CN111982574A - 一种沉积物/土壤柱芯样采集装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于沉积物/土壤取样设备领域，具体涉及一种适用于湿地的沉积物/土壤柱芯样采集装置。该装置包括外壳体，外壳体上部为四周封闭的中空腔体，中空腔体内固定有第一液压缸、第二液压缸、第三液压缸、第四液压缸、第五液压缸；第一液压缸的活塞杆底部连接有切割器，切割器底部为锯齿状切割面；第四液压缸、第五液压缸的活塞杆底面连接有采样器。该装置通过第一液压缸带动切割器实现对根系的切割，通过第二液压缸、第三液压缸实现对整个装置的反方向推动，便于装置整体抬从泥泞湿地抬起；通过真空泵保持壳体内的真空环境，防止采集的土壤在提起时候散落。

Description

一种沉积物/土壤柱芯样采集装置

技术领域

本发明属于沉积物/土壤取样设备领域，具体涉及一种适用于湿地的沉积物/土壤柱芯样采集装置。

背景技术

沉积物/土壤柱芯样是环境科学研究的重要材料，其在定年分析中起着基础的作用。随着科学技术的发展和人们对滨海湿地生态环境的日益重视，如何快速高效的进行沉积物/土壤取样，以便于后续分析变得越来越重要。

滨海湿地是陆地向海洋过度的特殊生态系统，其沉积物/土壤有着重要的科研价值。我国南方红树林湿地及北方的滨海湿地在沉积物/土壤尤其是沉积柱采集时均面临着诸多问题：(1)保护区无法行船，只能个人穿梭于泥巴地中，传统重力采集装置等无法使用。(2)存在植物根系干扰，柱子难以插到较深的深度，需对根系进行一定切割。(3)沉积物含水量高，土壤松散，采集的土壤在提起时候很容易落下一部分，采集样品深度高则提起困难。(4)人站在泥巴地非常泥泞，泥巴接近没过膝盖时，一到两个人提起近30斤的装置，单纯抱着装置很难发力。

如何便捷、高效地采集高质量的沉积物/土壤成为野外取样的一大困难。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供一种沉积物/土壤取样装置。该装置通过第一液压缸带动切割器实现对根系的切割，通过第二液压缸、第三液压缸实现对整个装置的反方向推动，便于装置整体抬从泥泞湿地抬起；通过真空泵保持壳体内的真空环境，防止采集的土壤在提起时候散落。

为实现上述功能，本发明提供一种沉积物/土壤柱芯样采集装置，包括外壳体，外壳体上部为四周封闭的中空腔体，中空腔体内固定有第一液压缸、第二液压缸、第三液压缸、第四液压缸、第五液压缸，第一液压缸竖直轴线与中空腔体的竖直轴线重合，第二液压缸、第三液压缸相对于第一液压缸竖直中心轴线对称。

第一液压缸的活塞杆底部连接有切割器，切割器整体呈倒立的筒状，且切割器底部为锯齿状切割面；切割器与外壳体的竖直中心轴线重合，且切割器的外径小于外壳体外径。

切割器的上端盖上有若干通孔，第二液压缸、第三液压缸、第四液压缸、第五液压缸的活塞杆前端伸入到该通孔内，且活塞杆可沿着该通孔移动。

第四液压缸、第五液压缸的活塞杆底面连接有采样器，采样器包括壳体和连接在壳体底部的铲头，壳体顶部通过管道连通有真空泵；壳体的底端内部有至少两个垂直布置的柱状空心腔体，该空心腔体的一端侧面连接在壳体内壁上，且该空心腔体上下面开口。

壳体的上部内侧可拆卸式连接有过滤网，过滤网位于空心腔体上方。

外壳体的外侧对称设置有手握杆。

进一步的，第二液压缸、第三液压缸的底部为支撑板，支撑板外径为外壳体横截面外径的1/10-1/5。采用本技术方案，支撑板的作用在于增加与湿地接触面积，在第二液压缸、第三液压缸下压时候阻止第二液压缸、第三液压缸的活塞杆向下移动。

