CN114544227A - 一种地化采样用高效率土壤取样装置及取样方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地球化学技术领域，公开了一种地化采样用高效率土壤取样装置,包括支撑架，支撑架的底板上开设有取样孔；设置在支撑架上的升降板和升降组件，升降组件用于带动升降板上下移动；取样单元，取样单元包括与取样孔相对设置的钻头、第一封闭组件、提升腔、绞龙、取样腔和中心轴；固定在升降板上的第二动力单元，第二动力单元和中心轴传动连接，此外还提出了一种基于上述取样装置的取样方法。本发明能够快速实现对指定深度的土壤样品的取样过程，工作效率高，保证了土壤样品的真实性、准确性。

Description

一种地化采样用高效率土壤取样装置及取样方法

技术领域

本发明涉及地球化学技术领域，特别是涉及一种地化采样用高效率土壤取样装置及取样方法。

背景技术

地球化学是研究地球的化学组成、化学作用和化学演化的科学，是地质学与化学、物理学相结合而产生和发展起来的边缘学科。对于地球化学研究通常伴随土壤样品检测过程，而土壤取样成了必不可少的部分，地球化学土壤取样过程中浅层土壤取样深度为20厘米，深层则深至200厘米，由于深度不同，取样过程属于繁杂长时间的工作，因此选用一个高效率土壤取样装置显得尤为重要。

公告号为CN214502978U的专利公开了一种地球化学勘查用土壤取样装置，包括基座，基座两侧呈圆弧状并均开设有贯穿腔，且基座两侧的贯穿腔内均套设有滑动连接的取样筒；驱动组件，驱动组件安装在基座上，通过驱动组件驱动取样筒对地质土壤进行取样。该专利利用驱动组件进行取样使得工作效率提高，但该专利需要人工手持操作，无法完成深度较大的土壤取样工作，且对于表层以下土壤进行取样时，仍需逐层去除表面土壤后才可进行指定深度土壤取样工作，即无法直接对表层以下土壤进行取样，导致工作效率低下。

发明内容

本发明为克服上述情况不足，旨在提供一种地化采样用高效率土壤取样装置及取样方法，解决工作效率低下及无法直接对表层以下土壤取样的问题。

为了能够达到上述目的，本发明的技术方案是：本发明提供一方面提供了一种地化采样用高效率土壤取样装置，包括：

支撑架，所述支撑架的底板上开设有取样孔；

设置在所述支撑架上的升降板和升降组件，所述升降组件用于带动所述升降板上下移动；

取样单元，所述取样单元包括与所述取样孔相对设置的钻头、第一封闭组件、提升腔、绞龙、取样腔和中心轴，所述钻头、第一封闭组件、提升腔和取样腔由下到上依次设置，所述第一封闭组件、提升腔、绞龙和取样腔贯穿设置有所述中心轴，所述中心轴的下端连接有所述钻头，所述中心轴与第一封闭组件摩擦连接，通过转动所述中心轴使土壤样品有选择地通过所述第一封闭组件进入到所述提升腔内，所述中心轴与绞龙固定连接，所述绞龙设置在所述提升腔内，所述绞龙用于将所述提升腔内的所述土壤样品提升至取样腔内；

固定在所述升降板上的第二动力单元，所述第二动力单元和中心轴传动连接。

进一步地，所述第一封闭组件包括第一固定板和第一封闭板，所述第一固定板和第一封闭板层叠设置，所述第一固定板和第一封闭板贯穿设置有所述中心轴；

所述第一固定板与所述提升腔侧壁下端固定连接，所述第一固定板通过轴承与所述中心轴转动连接，所述第一固定板上开设有第一通孔；

所述第一封闭板上开设有与所述第一通孔相适配的第二通孔，所述中心轴同轴设置有第一摩擦环，所述第一摩擦环与中心轴固定连接，所述第一摩擦环和第一封闭板摩擦连接，转动所述中心轴使所述第二通孔有选择地与所述第一通孔连通；

所述第一固定板和第一封闭板上设置有第一限位组件，所述第一限位组件用于限制第一封闭板转动角度。

进一步地，所述第一固定板和第一封闭板均为平底锥形，所述第一固定板侧壁上端与所述提升腔侧壁下端固定连接，所述第一固定板侧壁开设有所述第一通孔，所述第一固定板的底板通过轴承和所述中心轴转动连接，所述第一封闭板的侧壁开设有所述第二通孔，所述第一封闭板的底板与所述第一摩擦环摩擦连接。

