CN117538096B - 一种土壤检测用样品采集装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及土壤取样装置技术领域，尤其涉及一种土壤检测用样品采集装置。技术问题为：无法对碎土进行检查，需要用额外携带的温度检测仪进行检测，导致检测时间加长，取样时间变长将导致取样人员生病。技术方案如下：一种土壤检测用样品采集装置，包括有连接杆、电机、转动圆板和切割筒等；连接杆中部安装有电机；连接杆中部下侧转动连接有转动圆板；转动圆板下部固接有切割筒，切割筒设有三个排料槽；电机输出轴与转动圆板固接。碎土进入进料管后，温度检测仪将对刚切割下来的碎土进行温度检测，进而记录不同深度冻土的温度，从而避免无法对切割下来的碎土进行检查，导致需要携带额外检测设备进行温度检测工作。

Description

一种土壤检测用样品采集装置

技术领域

本发明涉及土壤取样装置技术领域，尤其涉及一种土壤检测用样品采集装置。

背景技术

冻土研究具有广泛的实际意义，它不仅可以帮助我们了解地球的演化历史和气候变化规律，还可以为地下工程建设、能源资源的开发利用、生态环境的保护以及全球气候变化的研究提供科学依据，因此，加强冻土研究，对于推动科学技术的发展和解决实际问题具有重要的意义；

在冻土取样后，通常需要对取样区域的不同深度进行温度检测，以便在进行冻土测试和研究时更加准确地了解其物理和化学性质，但在对冻土切割取样时，由于钻头与冻土摩擦产生热量，进而导致切割时排出的冻土温度发生改变，进而无法对碎土进行检查，从而需要用额外携带的温度检测仪进行检测，而这样将会导致检测时间加长，而由于冻土取样环境恶劣，取样时间变长则会导致取样人员生病，且额外携带仪器也将导致取样人员负重变大；

冻土取样时，一般会取原状冻土，原状冻土取样是工程地质勘查、环境工程、农业工程中的一项基础工作，原状冻土在采取过程中保持了试样的天然结构：即土样的物理性质、化学性质、结构特性等在取样过程中均保持不变，但由于钻头取样时会产生热量，进而导致冻土融化，从而导致原状冻土取出后外围发生变化，进而导致无法直接对取出冻土观察，需要对润滑部位进行刮除，再进行结构观测。

发明内容

为了克服无法对碎土进行检查，需要用额外携带的温度检测仪进行检测，导致检测时间加长，取样时间变长将导致取样人员生病的缺点，本发明提供一种土壤检测用样品采集装置。

技术方案如下：一种土壤检测用样品采集装置，包括有连接杆、电机、转动圆板和切割筒；连接杆中部安装有电机；连接杆中部下侧转动连接有转动圆板；转动圆板下部固接有切割筒，切割筒设有三个排料槽；电机输出轴与转动圆板固接；还包括有进料管、温度检测仪和降温组件；切割筒设有集水空腔；切割筒内部固接有进料管；切割筒内部接有上下分布的两个温度检测仪；下方温度检测仪的感应部位于进料管内；进料管进料口位于切割筒下部，进料管出料口与其中一个排料槽连通；转动圆板和切割筒共同连接有用于使切割筒降温的降温组件。

作为优选，还包括有防护罩，连接杆下侧固接有防护罩。

作为优选，降温组件包括有进水管、气泵和单向阀；转动圆板前部固接有进水管，进水管与集水空腔连通，转动圆板设有进气孔；转动圆板左部固接有气泵，气泵与进气孔连通，切割筒设有流动通道，流动通道与进气孔连通，切割筒设有至少八个喷气孔，所有的喷气孔共同与流动通道连通，所有的喷气孔共同与集水空腔连通，切割筒的每个喷气孔处各固接有一个单向阀；上方温度检测仪的感应部位与切割筒接触。

作为优选，喷气孔位于集水空腔下方，且向切割筒内壁方向倾斜。

作为优选，还包括有切断组件，转动圆板和切割筒共同连接有用于将冻土切断的切断组件；切断组件包括有电动收卷辊、切割绳、挡板和弹簧；转动圆板上部固接有电动收卷辊；电动收卷辊固接有切割绳；切割绳下部与切割筒下部固接，且切割绳下部放置在切割筒内侧下部内；切割筒下部滑动连接有挡板；挡板与切割筒之间共同固接有至少四个弹簧。

