CN116642728A - 一种水利工程管道铺设用土壤采样设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水利工程管道铺设用土壤采样设备及方法，属于土样采集技术领域。一种水利工程管道铺设用土壤采样设备，包括底座，还包括：设置在所述底座顶部的安装支架；升降设置在所述安装支架上的驱动部，所述驱动部的输出端设置有连接筒；用于存储土样的取样筒，其中，所述取样筒由两根半管合并组成；本发明通过在取样筒的两端设置多棱插板，并将多棱插板插接在多棱槽内，然后通过取样头对取样筒进行收束，使取样头、取样筒和连接筒连接，然后在驱动部通过连接筒驱动取样头以及取样筒转动时，不会使取样筒与连接筒连接的更紧，避免增加拆装取样套用的难度，提高取样效率。

Description

一种水利工程管道铺设用土壤采样设备及方法

技术领域

本发明涉及土样采集技术领域，尤其涉及一种水利工程管道铺设用土壤采样设备及方法。

背景技术

管道铺设覆盖的泥土需要取样，主要是为了进行土壤测试和分析，以确保泥土的物理和化学性质符合规范要求，以及确保泥土中不含有有害物质或污染物质，从而保证管道的运行安全和环境保护，取样可以有效地判断泥土的质量，确定管道铺设的可行性并为以后的维修提供参考，通过对泥土的分析，可以确定泥土的成分、水含量、密度、可塑性、压实度等参数，为管道铺设提供技术基础。

现有技术中，取样装置中取样筒是应用最广泛的取样设备之一，其在采集一个点位的样本后需要将取样筒中的土壤样本取出，在取出样本时需要将取样筒从驱动电机上取下，而取样筒一般是螺纹连接在电机输出端的套筒上，在钻取土样时，取样筒与土层摩擦，会使取样筒与套筒之间螺纹的更紧，提高拆装取样筒的难度，综上所述，在此提出一种水利工程管道铺设用土壤采样设备及方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中取样筒拆装难度高的问题，而提出的一种水利工程管道铺设用土壤采样设备及方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种水利工程管道铺设用土壤采样设备，包括底座，还包括：设置在所述底座顶部的安装支架；升降设置在所述安装支架上的驱动部，所述驱动部的输出端设置有连接筒；用于存储土样的取样筒，其中，所述取样筒由两根半管合并组成，且取样筒的顶部固定连接有第二多棱插板，所述取样筒的底部固定连接有第一多棱插板；取样头，所述取样头与连接筒上均固定连接有连接板，所述连接板上开设有多棱槽，所述第一多棱插板与第二多棱插板分别插在两个多棱槽内。

为了便于控制取样筒升降，优选地，所述安装支架包括两根丝杆和第一安装板，两根所述丝杆的顶端均与第一安装板转动相连，两根所述丝杆的底端均与底座转动相连，所述第一安装板的顶部固定连接有第一电机，所述第一电机的输出轴与两根所述丝杆通过链轮组同步转动。

为了便于驱动取样筒转动，优选地，所述驱动部包括螺纹连接在所述丝杆上的第二安装板，所述第二安装板的顶部固定连接有第二电机，所述连接筒转动连接在所述第二安装板的底部，所述第二电机的输出中与连接筒固定相连。

为了防止取样头脱落，优选地，还包括：转动连接在所述取样头上的转环，所述转环的顶部固定连接有空心杆；固定连接在所述第一安装板上的活塞筒，所述活塞筒内滑动连接有活塞板，所述活塞板的底部固定连接有连接管，所述连接管穿过活塞筒与空心杆相连，所述连接管上套有第一弹簧，所述第一弹簧的两端分别与活塞筒和活塞板相抵。

为了便于对连接管进行引导，优选地，所述第一安装板的底部固定连接有第一安装座，所述第一安装座上转动连接有用于引导连接管的第一导向轮，所述底座上固定连接有第二安装座，所述第二安装座上转动连接有用于引导连接管的第二导向轮。