进一步地，所述第一限位组件包括第一限位缺口和第一限位凸起，所述第一限位缺口和第一限位凸起的设置方式为以下方式中的一个：

方式一：所述第一固定板布设有第一限位缺口，所述第一封闭板固定连接有第一限位凸起，所述第一限位凸起有选择地与第一限位缺口和第一通孔中的一个卡接配合；

方式二：所述第一封闭板布设有第一限位缺口，所述第一固定板固定连接有第一限位凸起，所述第一限位凸起有选择地与第一限位缺口和第二通孔中的一个卡接配合。

进一步地，所述第一封闭组件包括第二摩擦环、活动螺母、连杆和活动板，

所述中心轴同轴由内向外依次设置有第一摩擦环和第二摩擦环，所述第一摩擦环和中心轴固定连接，所述第一摩擦环的外侧壁与所述第二摩擦环的内侧壁摩擦连接，所述第二摩擦环外侧壁螺纹连接有活动螺母，所述活动螺母铰接有若干个连杆的一端，若干个所述连杆的另一端铰接有若干个所述活动板的侧壁，若干个所述活动板和若干个连杆一一对应，若干个所述活动板的上端与所述提升腔底板铰接，若干个所述活动板设置在所述中心轴的周侧，转动所述中心轴使所述活动板的下端分散或聚拢使所述土壤样品有选择地进入到所述提升腔内。

进一步地，所述取样腔的侧壁下端与所述提升腔的侧壁上端固定连接，所述取样腔下端设置有第二封闭组件，所述第二封闭组件用于防止进入到取样腔中的所述土壤样品流出。

进一步地，所述第二封闭组件包括第二固定板和第二封闭板，所述第二固定板和第二封闭板层叠设置，所述第二固定板和第二封闭板贯穿设置有所述中心轴；

所述第二固定板的侧壁与所述取样腔侧壁固定连接，所述第二固定板通过轴承与所述中心轴转动连接，所述第二固定板上开设有第三通孔，

所述第二封闭板上开设有与所述第三通孔相适配的第四通孔，所述中心轴同轴设置有第三摩擦环，所述第三摩擦环与中心轴固定连接，所述第三摩擦环与所述第二封闭板摩擦连接，转动所述中心轴使所述第四通孔有选择地与所述第三通孔连通；

所述第二固定板和第二封闭板上设置有第二限位组件，所述第二限位组件用于限制第二封闭板转动角度。

进一步地，所述第二封闭组件还包括回位件，所述回位件用于在所述中心轴停止转动时阻断第三通孔与第四通孔之间连通。

本发明与现有技术相比至少具有以下优点：

(1)利用第二动力单元正向或反向转动使得第一封闭组件封闭或打开，从而实现取样单元下降过程中第一封闭组件关闭，土壤被阻挡在提升腔外，取样过程中第一封闭组件打开，土壤经第一封闭组件进入到取样腔中，能快速实现对指定深度的土壤样品的取样过程，工作效率高。

(2)当第二动力单元正向转动时，绞龙向下传送，此时土壤样品即使经过第一封闭组件，也将在绞龙的作用下排出到提升腔外；取样时，第二动力单元反向旋转，绞龙向上传送，土壤样品经第一封闭组件进入到提升腔中，在绞龙的带动下可迅速提升到取样腔中，绞龙与第一封闭组件配合，可以保证土壤样品的真实性、准确性。

本发明另一方面提供了基于上述取样装置的取样方法，包括以下步骤：

第一步：利用所述第二动力单元控制所述钻头正向旋转，所述第一封闭组件处于关闭状态；

第二步：利用所述升降组件带动所述取样腔、提升腔、绞龙、第一封闭组件、钻头和中心轴向下运动，使得所述第一封闭组件的下表面与所述土壤样品上方平齐；

第三步：关闭所述第二动力单元使所述钻头停止旋转；

第四步：利用所述第二动力单元所述控制钻头反向旋转，所述第一封闭组件处于开启状态，继续利用所述升降组件带动所述取样腔、提升腔、绞龙、第一封闭组件、钻头和中心轴向下运动至所述土壤样品层，所述土壤样品依次经所述第一封闭组件、提升腔进入到所述取样腔中；

