CN113295453B - 一种土壤取样装置及取样方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种土壤取样装置及取样方法，所述取样装置包括：支架上设置钻杆，所述钻杆由固定于支架上的蜗杆蜗轮驱动进行旋转，所述钻杆底段设置螺纹，底端留有取样口，内部滑动设置钻芯，所述钻芯顶端设置按压头和支撑弹簧，底端通过滑动转轴连接直角杠杆动力臂，所述直角杠杆阻力臂连接取样爪，所述钻芯底部还连接支撑杆，所述支撑杆连接开口片，所述开口片正对螺杆底端取样口；本发明设计合理，结构简单，可提高土壤取样的效率，并且取样深度准确，取样过程省时省力。

Description

一种土壤取样装置及取样方法

技术领域

本发明属于环境检测技术领域，具体涉及一种土壤取样装置及取样方法。

背景技术

环境检测是一项技术性很强的新兴行业，根据检测的介质对象，大致可分为水质检测、空气检测、土壤检测、固体废物检测、生物检测、噪声和振动检测、电磁辐射检测、放射性检测、热检测、光检测、卫生(病原体、病毒、寄生虫等)检测等，其中土壤检测是必不可少的一部分，土壤检测第一步需要对目标位置土壤进行取样，但目前的取样装置操作复杂、费时费力、效率低，亟需一种操作简单、省时省力、高效的土壤取样装置。

发明内容

为克服上述技术问题，本发明提供了一种土壤取样装置及取样方法，通过摇把-蜗杆-蜗轮双重减速传动的方式轻松使钻杆钻入土壤，并设置可上下活动的钻芯连接并控制钻杆内底部设置的取样结构，只需按下钻芯顶端的按压头即可完成目标深度土壤的精准取样。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种土壤取样装置，包括支架、钻杆，所述钻杆空心且下段外壁设有螺纹，底端留有取样口，所述取样口下方连接可拆卸空心钻头，所述钻杆中段竖直留有凹轨，所述钻杆内部滑动设置钻芯，所述钻芯顶端高于钻杆顶端，所述钻芯顶端固定设置按压头，所述按压头与钻杆顶端之间设置支撑弹簧，所述钻芯底端连接采样结构，钻杆底端螺纹便于钻杆钻入土壤，内部钻芯上下移动控制钻杆底端的采样结构工作进行土壤取样。

优选的，所述支架上转动设置蜗轮，所述蜗轮套在钻杆外周，所述蜗轮上固定设置卡块，所述卡块凸出卡在凹轨内，所述支架上转动设置蜗杆，所述蜗杆与蜗轮啮合，蜗杆一端设置摇把，使用摇把蜗杆蜗轮减速组合来驱动钻杆转动，从而无需使用很大力即可将钻杆钻入地下。

优选的，所述采样结构包括，所述钻芯底端横向固定连接推动杆，所述推动杆固定连接开口片，所述开口片正对钻杆底部取样口，所述钻芯底部留有凹槽，凹槽内竖直留有滑轨，所述滑轨内滑动连接转轴，所述转轴转动连接直角杠杆动力臂，所述直角杠杆支点转动连接支点转轴，所述支点转轴两端固定连接于钻杆内壁，所述直角杠杆阻力臂固定连接取样爪，当向下按装置顶端的按压头时，钻芯即向下移动，带动开口片向下滑动打开取样口，并通过直角杠杆驱动取样爪从取样口伸出钻杆进行取样。

优选的，所述开口片两侧竖直固定设置导轨，开口片滑动连接于导轨内，从而对开口片进行限位，保证开口片只能上下方向滑动负责开合取样口。

优选的，所述直角杠杆包括，杠杆主体动力臂为中空，内部滑动连接伸缩杆，所诉伸缩杆与杠杆主体动力臂内底之间连接牵引弹簧，动力臂伸缩设计适应转轴与支点转轴距离的变化，内部牵引弹簧可为直角杠杆回复原位提供拉力。

