CN115200926A - 一种用于干旱地区的原状土取样装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及土壤取样测量的技术领域，具体公开了一种用于干旱地区的原状土取样装置，包括外管，外管的内部开有第一空腔，外管内部的同轴可拆卸连接有内管，内管的底端设有开口；外管的侧壁沿周向水平开有若干盲孔，盲孔内滑动连接有刨齿，刨齿与盲孔的底部固定连接第一拉簧，第一拉簧在自由状态下时，刨齿位于盲孔的内部；刨齿靠近第一空腔的一端固定连接有驱动块，驱动块的自由端滑动连接于第一空腔的内部；齿条在位于齿轮的上方与下方分别开有用于齿轮空转的凹槽。本发明的目的在于提供一种用于干旱地区的原状土取样装置，以解决取样坑洞造成下层土壤水分散失的技术问题。

Description

一种用于干旱地区的原状土取样装置

技术领域

本发明涉及土壤取样测量的技术领域，具体公开了一种用于干旱地区的原状土取样装置。

背景技术

目前，在我国西北等高原干旱地区大多广泛存在着黄土。黄土是指在地质时代中的第四纪期间，以风力搬运的黄色粉土沉积物，掩覆在低分水岭、山坡、丘陵，常与基岩不整合接触，无层理。

现有针对黄土进行的土壤取样，通常仅是在地质层进行钻孔取样。例如中国实用新型专利公开了(公开号：CN206258278U)一种黄土地区用原样土取样装置，包括供电系统、安装在支撑架上的驱动系统、传动系统、控制所述驱动系统的控制系统；驱动系统为电动机，电动机的轴心为空心轴，空心轴上设置有螺纹；传动系统包括套装在空心轴内部的钻轴、连接在钻轴下端的钻筒，钻轴上设置有与空心轴相匹配的螺纹。

上述技术方案虽然能够利用钻筒实现对黄土的钻取取样，但是此种方式的取样后会在地面留下坑洞，导致下层土壤(含水量较高的土层)直接暴露在空气中，导致在高温气候下土壤内水分散失较快，破坏土壤环境。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于干旱地区的原状土取样装置，以解决取样坑洞造成下层土壤水分散失的技术问题。

为了达到上述目的，本发明的基础方案为：一种用于干旱地区的原状土取样装置，包括外管，外管的内部开有第一空腔，外管内部的同轴可拆卸连接有内管，内管的底端设有开口；

外管的侧壁沿周向水平开有若干盲孔，盲孔内滑动连接有刨齿，刨齿与盲孔的底部固定连接第一拉簧，第一拉簧在自由状态下时，刨齿位于盲孔的内部；

刨齿靠近第一空腔的一端固定连接有驱动块，驱动块的自由端滑动连接于第一空腔的内部；

外管的顶部设有旋转器，旋转器的内部水平转动连接有横杆，转动器外部还设有用于驱动横杆转动的摇柄，外管的顶端转动连接于旋转器的底部，横杆用于驱动外管的水平周向转动；

横杆同轴固定连接有齿轮，旋转器内竖直滑动连接有同齿轮啮合的齿条，齿条的底端延伸于第一空腔内部，齿条的底端固定连接有同驱动块配合的楔块；齿条在位于齿轮的上方与下方分别开有用于齿轮空转的凹槽。

本基础方案的工作原理在于：本技术方案利用旋转器的摇柄转动实现驱动外管周向旋转，进而通过外管的旋转进而实现将转动钻入土壤之中的技术效果。在外管钻入土壤的过程中，外管底端暴露的内管能够将土壤收集于内管的内部，进而达到收集深层土壤的目的。

在旋转器的横杆带动外管进行转动的同时，横杆还能够带动齿轮进行周向转动，齿轮的转动进而带动齿条的上下移动，进而实现控制楔块在竖直方向上自由移动的技术效果。

当需要进行钻土取样时，使用人员仅需要通过转动摇柄并向下按压，即可以实现使外管转动进入土壤内部，在此过程中横杆上的齿轮带动齿条进行上升运动，直至齿轮到达齿条的凹槽内实现打滑，进而实现控制齿条停止上升的技术效果。在此过程中，由于楔块与驱动块始终未接触，因此刨齿始终位于盲孔的内部。