进一步的，外壳体的底部有若干条状贯穿槽。采用本技术方案，一方面减轻装置整体重量，另一方面通过贯穿槽可以看见外壳体内部的情况，便于对外壳体内部进行操作。

进一步的，铲头与壳体螺纹连接，壳体的底部内壁有内螺纹，铲头的上端外部有与内螺纹相互匹配的外螺纹。采用本技术方案，便于土壤取完样后通过拧下铲头，将土壤取出。

进一步的，空心腔体的外壁上有上下垂直贯穿的插槽，壳体内部对应设置有与插槽相互匹配的插板，插板的上方固定在壳体内壁上，当铲头与壳体螺纹连接后，空心腔体底端与铲头上端接触。采用本技术方案可以将空心腔体的土壤单独取出，对不同位置的土壤进行分析。使用时候，通过空心腔体的位置设计，保证当铲头与壳体螺纹连接后，空心腔体靠近壳体的一侧与铲头上端接触，这样在该装置提起时候空心腔体也不会滑落下来，

进一步的，过滤网倾斜布置，且壳体上设有出口和与出口相互匹配的塞子，该出口位于过滤网低端一侧的上方。采用本技术方案，主要是防止有水分、细沙尘进入过滤网以上，可以通过出口排出，避免抽入真空泵。

进一步的，铲头上端为闭合环状，下端自上而下铲头的弧形不变，铲头的两边线逐渐向一侧靠近，最后交于一点。

更进进一步的，铲头上端为闭合环状；中间为半闭合的环状，且未闭合部分的弧的角度为60-90度；下端自上而下铲头的弧形不变，铲头的两边线逐渐向一侧靠近，最后交于一点。采用本技术方案，铲头底端设计便于该装置向下进入土壤，上部主要是方便和壳体的固定，中间部位设计主要是起到固定采集的土壤的作用。

进一步的，空心腔体的内壁面有凹凸点。采用本技术方案，增加空心腔体内部与采集的土壤的接触面积，让土壤随着设备提起时候不容易下落。且空心腔体远离壳体的一侧有缝隙，采用本技术方案，主要是便于采集后对空心腔体内部的土壤后续处理。

进一步的，壳体内部有支撑块，过滤网放置在支撑块上。

进一步的，壳体的底端内部有3个垂直布置的空心腔体，且在壳体底部均匀分布，每个空心腔体的底面积为壳体底面积的1/5-1/20。

同时，在中空腔体中装一个GPS以精确定位，防止掉入水、泥里。

本发明的有益效果在于：

(1)该装置通过第一液压缸带动切割器实现对湿地可能存在的根系进行切割，便于采集器进入湿地底部对沉积柱芯样进行采集。

(2)土壤采样时候，采集的土壤与壳体构成密闭空间，通过真空泵，此时可以保持壳体的负压环境，有效避免土壤在提起时候落下。在壳体内设置有若干空心腔体，空心腔体将进入的内部土壤固定在特定空间内，避免其分散；空心腔体的加入，起到骨架作用，对壳体其他位置的土壤也起到挤压、固定作用。空心腔体的设置，可以将其内部土壤单独取出，便于对不同深度的土壤进行分析深究。

(3)通过实现对整个装置的反方向施力，便于装置整体抬起；具体的第二液压缸、第三液压缸带动对应活塞杆下压，支撑板与湿地地面接触后给装置整体一个向上的作用力，便于将整个装置从湿地中取出，避免摩擦力过大，很难在湿地将装置取出的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，对于本领域普通技术人员而言，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是本发明整体外部结构示意图。

图2是本发明去除外壳体后内部结构示意图(未显示锯齿状切割面)。

图3是本发明去除外壳体后内部结构示意图(未显示锯齿状切割面)。

图4是本发明实施例3外壳体结构示意图。

图5是本发明取样器结构示意图。

图6是本发明取样器结构示意图。

图7是空心腔体局部结构示意图。

图8是壳体和插板连接处结构示意图。

图9是本发明实施例4连接结构示意图。

图中，1、铲头，2、壳体，4、出口，5、过滤网，6、空心腔体，7、插槽，8、插板，9、管道，11、手握杆，12、外壳体，13、第二液压缸，14、第四液压缸，15、第一液压缸，16、中空腔体，17、第三液压缸，18、切割器，19、支撑板。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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，都应当属于本发明保护的范围。

