CN120404251A - 一种林业勘探用土壤溶液取样装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地质勘察技术领域，尤其涉及一种林业勘探用土壤溶液取样装置。包括有钻孔架，所述钻孔架由钻杆、若干个连接件和锥块组成，所述钻杆通过若干个所述连接件和所述锥块固定连接，所述钻孔架的顶部设置有控制模块，所述钻孔架内部转动且滑动连接有滑动杆，所述滑动杆固定连接有固定筒，所述固定筒内滑动连接有取样筒，所述固定筒内设置有驱动模块，所述取样筒设置有若干取样孔，所述钻孔架上设置有定位组件。本发明通过钻孔架对土层进行竖向打孔，然后固定筒由土层侧向深入其内部完成土壤溶液的取样，以此减小上层土层内溶液受重力向下流动与取样土层内土壤溶液出现混合的概率，提高土层溶液取样的精准度。

Description

一种林业勘探用土壤溶液取样装置

技术领域

本发明涉及地质勘察技术领域，尤其涉及一种林业勘探用土壤溶液取样装置。

背景技术

林业勘探是开展森林资源调查、生态评估与可持续管理的重要基础性工作，在林业勘探过程中，土壤溶液的检测不仅有助于掌握土壤的养分状况和化学特性，还能为植树造林、植被恢复、污染治理、植物健康监测以及生态系统研究提供科学依据，通过对土壤溶液中各类离子、有机质及微量元素等成分的综合分析，可以更精准地评估土壤肥力水平，制定科学合理的森林经营策略，推动森林资源的高质量发展，并在应对气候变化、保护生物多样性等方面发挥积极作用。

目前，常用的土壤溶液取样装置在操作时通常采用先垂直钻孔、再从钻孔底部取样的方式，然而，在实际操作过程中，当土层含水量较高时，上层土壤中的溶液会沿着钻孔内壁向下渗流，并与底部土壤溶液发生混合，导致所采集样品的成分和浓度发生变化，这种现象不仅降低了样品的代表性，也影响了后续检测数据的准确性，进而对土壤质量评估和林地管理决策产生误导。

发明内容

为了克服上述背景技术中所提到的缺点，本发明提供了一种林业勘探用土壤溶液取样装置。

技术方案：一种林业勘探用土壤溶液取样装置，包括有钻孔架，所述钻孔架由钻杆、若干个连接件和锥块组成，所述钻杆通过若干个所述连接件和所述锥块固定连接，所述钻孔架的顶部设置有用于驱动自身转动的控制模块，所述钻孔架内部转动且滑动连接有滑动杆，所述滑动杆固定连接有固定筒，所述滑动杆的中心轴线与所述固定筒的中心轴线相交且相互垂直，所述固定筒内滑动连接有取样筒，所述固定筒内设置有用于驱动所述取样筒运动的驱动模块，所述取样筒设置有若干取样孔，所述取样筒固定连接有负压管，所述负压管通过所述取样筒与若干所述取样孔连通，所述钻孔架上设置有用于定位所述取样筒取样位置的定位组件。

进一步说明，所述取样筒的外部设置有用于过滤外部土质的过滤布，所述过滤布遮挡若干所述取样孔。

进一步说明，所述定位组件包括有定位环，所述定位环固定连接于所述钻孔架，所述定位环设置有凹槽，所述滑动杆固定连接有定位块，当所述定位块位于所述定位环上凹槽内时，将所述取样筒定位。

进一步说明，所述连接件与所述定位环上凹槽中心点和其本体中心点连线所在直线错位，用于定位所述取样筒对土壤溶液的取样位置。

进一步说明，所述取样筒可拆卸连接有保护外壳，所述保护外壳设置有与所述取样孔数量相同的对应孔，且所述取样孔与所述对应孔一一对齐，所述保护外壳与所述取样筒之间留有缝隙，且所述过滤布位于所述保护外壳与所述取样筒之间的缝隙内。

进一步说明，所述取样筒的内部固定连接有储存筒，所述储存筒与所述保护外壳和所述取样筒之间的缝隙连通，所述保护外壳与所述取样筒共同滑动连接有滑动环，所述取样筒内固定连接有电动推杆，所述电动推杆的伸缩端与所述储存筒密封滑动连接，所述过滤布的两端分别与所述滑动环和所述电动推杆的伸缩端固定连接。

进一步说明，所述保护外壳与所述取样筒均固定连接有密封环，两个所述密封环对所述过滤布形成夹持密封。

进一步说明，所述保护外壳外部滑动连接有封堵筒，所述封堵筒用于封堵所述保护外壳上所有的所述对应孔，所述封堵筒与所述取样筒之间设置有第一弹性件。

进一步说明，所述封堵筒滑动连接有卡位杆，所述卡位杆用于将所述保护外壳和所述封堵筒连接，所述卡位杆用于连接所述保护外壳和所述封堵筒，所述卡位杆与所述封堵筒之间设置有第二弹性件。