当钻土取样完成后，使用人员仅需要反向转动摇柄并向上提出，即可以实现将外管从土壤内部取出的技术效果。在横杆反向转动的过程中，横杆上的齿轮带动齿条向下的方向运动。在齿条向下运动的过程中，楔块的楔面能够抵触至驱动块的端部，并且随之楔块的继续向下运动，楔块推动驱动块向盲孔的外部方向运动。在驱动块向外部移动的过程中，第一拉簧处于拉伸的状态，同时刨齿也被延伸于盲孔外部。齿条在下降的过程中，直至齿轮到达齿条的凹槽内实现打滑，进而实现控制齿条停止下降的技术效果。在外管的持续转动过程中，刨齿随着外管一同进行周向旋转，在刨齿的作用下，可将破坏取样坑洞的洞壁，进而达到将取样坑洞掩埋，最终使待取样管取出后不会留下坑洞的技术效果。

最后将外管取出后，使用人员再次正向转动摇柄，齿条上升使楔块从驱动块上脱离，刨齿在失去楔块的抵触后在第一拉簧的复位作用下重新进入盲孔内部。

本基础方案的有益效果在于：相比于现有技术，本技术方案能够在钻取的过程中直接将土壤收集至内管中，达到立即封存的技术效果。而相比于现有需要将获取的样品转入其它存放容器内，有效避免转移过程中出现破坏土壤性状、水分散失影响检测结果等问题的反生。

相比于现有技术，本技术方案一方面能够在外管钻入土壤的过程中，使刨齿隐藏在盲孔的内部，进而避免影响钻土。另一方面本技术方案还能够将外管从土壤中取出的过程中，使刨齿从外管内部延伸出来，刨齿随着外管一同进行周向旋转，可将破坏取样坑洞的洞壁，进而达到将取样坑洞掩埋，最终使待取样管取出后不会留下坑洞的技术效果。有避免效下层土壤(含水量较高的土层)直接暴露在空气中的问题发生。

进一步，所述内管的底端延伸于所述外管的底部。

有益效果：本技术方案通过限定内管的底端略微伸出外管，以确保在外管的螺纹在破坏土壤前使样品进入内管中的技术效果。

进一步，所述内管包括两个结构相互对称的半支管可拆卸连接组成，所述半支管的横截面为半圆弧结构。

有益效果：本技术方案采用两个对称的半支管拆卸形成内管，以便于内管在装满土壤试样后进行取出。使用人员仅需要将两个半支管打开，既能够将土壤直接从内管中取出。

进一步，两个所述半支管通过插接组成所述内管。

有益效果：本技术方案通过采用插接的方式，以实现可拆卸连接功能。

进一步，所述内管的底端为缩口结构。

有益效果：本技术方案通过采用缩口结构内管，以便于插入土壤的过程中降低阻力。

进一步，还包括固定器，所述固定器竖直开有通孔，所述通孔开有内螺纹，所述通孔通过螺纹连接所述外管。

有益效果：本技术方案通过增设固定器，以便于利用固定器实现对稳定支撑的作用，避免在外管转动的过程中倾斜的问题发生。

进一步，所以固定器的侧壁固定连接有踏板。

有益效果：本技术方案通过在固定器的侧壁增设踏板，以便于使用人员通过脚踩踏板的方式，使固定器始终保持竖直稳定的状态，有效提高固定器在竖直固定下的稳定性。

进一步，所述踏板的表面开设有防滑纹。

有益效果：本技术方案通过在踏板的表面增设防滑纹，以便于提高踏板的摩擦力，避免出现打滑的情况发生。

进一步，所述横杆同轴固定连接有第一锥齿轮，所述第一锥齿轮啮合有第二锥齿轮，所述第二锥齿轮同轴固定连接所述外管。

有益效果：本技术方案通过采用第一锥齿轮与第二锥齿轮的啮合关系，以便于实现转动方向变换的技术效果。便于使用人员仅需要在横向方向上转动摇柄，既能够实现驱动主管的轴向转动。

进一步，所述驱动块靠近第一空腔的一端为圆弧曲面。

有益效果：本技术方案通过采用圆弧曲面的结构，以便于降低楔块与驱动块的接触面积，降低两者之间的摩擦力。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

图1为本发明实施例一的一种用于干旱地区的原状土取样装置的结构剖示图；

图2为本发明实施例一的一种用于干旱地区的原状土取样装置的正视剖示图；

图3为图2中的A处局部放大示意图；

图4为图2中的B处局部放大示意图；

图5为本发明实施例一楔块的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，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的具体含义。

说明书附图中的附图标记包括：固定器1、金属内圈2、踏板3、外管4、内管5、旋转器6、第一空腔7、第二空腔8、横杆9、摇柄10、第一锥齿轮11、第二锥齿轮12、齿轮13、齿条14、连接件15、连接条16、楔块17、盲孔18、刨齿19、第一拉簧20、驱动块21、环形槽22。