作为优选，还包括有承托绳；切割绳下部右侧固接有至少四个承托绳，所有的承托绳另一端共同与切割筒连接，通过切割绳拉开承托绳。

作为优选，还包括有刮土组件，转动圆板和切割筒共同连接有用于将冻土边缘刮下的刮土组件；刮土组件包括有刮土板、DD马达和分隔板；转动圆板和切割筒前部共同转动连接有刮土板；转动圆板前部上侧固接有DD马达；DD马达转动轴与刮土板固接；切割筒前部两侧各固接有一个分隔板。

作为优选，还包括有浸泡组件；转动圆板和切割筒共同连接有用于使刮下来的冻土被水浸泡的浸泡组件；浸泡组件包括有固定块、推杆和挡孔板；转动圆板上侧前部固接有固定块；固定块固接有至少两个推杆；所有的推杆共同固接有挡孔板，挡孔板分为左右两个部分，挡孔板的左右两部分别与对应的分隔板紧贴，每个分隔板各设有至少四个进水孔；挡孔板的两侧各设有至少四个连通孔。

作为优选，还包括有推料组件，转动圆板连接有用于将集水空腔内的水推出的推料组件；推料组件包括有输气管、固定器、进气管和气囊；转动圆板左部固接有输气管，输气管中部旋接有固定器；固定器固接有进气管，进气管下部设有连通口；转动圆板下部固接有至少两个气囊，进气管出气口与气囊连通。

作为优选，还包括有防护板；切割筒右部固接有防护板；防护板位于温度检测仪上方。

本发明的有益效果是：

切割筒在对冻土进行切割时，部分切割下来的碎土将进入进料管中，碎土进入进料管后，温度检测仪将对刚切割下来的碎土进行温度检测，进而记录不同深度冻土的温度，从而避免无法对切割下来的碎土进行检查，导致需要携带额外检测设备进行温度检测工作，从而减轻取样人员的工作量，加快了取样效率。

水能对切割筒进行降温，进而避免切割筒取样时与冻土摩擦导致切割筒升温，进而使冻土吸收切割筒产生的热量融化，导致取出的冻土的外围产生变化，从而导致无法直接观察冻土结构。

温度检测仪会实时监测切割筒的温度，从而与冻土的温度进行对比，当切割筒温度比冻土高时，说明水的温度变高，无法使切割筒快速冷却，所以这时气泵将吸动外界的冷空气，使冷空气从进气孔进入流动通道中，而后通过单向阀从喷气孔喷出，使得冷空气与冷水接触，从而使冷水可以继续降温，而当切割筒与冻土温度接近后停止冷空气的输送，避免切割筒温度远远低于冻土时，导致切割筒吸收冻土热量，使得冻土外围发生变化，导致无法直接观察取出来的冻土。

切割筒带动切割绳和刮土板旋转，而刮土板旋转时会将冻土最外层刮除，进而避免后续还需进行刮除工作。

集水空腔内的水进入集料空间中，进而使水浸泡刮下的冻土，从而使冻土逐渐变软，而变软的冻土的流动性将增强，当将原状冻土取出后，使刮土板旋转，集水空腔和集料空间内的水将从刮土板与切割筒中的缝隙流出，从而带动刮下的冻土流动，进而快速完成冻土的清理工作。