第五步：关闭所述第二动力单元使所述钻头停止旋转；

第六步：利用所述升降组件带动所述取样腔、提升腔、绞龙、第一封闭组件、钻头和中心轴上提至地面上方；

第七步：从所述取样腔中取出所述土壤样品。

进一步地，所述取样腔与提升腔之间设置有第二封闭组件，所述第二封闭组件包括回位件，所述回位件用于在中心轴停止转动时实现第二封闭组件关闭；

第四步还包括：所述第二封闭组件处于开启状态；

第五步还包括：在所述回位件作用下所述第二封闭组件处于关闭状态。

所述取样方法和上述的取样装置相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

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，下面将对实施例中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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一取样装置整体结构示意图；

图2为本发明实施例一取样单元剖视示意图；

图3为本发明实施例一取样单元爆炸图；

图4为本发明实施例一取样单元中第一封闭组件处的剖视示意图；

图5为本发明实施例一取样单元中第一封闭组件处的另一剖视示意图；

图6为本本发明实施例一取样单元中第二封闭组件处的剖视示意图；

图7为本发明实施例一取样单元中第二封闭组件处的剖视示意图；

图8为本发明实施例二取样单元结构示意图；

图9为本发明实施例二取样单元爆炸图；

图10为本发明实施例二取样单元的剖视图；

图11为本发明实施例二取样单元另一的剖视图；

附图标记：1、支撑架；2、升降板；3、滑动杆；4、丝杆；5、第一电机；6、取样腔；7、第一摩擦环；8、提升腔；9、绞龙；10、钻头；11、中心轴；12、第二电机；13、车轮；14、把手；15、第一固定板；16、第一通孔；17、第一限位凸起；18、第一封闭板；19、第二通孔；20、第一限位缺口；21、第二摩擦环；22、活动螺母；23、连杆；24、活动板；25、轴承；26、第二固定板；27、第三通孔；28、第二封闭板；29、第四通孔；30、第三摩擦环；31、第一限位孔；32、第二限位凸起；33、第二限位孔；34、第三限位凸起；35、回位弹簧；36、活动门。

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。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一：

参照图1，本发明一方面提供了一种地化采样用高效率土壤取样装置，包括支撑架1、升降单元、取样单元和第二动力单元。

其中，支撑架1为本发明取样装置的支撑结构，其底板开设有取样缺口，通过该取样缺口，本发明取样单元可进行取样作业。

支撑架1上设置有升降单元，升降单元包括升降板2和升降组件，升降组件可采用伸缩杆等结构，升降组件主要用于带动升降板2上升和下降。本实施例中升降组件采用滚珠丝杆的结构，具体为：升降板2设置在支撑架1的顶板与底板之间，支撑架1的顶板与底板间固定连接有滑动杆3，支撑架1的顶板与底板之间转动连接有丝杆4，滑动杆3和丝杆4贯穿升降板2设置，滑动杆3与升降板2滑动连接，丝杆4与升降板2螺纹连接，支撑架1的顶板上设置有第一动力单元，第一动力单元可以为发动机或减速电机等，第一动力单元具体为第一电机5，第一电机5与丝杆4传动连接，第一电机5双向转动带动升降板2上升和下降。

取样单元与取样缺口相对设置，取样单元包括取样腔6、提升腔8、绞龙9、第一封闭组件、钻头10和中心轴11。具体参照图2至3，取样腔6、提升腔8、第一封闭组件和钻头10由上到下依次设置，取样腔6、提升腔8、绞龙9和第一封闭组件贯穿设置有中心轴11，中心轴11的下端连接有钻头10，钻头10用于松动土壤，便于本发明取样装置下降到指定深度，第一封闭组件与中心轴11摩擦连接，通过转动中心轴11使土壤样品有选择地通过第一封闭组件进入或阻断提升腔8内，提升腔8内设置有绞龙9，绞龙9与中心轴11固定连接，绞龙9用于将土壤样品提升至取样腔6内。取样腔6的侧壁开设有活动门36，活动门36的一端与提升腔8的侧壁铰接，可实现活动门36的开启与关闭。

