CN114062017B - 水土保持研究用的径流泥沙取样设备 - Google Patents

水土保持研究用的径流泥沙取样设备 Download PDF

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Abstract

本发明属于取样设备技术领域,具体涉及一种水土保持研究用的径流泥沙取样设备。所述设备包括外筒、内筒、连接座和手柄;所述外筒顶部安装连接在所述连接座上,所述内筒设置于所述外筒内部,所述外筒的长度大于内筒的长度,所述内筒顶部转动连接在所述连接座上,所述手柄底部安装在所述连接座上,所述外筒内部还安装有能将所述内筒下端开口封口的开关组件;所述内筒外表面沿其轴向设置有刻度线,所述内筒侧壁沿轴向设有多个取样孔及封口盖。本发明的外筒充当钻头的作用,内筒直接伸入泥沙土壤内而不转动,取样时不会引起泥沙的大规模流动,内筒内反映的是真实深度条件下的泥沙土壤结构,节约取样时间,节能环保。

Description

水土保持研究用的径流泥沙取样设备
技术领域
本发明属于取样设备技术领域,具体涉及一种水土保持研究用的径流泥沙取样设备。
背景技术
对于需要研究径流情况的土壤区域,要求能够取到不同深度的土壤。然而现有技术的土壤取样装置包括一个取样桶,取样桶壁设有进样口,进样口附近设有封口装置,在取样之前将封口装置打开,然后将取样桶伸入土壤中,取样完毕后,再次将进样口封口,然后取出取样装置。但是对于泥沙类土壤,随着取样桶的伸入,土壤泥沙从不同深度流动到进样口中,流动的过程会引起不同深度土壤混合的情况,无法明显区分不同深度土壤样品。也有些现有技术先用钻孔器在土壤中挖出一个深孔,然后再将取样器伸入到深孔内的不同高度处,实现不同深度土壤样品的取样,但是这样耗费了额外的钻孔器的能源消耗,不利于节能。
综上,需要开发一种可明显区分不同深度土壤泥沙的节能的取样装置。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种水土保持研究用的径流泥沙取样设备。
本发明的目的是提供一种水土保持研究用的径流泥沙取样设备,包括双层结构的取样桶,所述取样桶包括外筒、内筒、连接座和手柄;
所述外筒顶部安装连接在所述连接座上,所述内筒设置于所述外筒内部,所述外筒的长度大于内筒的长度,所述内筒顶部转动连接在所述连接座上,所述手柄底部安装在所述连接座上,所述外筒内部还安装有能将所述内筒下端开口封口的开关组件;
所述内筒外表面沿其轴向设置有刻度线,所述内筒侧壁沿轴向设有多个取样孔,每个取样孔上设有封口盖。
优选的,上述水土保持研究用的径流泥沙取样设备,所述开关组件包括位于所述内筒内的活动板、弹力装置、齿杆、纵向锥齿轮、折叠板,位于外筒与内筒之间的横向锥齿轮,位于所述活动板侧方的控制杆;
所述活动板可沿所述内筒轴向上下活动,所述弹力装置底部与所述活动板连接,顶部连接有所述齿杆的底端,所述齿杆的顶端贯穿所述连接座,并可活动至与所述手柄抵接,所述纵向锥齿轮转动连接在内筒侧壁,所述横向锥齿轮转动连接在连接座上,且二者均位于所述活动板上方,所述齿杆侧壁与所述纵向锥齿轮啮合连接,所述纵向锥齿轮还与所述横向锥齿轮啮合连接,所述横向锥齿轮与所述控制杆连接,所述控制杆底部与所述折叠板连接,所述折叠板位于所述活动板下方。
优选的,上述水土保持研究用的径流泥沙取样设备,所述齿杆的侧壁下端与所述内筒侧壁滑动连接。
优选的,上述水土保持研究用的径流泥沙取样设备,所述弹力装置为压簧或气囊。
优选的,上述水土保持研究用的径流泥沙取样设备,所述内筒的横截面为扇形,所述横向锥齿轮安装在靠近扇形顶角的位置。
优选的,上述水土保持研究用的径流泥沙取样设备,所述扇形的顶角为60-340度。