实施例一

基本如附图1与附图2所示：一种用于干旱地区的原状土取样装置，包括固定器1，固定器1为圆柱体筒状结构，且固定器1的上下两端均与外部相互连通。固定器1的内壁同轴焊接固定有金属内圈2，金属内圈2的内壁开设有内螺纹。固定器1的外壁在相对的两侧分别焊接固定有踏板3，踏板3的外表面开设有防滑纹。

固定器1的内部同轴设有外管4，外管4的外壁开设有外螺纹，外管4螺纹连接于金属内圈2的内螺纹。外管4的内部开有第一空腔7，第一空腔7的内部螺钉连接有内管5，内管5的底端为开口结构，内管5的顶端为封闭结构。内管5由两个相互对称的半支管组成，半支管的横截面为半圆弧结构，两个对称的半支管通过插接的方式实现可拆卸固定连接，两个半支管通过插接固定成为圆筒体结构的内管5结构。内管5的底端延伸于外管4的外部，且内管5的底端为缩口结构。

如附图3所示，外管4的顶部固定连接有旋转器6，旋转器6的内部开有第二空腔8，旋转器6的第二空腔8底端与外管4内部第一空腔7相互连通。旋转器6的内部水平转动连接有横杆9，横杆9的右端同轴固定连接有摇柄10，摇柄10位于旋转器6的外部。横杆9同轴固定连接有第一锥齿轮11，横杆9的左端同轴固定连接有直齿轮13，直齿轮13与第一锥齿轮11均位于旋转器6的内部。第二空腔8内部竖直滑动连接有直齿条14，第二空腔8内固定连接有用于使直齿条14竖直滑动的限位槽，直齿条14与直齿轮13相互啮合。直齿条14的顶部延伸于旋转器6的外部。直齿条14在位于直齿轮13的上、下两端分别开有凹槽，凹槽用于使直齿轮13在其所在位置空转打滑。齿条14的底端延伸于第一空腔7，外管4的顶部开有用于齿条14与外管4相对移动的环形槽22。直齿条14的底端焊接固定有圆环形结构的连接件15，连接件15的底端分别竖直焊接固定有连接条16，每个连接条16的底端均焊接固定在一个环形结构的楔块17，楔块17的楔面朝向靠近第一空腔7内壁的一侧。楔块17中间的通孔能够容纳内管5穿过。

如附图4与附图5所示，外管4的靠近底部的侧壁沿周向开有六个盲孔18，每个盲孔18内沿盲孔18的轴向滑动连接有刨齿19，刨齿19的外棱边为刃边。刨齿19与盲孔18的底壁之间固定连接第一拉簧20，第一拉簧20的拉伸方向平行于盲孔18的轴向。第一拉簧20在自由状态下时，刨齿19位于盲孔18的内部。刨齿19靠近第一空腔7的一端焊接固定有驱动块21，驱动块21为条形结构，且驱动块21靠近第一空腔7的一端位于第一空腔7的内部，且该部位为圆弧曲面。

具体实施方式如下：当需要进行钻土取样时，首先将固定器1竖直放置在待取样的土壤上，然后使用人员将双脚分别踩在踏板3上，直至固定器1稳定竖直固定即可。接着使用人员仅需要通过转动摇柄10，在摇柄10转动的过程中，摇柄10带动横杆9进行周向转动，横杆9的转动带动第一锥齿轮11以及直齿轮13进行周向转动。其中第一锥齿轮11通过啮合带动第二锥齿轮12周向转动，第二锥齿轮12的转动带动外管4进行周向转动。由于外管4与固定器1的金属内圈2螺纹连接，因此随着外管4的转动，外管4在高度位置上也随之下降，进而逐渐使外管4底部的内管5端部插入至土壤中。并且随之外管4的持续下降，内管5内也逐渐装填的土壤试样。在外管4下降的同时，直齿轮13的正向转动带动齿条14进行向上上升的运动，直至直齿轮13到达齿条14的凹槽内实现打滑，进而实现控制齿条14停止上升的技术效果。在此过程中，由于楔块17与驱动块21始终未接触，因此刨齿19始终位于盲孔18的内部。