为了便于截断取样管中的和地层中的土壤截断以及防止取样管中的土壤掉落，所述取样头上开设有与取样头内孔连通的安装槽，所述安装槽内滑动连接有滑板，所述滑板上固定连接有分土锥，所述滑板与分土锥上开设有排气孔，所述安装槽内固定连接有顶板，所述顶板上固定连接有第二弹簧，所述第二弹簧与滑板固定相连；所述活塞筒的顶部固定连接有用于向活塞筒内进气的第一单向阀，所述活塞板上固定连接有用于将连接管内部进气的第二单向阀，所述取样头内开设有环形气腔，所述环形气腔与空心杆连通，所述环形气腔通过通气孔与安装槽连通。

为了防止空心杆转动，优选地，所述底座上固定连接有限位板，所述限位板与空心杆滑动相连。

为了提高取样时的稳定性，优选地，所述底座顶部的前后两端均固定连接有配重块，所述配重块上开设有用于放置取样筒的放置孔。

为了便于移动，还包括固定连接在所述底座底部后端的万向轮；固定连接在所述底座底部前端的安装架，所述安装架上转动连接有主动轮，所述安装架上固定连接有第三电机，所述第三电机的输出轴与所述主动轮固定相连

一种水利工程管道铺设用土壤的采样方法：包括以下步骤：

步骤一、定位根据所铺设的管道的单体管道的长度确定管道的端点；

步骤二、用石灰粉圈出采样点，每节管道的采集最少设置为三点，分别在所要铺设的管道的首尾两端以及中间段，中间段的采集点位根据铺设管道的长度进行确定；

步骤三、将取样头对准石灰粉圈出的中心点，然后对土壤进行取样；

步骤四、第一个点取样完成后，将取样装置移动到第二个取样点，同时更换取样筒，将装有样品的取样筒插入放置孔中，并对第二采样点的土壤进行采集；

步骤五、重复步骤四，对其余采样点的土壤进行取样采集。

与现有技术相比，本发明提供了一种水利工程管道铺设用土壤采样设备，具备以下有益效果：

1、该水利工程管道铺设用土壤采样设备，通过在取样筒的两端设置多棱插板，并将多棱插板插接在多棱槽内，然后通过取样头对取样筒进行收束，使取样头、取样筒和连接筒连接，然后在驱动部通过连接筒驱动取样头以及取样筒转动时，不会使取样筒与连接筒连接的更紧，避免增加拆装取样套用的难度，提高取样效率；

2、该水利工程管道铺设用土壤采样设备，通过在上升的同时向安装槽内充气，推动滑板滑动，驱动分土锥插入取样头中的土壤柱中，然后空气通过排气孔排入土壤柱中，将土壤柱截断，防止因土壤之间的黏性较大而导致底部的突然被地层中的土壤吸住，从而保证取样的完整性。

3、该水利工程管道铺设用土壤采样设备，通过将空气注入地下，提高了土壤中的气压，气压推动土壤上升，从而进一步防止在取样筒上升的时候，取样筒中的土壤样品掉落保障取样的完整性，提高取样精度。

附图说明

图1为本发明提出的一种水利工程管道铺设用土壤采样设备的立体结构示意图；

图2为本发明提出的一种水利工程管道铺设用土壤采样设备的左视图；

图3为本发明提出的一种水利工程管道铺设用土壤采样设备的主视图；

图4为本发明提出的一种水利工程管道铺设用土壤采样设备取样部的结构示意图；

图5为本发明提出的一种水利工程管道铺设用土壤采样设备图4的爆炸结构示意图；

图6为本发明提出的一种水利工程管道铺设用土壤采样设备取样部的剖视图；

图7为本发明提出的一种水利工程管道铺设用土壤采样设备图6中A部分的结构示意图；

图8为本发明提出的一种水利工程管道铺设用土壤采样设备取样头的结构示意图。

图中：1、底座；2、丝杆；3、第一安装板；4、第一电机；5、链轮组；6、第二安装板；7、第二电机；8、连接筒；9、取样筒；901、第一多棱插板；902、第二多棱插板；10、取样头；11、活塞筒；12、活塞板；13、第一弹簧；14、转环；15、空心杆；16、连接管；17、第一安装座；18、第一导向轮；19、第二安装座；20、第二导向轮；21、限位板；22、安装槽；23、环形气腔；24、通气孔；25、滑板；26、分土锥；27、排气孔；28、第二弹簧；29、顶板；30、连接板；31、多棱槽；32、安装架；33、配重块；34、放置孔；35、万向轮；36、主动轮；37、第三电机。

