CN118464530A - 干旱区土壤孔隙水采集装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于孔隙水体采样技术领域，尤其涉及干旱区土壤孔隙水采集装置，包括：底座、顶座；底座顶面开设有下滑槽，顶座底面开设有上滑槽，对应的下滑槽、上滑槽之间滑动连接有若干个采集结构；连接杆上转动连接有展开传动结构，顶座内设有展开驱动结构，展开驱动结构通过展开传动结构控制若干个采集结构沿连接杆径向方向展开与收缩；顶座外侧滑动套设有滑筒，顶座内设有滑筒驱动结构，滑筒驱动结构驱动滑筒上下运动，滑筒的高度不小于连接杆的高度。本装置利用这些结构，实现了一种能够方便使用，采集精准，试验数据准确的干旱区土壤孔隙水采集装置，可以对干旱区土壤孔隙水进行有效地采集。

Description

干旱区土壤孔隙水采集装置

技术领域

本发明属于孔隙水体采样技术领域，尤其涉及干旱区土壤孔隙水采集装置。

背景技术

孔隙水是指主要赋存在松散沉积物颗粒间孔隙中的地下水，土壤孔隙水作为土壤的重要成分，参与了土壤内部进行的物质循环过程，如可溶物质的运移、矿物的溶解、矿化、硝化反硝化等，分析孔隙水中的微生物，金属离子含量等可判断此处的土壤及水质的状况。

目前大多数对于土壤孔隙水的收集方法是通过采集湿的土壤样品，再通过离心分离得到孔隙水，这种方法费时费力尤其是在野外采集湿的土壤样品会给后续处理带来极大的不便且在离心和运输工程中易受到污染，影响样品的测定。此外市售的孔隙水装置多为陶瓷管质地，此装置在野外操作较困难、造价高、收集样品时间较长且不能重复利用，并且现有的采集装置长度固定不能根据采集深度进行调节，而干旱区土壤孔隙水更加难以采集，如果利用负压等技术是根本行不通的，因此，有必要开发一套简单易操作，可根据采集深度调整长度，操作简单，携带方便，能良好的适用于干旱区野外采样工作的孔隙水采集装置。

发明内容

本发明的目的是提供干旱区土壤孔隙水采集装置，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

干旱区土壤孔隙水采集装置，包括：底座，所述底座顶面通过连接杆轴接有顶座，所述顶座顶端轴接有连接头，所述连接头顶端固定连接有缆绳的一端；

所述底座顶面开设有若干个下滑槽，所述顶座底面开设有若干个上滑槽，所述下滑槽、上滑槽沿周向等间距排列，所述下滑槽、上滑槽一一对应，对应的所述下滑槽、上滑槽之间滑动连接有若干个采集结构；

所述连接杆上转动连接有展开传动结构，所述顶座内设有展开驱动结构，所述展开驱动结构通过所述展开传动结构控制若干个所述采集结构沿所述连接杆径向方向展开与收缩；

所述顶座外侧滑动套设有滑筒，所述顶座内设有滑筒驱动结构，所述滑筒驱动结构驱动所述滑筒上下运动，所述滑筒的高度不小于所述连接杆的高度。

优选的，所述展开传动结构包括转动套，所述转动套与所述连接杆转动连接，所述转动套顶端轴接有外齿圈，所述展开驱动结构与所述外齿圈传动连接，所述转动套外侧固定连接有若干个支板，所述支板远离所述转动套的一端转动连接有推动杆的一端，所述推动杆的另一端通过夹持头与所述采集结构传动连接。

优选的，所述展开驱动结构包括第一主动齿轮，所述第一主动齿轮与所述外齿圈啮合，所述第一主动齿轮轴接有第一电机的输出轴，所述第一电机与所述顶座内侧固定连接。

优选的，所述采集结构包括安装座，所述安装座与对应的所述下滑槽、上滑槽滑动连接，所述安装座靠近所述连接杆的一侧设有条状凸起，所述夹持头与所述条状凸起可拆卸连接，所述安装座远离所述连接杆的一侧设有采集布袋，所述采集布袋内填充有吸水物质。

优选的，所述采集布袋底端与所述安装座固定连接，所述采集布袋顶端固定连接有安装转台，所述安装转台顶面轴接有转轴，所述转轴顶端贯穿所述安装座，所述转轴顶面开设有方形孔。