第二动力单元与升降板2固定连接，第二动力单元可为发动机、减速电机等，本实施例中第二动力单元为第二电机12，第二电机12和中心轴11传动连接。

使用时，首先将第二电机12通电带动中心轴11正向转动，此时第一封闭组件成关闭状态，可以阻断土壤样品进入到提升腔8内，其次将第一电机5通电，带动取样腔6、提升腔8、绞龙9、第一封闭组件、钻头10和中心轴11向下运动，使得第一封闭组件的下表面与指定图样样品层上方平齐，并关闭第二电机12；然后将第二电机12通电使得中心轴11反向转动，此时第一密封组件成打开状态，并可以允许土壤样品进入到提升腔8内，利用第一电机5带动取样腔6、提升腔8、绞龙9、第一封闭组件、钻头10和中心轴11向下运动到整个土壤取样深度区域，土壤样品经第一密封组件进入到提升腔8内，并继续在绞龙9的作用下提升到取样腔6中，关闭第一电机5和第二电机12。最后利用第二电机12带动取样腔6、提升腔8、绞龙9、第一封闭组件、钻头10和中心轴11上提到土壤表面上方，即完成整个土壤样品取样过程。

应当说明的是，第二电机12正向转动过程中，绞龙9向下传送，即使土壤样品经第一封闭组件进入到提升腔8内，土壤样品也会经绞龙9的作用下，将土壤样品排出到提升腔8外。反之，第二电机12反向转动过程中，绞龙9向上传送，土壤样品经第一封闭组件进入到提升腔8内，在绞龙9的作用下传送到取样腔6中，进一步保证了土壤样品的真实性和准确性。本发明取样装置在第一封闭组件和绞龙9双重作用下，通过第二电机12双向转动，可完成指定深度的土壤取样过程。

可以理解的是，为了方便本发明取样装置的移动，本发明支撑架1的底板下表面安装有车轮13，支撑架1的侧壁上安装有把手14，此属于现有技术，此处不再赘述。

优选地，参照图2至3，第一封闭组件包括第一固定板15和第一封闭板18，第一固定板15和第一封闭板18层叠设置，即第一固定板15可以设置在第一封闭板18的上方，又或为第一固定板15设置在第一封闭板18的下方。第一封闭板18远离第一固定板15的一侧设置有限位环，限位环与中心轴11固定连接，限位环起轴向限位的作用。第一固定板15和第一封闭板18贯穿设置有中心轴11。第一固定板15与提升腔8侧壁下端固定连接，第一固定板15通过轴承25与中心轴11转动连接，第一固定板15上开设有若干个第一通孔16，若干个第一通孔16沿中心轴11等角度分布。第一封闭板18上开设有若干个第二通孔19，第二通孔19与第一通孔16相适配，若干个第二通孔19沿中心轴11等角度分布，中心轴11同轴设置有第一摩擦环7，第一摩擦环7与中心轴11固定连接，第一摩擦环7和第一封闭板18摩擦连接，转动中心轴11可实现第一封闭板18随之转动，转动中心轴11能够使第二通孔19有选择地与第一通孔16连通；第一固定板15和第一封闭板18上设置有第一限位组件，第一限位组件用于限制第一封闭板18转动角度。

应当说明的是，本发明中第一摩擦环7和第一封闭板18采用摩擦的方式连接，即当中心轴11转动时，首先由第一摩擦环7带动第一封闭板18转动，此时中心轴11与第一封闭板18同时转动；其次当第一限位组件限制第一封闭板18转动时，中心轴11和第一封闭板18相对转动，此时第一封闭板18停止转动。

本发明中，当中心轴11正向转动时，第一封闭板18相对第一固定板15进行转动，利用第一限位组件可实现第一通孔16和第二通孔19相隔设置，此时第一封闭组件阻断土壤样品进入提升腔8内；当中心轴11反向转动时，也可利用第一限位组件实现第一通孔16与第二通孔19相对设置，即第一通孔16与第二通孔19相连通，此时第一封闭组件允许土壤样品进入提升腔8内。

具体地，为了便于逐步松动取样土壤，本发明中钻头10采用锥形。第一固定板15和第一封闭板18均为平底锥形，其锥形角度与钻头10角度相同，将第一固定板15和第一封闭板18设置成锥形有利于取样单元进入到土壤中。第一固定板15侧壁边缘上端与提升腔8侧壁下端固定连接，第一固定板15侧壁上开设有第一通孔16，第一固定板15的底板通过轴承25和中心轴11转动连接，第一固定板15的内部或周侧套设有第一封闭板18，第一封闭板18的侧壁上开设有第二通孔19，第一封闭板18的底板与第一摩擦环7摩擦连接。