优选的,上述水土保持研究用的径流泥沙取样设备,所述纵向锥齿轮包括第一齿轮和第二齿轮,所述第一齿轮以及所述横向锥齿轮均位于所述内筒与所述外筒之间,并且所述第一齿轮与所述横向锥齿轮啮合连接,所述第二齿轮位于内筒内部,并且与所述齿杆啮合连接,所述第一齿轮与所述第二齿轮之间通过固定杆连接,所述固定杆贯穿所述扇形顶角处并且与该处转动连接。
优选的,上述水土保持研究用的径流泥沙取样设备,所述扇形顶角处具有一个平面板的区域,所述固定杆贯穿所述平面板并且与该处转动连接。
优选的,上述水土保持研究用的径流泥沙取样设备,所述控制杆为U形杆,其具有两个横向杆和一个纵向杆,两个所述横向杆分别贯穿所述内筒侧壁,且位于所述内筒的端部分别与所述横向锥齿轮、所述折叠板连接,两个所述横向杆的另一端位于所述内筒与外筒之间的位置通过所述纵向杆连接;所述内筒上设有供两个所述横向杆移动的C形槽,所述内筒靠近所述扇形“边”处设有档条,所述折叠板展开并与所述档条组合后,可将内筒下端封口。
优选的,上述水土保持研究用的径流泥沙取样设备,所述折叠板包括中心轴和转动连接在其上的层叠设置的多个移动片,所述中心轴顶部安装在所述横向锥齿轮底部中心处,位于最上方的所述移动片固定连接在所述内筒内侧壁上,位于最下方的所述移动片与所述控制杆下端固定连接,相邻的所述移动片之间通过隔带连接。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
1、本发明的外筒充当钻头的作用,外筒伸入到土内后,内筒逐渐与泥沙土接触,由于内筒与连接座是转动连接关系,在内筒与泥沙土壤的摩擦力作用下,内筒基本上是直接伸入泥沙土壤内而几乎不转动的,外筒边旋转边伸入到泥沙土壤深处,这样在内筒内部不会引起泥沙的大规模流动,则内筒内反映的是真实深度条件下的泥沙土壤结构,内筒外表面沿其轴向设置有刻度线,则可明显区分不同深度泥沙土壤样品,无需额外利用钻孔器钻孔,减少钻孔器能耗,节约取样时间,节能环保。
2、本发明为了方便内筒从不同位置取样,内筒侧壁沿轴向设有多个取样孔,每个取样孔上设有封口盖。
附图说明
图1为本发明水土保持研究用的径流泥沙取样设备的外部结构示意图;
图2为本发明水土保持研究用的径流泥沙取样设备的内部结构示意图;
图3为本发明内筒与外筒之间的空间的部件连接关系图;
图4为本发明为图1的俯视图;
图5为本发明为水土保持研究用的径流泥沙取样设备内部横截面的结构示意图;
图6为图5的A部放大图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施,下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,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装置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。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征;在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一特征和第二特征直接接触,或第一特征和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