附图说明

图1为本发明土壤检测用样品采集装置公开的结构示意图；

图2为本发明土壤检测用样品采集装置公开的第一种的部分结构剖视图；

图3为本发明土壤检测用样品采集装置公开的第二种的部分结构剖视图；

图4为本发明土壤检测用样品采集装置公开的降温组件结构示意图；

图5为本发明土壤检测用样品采集装置公开的降温组件的部分结构示意图；

图6为本发明土壤检测用样品采集装置公开的切断组件的结构示意图；

图7为本发明土壤检测用样品采集装置公开的切断组件的部分结构示意图；

图8为本发明土壤检测用样品采集装置公开的刮土组件的部分结构示意图；

图9为本发明土壤检测用样品采集装置公开的刮土组件的俯视图。

附图标记说明：1-连接杆，2-电机，3-转动圆板，4-切割筒，5-防护罩，6-进料管，7-温度检测仪，101-进水管，102-气泵，103-单向阀，201-电动收卷辊，202-切割绳，203-挡板，204-弹簧，205-承托绳，211-刮土板，212-DD马达，213-分隔板，301-固定块，302-推杆，303-挡孔板，311-输气管，312-固定器，313-进气管，314-气囊，321-防护板，3a-进气孔，4a-排料槽，4b-集水空腔，4c-流动通道，4d-喷气孔，213a-进水孔，303a-连通孔，313a-连通口。

具体实施方式

以下所述仅为本发明的较佳实施例，并不因此而限定本发明的保护范围。

实施例1

一种土壤检测用样品采集装置，如图1-5所示，包括有连接杆1、电机2、转动圆板3和切割筒4；连接杆1中部安装有电机2；连接杆1中部下侧转动连接有转动圆板3；转动圆板3下部固接有切割筒4，切割筒4设有三个排料槽4a；电机2输出轴与转动圆板3固接；

还包括有进料管6、温度检测仪7和降温组件；切割筒4设有集水空腔4b；切割筒4内部右侧固接有进料管6；切割筒4内部右侧固接有上下分布的两个温度检测仪7；下方温度检测仪7的感应部位于进料管6内；进料管6进料口位于切割筒4下部，进料管6出料口与其中一个排料槽4a连通，从而使刚钻起的冻土进入进料管6中，而后温度检测仪7检测冻土的温度，最后使冻土从进料管6的出料口排入排料槽4a中，而后排往地面，从而实现了对冻土不同深度的温度的实时监测；转动圆板3和切割筒4共同连接有降温组件。

还包括有防护罩5，连接杆1下侧固接有防护罩5，通过防护罩5将转动圆板3和切割筒4罩住，避免取样员在手滑时受伤。

降温组件包括有进水管101、气泵102和单向阀103；转动圆板3前部螺栓连接有进水管101，进水管101与集水空腔4b连通，转动圆板3设有进气孔3a；转动圆板3左侧中部固接有气泵102，气泵102与进气孔3a连通，切割筒4设有流动通道4c，流动通道4c与进气孔3a连通，切割筒4设有八个喷气孔4d，所有的喷气孔4d共同与流动通道4c连通，所有的喷气孔4d共同与集水空腔4b连通，切割筒4的每个喷气孔4d处各固接有一个单向阀103；上方温度检测仪7的感应部位与切割筒4接触，通过上方温度检测仪7感应切割筒4的温度，从而控制冷空气的输送量，进而使切割筒4与冻土的温度相近。

喷气孔4d位于集水空腔4b下方，且向切割筒4内壁方向倾斜，使得冷空气可以快速对温度最高的切割筒4底部进行降温。

具体工作步骤为：

当需要进行原状冻土取样工作时，取样员先握住连接杆1，而后通过连接杆1和转动圆板3将切割筒4放置在需要进行取样的冻土上，而后开启电机2，使电机2带动切割筒4，对冻土进行切割并进给，而切割下的碎土将进入排料槽4a，而后从排料槽4a向上排出至地面，切割筒4在对冻土进行切割时，部分切割下来的碎土将进入进料管6中，碎土进入进料管6后，温度检测仪7将对刚切割下来的碎土进行温度检测，进而记录不同深度冻土的温度，从而避免无法对切割下来的碎土进行检查，导致需要携带额外检测设备进行温度检测工作，从而减轻取样人员的工作量，加快了取样效率，而进入进料管6的碎土将被新进入的碎土挤压推动，进而向上移动，从而从进料管6的出料口排出，排入排料槽4a中，而后顺着排料槽4a排往地面；