可选地，第一限位组件包括第一限位凸起17和第一限位缺口20，第一封闭板18上固定连接有第一限位凸起17，第一固定板15设置有第一限位缺口20，第一限位凸起17有选择地第一限位缺口20和第一通孔16中的一个卡接配合。也可以为第一固定板15固定连接有第一限位凸起17，第一封闭板18上设置有第一限位缺口20，第一限位凸起17有选择地与第一限位缺口20和第二通孔19中的一个卡接配合。

以第一固定板15固定连接有第一限位凸起17，且第一封闭板18上设置有第一限位缺口20为例进行说明。参照图4，使用时，当中心轴11正向转动时，第二通孔19与第一限位凸起17卡接配合，此时第一通孔16与第二通孔19相隔设置，此时第一封闭板18阻断土壤样品进入提升腔8内；参照图5，当中心轴11反向转动时，第一限位缺口20与第一限位凸起17卡接配合，此时第一通孔16与第二通孔19相对设置，此时第一封闭组件允许土壤样品进入提升腔8内。

优选地，参照图6至7，取样腔6的侧壁下端与提升腔8的侧壁上端固定连接，取样腔6下端设置有第二封闭组件，当土壤由提升腔8进入到取样腔6中后，第二封闭组件能够防止进入到取样腔6中的土壤样品流出，降低土壤样品的损失。

具体地，第二封闭组件包括第二固定板26和第二封闭板28，第二固定板26和第一封闭板18层叠设置，即第二固定板26可以设置在第一封闭板18层的上方，第二固定板26也可以设置在第一封闭板18层的下方，第二固定板26和第二封闭板28贯穿设置有中心轴11。

第二固定板26的侧壁与取样腔6侧壁固定连接，第二固定板26通过轴承25与中心轴11转动连接，第二固定板26上开设有若干个第三通孔27，若干个第三通孔27沿中心轴11等角度布设。

第二封闭板28上开设有若干个第四通孔29，第四通孔29与第三通孔27相适配，若干个第四通孔29沿中心轴11等角度布设，中心轴11同轴设置有第三摩擦环30，第三摩擦环30与中心轴11固定连接，第三摩擦环30与第二封闭板28摩擦连接，即第三摩擦环30可带动第二封闭板28转动，可实现转动中心轴11时第四通孔29有选择地与第三通孔27连通。

第二固定板26和第二封闭板28上设置有第二限位组件，所述第二限位组件用于限制第二封闭板28转动角度。

第二限位组件包括第二限位凸起32和第一限位孔31，第二固定板26和第二封闭板28中的一个固定连接有第二限位凸起32，第二固定板26和第二封闭板28中的另一个开设有第一限位孔31，第一限位孔31为弧形孔，第一限位孔31与第二限位凸起32相适配，第二限位凸起32有选择地与第一限位孔31的两端侧壁卡接配合。

使用时，参照图6，中心轴11正向转动，并带动第二封闭板28转动，使得第二限位凸起32和第一限位孔31的一个侧壁抵接，此时第三通孔27与第四通孔29不连通，提升腔8与取样腔6不连通；参照图7，中心轴11反向转动时，第二限位凸起32和第一限位孔31的另一个侧壁抵接，此时第三通孔27与第四通孔29连通，提升腔8与取样腔6连通。

可选地，继续参照图6-7，第二封闭组件还包括回位件，回位件用于在中心轴11停止转动时阻断第三通孔27与第四通孔29之间连通。第二固定板26和第二封闭板28中的一个固定连接有第三限位凸起34，第二固定板26和第二封闭板28中的另一个开设有第二限位孔33，第三限位孔为弧形孔，第三限位孔内嵌设有第三限位凸起34，第三限位孔的一个侧壁通过回位弹簧35与第三限位凸起34连接，回位弹簧35可以为拉伸弹簧或压缩弹簧。