优选的，所述取样爪根部设置滑槽和开口。

一种表层土壤取样方法，包括以下步骤：

S1.将装置放置于采样点后，使用者一手扶稳支架，一手转动摇把，摇把带动蜗杆，蜗杆带动蜗轮，蜗轮带动卡片，卡片拨动凹轨进而带动钻杆，钻杆带动钻头转动，钻杆和钻头向下钻入土壤，此时卡片相对凹轨上滑；

S2.到达目标深度后，开始采集土壤，用手向下按压按压头，按压头带动钻芯向下移动，此时支撑弹簧被压缩而蓄力；

S3.钻芯向下移动，其底端带动推动杆，推动杆带动开口片沿导轨向下移动，将钻杆底端的取样口打开；

S4.与S3同时进行，滑轨跟随钻芯向下移动；

S5.当滑轨的上端终点与转轴抵接时，开始带动转轴向下移动，转轴与支点转轴之间的距离变大，转轴将伸缩杆从杠杆主体中向外拉并带动直角杠杆顺时针转动，直角杠杆阻力臂带动取样爪从取样口向外伸出插入土壤挖土，此时牵引弹簧被拉长；

S6.土壤被取样爪挖下后，沿取样爪上的滑槽向内滑动，最终从取样爪根部开口落入钻头内；

S7.松开按压头，按压头在支撑弹簧的弹力作用下上升，按压头带动钻芯向上移动，滑轨随之向上移动，转轴所受的来自滑轨上端终点的向下的压力减小，伸缩杆便在牵引弹簧的拉力作用下向杠杆主体内移动并带动转轴向上移动，同时直角杠杆得以回复原位，取样爪一并收回原位置；

S8.与S7同时，钻芯底端带动支撑杆，支撑杆带动开口片沿导轨向上移动，将取样口关闭，防止在钻杆收回过程中落入较浅层土壤污染样本；

S9.如需增加取样量，可重复执行S2-S8，多次挖取土壤样本；

S10，反转摇把，摇把带动蜗杆，蜗杆带动蜗轮，蜗轮带动卡片，卡片拨动凹轨进而带动钻杆反转，钻杆从土壤中旋出，卡片相对凹轨下滑，回复原位；

S11.拆下钻头，倒出其内收集的土壤样品；

S12.检查、清洁装置，将钻头装回，以备下次土壤采样时使用；

S13.至此，采样完毕。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明中，需要钻入土壤的钻杆由摇把-蜗杆-蜗轮双重减速组合驱动，只需较小力即可使钻杆钻入地下，省时省力，操作简单，提高采样效率；

2.使用本发明进行采样，钻杆钻入土壤后，只需按下钻芯顶部的按压头即可打开钻杆底部的采样口，并使取样爪从中伸出进行挖土采样，将土壤收集到可拆卸的空心钻头内，松开以后自动回复原位，不会掺杂其他深度的土壤，采样深度准确，采样效率高。

附图说明

图1是本发明整体剖视图；

图2是本发明采样结构示意图；

图3是本发明中取样爪示意图；

图4是本发明中直角杠杆示意图。

附图标记说明：

1支架；2钻杆；3钻头；4钻芯；5按压头；6支撑弹簧；7蜗杆；8蜗轮；9凹轨；10卡片；11垫块；12采样结构；13支撑杆；14开口片；15导轨；16滑轨；17转轴；18直角杠杆；19杠杆转轴；20取样爪；21杠杆主体；22伸缩杆；23牵引弹簧；24摇把。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

一种土壤取样装置，包括支架1、钻杆2，所述钻杆2空心且下段外壁设有螺纹，底端留有取样口，所述取样口下方连接可拆卸空心钻头3，所述钻杆2中段竖直留有凹轨9，所述钻杆2内部滑动设置钻芯4，所述钻芯4顶端高于钻杆2顶端，所述钻芯4顶端固定设置按压头5，所述按压头5与钻杆2顶端之间设置支撑弹簧6，所述钻芯4底端连接采样结构12。

