CN111766101A - 一种用于土壤检测的多层取样器结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于土壤检测的多层取样器结构，包括安装体，安装体的上端固定连接有钻杆，安装体的下端固定连接有钻头，安装体的内部活动安装有收集瓶，收集瓶的内部开有多个用于收集土壤的收集室，安装体的内部滑动连接有多个用于将收集室与钻孔连通或隔绝的导通块，导通块通过驱动装置驱动运动，本发明实现一次钻探便可对不同深度的土壤进行取样，简化了岩土取样装置的操作，提高了岩土取样的效率。

Description

一种用于土壤检测的多层取样器结构

技术领域

本发明涉及土壤取样技术领域，具体为一种用于土壤检测的多层取样器结构。

背景技术

土壤取样装置是土壤采集的重要辅助设备，在进行土壤取样时，需要对不同深度的土壤进行采集，现有的土壤取样装置一般只设有一个收集室，一次钻探取样时，往往只能进行一次土壤采集，进行不同深度土壤采集时，一般需要将钻头从钻孔内抽出后并将其内部的土壤样品取出后重新钻探，往往需要数次钻探才能取得土壤不同深度的样品，致使土壤取样过程繁琐，并且土壤中往往存在有质地较为坚硬的岩土层，在进行钻孔时，依靠钻头的旋转下钻不易将坚硬的岩土层钻穿，造成施工困难，增加了土壤取样的难度，因此我们提出了一种用于土壤检测的多层取样器结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于土壤检测的多层取样器结构，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于土壤检测的多层取样器结构，包括安装体，所述安装体的上端固定连接有钻杆，所述安装体的下端固定连接有钻头，所述安装体的内部活动安装有收集瓶，所述收集瓶的内部开有多个用于收集土壤的收集室，所述安装体的内部滑动连接有多个用于将收集室与钻孔连通或隔绝的导通块，所述导通块通过驱动装置驱动运动。

优选的，所述驱动装置包括开在安装体内部的水腔，所述水腔的两侧均设有水管，所述水腔的内部转动连接有叶轮，所述叶轮的下端连接有转杆，所述转杆上通过导向槽滑动连接有导盘，所述导盘的侧壁上固定连接有滑柱，所述滑柱滑动连接在形状为蛇形转的滑槽的内部，所述导盘的下侧壁上转动连接有移动套，所述移动套的下端设有第二弹簧，所述移动套上以螺旋阵列的形式固定连接有多个顶块，所述驱动装置还包括多个顶杆，所述顶杆通过第一弹簧滑动连接在安装体的内部，所述顶杆的外端与导通块固定连接，且所述顶杆的内端与顶块活动连接。

优选的，任一水管贯穿安装体的侧壁并延伸至固定柱的内部。

优选的，所述导通块的内部开有用于将钻下的土壤导入收集室的进料口，所述进料口的底面呈倾斜的状态设置。

优选的，所述钻头包括固定柱与冲击头，所述冲击头滑动连接在固定柱的下端，所述冲击头的中部固定连接有连接柱，所述连接柱的上端延伸至固定柱内部并固定连接有第一齿盘，所述固定柱的内部固定连接有支撑柱，所述支撑柱的外侧壁上固定连接有第二齿盘，所述第二齿盘与第一齿盘活动连接。