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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。

实施例：

参照图1-图8，一种水利工程管道铺设用土壤采样设备，包括底座1，还包括：设置在底座1顶部的安装支架；升降设置在安装支架上的驱动部，驱动部的输出端设置有连接筒8；用于存储土样的取样筒9，其中，取样筒9由两根半管合并组成，且取样筒9的顶部固定连接有第二多棱插板902，取样筒9的底部固定连接有第一多棱插板901；取样头10，取样头10与连接筒8上均固定连接有连接板30，连接板30上开设有多棱槽31，第一多棱插板901与第二多棱插板902分别插在两个多棱槽31内。

在取样完成后，通过安装支架驱动取样筒9上升，然后踩压取样头10，使多棱插板从多棱槽31中快速分离，从而提高对取样筒9的拆装速度，且通过在取样筒9的两端设置多棱插板，并将多棱插板插接在多棱槽31内，然后通过取样头10对取样筒9进行收束，使取样头10、取样筒9和连接筒8连接，然后在驱动部通过连接筒8驱动取样头10以及取样筒9转动时，不会使取样筒9与连接筒8连接的更紧，避免增加拆装取样套用的难度，提高取样效率。

参照图1和图3，安装支架包括两根丝杆2和第一安装板3，两根丝杆2的顶端均与第一安装板3转动相连，两根丝杆2的底端均与底座1转动相连，第一安装板3的顶部固定连接有第一电机4，第一电机4的输出轴与两根丝杆2通过链轮组5同步转动，驱动部包括螺纹连接在丝杆2上的第二安装板6，第二安装板6的顶部固定连接有第二电机7，连接筒8转动连接在第二安装板6的底部，第二电机7的输出中与连接筒8固定相连。

在使用时，启动第一电机4，第一电机4通过链轮组5驱动两根丝杆2转动，两根丝杆2转动驱动第二安装板6移动，通过控制第一电机4输出轴的转向，进而控制第二安装板6上升或者下降，下降的过程中，启动第二电机7，第二电机7驱动连接筒8转动，连接筒8通过第二多棱插板902驱动取样筒9转动，取样筒9通过第一多棱插板901驱动取样头10转动，进而将取样头10与取样筒9钻入地下，将土壤收集进入取样筒9中，对土壤进行采集。

参照图5-图7，还包括：转动连接在取样头10上的转环14，转环14的顶部固定连接有空心杆15；固定连接在第一安装板3上的活塞筒11，活塞筒11内滑动连接有活塞板12，活塞板12的底部固定连接有连接管16，连接管16穿过活塞筒11与空心杆15相连，连接管16上套有第一弹簧13，第一弹簧13的两端分别与活塞筒11和活塞板12相抵，第一安装板3的底部固定连接有第一安装座17，第一安装座17上转动连接有用于引导连接管16的第一导向轮18，底座1上固定连接有第二安装座19，第二安装座19上转动连接有用于引导连接管16的第二导向轮20。

在取样头10向地下移动时，空心杆15通过连接管16拖动活塞板12在活塞筒11内下移动，使第一弹簧13收缩，第一弹簧13的收缩后产生的应力拉动连接管16，在两组导向轮的作用下，将取样头10向上方提升，从而防止在钻土取样的时候取样头10、取样筒9以及连接筒8三者分开。

参照图4-图7，取样头10上开设有与取样头10内孔连通的安装槽22，安装槽22内滑动连接有滑板25，滑板25上固定连接有分土锥26，滑板25与分土锥26上开设有排气孔27，安装槽22内固定连接有顶板29，顶板29上固定连接有第二弹簧28，第二弹簧28与滑板25固定相连；活塞筒11的顶部固定连接有用于向活塞筒11内进气的第一单向阀，活塞板12上固定连接有用于将连接管16内部进气的第二单向阀，取样头10内开设有环形气腔23，环形气腔23与空心杆15连通，环形气腔23通过通气孔24与安装槽22连通。