优选的，所述安装座顶端开设有定位滑槽，所述定位滑槽内竖直滑动连接有滑块，所述滑块、定位滑槽之间设有复位弹簧，所述滑块与对应的所述上滑槽滑动连接；

所述顶座底部设有拆装结构，所述拆装结构用于推动所述滑块离开所述上滑槽。

优选的，所述拆装结构包括连接环，所述连接环与所述顶座内部竖直滑动连接，所述连接环顶面一侧固定连接有驱动气缸的输出轴，所述驱动气缸与所述顶座内部固定连接，所述连接环底面固定连接有若干个顶块，所述顶块沿周向等间距设置，所述顶块与所述上滑槽一一对应，所述顶块底端贯穿所述上滑槽并与所述滑块顶面抵接。

优选的，所述滑筒内侧固定连接有连接板，所述顶座侧面开设有滑板槽，所述连接板与所述滑板槽内侧竖直滑动连接；

所述滑筒驱动结构包括螺杆，所述螺杆与所述连接板螺纹连接，所述螺杆顶端轴接有从动齿轮，所述从动齿轮啮合有第二主动齿轮，所述第二主动齿轮轴接有第二电机的输出轴，所述第二电机与所述顶座内侧固定连接。

优选的，所述底座底面转动连接有钻头，所述钻头顶面轴接有钻头驱动结构的输出轴，所述钻头驱动结构设于所述底座内侧。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

本装置在使用时，通过缆绳放下整个结构到指定的位置后，通过滑筒驱动结构打开滑筒，让采集结构暴露出来，通过展开传动结构推动采集结构展开，让采集结构接触到地下的土壤后，对土壤孔隙的水分进行快速地吸收。这样的结构设置可以很好地避免采集结构在下放与回收时与孔内土壤进行过多摩擦，导致土壤粘连影响采集结构的正常吸水，同时避免其它深度的土壤干扰采集精度。

此外，本装置为了适应干旱区土壤的土壤水分不高的问题，设置了可以展开的采集结构，确保采集结构直接与对应深度的土壤进行直接接触，更好地对水分进行收集。

本装置利用这些结构，实现了一种能够方便使用，采集精准，试验数据准确的干旱区土壤孔隙水采集装置，可以对干旱区土壤孔隙水进行有效地采集。

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为本发明的结构示意图；

图2为本发明滑筒开启后的结构示意图；

图3为本发明的部分剖面示意图；

图4为本发明的展开传动结构、展开驱动结构、采集结构的结构示意图；

图5为展开传动结构的部分结构示意图；

图6为采集结构的结构部分剖面示意图；

图7为拆装结构的部分结构示意图；

图8为滑筒及滑筒驱动结构的结构示意图。

其中，1、底座；2、顶座；3、滑筒；4、连接杆；5、连接头；6、缆绳；7、钻头；8、采集结构；9、展开传动结构；10、展开驱动结构；11、滑筒驱动结构；12、拆装结构；13、钻头驱动结构；101、下滑槽；201、上滑槽；202、滑板槽；801、安装座；802、采集布袋；803、转轴；804、安装转台；805、方形孔；806、滑块；807、复位弹簧；808、定位滑槽；901、转动套；902、支板；903、推动杆；904、夹持头；905、外齿圈；1001、第一电机；1002、第一主动齿轮；1101、螺杆；1102、从动齿轮；1103、第二主动齿轮；1104、第二电机；1201、连接环；1202、顶块；1203、驱动气缸。

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。

参照图1至图8，本发明公开了干旱区土壤孔隙水采集装置，包括：底座1，底座1顶面通过连接杆4轴接有顶座2，顶座2顶端轴接有连接头5，连接头5顶端固定连接有缆绳6的一端；

底座1顶面开设有若干个下滑槽101，顶座2底面开设有若干个上滑槽201，下滑槽101、上滑槽201沿周向等间距排列，下滑槽101、上滑槽201一一对应，对应的下滑槽101、上滑槽201之间滑动连接有若干个采集结构8；

连接杆4上转动连接有展开传动结构9，顶座2内设有展开驱动结构10，展开驱动结构10通过展开传动结构9控制若干个采集结构8沿连接杆4径向方向展开与收缩；

顶座2外侧滑动套设有滑筒3，顶座2内设有滑筒驱动结构11，滑筒驱动结构11驱动滑筒3上下运动，滑筒3的高度不小于连接杆4的高度。

本装置在使用时，通过缆绳6放下整个结构到指定的位置后，通过滑筒驱动结构11打开滑筒3，让采集结构8暴露出来，通过展开传动结构9推动采集结构8展开，让采集结构8接触到地下的土壤后，对土壤孔隙的水分进行快速地吸收。这样的结构设置可以很好地避免采集结构8在下放与回收时与孔内土壤进行过多摩擦，导致土壤粘连影响采集结构8的正常吸水，同时避免其它深度的土壤干扰采集精度。