在取样前，通过进水管101对集水空腔4b添加水，使得切割筒4在切割时，水能对切割筒4进行降温，进而避免切割筒4取样时与冻土摩擦导致切割筒4升温，进而使冻土吸收切割筒4产生的热量融化，导致取出的冻土的外围产生变化，从而导致无法直接观察冻土结构，而位于上方的温度检测仪7会实时监测切割筒4的温度，从而与冻土的温度进行对比，当切割筒4温度比冻土高时，说明水的温度变高，无法使切割筒4快速冷却，所以这时气泵102将吸动外界的冷空气，使冷空气从进气孔3a进入流动通道4c中，而后通过单向阀103从喷气孔4d喷出，使得冷空气与冷水接触，从而使冷水可以继续降温，而当切割筒4与冻土温度接近后停止冷空气的输送，避免切割筒4温度远远低于冻土时，导致切割筒4吸收冻土热量，使得冻土外围发生变化，导致无法直接观察取出来的冻土。

需要注意的是，用于切割筒4在切割时，切割筒4底部与冻土接触时间最长，导致切割筒4底部热量最高，所以冷空气会从切割筒4底部喷出，且喷向切割筒4底部区域的内壁上，从而使冷空气对切割筒4底部进行降温工作，避免先使水降温再使切割筒4降温导致切割筒4降温速度过慢。

实施例2

在实施例1的基础上，如图6-9所示，还包括有切断组件，转动圆板3和切割筒4共同连接有切断组件；切断组件包括有电动收卷辊201、切割绳202、挡板203和弹簧204；转动圆板3上部螺栓连接有电动收卷辊201；电动收卷辊201固接有切割绳202；切割绳202下部与切割筒4下部固接，且切割绳202下部放置在切割筒4内侧下部内；切割筒4内侧下部滑动连接有挡板203；挡板203与切割筒4之间共同固接有四个弹簧204，通过电动收卷辊201收卷切割绳202，使切割绳202将冻土切割，进而将冻土整个取出。

还包括有承托绳205；切割绳202下部右侧固接有至少四个承托绳205，所有的承托绳205另一端共同与切割筒4连接，通过切割绳202拉开承托绳205，使切割绳202托住冻土底部，避免带动冻土上升时，切割绳202将冻土底部再切割。

还包括有刮土组件，转动圆板3和切割筒4共同连接有刮土组件；刮土组件包括有刮土板211、DD马达212和分隔板213；转动圆板3和切割筒4前部共同转动连接有刮土板211；转动圆板3固接有DD马达212；DD马达212转动轴与刮土板211固接；切割筒4前部左侧和前部右侧各固接有一个分隔板213。

具体工作步骤为：

在将切割筒4切割进给到指定位置后，切割筒4先停止旋转，而后电动收卷辊201逐渐收卷切割绳202，使切割绳202挤压挡板203使其上升，使弹簧204处于压缩状态，而后切割绳202将与挡板203脱离，进而使切割绳202往冻土方向移动，进而使切割绳202与冻土接触，对冻土进行横向切割，但直接进行切割将需要很强的拉力，且切割时间会较长，所以这时切割筒4再次旋转，使得切割筒4带动切割绳202旋转，而由于切割绳202嵌入冻土内，且还在不断嵌入，进而使旋转的切割绳202将冻土切割，从而使要取样的冻土与地里的冻土分离，从而完整的将切割成圆柱状，切割完后切割筒4停止旋转，而后将切割筒4取出，而切割筒4在取出时，由于切割绳202处于冻土底部，使得切割绳202带动冻土上升，进而完成原状冻土的取样工作；

而切割绳202带动冻土上升时，由于切割绳202较细，而冻土较重，这时切割绳202将嵌入冻土内，导致冻土下部产生形变，所以切割绳202在收卷向冻土方向移动时，切割绳202将拉出承托绳205，使承托绳205与切割绳202形成网状，进而使冻土底部支撑面积变大，进而避免冻土底部产生形变；

虽然切割筒4在切割冻土时，切割筒4的温度会持续降低接近冻土温度，但冻土的最外层还是无法避免会融化，而这时将冻土取出后，还需取样人员将冻土最外层轻轻刮除，从而便于观察没被融化部分冻土的结构，所以在切割绳202被收卷时，DD马达212带动刮土板211以从上往下看的角度顺时针旋转，使刮土板211插入冻土最外层中，而后切割筒4带动切割绳202和刮土板211旋转，而刮土板211旋转时会将冻土最外层刮除，进而避免后续还需进行刮除工作；