本发明提供了一种水土保持研究用的径流泥沙取样设备,参见图1-6,包括双层结构的取样桶,取样桶包括外筒1、内筒2、连接座3和手柄4,外筒1的顶部和底部均为开口端,优选的,外筒1的底部为圆台形,内筒2的顶部为盲端,底部为开口端,外筒1顶部通过螺栓或者螺纹可拆卸连接在连接座3上,内筒2设置于外筒1内部,外筒1的长度大于内筒2的长度,内筒2顶部转动连接在连接座3上,手柄4具有横向板和纵向杆,纵向杆固定连接在横向板与连接座3之间,外筒1内部还安装有开关组件。
将外筒1与待取样区域泥沙土壤地表接触,旋转手柄4,外筒1可随之转动,外筒1充当钻头的作用,外筒1伸入到土内后,内筒2逐渐与泥沙土接触,由于内筒2与连接座3是转动连接关系,在内筒2与泥沙土壤的摩擦力作用下,内筒2基本上是直接伸入泥沙土壤内而几乎不转动的,外筒1边旋转边伸入到泥沙土壤深处,这样在内筒2内部不会引起泥沙的大规模流动,则内筒2内反映的是真实深度条件下的泥沙土壤结构,内筒2外表面沿其轴向设置有刻度线,则可明显区分不同深度泥沙土壤样品,无需额外利用钻孔器钻孔,减少钻孔器能耗,节约取样时间,节能环保。注意刻度线的设置应排除外筒1与内筒2之间的高度差,使刻度线反映内筒2的真实取样深度,内筒2中刻度线可从“0”开始,则外筒1的钻孔深度并不影响内筒2的刻度表示准确度。开关组件的作用可以将内筒2封口,在取样前开关组件打开,内筒2底部开口暴露,泥沙土壤可进入其内部,取样结束后,关闭开关组件,内筒2底部开口封闭,取出取样桶,则从内筒2内取出泥沙土壤样品即可。
优选的,为了方便内筒2从不同位置取样,内筒2侧壁沿轴向设有多个取样孔21,每个取样孔21上设有封口盖,在从泥沙土壤中取样之前,将各封口盖改好,将各个取样孔21封闭,取出泥沙土壤样品之后,根据取样需求以及内筒2外壁的刻度线标识,打开不同位置的封口盖,则可顺利取出代表不同深度的泥沙样品。
开关组件包括活动板5、弹力装置51、齿杆52、纵向锥齿轮53、横向锥齿轮54、控制杆55和折叠板56;活动板5、弹力装置51、齿杆52、纵向锥齿轮53、折叠板56均位于内筒2内,横向锥齿轮54位于外筒1与内筒2之间,弹力装置51、齿杆52、纵向锥齿轮53、横向锥齿轮54均位于活动板5上方,控制杆55位于活动板5侧方,折叠板56位于活动板5下方。
活动板5横向设置于内筒2内,并可沿内筒2轴向上下活动,弹力装置51为压簧或气囊等具有弹性的部件,弹力装置51底部与活动板5顶部固定连接或者可拆卸连接,弹力装置51的顶部固定或者可拆卸连接有齿杆52的底端,齿杆52的顶端贯穿连接座3上设置的通槽31,并可与手柄4的横向板抵接,参见图4,齿杆52的侧壁下端与内筒2侧壁滑动连接,且可沿内筒2轴向上下活动;具体的,内筒2内壁设有纵向的滑道,齿杆52侧壁上设有与滑道匹配滑接的滑块;纵向锥齿轮53的中心轴处通过横向转轴转动连接在内筒2的侧壁,横向锥齿轮54的中心轴处通过纵向转轴转动连接在连接座3上,齿杆52的侧壁设有与纵向锥齿轮53啮合连接的齿槽,纵向锥齿轮53还与横向锥齿轮54啮合连接,横向锥齿轮54的底部与控制杆55固定连接,控制杆55底部与折叠板56连接。
取样前,折叠板56处于折叠状态,未将内筒2封口,此时,活动板5位于内筒2内中上部的位置,参见图2;取样时,随着外筒1的转动和逐渐伸入泥沙土壤中,内筒2位置逐渐下降,泥沙土壤逐渐进入到内筒2中,当泥沙土壤与活动板5接触后,其将活动板5向上推动,则弹力装置51、齿杆52均向上移动,当齿杆52移动至与手柄4的横向板抵接后,弹力装置51在弹力作用下可继续压缩,在齿杆52向上移动的时候,迫使控制杆55按照图5所示逆时针方向转动,使内筒2的底部开口一直处于打开状态;具体的,在齿杆52向上移动的时候,带动纵向锥齿轮53按照图3所示逆时针方向转动,则在啮合作用下,横向锥齿轮54按照图5所示逆时针方向转动,则迫使控制杆55和折叠板56按照图5所示逆时针方向转动;当取样结束后,在连接座3上方的位置控制齿杆52,使齿杆52向下移动,则纵向锥齿轮53、横向锥齿轮54、控制杆55均反向移动,迫使折叠板56打开,将内筒2底部开口封口,在弹力装置51的弹力缓冲作用下,活动板5对已取泥沙土壤的压力较小,再加上取样桶未离开泥沙土壤时,土壤自身泥沙结构是具有一定的稳定性的,不会下陷,所以齿杆52的下移并不会使以取泥沙土壤脱离内筒2;最后,将取样桶从泥沙土壤中取出,再从取下外筒1,然后从内筒2中取出相应泥沙土壤深度的样品。