优选的，所述连接柱的外侧壁上套接有第三弹簧。

优选的，所述安装体与钻头的外侧壁上设有用于向上排出土壤的涡轮。

优选的，所述收集瓶的外侧壁上设有定位块，所述定位块的滑动连接在定位槽的内部，所述定位槽开在安装体的内侧壁上。

优选的，所述钻杆的上下两端分别设置有键槽与花键，且相邻的键槽与花键以插接的形式进行连接，所述钻杆的外侧壁上设有固定螺杆，所述固定螺杆的内端啮合连接在花键的侧壁上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过钻头带着安装体到达指定深度时，向任一水管内注水，使水流驱动叶轮、转杆旋转，从而使滑柱在滑槽(滑槽的横槽)的内部滑动后(滑柱此时处于竖槽的下端)，通过第二弹簧的弹力顶着移动套向上移动(此时滑柱沿着滑槽的竖槽向上滑动)，此时一个顶块会通过顶杆将导通块向外顶出，这样该导通块上的进料口将钻孔与对应的收集室连通，此时钻孔内部的土壤(通过钻头旋转粉碎的土壤)会顺着进料口流进收集室的内部，实现一个深度的土壤采样，采样结束后，向另一水管内注水使水流驱动叶轮、转杆反向旋转，并再次通过第二弹簧的弹力顶着移动套向上移动，此时顶块与顶杆错位后，第一弹簧使伸出的导通块缩回至原来位置，此时收集土壤的收集室关闭，到达另一深度后，再次向任一水管内注水，便会使另一个导通块将钻孔与另一个收集室连通，此时该深度的土壤会进入到另一个收集室的内部，如此反复，继而实现一次钻探便可对不同深度的土壤进行取样，简化了土壤取样装置的操作，提高了土壤取样的效率；

2、本发明通过第一、第二齿盘以及第三弹簧的相互配合，使冲击头随着钻杆旋转的同时，若遇到质地坚硬的岩土层冲击头可进行往复冲击，这样冲击头会对下方质地坚硬的岩土层进行冲击破碎，易于将质地坚硬的岩土层钻穿，有利于向土壤深处进行钻探，降低了了土壤取样的难度。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图I；

图2为本发明的整体结构示意图II；

图3为本发明的整体工作状态示意图；

图4为本发明的安装体、导通块、移动套与收集室处的剖视图I；

图5为本发明的导通块、进料口、收集瓶与钻头处的剖视图；

图6为本发明的图4的a-a处示意图；

图7为本发明的安装体、导通块、移动套与收集室处的剖视图II；

图8为本发明的安装体、收集瓶与导通块处的剖视图；

图9为本发明的水腔、叶轮、转杆与移动套处的剖视图；

图10为本发明的安装体、定位块、定位槽与收集瓶处的爆炸图；

图11为本发明的钻杆、键槽与花键处的爆炸图；

图12为本发明的导通块、进料口与收集室处的剖视图；

图13为本发明的冲击头、第一齿盘与第二齿盘工作状态剖视图I；

图14为本发明的冲击头、第一齿盘与第二齿盘工作状态剖视图II；

图15为本发明的叶轮、转杆、移动套与导盘处的结构示意图；

图16为本发明的滑槽处的结构示意图；

图17为本发明的水腔、水管与叶轮处的剖视图。

图中：1、安装体，2、钻杆，3、钻头，301、固定柱，302、冲击头，303、连接柱，304、第一齿盘，305、支撑柱，306、第二齿盘，4、收集瓶，401、收集室，5、导通块，501、进料口，6、驱动装置，601、水腔，602、水管，603、移动套，604、顶块，605、顶杆，606、第一弹簧，607、叶轮，608、转杆，609、导盘，6010、滑柱，6011、滑槽，6012、第二弹簧，7、涡轮，8、第三弹簧，9、定位块，10、定位槽，11、键槽，12、花键，13、固定螺杆。

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-17，本发明提供一种技术方案：一种用于土壤检测的多层取样器结构，包括安装体1，所述安装体1的上端固定连接有钻杆2，如图1所示，钻杆2通过螺栓与安装体1固定连接，所述安装体1的下端固定连接有钻头3，如图5所示，钻头3通过螺栓与安装体1固定连接，所述安装体1的内部活动安装有收集瓶4，安装体1的下侧设有安装收集瓶4的内腔，如图5所示，当安装体1与钻头3连接固定时，收集瓶4被固定在安装体1的内部，收集土壤结束后，将安装体1与钻头3分离后便可将收集瓶4取出，所述收集瓶4的内部开有多个用于收集土壤的收集室401，所述安装体1的内部滑动连接有多个用于将收集室401与钻孔连通或隔绝的导通块5，所述导通块5通过驱动装置6驱动运动。

