弹簧503；盖板6表面开设有与取水管501匹配的通孔601；盖板6外侧面为与钻杆2周侧面适配的曲面结构，从而可减少对钻杆2钻入土壤层过程的阻力；

弹簧506使得取水筒5保持在阶梯孔205内部，当盖板6盖合后，取水管501位于通孔601位置，且盖板6的厚度正好将取水管501上的取水孔502封堵，从而避免在钻入土壤层时，泥浆或沙粒等通过取水孔502进入取水筒5内。

其中，取水筒5与取水管501相对偏心设置，并且取水管501位于取水筒5中心轴线的上方，偏心设置使得盖板6盖合后对取水筒5的转动进行限制，且使得通过取水管501取得的水样能更好的进入取水筒5内进行存储。

土壤分层水样采集装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤一：钻杆2和凸轮轴4安装完毕后，动电机3，利用钻杆2上的钻头202将钻杆2钻入待取样土壤层中；此时凸轮轴4上弧形凸块401与取水筒5的位置如图8和9所示；

步骤二：钻入所需深度后，将调节盘402上固定孔403与螺纹盲孔207中的螺钉取出；利用撬棒卡入固定块208的槽口中，撬棒的端部卡入调节槽口404内，通过撬棒转动凸轮轴4；

如图9和10所示，凸轮轴4转动，弧形凸块401由图9位置转向图10位置，从而通过弧形凸块401顶推取水筒5的端部，使得取水管501伸出钻杆2，并插入土壤层中，且此时取水管501上的取水孔502位于盖板6外侧，使得水体由取水孔502进入取水管501，最后进入取水筒5内存储；

步骤三：经过一段时间的取样后，通过步骤二的方法反方向转动凸轮轴4，弧形凸块401由图10位置转向图9位置，取水筒5在弹簧503的作用下复位，取水管501缩回钻杆2内，且此时，取水管501上的取水孔502被盖板6封堵密闭；

步骤四：将钻杆2从土壤层中拔出，再次转动凸轮轴4，使得取水管501伸出钻杆2，倾倒钻杆2使得取水筒5内的水样由取水管501的取水孔502倒出，并进行收集，从而完成取样；

也可通过拆卸盖板6，将取水筒5依次取出对内部的水样进行收集保持，沿钻杆2轴向分布的取样筒5，实现了对不同深度土壤层内水层的取样，且有效的避免了水层间的相互影响，从而大大的提高了取样精度，保证了污染检测的准确性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.土壤分层水样采集装置，其特征在于：包括安装板(1)；所述安装板(1)表面开设有钻杆孔，并通过钻杆孔转动连接有钻杆(2)；所述安装板(1)下表面固定连接有电机(3)；所述电机(3)输出轴贯穿安装板(1)并固定连接有齿轮(301)；

所述钻杆(2)周侧面固定连接有与齿轮(301)啮合的齿环(201)；所述钻杆(2)下端固定连接有钻头(202)；所述钻杆(2)上端面开设有凸轮轴孔(203)；所述凸轮轴孔(203)内壁沿轴向开设有安装槽道(204)；所述凸轮轴孔(203)内转动连接有凸轮轴(4)；

所述钻杆(2)周侧面沿轴向阵列开有阶梯孔(205)；所述凸轮轴孔(203)内壁圆周方向开设有与安装槽道(204)和阶梯孔(205)连通的凸轮槽(206)；

所述阶梯孔(205)内装设有取水筒(5)；所述阶梯孔(205)的阶梯面固定连接有盖板(6)；

所述凸轮轴(4)周侧面相对凸轮槽(206)位置固定连接有弧形凸块(401)；

所述取水筒(5)两端均为密闭结构；所述取水筒(5)一端面连通有取水管(501)；所述取水管(501)端面为密闭结构，并且为与钻杆(2)周侧面适配的曲面结构；所述取水管(501)一端周侧面均布有取水孔(502)；所述取水管(501)周侧面套设有弹簧(503)；

所述盖板(6)表面开设有与取水管(501)匹配的通孔(601)；所述盖板(6)外侧面为与钻杆(2)周侧面适配的曲面结构。

2.根据权利要求1所述的土壤分层水样采集装置，其特征在于，所述钻杆(2)上端面圆周方向开有若干螺纹盲孔(207)；所述钻杆(2)上端面圆周阵列有若干固定块(208)；所述固定块(208)开设有槽口；所述槽口内侧面均做圆角处理。

3.根据权利要求2所述的土壤分层水样采集装置，其特征在于，所述凸轮轴(4)上端面固定连接有调节盘(402)；所述调节盘(402)表面开设有固定孔(403)，并通过螺钉与螺纹盲孔(207)连接；所述调节盘(402)周侧面圆周阵列开有调节槽口(404)。

4.根据权利要求1所述的土壤分层水样采集装置，其特征在于，所述取水筒(5)与取水管(501)相对偏心设置。

5.根据权利要求1所述的土壤分层水样采集装置，其特征在于，所述安装板(1)两侧面固定连接有把手(101)。

6.一种如权利要求1～5任意一项所述的土壤分层水样采集装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：启动电机(3)，利用钻杆(2)上的钻头(202)将钻杆(2)钻入待取样土壤层中；

步骤二：钻入所需深度后，转动凸轮轴(4)，通过弧形凸块(401)顶推取水筒(5)，使得取水管(501)伸出钻杆(2)，并插入土壤层中，使得水体由取水孔(502)进入取水筒(5)内；

步骤三：反方向转动凸轮轴(4)，使得取水筒(5)复位，取水管(501)缩回钻杆(2)内；

步骤四：将钻杆(2)从土壤层中拔出，再次转动凸轮轴(4)，使得取水管(501)伸出钻杆(2)，倾倒钻杆(2)使得取水筒(5)内的水样由取水管(501)的取水孔(502)倒出，并进行收集，从而完成取样。

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