此外，本装置为了适应干旱区土壤的土壤水分不高的问题，设置了可以展开的采集结构8，确保采集结构8直接与对应深度的土壤进行直接接触，更好地对水分进行收集。

本装置利用这些结构，实现了一种能够方便使用，采集精准，试验数据准确的干旱区土壤孔隙水采集装置，可以对干旱区土壤孔隙水进行有效地采集。

进一步优化方案，展开传动结构9包括转动套901，转动套901与连接杆4转动连接，转动套901顶端轴接有外齿圈905，展开驱动结构10与外齿圈905传动连接，转动套901外侧固定连接有若干个支板902，支板902远离转动套901的一端转动连接有推动杆903的一端，推动杆903的另一端通过夹持头904与采集结构8传动连接。

展开传动结构9在需要展开时，通过展开驱动结构10中的第一主动齿轮1002带动外齿圈905发生转动，进而带动支板902转动，可以驱动推动杆903推动采集结构8向外移动，在需要收紧时反方向转动第一主动齿轮1002即可实现收紧。

其中夹持头904为弹性塑料夹头，可以方便地对采集结构8中的条状凸起进行夹持固定，同时也方便拆卸。

进一步优化方案，展开驱动结构10包括第一主动齿轮1002，第一主动齿轮1002与外齿圈905啮合，第一主动齿轮1002轴接有第一电机1001的输出轴，第一电机1001与顶座2内侧固定连接。

通过设置展开驱动结构10可以对展开传动结构9进行驱动，其中第一电机1001为伺服电机，可以正反向转动。

进一步优化方案，采集结构8包括安装座801，安装座801与对应的下滑槽101、上滑槽201滑动连接，安装座801靠近连接杆4的一侧设有条状凸起，夹持头904与条状凸起可拆卸连接，安装座801远离连接杆4的一侧设有采集布袋802，采集布袋802内填充有吸水物质。

吸水物质的选择需根据具体的地质情况，以及待测试验数据确定，此处不做赘述。

进一步优化方案，采集布袋802底端与安装座801固定连接，采集布袋802顶端固定连接有安装转台804，安装转台804顶面轴接有转轴803，转轴803顶端贯穿安装座801，转轴803顶面开设有方形孔805。

当拆卸下来采集布袋802后，可以通过方形孔805转动转轴803，带动下方的安装转台804转动，安装转台804转动而安装座801不动，采集布袋802即被拧紧，其中的水分被拧出，可以方便地实现收集。

进一步优化方案，安装座801顶端开设有定位滑槽808，定位滑槽808内竖直滑动连接有滑块806，滑块806、定位滑槽808之间设有复位弹簧807，滑块806与对应的上滑槽201滑动连接；

顶座2底部设有拆装结构12，拆装结构12用于推动滑块806离开上滑槽201。

当需要拆卸安装座801时，拆装结构12中的连接环1201向下运动，顶块1202向下顶滑块806，从而使得滑块806能够脱离上滑槽201，从而实现对安装座801的拆卸。

进一步优化方案，拆装结构12包括连接环1201，连接环1201与顶座2内部竖直滑动连接，连接环1201顶面一侧固定连接有驱动气缸1203的输出轴，驱动气缸1203与顶座2内部固定连接，连接环1201底面固定连接有若干个顶块1202，顶块1202沿周向等间距设置，顶块1202与上滑槽201一一对应，顶块1202底端贯穿上滑槽201并与滑块806顶面抵接。

进一步优化方案，滑筒3内侧固定连接有连接板，顶座2侧面开设有滑板槽202，连接板与滑板槽202内侧竖直滑动连接；

滑筒驱动结构11包括螺杆1101，螺杆1101与连接板螺纹连接，螺杆1101顶端轴接有从动齿轮1102，从动齿轮1102啮合有第二主动齿轮1103，第二主动齿轮1103轴接有第二电机1104的输出轴，第二电机1104与顶座2内侧固定连接。

其中第二电机1104为伺服电机，通过控制螺杆1101的转动可以带动滑筒3上下滑动。

进一步优化方案，底座1底面转动连接有钻头7，钻头7顶面轴接有钻头驱动结构13的输出轴，钻头驱动结构13设于底座1内侧。

钻头7的设计可以让本装置更好地深入地下，可以避免孔洞内部坍塌或碎石影响本装置的深入。

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 (9)

1.干旱区土壤孔隙水采集装置，其特征在于，包括：底座(1)，所述底座(1)顶面通过连接杆(4)轴接有顶座(2)，所述顶座(2)顶端轴接有连接头(5)，所述连接头(5)顶端固定连接有缆绳(6)的一端；

所述底座(1)顶面开设有若干个下滑槽(101)，所述顶座(2)底面开设有若干个上滑槽(201)，所述下滑槽(101)、上滑槽(201)沿周向等间距排列，所述下滑槽(101)、上滑槽(201)一一对应，对应的所述下滑槽(101)、上滑槽(201)之间滑动连接有若干个采集结构(8)；