在活塞板12下降时，通过第一单向阀将外部空气吸入活塞筒11内，然后当取样头10、取样筒9以及连接筒8三者上升时，第一弹簧13失去束缚回弹，将活塞板12向上顶，当活塞板12向上移动时，活塞筒11内部的空气通过第二单向阀进入连接管16中，然后空气通过空心杆15排入环形气腔23中，然后通过通气孔24排入安装槽22中，在进入安装槽22中的瞬间，由于安装槽22中的空间较小，空气进入时形成高压空气，推动滑板25滑动，驱动分土锥26插入取样头10中的土壤柱中，然后空气通过排气孔27排入土壤柱中，将土壤柱截断，防止因制土壤之间的黏性较大，导致底部的突然被地层中的土壤吸住，进而避免取样筒9中的土壤无法跟随取样筒9脱离地层，且随着空气注入地下，提高了土壤中的气压，气压推动土壤上升，从而进一步防止在取样筒9上升的时候，取样筒9中的土壤样品掉落。

参照图2，为了防止空心杆15以及转环14跟随取样头10转动，底座1上固定连接有限位板21，限位板21与空心杆15滑动相连。

参照图1，底座1顶部的前后两端均固定连接有配重块33，配重块33上开设有用于放置取样筒9的放置孔34。

通过配重块33增加该装置本身的重量，从而提高取样头10与取样筒9进入地下时的稳定性，且取样后的取样管以及备用的取样管插在放置孔34内，便于对取样筒9进行运输的同时，增加该装置的重量，进一步提高取样时的稳定性。

参照图1-图3，还包括固定连接在底座1底部后端的万向轮35；固定连接在底座1底部前端的安装架32，安装架32上转动连接有主动轮36，安装架32上固定连接有第三电机37，第三电机37的输出轴与主动轮36固定相连。

启动第三电机37，第三电机37驱动主动轮36转动，从而驱动底座1移动，进而便于对该装置进行移动，移动的过程中通过固定安装在配重块33上的手柄改变方向，在取样的时候可以将万向轮35锁死，进而防止在取样的时候发生移动。

一种水利工程管道铺设用土壤的采样方法：包括以下步骤：

步骤一、定位，根据施工图纸确定铺设管道的路线，然后根据铺设管道时单体管道的长度确定管道的端点；

步骤二、用石灰粉圈出采样点，每节管道的采集最少设置为三点，分别在所要铺设的管道的首尾两端以及中间段，中间段的采集点位根据铺设管道的长度进行确定；

步骤三、将取样头10对准石灰粉圈出的中心点，然后对土壤进行取样；

步骤四、第一个点取样完成后，将取样装置移动到第二个取样点，同时更换取样筒9，将装有样品的取样筒9插入放置孔34中，同时，对第二采样点的土壤进行采集。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水利工程管道铺设用土壤采样设备，包括底座(1)，其特征在于，还包括：

设置在所述底座(1)顶部的安装支架；

升降设置在所述安装支架上的驱动部，所述驱动部的输出端设置有连接筒(8)；

用于存储土样的取样筒(9)，其中，所述取样筒(9)由两根半管合并组成，且取样筒(9)的顶部固定连接有第二多棱插板(902)，所述取样筒(9)的底部固定连接有第一多棱插板(901)；

取样头(10)，所述取样头(10)与连接筒(8)上均固定连接有连接板(30)，所述连接板(30)上开设有多棱槽(31)，所述第一多棱插板(901)与第二多棱插板(902)分别插在两个多棱槽(31)内。

2.根据权利要求1所述的一种水利工程管道铺设用土壤采样设备，其特征在于，所述安装支架包括两根丝杆(2)和第一安装板(3)，两根所述丝杆(2)的顶端均与第一安装板(3)转动相连，两根所述丝杆(2)的底端均与底座(1)转动相连，所述第一安装板(3)的顶部固定连接有第一电机(4)，所述第一电机(4)的输出轴与两根所述丝杆(2)通过链轮组(5)同步转动。