所述支架1上转动设置蜗轮8，所述蜗轮8套在钻杆2外周，所述蜗轮8上固定设置卡块10，所述卡块10凸出卡在凹轨9内，所述支架1上转动设置蜗杆7，所述蜗杆7与蜗轮8啮合，蜗杆一端设置摇把24。

所述采样结构12包括，所述钻芯4底端横向固定连接推动杆13，所述推动杆13固定连接开口片14，所述开口片14正对钻杆2底部取样口，所述钻芯4底部留有凹槽，凹槽内竖直留有滑轨16，所述滑轨16内滑动连接转轴17，所述转轴17转动连接直角杠杆18动力臂，所述直角杠杆18支点转动连接支点转轴19，所述支点转轴19两端固定连接于钻杆2内壁，所述直角杠杆18阻力臂固定连接取样爪20。

所述开口片14两侧竖直固定设置导轨15，开口片14滑动连接于导轨15内。

所述直角杠杆18包括，杠杆主体21动力臂为中空，内部滑动连接伸缩杆22，所诉伸缩杆22与杠杆主体21动力臂内底之间连接牵引弹簧23。

所述取样爪20根部设置滑槽和开口。

S1.将装置放置于采样点后，使用者一手扶稳支架1，一手转动摇把24，摇把24带动蜗杆7，蜗杆7带动蜗轮8，蜗轮8带动卡片10，卡片10拨动凹轨9进而带动钻杆2，钻杆2带动钻头3转动，钻杆2和钻头3向下钻入土壤，此时卡片10相对凹轨9上滑；

S2.到达目标深度后，开始采集土壤，用手向下按压按压头5，按压头5带动钻芯4向下移动，此时支撑弹簧6被压缩而蓄力；

S3.钻芯4向下移动，其底端带动推动杆13，推动杆13带动开口片14沿导轨15向下移动，将钻杆2底端的取样口打开；

S4.与S3同时进行，滑轨16跟随钻芯4向下移动；

S5.当滑轨16的上端终点与转轴17抵接时，开始带动转轴17向下移动，转轴17与支点转轴19之间的距离变大，转轴17将伸缩杆22从杠杆主体21中向外拉并带动直角杠杆18顺时针转动，直角杠杆18阻力臂带动取样爪20从取样口向外伸出插入土壤挖土，此时牵引弹簧23被拉长；

S6.土壤被取样爪20挖下后，沿取样爪20上的滑槽向内滑动，最终从取样爪20根部开口落入钻头3内；

S7.松开按压头5，按压头5在支撑弹簧6的弹力作用下上升，按压头5带动钻芯4向上移动，滑轨16随之向上移动，转轴17所受的来自滑轨16上端终点的向下的压力减小，伸缩杆22便在牵引弹簧23的拉力作用下向杠杆主体21内移动并带动转轴17向上移动，同时直角杠杆18得以回复原位，取样爪20一并收回原位置；

S8.与S7同时，钻芯4底端带动支撑杆13，支撑杆13带动开口片14沿导轨15向上移动，将取样口关闭，防止在钻杆2收回过程中落入较浅层土壤污染样本；

S9.如需增加取样量，可重复执行S2-S8，多次挖取土壤样本；

S10，反转摇把24，摇把24带动蜗杆7，蜗杆7带动蜗轮8，蜗轮8带动卡片10，卡片10拨动凹轨9进而带动钻杆2反转，钻杆2从土壤中旋出，卡片10相对凹轨9下滑，回复原位；

S11.拆下钻头3，倒出其内收集的土壤样品；

S12.检查、清洁装置，将钻头3装回，以备下次土壤采样时使用；

S13.至此，采样完毕。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对以上实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种土壤取样装置，包括支架（1）、钻杆（2），其特征在于：所述钻杆（2）空心且下段外壁设有螺纹，底端留有取样口，所述取样口下方连接可拆卸空心钻头（3），所述钻杆（2）中段竖直留有凹轨（9），所述钻杆（2）内部滑动设置钻芯（4），所述钻芯（4）顶端高于钻杆（2）顶端，所述钻芯（4）顶端固定设置按压头（5），所述按压头（5）与钻杆（2）顶端之间设置支撑弹簧（6），所述钻芯（4）底端连接采样结构（12）；