优选的,参见图5-6,内筒2的横截面为扇形,扇形顶角为60-340度,横向锥齿轮54安装在外筒1与内筒2之间,并且靠近扇形顶角的位置,纵向锥齿轮53包括第一齿轮531和第二齿轮532,第一齿轮531位于内筒2与外筒1之间,并且与横向锥齿轮54啮合连接,第二齿轮532位于内筒2内部,并且与齿杆52啮合连接,第一齿轮531与第二齿轮532之间通过固定杆533连接,固定杆533贯穿扇形顶角处并且与该处转动连接,具体的,扇形顶角处具有一个平面板22的区域,固定杆533贯穿平面板22并且与该处转动连接,可在平面板22内开设镶嵌槽,在镶嵌槽内安装轴承,轴承的内圈安装固定杆533。通过设置第一齿轮531和第二齿轮532,将横向锥齿轮54、控制杆55与内部内筒2分开,减少上述部件对泥沙土壤样品的扰动。
注意,在上述扇形横截面的内筒2结构下,控制杆55为U形杆,其具有两个横向杆和一个纵向杆,其中一个横向杆端部与横向锥齿轮54的底部固定连接,且该横向杆沿横向锥齿轮54底面径向延伸并贯穿至内筒2外部,另一横向杆也贯穿内筒2侧壁,并且该横向杆一端连接在折叠板56上,该横向杆另一端位于内筒2与外筒1之间的位置,纵向杆位于内筒2和外筒1之间,并固定连接在两个横向杆的端部之间;内筒2上设有供两个横向杆移动的C形槽23,一个横向杆对应一个C形槽23,C形槽23靠近内筒2的扇形“边”的位置为封闭状态,内筒2内壁的此处设有档条24。当控制杆55随着横向锥齿轮54的转动而转动时,折叠板56也在展开或者收缩,折叠板56远离内筒2的扇形顶角的端部均与内筒2的弧形侧壁接触,位于图3所示下方的横向杆与其相应的C形槽23上边缘接触,则折叠板56位于该C形槽23上方,则折叠板56展开时,其与档条24配合作用,可将内筒2下端开口封口。可在折叠板56的边缘安装可伸缩的橡胶圈等缓冲圈结构,来缓冲由于折叠板56状态变化而导致的其便于与内筒2内部距离变化。
优选的,折叠板56的结构类似于“折扇”结构,其包括一个中心轴6和连接在中心轴6上的多个层叠设置的移动片61,中心轴6位于外筒1与内筒2之间,中心轴6顶部安装在横向锥齿轮54底部中心处,且靠近内筒2的扇形顶角处设置,移动片61转动安装在中心轴6上,位于图3所示最上方的移动片61固定连接在内筒2内侧壁上,其余移动片61均可活动,位于图3所示最下方的移动片61与控制杆55下端固定连接,相邻的移动片61之间通过隔带连接,则当折叠板56展开后,隔带起到隔断泥沙土壤的作用。“折扇”结构的折叠板56易开合。
需要说明的是,本发明中未特别提及的部件连接关系均默认采用现有技术,由于其不涉及发明点,且为现有技术普遍应用,故不详述结构连接关系。
需要说明的是,本发明中涉及数值范围时,应理解为每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用,由于采用的步骤方法与实施例相同,为了防止赘述,本发明描述了优选的实施例。尽管已描述了本发明的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.水土保持研究用的径流泥沙取样设备,其特征在于,包括双层结构的取样桶,所述取样桶包括外筒(1)、内筒(2)、连接座(3)和手柄(4);