3.根据权利要求2所述的一种水利工程管道铺设用土壤采样设备，其特征在于，所述驱动部包括螺纹连接在所述丝杆(2)上的第二安装板(6)，所述第二安装板(6)的顶部固定连接有第二电机(7)，所述连接筒(8)转动连接在所述第二安装板(6)的底部，所述第二电机(7)的输出中与连接筒(8)固定相连。

4.根据权利要求2所述的一种水利工程管道铺设用土壤采样设备，其特征在于，还包括：

转动连接在所述取样头(10)上的转环(14)，所述转环(14)的顶部固定连接有空心杆(15)；

固定连接在所述第一安装板(3)上的活塞筒(11)，所述活塞筒(11)内滑动连接有活塞板(12)，所述活塞板(12)的底部固定连接有连接管(16)，所述连接管(16)穿过活塞筒(11)与空心杆(15)相连，所述连接管(16)上套有第一弹簧(13)，所述第一弹簧(13)的两端分别与活塞筒(11)和活塞板(12)相抵。

5.根据权利要求4所述的一种水利工程管道铺设用土壤采样设备，其特征在于，所述第一安装板(3)的底部固定连接有第一安装座(17)，所述第一安装座(17)上转动连接有用于引导连接管(16)的第一导向轮(18)，所述底座(1)上固定连接有第二安装座(19)，所述第二安装座(19)上转动连接有用于引导连接管(16)的第二导向轮(20)。

6.根据权利要求4所述的一种水利工程管道铺设用土壤采样设备，其特征在于，所述取样头(10)上开设有与取样头(10)内孔连通的安装槽(22)，所述安装槽(22)内滑动连接有滑板(25)，所述滑板(25)上固定连接有分土锥(26)，所述滑板(25)与分土锥(26)上开设有排气孔(27)，所述安装槽(22)内固定连接有顶板(29)，所述顶板(29)上固定连接有第二弹簧(28)，所述第二弹簧(28)与滑板(25)固定相连；

所述活塞筒(11)的顶部固定连接有用于向活塞筒(11)内进气的第一单向阀，所述活塞板(12)上固定连接有用于将连接管(16)内部进气的第二单向阀，所述取样头(10)内开设有环形气腔(23)，所述环形气腔(23)与空心杆(15)连通，所述环形气腔(23)通过通气孔(24)与安装槽(22)连通。

7.根据权利要求4所述的一种水利工程管道铺设用土壤采样设备，其特征在于，所述底座(1)上固定连接有限位板(21)，所述限位板(21)与空心杆(15)滑动相连。

8.根据权利要求1所述的一种水利工程管道铺设用土壤采样设备，其特征在于，所述底座(1)顶部的前后两端均固定连接有配重块(33)，所述配重块(33)上开设有用于放置取样筒(9)的放置孔(34)。

9.根据权利要求1所述的一种水利工程管道铺设用土壤采样设备，其特征在于，还包括固定连接在所述底座(1)底部后端的万向轮(35)；

固定连接在所述底座(1)底部前端的安装架(32)，所述安装架(32)上转动连接有主动轮(36)，所述安装架(32)上固定连接有第三电机(37)，所述第三电机(37)的输出轴与所述主动轮(36)固定相连。

10.一种土壤采样方法，采用权利要求1-9任一项所述的一种水利工程管道铺设用土壤采样设备，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、定位根据所铺设的管道的单体管道的长度确定管道的端点；

步骤二、用石灰粉圈出采样点，每节管道的采集最少设置为三点，分别在所要铺设的管道的首尾两端以及中间段，中间段的采集点位根据铺设管道的长度进行确定；

步骤三、将取样头(10)对准石灰粉圈出的中心点，然后对土壤进行取样；

步骤四、第一个点取样完成后，将取样装置移动到第二个取样点，同时更换取样筒(9)，将装有样品的取样筒(9)插入放置孔(34)中，并对第二采样点的土壤进行采集；

步骤五、重复步骤四，对其余采样点的土壤进行取样。