而刮除的冻土会从切割筒4与刮土板211之间的缝隙中进入切割筒4与分隔板213形成的集料空间中，进而避免刮除的冻土不进行收集时，残留冻土中的热量会被取样冻土吸收，进而导致取样冻土外圈再次融化，且无需对取样后的冻土进行清理工作。

实施例3

在实施例2的基础上，如图8-9所示，还包括有浸泡组件；转动圆板3和切割筒4共同连接有浸泡组件；浸泡组件包括有固定块301、推杆302和挡孔板303；转动圆板3上侧前部固接有固定块301；固定块301固接有至少两个推杆302；所有的推杆302共同固接有挡孔板303，挡孔板303分为左右两个部分，挡孔板303的左右两部分别与对应的分隔板213紧贴，每个分隔板213各设有四个进水孔213a；挡孔板303的左侧和右侧各设有四个连通孔303a。

进水孔213a向后方倾斜，避免位于进料空间后方的冻土无法被推动。

还包括有推料组件，转动圆板3连接有推料组件；推料组件包括有输气管311、固定器312、进气管313和气囊314；转动圆板3左部螺栓连接有输气管311，输气管311中部旋接有固定器312；固定器312固接有进气管313，进气管313下部设有连通口313a；转动圆板3下部固接有两个气囊314，进气管313出气口与气囊314连通，通过对气囊314送气，使其膨胀，进而使气囊314推动集水空腔4b内的水流动，进而使流动的水带动冻土流动，从而实现对冻土的清理。

还包括有防护板321；切割筒4右部下侧固接有防护板321；防护板321位于温度检测仪7上方，通过防护板321挡住膨胀的气囊314，避免气囊314挤压温度检测仪7，导致温度检测仪7损坏。

具体工作步骤为：

由于进入集料空间中的冻土较硬，而切割筒4又较小，不便于进行清理，导致清理时间过长，如果这时需要进行二次取样，将增长整体的取样时间，而取样地区的温度又较低，很容易使取样人员生病，所以当切割筒4带动刮土板211旋转两圈将外侧冻土刮下后，DD马达212带动刮土板211旋转回到原位，而后推杆302带动挡孔板303下降，这时进水孔213a与连通孔303a将处于连通状态，使得进水孔213a与集水空腔4b处于连通状态，进而使得集水空腔4b内的水进入集料空间中，进而使水浸泡刮下的冻土，从而使冻土逐渐变软，而变软的冻土的流动性将增强，当将原状冻土取出后，使刮土板211旋转，集水空腔4b和集料空间内的水将从刮土板211与切割筒4中的缝隙流出，从而带动刮下的冻土流动，进而快速完成冻土的清理工作；

与此同时拧动固定器312，使固定器312与输气管311不再处于固定状态，进而使推动固定器312带动进气管313下降，进而进气管313底部进入进气孔3a中，这时进气孔3a与连通口313a将处于连通状态，而后开启气泵102，使气体通过进气管313和输气管311进入气囊314中，使气囊314膨胀，而膨胀的气囊314将推动集水空腔4b内的水流动，从而加快水的流动速度和水的推力，这时无需冻土完全变软即可推动冻土流动，从而加快清理速度，避免冻土变软速度慢导致需要清理的时间长；需要注意的是，进气管313底部将挡住流动通道4c，使流动通道4c与进气孔3a处于不连通的状态，进而避免气体被分流，导致气囊314膨胀慢，进而导致推力小，从而导致无法快速将冻土推出；

需要注意的是，防护板321将挡住膨胀的气囊314，避免气囊314挤压温度检测仪7，导致温度检测仪7损坏。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种土壤检测用样品采集装置，包括有连接杆（1）、电机（2）、转动圆板（3）和切割筒（4）；连接杆（1）中部安装有电机（2）；连接杆（1）中部下侧转动连接有转动圆板（3）；转动圆板（3）下部固接有切割筒（4），切割筒（4）设有三个排料槽（4a）；电机（2）输出轴与转动圆板（3）固接；其特征在于，还包括有进料管（6）、温度检测仪（7）和降温组件；切割筒（4）设有集水空腔（4b）；切割筒（4）内部固接有进料管（6）；切割筒（4）内部接有上下分布的两个温度检测仪（7）；下方温度检测仪（7）的感应部位于进料管（6）内；进料管（6）进料口位于切割筒（4）下部，进料管（6）出料口与其中一个排料槽（4a）连通；转动圆板（3）和切割筒（4）共同连接有用于使切割筒（4）降温的降温组件；