所述支架（1）上转动设置蜗轮（8），所述蜗轮（8）套在钻杆（2）外周，所述蜗轮（8）上固定设置卡块（10），所述卡块（10）凸出卡在凹轨（9）内，所述支架（1）上转动设置蜗杆（7），所述蜗杆（7）与蜗轮（8）啮合，所述蜗杆（7）一端设置摇把（24）；

所述采样结构（12）包括，所述钻芯（4）底端横向固定连接支撑杆（13），所述支撑杆（13）固定连接开口片（14），所述开口片（14）正对钻杆（2）底部取样口，所述钻芯（4）底部留有凹槽，凹槽内竖直留有滑轨（16），所述滑轨（16）内滑动连接转轴（17），所述转轴（17）转动连接直角杠杆（18）动力臂，所述直角杠杆（18）支点转动连接支点转轴（19），所述支点转轴（19）两端固定连接于钻杆（2）内壁，所述直角杠杆（18）阻力臂固定连接取样爪（20）。

2.根据权利要求1所述的一种土壤取样装置，其特征在于：所述开口片（14）两侧竖直固定设置导轨（15），开口片（14）滑动连接于导轨（15）内。

3.根据权利要求1所述的一种土壤取样装置，其特征在于：所述直角杠杆（18）包括，杠杆主体（21）动力臂为中空，内部滑动连接伸缩杆（22），所诉伸缩杆（22）与杠杆主体（21）动力臂内底之间连接牵引弹簧（23）。

4.根据权利要求1所述的一种土壤取样装置，其特征在于：所述取样爪（20）根部设置滑槽和开口。

5.一种表层土壤取样方法，其特征在于，采用权利要求1-4任一项所述的一种土壤取样装置，包括以下步骤：

S1.将装置放置于采样点，转动摇把（24），摇把（24）带动蜗杆（7），蜗杆（7）带动蜗轮（8），蜗轮（8）带动卡片（10），卡片（10）拨动凹轨（9）进而带动钻杆（2），钻杆（2）带动钻头（3）转动，钻杆（2）和钻头（3）钻入土壤；

S2.按压按压头（5），按压头（5）带动钻芯（4）向下移动；

S3.钻芯（4）底端带动支撑杆（13），支撑杆（13）带动开口片（14）沿导轨（15）向下移动，将钻杆（2）底端取样口打开；

S4.与S3同时，滑轨（16）向下移动；

S5.滑轨（16）上端终点与转轴（17）抵接时，开始带动转轴（17）向下移动，转轴（17）将伸缩杆（22）从杠杆主体（21）中向外拉并带动直角杠杆（18）顺时针转动，直角杠杆（18）阻力臂带动取样爪（20）从取样口向外伸出插入土壤；

S6.土壤被取样爪（20）挖下后，沿取样爪（20）上的滑槽滑动并最终从取样爪（20）根部开口落入钻头（3）内；

S7.松开按压头（5），按压头（5）在支撑弹簧（6）的弹力作用下上升，按压头（5）带动钻芯（4）向上移动，滑轨（16）向上移动，伸缩杆（22）在牵引弹簧（23）的拉力作用下向杠杆主体（21）内移动并带动转轴（17）向上移动，同时直角杠杆（18）得以回复原位，取样爪（20）一并收回；

S8.与S7同时，钻芯（4）底端带动支撑杆（13），支撑杆（13）带动开口片（14）向上移动，关闭取样口；

S9.可重复多次S2-S8，增加取样量；

S10，反转摇把（24），摇把（24）带动蜗杆（7），蜗杆（7）带动蜗轮（8），蜗轮（8）带动卡片（10），卡片（10）拨动凹轨（9）进而带动钻杆（2）反转，钻杆（2）从土壤中旋出；

S11.拆下钻头（3），倒出采集的样品；

S12.检查、清洁装置，安装钻头（3），以备下次采样使用；

S13.采样完毕。

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