本发明中第二固定板26上固定连接有第三限位凸起34，第二封闭板28上开设有第二限位孔33，第二限位孔33的中段嵌设有第三限位凸起34，第三限位凸起34通过拉伸弹簧与第二限位孔33的一个侧壁连接。具体参照图6，使用时中心轴11正向转动，由于第一限位孔31和第二限位凸起32卡接配合，此时拉伸弹簧处于原始状态，此时第三通孔27与第四通孔29连通；具体参照图7当中心轴11反向转动时，第一限位孔31和第二限位凸起32仍卡接配合，此时拉伸弹簧在外力的作用下被拉伸。当中心轴11停止转动时，拉伸弹簧恢复原始状态，此时第三通孔27与第四通孔29不连通，可以有效防止取样腔6中的土壤样品流出。

实施例二：

参照图8至9，本实施例与实施例一的区别在于：第一封闭组件的结构不同，具体为：第一封闭组件包括第二摩擦环21、活动螺母22、连杆23和活动板24。

其中：中心轴11同轴由内向外依次设置有第一摩擦环7和第二摩擦环21，第一摩擦环7和中心轴11固定连接，第一摩擦环7的外侧壁与第二摩擦环21的内侧壁摩擦连接，第二摩擦环21外侧壁螺纹连接有活动螺母22，活动螺母22铰接有若干个连杆23的一端，若干个活动板24的侧壁与若干个连杆23的另一端铰接，若干个活动板24和若干个连杆23一一对应，若干个活动板24的上端与提升腔8底板铰接，若干个活动板24设置在中心轴11的周侧，转动中心轴11使活动板24的下端分散或聚拢，活动板24使土壤样品进入或阻断提升腔8内。

具体地，本实施例提升腔8底板中心开设有正多边形中心孔，如正六边形，中心孔的每个内边铰接有活动板24，活动板24为等腰梯形。参照图10，当活动螺母22向上运动时，活动螺母22带动活动板24下边缘聚拢，当活动板24的侧壁相互抵接时，可实现第一封闭组件的封闭功能，能够阻断土壤样品进入到提升腔8内，参照图11，当活动螺母22向下运动时，活动螺母22带动活动板24下端分散，第一封闭组件打开，从而实现土壤样品进入到提升腔8内。

使用时，中心轴11正向转动，第一摩擦环7带动第二摩擦环21正向转动，活动螺母22向上运动，活动板24下边缘聚拢，当活动板24的侧壁相互抵接时，第二摩擦环21将停止转动，此时活动螺母22与第二摩擦环21形成锁闭，中心轴11相对第二摩擦环21继续转动，土壤样品被第一封闭组件阻挡在提升腔8外。当中心轴11方向转动时，活动螺母22向下运动，当活动螺母22运动到螺纹结构下端时，此时活动螺母22与第二摩擦环21形成锁闭，中心轴11相对第二摩擦环21继续转动，土壤样品可通过第一封闭组件进入在提升腔8内。

可选地，第二摩擦环21内侧壁中段与第一摩擦环7的外侧壁摩擦连接，摩擦环内侧壁上下两端通过轴承25与中心环转动连接，第二摩擦环21外侧壁中段与活动螺母22螺纹连接，活动板24为矩形或梯形。

应当理解的是，参照图9，第二摩擦环21的外侧壁中段设置有螺纹，活动螺母22沿第二摩擦环21上下移动过程中能够实现上下限位功能。

实施例三：

本发明另一方面提出了一种基于上述地化采样用高效率土壤取样装置的取样方法，包括以下步骤：

第一步：利用第二动力单元控制钻头10正向旋转，第一封闭组件处于关闭状态；

第二步：利用升降组件带动取样腔6、提升腔8、绞龙9、第一封闭组件、钻头10和中心轴11向下运动，使得第一封闭组件的下表面与取样土壤层上方平齐，即通过第一电机5带动丝杆4转动，实现升降板2下降；

第三步：关闭第二动力单元使钻头10停止旋转；

第四步：利用第二动力单元控制钻头10反向旋转，利用第一电机5带动，第一封闭组件和处于开启状态，土壤样品依次经第一封闭组件、提升腔8、进入到取样腔6中；

第五步：关闭第二动力单元使钻头10停止旋转；

第六步：利用升降组件带动取样腔6、提升腔8、绞龙9、第一封闭组件、钻头10和中心轴11上提至地面上方，即通过第一电机5带动丝杆4转动，实现升降板2上升；

第七步：从取样腔6中取出土壤样品。

也应当理解的是，第四步与第五步之间还包括：

关闭动力组件使钻头10停止旋转；

利用第二动力单元使钻头10正向旋转，使第一封闭组件处于关闭状态。

本发明可以利用第一封闭组件实现封闭，防止土壤样品从第一封闭组件处流出。

优选地，取样腔6与提升腔8之间设置有第二封闭组件，第二封闭组件包括回位件，回位件用于在中心轴11停止转动时实现第二封闭组件关闭；

第四步还包括：第二封闭组件处于开启状态；

第五步还包括：回位件实现第二封闭组件处于关闭状态。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，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。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种地化采样用高效率土壤取样装置，其特征在于，包括：