为了实现一次钻探便可对不同深度的土壤进行取样，具体而言，所述驱动装置6包括开在安装体1内部的水腔601，所述水腔601的两侧均设有水管602，所述水腔601的内部转动连接有叶轮607，两个水管602的外端通过钻杆2内部的水道活动连接有水泵(如图4所示)，将水泵的注水管与向任一水管602连通后并向其内部注水时，另一水管602起到将水腔601内部的水排出的作用，此时通过水的流动驱动叶轮607的旋转，水泵向不同的水管602注水时，叶轮607的旋转方向会发生改变，另外，如图4与6所示，两个水管602与水腔601的连接处均偏离圆心，当通过水管602向水腔601的内部注水时，从水管602喷出的水会直接喷到叶轮607的侧壁上，继而保证叶轮607的旋转更加顺畅，所述叶轮607的下端连接有转杆608，所述转杆608上通过导向槽滑动连接有导盘609，所述导盘609的侧壁上固定连接有滑柱6010，所述滑柱6010滑动连接在形状为蛇形转的滑槽6011的内部，如图16所示，当滑柱6010处于滑槽6011的任一实心圆处时，此时任一导通块5滑出，使对应的进料口501打开，此时该装置处于收集土壤样品的状态，当滑柱6010处于滑槽6011的任一空心圆处时，此时全部导通块5处于缩回状态，此时不进行取样，所述导盘609的下侧壁上转动连接有移动套603，如图4-5所示，移动套603的下端设有方型挡块，当导盘609转动时，方型挡块与安装体1的侧壁的作用下，移动套603不随着导盘609旋转，且移动套住603的内部为中空的，转杆608的下端可延伸至移动套603的内部，避免转杆608与移动套603之间相互干涉，所述移动套603的下端设有第二弹簧6012，第二弹簧6012对移动套603具有向上的弹力，所述移动套603上以螺旋阵列的形式固定连接有多个顶块604，所述驱动装置6还包括多个顶杆605，所述顶杆605通过第一弹簧606滑动连接在安装体1的内部，第一弹簧606具有一定的弹性，第一弹簧606通过弹动顶杆605使导通块5处于收缩状态，所述顶杆605的外端与导通块5固定连接，且所述顶杆605的内端与顶块604活动连接。

将收集瓶4安装在安装体1的内部后，再将钻头3与钻杆2组装到安装体1上，然后再将钻杆2与外部的钻机连接，此时该装置组装完毕，然后通过钻头3带着安装体1到达指定深度时，通过一个水管602向水腔601的内部注水使叶轮607以及转杆608旋转，这样转杆608会带着滑柱6010在滑槽6011的内部滑动(例如，如图16所示，滑柱6010随着转杆608从任一空心圆处沿着滑槽6011的横槽向左滑动至左端后)，通过第二弹簧6012的弹力使移动套603向上滑动，此时对应的顶块604顶着顶杆605驱动导通块5向外滑动，这样该导通块5上的进料口501将钻孔与对应的收集室401连通(如图11所示)，此时钻孔内部的土壤(通过钻头3旋转粉碎的土壤)会顺着进料口501流进收集室401的内部，实现一个深度的土壤采样(此时滑柱6010处于对应的实心圆处)，采样结束后，通过另一个水管602向水腔601的内部注水使叶轮607以及转杆608反向旋转，这样转杆608会带着滑柱6010在滑槽6011的内部反向滑动(例如，如图16所示，滑柱6010随着转杆608从任一实心圆处沿着滑槽6011的横槽向右滑动至右端后)，继而再次通过第二弹簧6012的弹力使移动套住603向上滑动，上述顶块604与顶杆605错位后(如图7所示)，第一弹簧606使伸出的导通块5缩回至原来位置，此时收集土壤的收集室401关闭，到达另一深度后，重复上述操作，继而实现一次钻探便可对不同深度的土壤进行取样。