还包括有防护罩（5），连接杆（1）下侧固接有防护罩（5）；

降温组件包括有进水管（101）、气泵（102）和单向阀（103）；转动圆板（3）前部固接有进水管（101），进水管（101）与集水空腔（4b）连通，转动圆板（3）设有进气孔（3a）；转动圆板（3）左部固接有气泵（102），气泵（102）与进气孔（3a）连通，切割筒（4）设有流动通道（4c），流动通道（4c）与进气孔（3a）连通，切割筒（4）设有至少八个喷气孔（4d），所有的喷气孔（4d）共同与流动通道（4c）连通，所有的喷气孔（4d）共同与集水空腔（4b）连通，切割筒（4）的每个喷气孔（4d）处各固接有一个单向阀（103）；上方温度检测仪（7）的感应部位与切割筒（4）接触；

喷气孔（4d）位于集水空腔（4b）下方，且向切割筒（4）内壁方向倾斜；

还包括有切断组件，转动圆板（3）和切割筒（4）共同连接有用于将冻土切断的切断组件；切断组件包括有电动收卷辊（201）、切割绳（202）、挡板（203）和弹簧（204）；转动圆板（3）上部固接有电动收卷辊（201）；电动收卷辊（201）固接有切割绳（202）；切割绳（202）下部与切割筒（4）下部固接，且切割绳（202）下部放置在切割筒（4）内侧下部内；切割筒（4）下部滑动连接有挡板（203）；挡板（203）与切割筒（4）之间共同固接有至少四个弹簧（204）；

还包括有承托绳（205）；切割绳（202）下部固接有至少四个承托绳（205），所有的承托绳（205）另一端共同与切割筒（4）连接，通过切割绳（202）拉开承托绳（205）；

还包括有刮土组件，转动圆板（3）和切割筒（4）共同连接有用于将冻土边缘刮下的刮土组件；刮土组件包括有刮土板（211）、DD马达（212）和分隔板（213）；转动圆板（3）和切割筒（4）前部共同转动连接有刮土板（211）；转动圆板（3）前部上侧固接有DD马达（212）；DD马达（212）转动轴与刮土板（211）固接；切割筒（4）前部两侧各固接有一个分隔板（213）；

还包括有浸泡组件；转动圆板（3）和切割筒（4）共同连接有用于使刮下来的冻土被水浸泡的浸泡组件；浸泡组件包括有固定块（301）、推杆（302）和挡孔板（303）；转动圆板（3）上侧固接有固定块（301）；固定块（301）固接有至少两个推杆（302）；所有的推杆（302）共同固接有挡孔板（303），挡孔板（303）分为左右两个部分，挡孔板（303）的左右两部分别与对应的分隔板（213）紧贴，每个分隔板（213）各设有至少四个进水孔（213a）；挡孔板（303）的两侧各设有至少四个连通孔（303a）。

2.根据权利要求1所述的一种土壤检测用样品采集装置，其特征在于，还包括有推料组件，转动圆板（3）连接有用于将集水空腔（4b）内的水推出的推料组件；推料组件包括有输气管（311）、固定器（312）、进气管（313）和气囊（314）；转动圆板（3）左部固接有输气管（311），输气管（311）中部旋接有固定器（312）；固定器（312）固接有进气管（313），进气管（313）下部设有连通口（313a）；转动圆板（3）下部固接有至少两个气囊（314），进气管（313）出气口与气囊（314）连通。

3.根据权利要求2所述的一种土壤检测用样品采集装置，其特征在于，还包括有防护板（321）；切割筒（4）右部固接有防护板（321）；防护板（321）位于温度检测仪（7）上方。