支撑架(1)，所述支撑架(1)的底板上开设有取样孔；

设置在所述支撑架(1)上的升降板(2)和升降组件，所述升降组件用于带动所述升降板(2)上下移动；

取样单元，所述取样单元包括与所述取样孔相对设置的钻头(10)、第一封闭组件、提升腔(8)、绞龙(9)、取样腔(6)和中心轴(11)，所述钻头(10)、第一封闭组件、提升腔(8)和取样腔(6)由下到上依次设置，所述第一封闭组件、提升腔(8)、绞龙(9)和取样腔(6)贯穿设置所述中心轴(11)，所述中心轴(11)的下端连接有所述钻头(10)，所述中心轴(11)与第一封闭组件摩擦连接，通过转动所述中心轴(11)使土壤样品有选择地通过所述第一封闭组件进入到所述提升腔(8)内，所述中心轴(11)与绞龙(9)固定连接，所述绞龙(9)设置在所述提升腔(8)内，所述绞龙(9)用于将所述提升腔(8)内的所述土壤样品提升至取样腔(6)内；

固定在所述升降板(2)上的第二动力单元，所述第二动力单元和中心轴(11)传动连接。

2.根据权利要求1所述的地化采样用高效率土壤取样装置，其特征在于，所述第一封闭组件包括第一固定板(15)和第一封闭板(18)，所述第一固定板(15)和第一封闭板(18)层叠设置，所述第一固定板(15)和第一封闭板(18)贯穿设置有所述中心轴(11)；

所述第一固定板(15)与所述提升腔(8)侧壁下端固定连接，所述第一固定板(15)通过轴承(25)与所述中心轴(11)转动连接，所述第一固定板(15)上开设有第一通孔(16)；

所述第一封闭板(18)上开设有与所述第一通孔(16)相适配的第二通孔(19)，所述中心轴(11)同轴设置有第一摩擦环(7)，所述第一摩擦环(7)与中心轴(11)固定连接，所述第一摩擦环(7)和第一封闭板(18)摩擦连接，转动所述中心轴(11)使所述第二通孔(19)有选择地与所述第一通孔(16)连通；

所述第一固定板(15)和第一封闭板(18)上设置有第一限位组件，所述第一限位组件用于限制第一封闭板(18)转动角度。

3.根据权利要求2所述的地化采样用高效率土壤取样装置，其特征在于，所述第一固定板(15)和第一封闭板(18)均为平底锥形，所述第一固定板(15)侧壁上端与所述提升腔(8)侧壁下端固定连接，所述第一固定板(15)侧壁开设有所述第一通孔(16)，所述第一固定板(15)的底板通过轴承(25)和所述中心轴(11)转动连接，所述第一封闭板(18)的侧壁开设有所述第二通孔(19)，所述第一封闭板(18)的底板与所述第一摩擦环(7)摩擦连接。

4.根据权利要求3所述的地化采样用高效率土壤取样装置，其特征在于，所述第一限位组件包括第一限位缺口(20)和第一限位凸起(17)，所述第一限位缺口(20)和第一限位凸起(17)的设置方式为以下方式中的一个：

方式一：所述第一固定板(15)布设有第一限位缺口(20)，所述第一封闭板(18)固定连接有第一限位凸起(17)，所述第一限位凸起(17)有选择地与第一限位缺口(20)和第一通孔(16)中的一个卡接配合；

方式二：所述第一封闭板(18)布设有第一限位缺口(20)，所述第一固定板(15)固定连接有第一限位凸起(17)，所述第一限位凸起(17)有选择地与第一限位缺口(20)和第二通孔(19)中的一个卡接配合。