具体而言，任一水管602贯穿安装体1的侧壁并延伸至固定柱301的内部，如图17所示，任一水管602延伸至固定柱301的内部后，当向水管602注水后，注入的水会顺着水管602到达固定柱301的内部，继而起到冷却的作用，并且水管602可设置成涡旋状态(水管602的涡旋状态图中未显示)，有效提高冷却效果。

如图11所示，为了加快钻孔内部的土壤流进收集室401的内部，具体而言，所述导通块5的内部开有用于将钻下的土壤导入收集室401的进料口501，所述进料口501的底面呈倾斜的状态设置，当导通块5滑出时，进料口501将钻孔与收集室401连通，因此，当土壤流进进料口501的内部后，由于进料口501的底面呈倾斜状态，进入进料口501的土壤会顺着进料口501的底面流进收集室401的内部，继而加快了土壤的采集速度。

土壤的内部经常存在质地较硬的物质，例如岩土层，在进行钻孔操作时，不易将坚硬的物质钻穿，如图12-14所示，为了使钻头3更容易的向土壤的伸出钻探，具体而言，钻头3包括固定柱301与冲击头302，所述冲击头302滑动连接在固定柱301的下端，如图12-13所示，冲击头302的上端边缘贴附在固定柱301的外侧壁上，继而避免固定柱301与冲击头302之间渗入土壤，避免影响冲击头302的滑动，所述冲击头302的中部固定连接有连接柱303，所述连接柱303的上端延伸至固定柱301内部并固定连接有第一齿盘304，所述固定柱301的内部固定连接有支撑柱305，所述支撑柱305的外侧壁上固定连接有第二齿盘306，所述第二齿盘306与第一齿盘304活动连接；

如图13-14所示，当冲击头302向下转动受阻时，第二齿盘306相对于第一齿盘304转动，这样第一齿盘304与第二齿盘306上的齿交错运动，致使第二齿盘306上下往复运动，即固定柱301对冲击头302进行往复冲击运动，从而实现冲击头302不断对下方土层进行冲击，冲击头302的冲击将质地坚硬的岩层进行破碎，利于深度土壤的钻探取样。

具体而言，所述连接柱303的外侧壁上套接有第三弹簧8，第三弹簧8具有一定的弹性，便于冲击头302、第一齿盘304向上回弹复位。

具体而言，所述安装体1与钻头3的外侧壁上设有用于向上排出土壤的涡轮7，如图3所示，安装体1偏下的一侧直径较小(小于钻头3的直径)，安装体1偏下的一侧与钻孔的侧壁之间留有储存土壤的间隙(利于导通块5的滑出)，钻头3钻出的土壤会通过钻头3上的涡轮7排至该处并实现堆积，并且新钻下的土壤会不断的将先堆积的土壤向上顶动，并通过安装体1上的涡轮7向上排出，实现土壤的更换，使间隙中始终堆积新钻下的土壤，当导通块5伸出时，进料口501会将该处的土壤导流进收集室401的内部，继而实现土壤的取样操作。

如图8-9所示，为了使多个收集室401能够与多个导通块5的位置一一对应(即收集室401处于对应导通块5的正下方)，具体而言，所述收集瓶4的外侧壁上设有定位块9，所述定位块9的滑动连接在定位槽10的内部，所述定位槽10开在安装体1的内侧壁上，安装时，定位块9与定位槽10对齐后，将收集瓶4滑进安装体1的内腔内，此时可对收集瓶4的角度进行定位，实现收集室401处于对应导通块5的正下方。