实施例1

如附图1-3所示，一种沉积物/土壤柱芯样采集装置，包括外壳体12，外壳体12上部为四周封闭的中空腔体16，中空腔体16内固定有第一液压缸15、第二液压缸13、第三液压缸17、第四液压缸14、第五液压缸，第一液压缸15竖直轴线与中空腔体16的竖直轴线重合，第二液压缸13、第三液压缸17相对于第一液压缸15竖直中心轴线对称。

第一液压缸15的活塞杆底部连接有切割器18，切割器18整体呈倒立的筒状，且切割器18底部为锯齿状切割面；切割器18与外壳体12的竖直中心轴线重合，且切割器18的外径小于外壳体12外径；如附图5所示。

切割器18的上端盖上有若干通孔，第二液压缸13、第三液压缸17、第四液压缸14、第五液压缸的活塞杆前端伸入到通孔内。

第四液压缸14、第五液压的活塞杆底面连接有采样器，对于采样器的连接采用可拆卸式连接方式即可。采样器包括壳体2和连接在壳体2底部的铲头1，壳体2顶部通过管道9连通有真空泵；管道穿过外壳体与位于地面的真空泵相互连通即可。壳体2的底端内部有至少两个垂直布置的柱状空心腔体6，该空心腔体6的一端侧面连接在壳2内壁上，且该空心腔体6上下面开口。

壳体2的上部内侧可拆卸式连接有过滤网5，过滤网位于空心腔体6上方。

外壳体12的外侧对称设置有手握杆11。

实施例2

如附图6-8所示，在实施例1的基础上，第二液压缸、第三液压缸的底部为支撑板，支撑板外径为外壳体横截面外径的1/10-1/5。

铲头1与壳体2螺纹连接，壳体2的底部内壁有内螺纹，铲头1的上端外部有与内螺纹相互匹配的外螺纹。

空心腔体6的外壁上有上下垂直贯穿的插槽7，壳体2内部对应设置有与插槽7相互匹配的插板8，插板8的上方固定在壳体2内壁上，当铲头1与壳体2螺纹连接后，空心腔体6底端与铲头1上端接触。

过滤网5倾斜布置，且壳体上设有出口4和与出口4相互匹配的塞子，该出口4位于过滤网低端一侧的上方。

铲头1上端为闭合环状，下端自上而下铲头的弧形不变，铲头1的两边线逐渐向一侧靠近，最后交于一点。

空心腔体6的内壁面有凹凸点，且空心腔体6远离壳体2的一侧有缝隙。

壳体内部有支撑块，过滤网5放置在支撑块上。

实施例3

与实施例2不同在于，外壳体的底部有若干条状贯穿槽，如附图8所示。

实施例4

如附图9所示，与实施例2不同在于，铲头1上端为闭合环状；中间为半闭合的环状，且未闭合部分的弧的角度为60-90度；下端自上而下铲头的弧形不变，铲头的两边线逐渐向一侧靠近，最后交于一点。

壳体2的底端内部有3个垂直布置的空心腔体6，且空心腔体6在壳体底部均匀分布，每个空心腔体6的底面积为壳体2底面积的1/5-1/20。

使用时候，对于取样器的组装，将空心腔体6从底部向上插入壳体2，空心腔体6通过插槽7与壳体2的插板8连接，然后壳体2底部与铲头1螺纹连接；壳体2的管道9与真空泵连接。

然后将取样器连接到第四液压缸14、第五液压缸的活塞杆底部，将整个装置放置到采样处。首先开动第一液压缸15，第一液压缸15带动切割器18下移，切割器18的底部对采集处的根系等进行切割，切割完成后第一液压缸15带动切割器18上移。

将根系清理移除后，通过第四液压缸14、第五液压缸带动取样器下移。

土壤经过铲头1然后进入壳体2内部，当采集到所需的土壤后，向上提起整个装置，壳体2内负压环境可以防止土壤的下落。真空泵采用市面销售泵产品即可，如kamoer微型KVP04真空泵、DQB500-FB等。

采集完成后，将第四液压缸14、第五液压缸的活塞杆向上回缩，将第二液压缸13、第三液压缸17活塞杆向下压，支撑板19与地面接触后给整个装置一个向上的反方向作用力，工作人员手持手握杆11将整个装置取出。

采集完放样时候，将铲头1拧下，然后将壳体2内部的土壤取下，当需要对不同深度的土壤分析时候，可先将空心腔体6底部堵住，然后向下拔空心腔体6，将其与插板8分离，再进行不同深度土壤取样即可。