当钻土取样完成后，使用人员仅需要反向转动摇柄10，外管4在固定器1反向旋转实现上升，即实现将外管4从土壤内部取出的技术效果。摇柄10带动横杆9反向旋转，在横杆9反向转动的过程中，横杆9分别带动直齿轮13与第一锥齿轮11反向转动。直齿轮13反向转动的过程中带动齿条14竖直向下运动。在齿条14向下运动的过程中，齿条14通过连接条16以及连接件15实楔块17进行同步的向下运动。楔块17向下运动的过程中楔块17的楔面能够抵触至驱动块21的端部。并且随着楔块17的继续向下运动，楔块17推动驱动块21向盲孔18的外部方向水平移动。在驱动块21向外部移动的过程中，第一拉簧20处于拉伸的状态，同时所有的刨齿19也被延伸于盲孔18外部。

最后当刨齿19完全从盲孔18中伸出后，直齿轮13也到达齿条14的凹槽内实现打滑，进而实现控制齿条14停止下降同时使刨齿19始终暴露在外部的技术效果。在外管4的持续转动过程中，刨齿19随着外管4一同进行周向旋转，在刨齿19的作用下，可将破坏取样坑洞的洞壁，进而达到将取样坑洞掩埋，最终使待取样管取出后不会留下坑洞的技术效果。

最后将外管4取出后，使用人员再次正向转动摇柄10，齿条14上升使楔块17从驱动块21上脱离，刨齿19在失去楔块17的抵触后在第一拉簧20的复位作用下重新进入盲孔18内部。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种用于干旱地区的原状土取样装置，其特征在于：包括外管(4)，所述外管(4)的内部开有第一空腔(7)，所述外管(4)内部的同轴可拆卸连接有内管(5)，所述内管(5)的底端设有开口；

所述外管(4)的侧壁沿周向水平开有若干盲孔(18)，所述盲孔(18)内滑动连接有刨齿(19)，所述刨齿(19)与盲孔(18)的底部固定连接第一拉簧(20)，所述第一拉簧(20)在自由状态下时，所述刨齿(19)位于所述盲孔(18)的内部；

所述刨齿(19)靠近所述第一空腔(7)的一端固定连接有驱动块(21)，所述驱动块(21)的自由端滑动连接于所述第一空腔(7)的内部；

所述外管(4)的顶部设有旋转器(6)，所述旋转器(6)的内部水平转动连接有横杆(9)，所述转动器外部还设有用于驱动所述横杆(9)转动的摇柄(10)，所述外管(4)的顶端转动连接于所述旋转器(6)的底部，所述横杆(9)用于驱动所述外管(4)的水平周向转动；

所述横杆(9)同轴固定连接有齿轮，所述旋转器(6)内竖直滑动连接有同所述齿轮啮合的齿条(14)，所述齿条(14)的底端延伸于所述第一空腔(7)内部，所述齿条(14)的底端固定连接有同所述驱动块(21)配合的楔块(17)；所述齿条(14)在位于所述齿轮的上方与下方分别开有用于所述齿轮空转的凹槽。

2.根据权利要求1所述的一种用于干旱地区的原状土取样装置，其特征在于：所述内管(5)的底端延伸于所述外管(4)的底部。

3.根据权利要求2所述的一种用于干旱地区的原状土取样装置，其特征在于：所述内管(5)包括两个结构相互对称的半支管可拆卸连接组成，所述半支管的横截面为半圆弧结构。

4.根据权利要求3所述的一种用于干旱地区的原状土取样装置，其特征在于：两个所述半支管通过插接组成所述内管(5)。

5.根据权利要求4所述的一种用于干旱地区的原状土取样装置，其特征在于：所述内管(5)的底端为缩口结构。

6.根据权利要求1所述的一种用于干旱地区的原状土取样装置，其特征在于：还包括固定器(1)，所述固定器(1)竖直开有通孔，所述通孔开有内螺纹，所述通孔通过螺纹连接所述外管(4)。

7.根据权利要求6所述的一种用于干旱地区的原状土取样装置，其特征在于：所以固定器(1)的侧壁固定连接有踏板(3)。

8.根据权利要求7所述的一种用于干旱地区的原状土取样装置，其特征在于：所述踏板(3)的表面开设有防滑纹。

9.根据权利要求8所述的一种用于干旱地区的原状土取样装置，其特征在于：所述横杆(9)同轴固定连接有第一锥齿轮(11)，所述第一锥齿轮(11)啮合有第二锥齿轮(12)，所述第二锥齿轮(12)同轴固定连接所述外管(4)。

10.根据权利要求1-9中任一所述的一种用于干旱地区的原状土取样装置，其特征在于：所述驱动块(21)靠近第一空腔(7)的一端为圆弧曲面。

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