如图10所示，为了加长钻杆2的长度，以便可以采取较深深度的土壤样品，具体而言，所述钻杆2的上下两端分别设置有键槽11与花键12，且相邻的键槽11与花键12以插接的形式进行连接，所述钻杆2的外侧壁上设有固定螺杆13，所述固定螺杆13的内端啮合连接在花键12的侧壁上，钻杆2起到支撑安装体1、钻头3的作用，钻杆2与外部的钻机连接，钻机启动时，钻机驱动钻杆2、安装体1、钻头3旋转，且钻杆2通过键槽11与花键12配合实现可拼接，继而增加钻头3的钻探深度，并且通过钻杆2可丈量钻头3的钻探深度，继而可便于使用者掌握并了解钻头3实时的钻探深度。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种用于土壤检测的多层取样器结构，包括安装体(1)，其特征在于：所述安装体(1)的上端固定连接有钻杆(2)，所述安装体(1)的下端固定连接有钻头(3)，所述安装体(1)的内部活动安装有收集瓶(4)，所述收集瓶(4)的内部开有多个用于收集土壤的收集室(401)，所述安装体(1)的内部滑动连接有多个用于将收集室(401)与钻孔连通或隔绝的导通块(5)，所述导通块(5)通过驱动装置(6)驱动运动。

2.根据权利要求1所述的一种用于土壤检测的多层取样器结构，其特征在于：所述驱动装置(6)包括开在安装体(1)内部的水腔(601)，所述水腔(601)的两侧均设有水管(602)，所述水腔(601)的内部转动连接有叶轮(607)，所述叶轮(607)的下端连接有转杆(608)，所述转杆(608)上通过导向槽滑动连接有导盘(609)，所述导盘(609)的侧壁上固定连接有滑柱(6010)，所述滑柱(6010)滑动连接在形状为蛇形转的滑槽(6011)的内部，所述导盘(609)的下侧壁上转动连接有移动套(603)，所述移动套(603)的下端设有第二弹簧(6012)，所述移动套(603)上以螺旋阵列的形式固定连接有多个顶块(604)，所述驱动装置(6)还包括多个顶杆(605)，所述顶杆(605)通过第一弹簧(606)滑动连接在安装体(1)的内部，所述顶杆(605)的外端与导通块(5)固定连接，且所述顶杆(605)的内端与顶块(604)活动连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于土壤检测的多层取样器结构，其特征在于：任一水管(602)贯穿安装体(1)的侧壁并延伸至固定柱(301)的内部。

4.根据权利要求1所述的一种用于土壤检测的多层取样器结构，其特征在于：所述导通块(5)的内部开有用于将钻下的土壤导入收集室(401)的进料口(501)，所述进料口(501)的底面呈倾斜的状态设置。

5.根据权利要求1所述的一种用于土壤检测的多层取样器结构，其特征在于：所述钻头(3)包括固定柱(301)与冲击头(302)，所述冲击头(302)滑动连接在固定柱(301)的下端，所述冲击头(302)的中部固定连接有连接柱(303)，所述连接柱(303)的上端延伸至固定柱(301)内部并固定连接有第一齿盘(304)，所述固定柱(301)的内部固定连接有支撑柱(305)，所述支撑柱(305)的外侧壁上固定连接有第二齿盘(306)，所述第二齿盘(306)与第一齿盘(304)活动连接。

6.根据权利要求5所述的一种用于土壤检测的多层取样器结构，其特征在于：所述连接柱(303)的外侧壁上套接有第三弹簧(8)。

7.根据权利要求1所述的一种用于土壤检测的多层取样器结构，其特征在于：所述安装体(1)与钻头(3)的外侧壁上设有用于向上排出土壤的涡轮(7)。

8.根据权利要求1所述的一种用于土壤检测的多层取样器结构，其特征在于：所述收集瓶(4)的外侧壁上设有定位块(9)，所述定位块(9)的滑动连接在定位槽(10)的内部，所述定位槽(10)开在安装体(1)的内侧壁上。

9.根据权利要求1所述的一种用于土壤检测的多层取样器结构，其特征在于：所述钻杆(2)的上下两端分别设置有键槽(11)与花键(12)，且相邻的键槽(11)与花键(12)以插接的形式进行连接，所述钻杆(2)的外侧壁上设有固定螺杆(13)，所述固定螺杆(13)的内端啮合连接在花键(12)的侧壁上。

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