所述连接杆(4)上转动连接有展开传动结构(9)，所述顶座(2)内设有展开驱动结构(10)，所述展开驱动结构(10)通过所述展开传动结构(9)控制若干个所述采集结构(8)沿所述连接杆(4)径向方向展开与收缩；

所述顶座(2)外侧滑动套设有滑筒(3)，所述顶座(2)内设有滑筒驱动结构(11)，所述滑筒驱动结构(11)驱动所述滑筒(3)上下运动，所述滑筒(3)的高度不小于所述连接杆(4)的高度。

2.根据权利要求1所述的干旱区土壤孔隙水采集装置，其特征在于：所述展开传动结构(9)包括转动套(901)，所述转动套(901)与所述连接杆(4)转动连接，所述转动套(901)顶端轴接有外齿圈(905)，所述展开驱动结构(10)与所述外齿圈(905)传动连接，所述转动套(901)外侧固定连接有若干个支板(902)，所述支板(902)远离所述转动套(901)的一端转动连接有推动杆(903)的一端，所述推动杆(903)的另一端通过夹持头(904)与所述采集结构(8)传动连接。

3.根据权利要求2所述的干旱区土壤孔隙水采集装置，其特征在于：所述展开驱动结构(10)包括第一主动齿轮(1002)，所述第一主动齿轮(1002)与所述外齿圈(905)啮合，所述第一主动齿轮(1002)轴接有第一电机(1001)的输出轴，所述第一电机(1001)与所述顶座(2)内侧固定连接。

4.根据权利要求2所述的干旱区土壤孔隙水采集装置，其特征在于：所述采集结构(8)包括安装座(801)，所述安装座(801)与对应的所述下滑槽(101)、上滑槽(201)滑动连接，所述安装座(801)靠近所述连接杆(4)的一侧设有条状凸起，所述夹持头(904)与所述条状凸起可拆卸连接，所述安装座(801)远离所述连接杆(4)的一侧设有采集布袋(802)，所述采集布袋(802)内填充有吸水物质。

5.根据权利要求4所述的干旱区土壤孔隙水采集装置，其特征在于：所述采集布袋(802)底端与所述安装座(801)固定连接，所述采集布袋(802)顶端固定连接有安装转台(804)，所述安装转台(804)顶面轴接有转轴(803)，所述转轴(803)顶端贯穿所述安装座(801)，所述转轴(803)顶面开设有方形孔(805)。

6.根据权利要求4所述的干旱区土壤孔隙水采集装置，其特征在于：所述安装座(801)顶端开设有定位滑槽(808)，所述定位滑槽(808)内竖直滑动连接有滑块(806)，所述滑块(806)、定位滑槽(808)之间设有复位弹簧(807)，所述滑块(806)与对应的所述上滑槽(201)滑动连接；

所述顶座(2)底部设有拆装结构(12)，所述拆装结构(12)用于推动所述滑块(806)离开所述上滑槽(201)。

7.根据权利要求6所述的干旱区土壤孔隙水采集装置，其特征在于：所述拆装结构(12)包括连接环(1201)，所述连接环(1201)与所述顶座(2)内部竖直滑动连接，所述连接环(1201)顶面一侧固定连接有驱动气缸(1203)的输出轴，所述驱动气缸(1203)与所述顶座(2)内部固定连接，所述连接环(1201)底面固定连接有若干个顶块(1202)，所述顶块(1202)沿周向等间距设置，所述顶块(1202)与所述上滑槽(201)一一对应，所述顶块(1202)底端贯穿所述上滑槽(201)并与所述滑块(806)顶面抵接。

8.根据权利要求1所述的干旱区土壤孔隙水采集装置，其特征在于：所述滑筒(3)内侧固定连接有连接板，所述顶座(2)侧面开设有滑板槽(202)，所述连接板与所述滑板槽(202)内侧竖直滑动连接；

所述滑筒驱动结构(11)包括螺杆(1101)，所述螺杆(1101)与所述连接板螺纹连接，所述螺杆(1101)顶端轴接有从动齿轮(1102)，所述从动齿轮(1102)啮合有第二主动齿轮(1103)，所述第二主动齿轮(1103)轴接有第二电机(1104)的输出轴，所述第二电机(1104)与所述顶座(2)内侧固定连接。

9.根据权利要求1所述的干旱区土壤孔隙水采集装置，其特征在于：所述底座(1)底面转动连接有钻头(7)，所述钻头(7)顶面轴接有钻头驱动结构(13)的输出轴，所述钻头驱动结构(13)设于所述底座(1)内侧。