所述外筒(1)顶部安装连接在所述连接座(3)上,所述内筒(2)设置于所述外筒(1)内部,所述外筒(1)的长度大于内筒(2)的长度,所述内筒(2)顶部转动连接在所述连接座(3)上,所述手柄(4)底部安装在所述连接座(3)上,所述外筒(1)内部还安装有能将所述内筒(2)下端开口封口的开关组件;
所述内筒(2)外表面沿其轴向设置有刻度线,所述内筒(2)侧壁沿轴向设有多个取样孔(21),每个取样孔(21)上设有封口盖;
所述开关组件包括位于所述内筒(2)内的活动板(5)、弹力装置(51)、齿杆(52)、纵向锥齿轮(53)、折叠板(56),位于外筒(1)与内筒(2)之间的横向锥齿轮(54),位于所述活动板(5)侧方的控制杆(55);
所述活动板(5)可沿所述内筒(2)轴向上下活动,所述弹力装置(51)底部与所述活动板(5)连接,顶部连接有所述齿杆(52)的底端,所述齿杆(52)的顶端贯穿所述连接座(3),并可活动至与所述手柄(4)抵接,所述纵向锥齿轮(53)转动连接在内筒(2)侧壁,所述横向锥齿轮(54)转动连接在所述连接座(3)上,且二者均位于所述活动板(5)上方,所述齿杆(52)侧壁与所述纵向锥齿轮(53)啮合连接,所述纵向锥齿轮(53)还与所述横向锥齿轮(54)啮合连接,所述横向锥齿轮(54)与所述控制杆(55)连接,所述控制杆(55)底部与所述折叠板(56)连接,所述折叠板(56)位于所述活动板(5)下方;
所述内筒(2)的横截面为扇形,所述横向锥齿轮(54)安装在靠近扇形顶角的位置;
所述纵向锥齿轮(53)包括第一齿轮(531)和第二齿轮(532),所述第一齿轮(531)以及所述横向锥齿轮(54)均位于所述内筒(2)与所述外筒(1)之间,并且所述第一齿轮(531)与所述横向锥齿轮(54)啮合连接,所述第二齿轮(532)位于内筒(2)内部,并且与所述齿杆(52)啮合连接,所述第一齿轮(531)与所述第二齿轮(532)之间通过固定杆(533)连接,所述固定杆(533)贯穿所述扇形顶角处并且与该处转动连接;
所述折叠板(56)包括中心轴(6)和转动连接在其上的层叠设置的多个移动片(61),所述中心轴(6)顶部安装在所述横向锥齿轮(54)底部中心处,位于最上方的所述移动片(61)固定连接在所述内筒(2)内侧壁上,位于最下方的所述移动片(61)与所述控制杆(55)下端固定连接,相邻的所述移动片(61)之间通过隔带连接;
所述控制杆(55)为U形杆,其具有两个横向杆和一个纵向杆,两个所述横向杆分别贯穿所述内筒(2)侧壁,且位于所述内筒(2)内的端部分别与所述横向锥齿轮(54)、所述折叠板(56)连接,两个所述横向杆的另一端位于所述内筒(2)与外筒(1)之间的位置通过所述纵向杆连接;所述内筒(2)上设有供两个所述横向杆移动的C形槽(23),所述内筒(2)靠近所述扇形“边”处设有档条(24),所述折叠板(56)展开并与所述档条(24)组合后,可将内筒(2)下端封口。
2.根据权利要求1所述的水土保持研究用的径流泥沙取样设备,其特征在于,所述齿杆(52)的侧壁下端与所述内筒(2)侧壁滑动连接。
3.根据权利要求2所述的水土保持研究用的径流泥沙取样设备,其特征在于,所述弹力装置(51)为压簧或气囊。
4.根据权利要求1所述的水土保持研究用的径流泥沙取样设备,其特征在于,所述扇形的顶角为60-340度。
5.根据权利要求1所述的水土保持研究用的径流泥沙取样设备,其特征在于,所述扇形顶角处具有一个平面板(22)的区域,所述固定杆(533)贯穿所述平面板(22)并且与该处转动连接。
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