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种沉积物/土壤柱芯样采集装置，其特征在于：包括外壳体(12)，所述外壳体(12)上部为四周封闭的中空腔体(16)，所述中空腔体(16)内固定有第一液压缸(15)、第二液压缸(13)、第三液压缸(17)、第四液压缸(14)、第五液压缸，所述第一液压缸(15)竖直轴线与中空腔体(16)的竖直轴线重合，第二液压缸(13)、第三液压缸(17)相对于第一液压缸(15)竖直中心轴线对称；

所述第一液压缸(15)的活塞杆底部连接有切割器(18)，切割器(18)整体呈倒立的筒状，且切割器(18)底部为锯齿状切割面；切割器(18)与外壳体(12)的竖直中心轴线重合，且切割器(18)的外径小于外壳体(12)外径；

所述切割器(18)的上端盖上有若干通孔，所述第二液压缸(13)、第三液压缸(17)、第四液压缸(14)、第五液压缸的活塞杆前端伸入到通孔内；

所述第四液压缸(14)、第五液压缸的活塞杆底面连接有采样器，所述采样器包括壳体(2)和连接在壳体(2)底部的铲头(1)，所述壳体(2)顶部通过管道(9)连通有真空泵；所述壳体(2)的底端内部有至少两个垂直布置的柱状空心腔体(6)，该空心腔体(6)的一端侧面连接在壳体(2)内壁上，且该空心腔体(6)上下面开口；

所述壳体(2)的上部内侧可拆卸式连接有过滤网(5)，过滤网位于空心腔体(6)上方；

所述外壳体(12)的外侧对称设置有手握杆(11)。

2.根据权利要求1所述的沉积物/土壤柱芯样采集装置，其特征在于：所述第二液压缸(13)、第三液压缸(17)的底部为支撑板(19)，支撑板(19)外径为外壳体横截面外径的1/10-1/5。

3.根据权利要求1所述的沉积物/土壤柱芯样采集装置，其特征在于：所述外壳体(12)的底部有若干条状贯穿槽。

4.根据权利要求1所述的沉积物/土壤柱芯样采集装置，其特征在于：所述铲头(1)与壳体(2)螺纹连接，所述壳体(2)的底部内壁有内螺纹，所述铲头(1)的上端外部有与内螺纹相互匹配的外螺纹。

5.根据权利要求1所述的沉积物/土壤柱芯样采集装置，其特征在于：所述空心腔体(6)的外壁上有上下垂直贯穿的插槽(7)，所述壳体(2)内部对应设置有与插槽(7)相互匹配的插板(8)，插板(8)的上方固定在壳体(2)内壁上，当铲头(1)与壳体(2)螺纹连接后，空心腔体(6)底端与铲头(1)上端接触。

6.根据权利要求1所述的沉积物/土壤柱芯样采集装置，其特征在于：所述过滤网(5)倾斜布置，且壳体上设有出口(4)和与出口(4)相互匹配的塞子，该出口(4)位于过滤网低端一侧的上方。

7.根据权利要求1所述的沉积物/土壤柱芯样采集装置，其特征在于：所述铲头采用下列方式的一种，铲头(1)上端为闭合环状，下端自上而下铲头的弧形不变，铲头(1)的两边线逐渐向一侧靠近，最后交于一点；或者所述铲头(1)上端为闭合环状；中间为半闭合的环状，且未闭合部分的弧的角度为60-90度；下端自上而下铲头的弧形不变，铲头的两边线逐渐向一侧靠近，最后交于一点。

8.根据权利要求1所述的沉积物/土壤柱芯样采集装置，其特征在于：所述空心腔体(6)的内壁面有凹凸点，且空心腔体(6)远离壳体(2)的一侧有缝隙。

9.根据权利要求1所述的沉积物/土壤柱芯样采集装置，其特征在于：所述壳体内部有支撑块，过滤网(5)放置在支撑块上。

10.根据权利要求1所述的沉积物/土壤柱芯样采集装置，其特征在于：所述壳体(2)的底端内部有3个垂直布置的空心腔体(6)，且空心腔体(6)在壳体底部均匀分布，每个空心腔体(6)的底面积为壳体(2)底面积的1/5-1/20。

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