5.根据权利要求1所述的地化采样用高效率土壤取样装置，其特征在于，所述第一封闭组件包括第二摩擦环(21)、活动螺母(22)、连杆(23)和活动板(24)，

所述中心轴(11)同轴由内向外依次设置有第一摩擦环(7)和第二摩擦环(21)，所述第一摩擦环(7)和中心轴(11)固定连接，所述第一摩擦环(7)的外侧壁与所述第二摩擦环(21)的内侧壁摩擦连接，所述第二摩擦环(21)外侧壁螺纹连接有活动螺母(22)，所述活动螺母(22)铰接有若干个连杆(23)的一端，若干个所述连杆(23)的另一端铰接有若干个所述活动板(24)的侧壁，若干个所述活动板(24)和若干个连杆(23)一一对应，若干个所述活动板(24)的上端与所述提升腔(8)底板铰接，若干个所述活动板(24)设置在所述中心轴(11)的周侧，转动所述中心轴(11)使所述活动板(24)的下端分散或聚拢使所述土壤样品有选择地进入到所述提升腔(8)内。

6.根据权利要求1至5任一项所述的地化采样用高效率土壤取样装置，其特征在于，所述取样腔(6)的侧壁下端与所述提升腔(8)的侧壁上端固定连接，所述取样腔(6)下端设置有第二封闭组件，所述第二封闭组件用于防止进入到取样腔(6)中的所述土壤样品流出。

7.根据权利要求6所述的地化采样用高效率土壤取样装置，其特征在于，所述第二封闭组件包括第二固定板(26)和第二封闭板(28)，所述第二固定板(26)和第二封闭板(28)层叠设置，所述第二固定板(26)和第二封闭板(28)贯穿设置有所述中心轴(11)；

所述第二固定板(26)的侧壁与所述取样腔(6)侧壁固定连接，所述第二固定板(26)通过轴承(25)与所述中心轴(11)转动连接，所述第二固定板(26)上开设有第三通孔(27)，

所述第二封闭板(28)上开设有与所述第三通孔(27)相适配的第四通孔(29)，所述中心轴(11)同轴设置有第三摩擦环(30)，所述第三摩擦环(30)与中心轴(11)固定连接，所述第三摩擦环(30)与所述第二封闭板(28)摩擦连接，转动所述中心轴(11)使所述第四通孔(29)有选择地与所述第三通孔(27)连通；

所述第二固定板(26)和第二封闭板(28)上设置有第二限位组件，所述第二限位组件用于限制第二封闭板(28)转动角度。

8.根据权利要求7所述的地化采样用高效率土壤取样装置，其特征在于，所述第二封闭组件还包括回位件，所述回位件用于在所述中心轴(11)停止转动时阻断第三通孔(27)与第四通孔(29)之间连通。

9.一种基于权利要求1至8任一项所述的地化采样用高效率土壤取样装置的取样方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：利用所述第二动力单元控制所述钻头(10)正向旋转，所述第一封闭组件处于关闭状态；

第二步：利用所述升降组件带动所述取样腔(6)、提升腔(8)、绞龙(9)、第一封闭组件、钻头(10)和中心轴(11)向下运动，使得所述第一封闭组件的下表面与所述土壤样品上方平齐；

第三步：关闭所述第二动力单元使所述钻头(10)停止旋转；

第四步：利用所述第二动力单元所述控制钻头(10)反向旋转，所述第一封闭组件处于开启状态，继续利用所述升降组件带动所述取样腔(6)、提升腔(8)、绞龙(9)、第一封闭组件、钻头(10)和中心轴(11)向下运动至所述土壤样品层，所述土壤样品依次经所述第一封闭组件、提升腔(8)进入到所述取样腔(6)中；

第五步：关闭所述第二动力单元使所述钻头(10)停止旋转；

第六步：利用所述升降组件带动所述取样腔(6)、提升腔(8)、绞龙(9)、第一封闭组件、钻头(10)和中心轴(11)上提至地面上方；

第七步：从所述取样腔(6)中取出所述土壤样品。

10.根据权利要求9所述的地化采样用高效率土壤取样方法，其特征在于，所述取样腔(6)与提升腔(8)之间设置有第二封闭组件，所述第二封闭组件包括回位件，所述回位件用于在中心轴(11)停止转动时实现第二封闭组件关闭；

第四步还包括：所述第二封闭组件处于开启状态；

第五步还包括：在所述回位件作用下所述第二封闭组件处于关闭状态。

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