进一步说明，所述固定筒固定连接有挤压块，所述挤压块用于挤压并限位所述卡位杆，使所述保护外壳和所述封堵筒分离并相互滑动。

有益效果为：1、本发明通过钻孔架对土层进行竖向打孔，然后固定筒由土层侧向深入其内部完成土壤溶液的取样，以此减小上层土层内溶液受重力向下流动与取样土层内土壤溶液出现混合的概率，提高土层溶液取样的精准度。

2、通过保护外壳与取样筒对过滤布进行包裹，减小过滤布与土层的接触面积，减小过滤布被土层划破进而无法阻挡外部的土壤进入负压管的概率。

3、通过电动推杆定期拉动过滤布进入储存筒内，改变过滤布过滤溶液的位置，不断改变过滤布对溶液的过滤位置，减小过滤布堵塞的概率，确保土壤溶液取样的速率。

4、通过封堵筒提前封堵保护外壳上若干对应孔，在取样筒深入土层后再解除封堵筒对若干对应孔的封堵，避免其余位置的土壤溶液附着于过滤布，影响最终的取样结果。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明定位环和定位块的立体结构示意图；

图3为本发明固定筒的立体结构剖视示意图；

图4为本发明封堵筒和驱动模块的立体结构示意图；

图5为本发明取样筒的立体结构示意图；

图6为本发明保护外壳和密封环的立体结构示意图；

图7为本发明储存筒的立体结构示意图；

图8为本发明滑动环和电动推杆的立体结构示意图；

图9为本发明卡位杆和挤压块的立体结构示意图。

附图中的标记：1：钻孔架，101：钻杆，102：连接件，103：锥块，2：控制模块，3：滑动杆，4：固定筒，5：取样筒，6：驱动模块，7：取样孔，8：负压管，9：过滤布，201：定位环，202：定位块，301：保护外壳，302：对应孔，303：储存筒，304：滑动环，305：电动推杆，306：密封环，401：封堵筒，402：第一弹性件，403：卡位杆，404：第二弹性件，405：挤压块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本实施例公开了一种林业勘探用土壤溶液取样装置，主要用于提高土壤溶液取样的精准度。

如图1-图6所示，包括有钻孔架1，钻孔架1由钻杆101、两个连接件102和锥块103组成，钻杆101通过两个连接件102和底部的锥块103固定连接，锥块103便于深入土壤，钻孔架1的顶部设置有用于驱动自身转动的控制模块2，钻孔架1内部转动且滑动连接有滑动杆3，滑动杆3为T形结构，滑动杆3固定连接有固定筒4，滑动杆3的中心轴线与固定筒4的中心轴线相交且相互垂直，固定筒4内滑动连接有取样筒5，取样筒5的长度小于钻孔架1的最大直径，固定筒4左侧开设有用于取样筒5探出的通孔，固定筒4内设置有用于驱动取样筒5运动的驱动模块6，驱动模块6由伺服电机与丝杠组成，伺服电机固定连接于取样筒5内，伺服电机的输出轴与丝杠固定连接，丝杠与取样筒5螺纹连接，取样筒5设置有若干取样孔7，取样孔7位于取样筒5的左部，便于抽取土层侧壁深处的土壤溶液，提高土壤溶液抽取的精准度，取样筒5固定连接有负压管8，负压管8通过取样筒5与若干取样孔7连通，负压管8与外部的负压泵相连，用于提供抽取土壤溶液的抽取力，滑动杆3内部设置有通道（图中未展示），负压管8可沿滑动杆3内通道连接至外部的负压泵，钻孔架1上设置有用于定位取样筒5取样位置的定位组件，取样筒5的外部设置有用于过滤外部土质的过滤布9，过滤布9正常展平时为环形布，过滤布9遮挡若干取样孔7，过滤布9为聚酯纤维材质，耐磨性强，成本低。

如图2所示，定位组件包括有定位环201，定位环201固定连接于钻孔架1，定位环201设置有凹槽，两个连接件102均与定位环201上凹槽中心点和其本体中心点连线所在直线错位，用于定位取样筒5对土壤溶液的取样位置，防止取样筒5探出固定筒4时，取样筒5与连接件102出现碰撞，滑动杆3固定连接有定位块202，当定位块202位于定位环201上凹槽内时，将取样筒5定位。

工作原理：当需要使用本装置取样森林土壤溶液时，工作人员操控本装置垂直于地面，并通过控制模块2使钻孔架1开始转动，钻孔架1转动开始深入地面，同时钻孔架1带动滑动杆3同步往下运动，期间钻孔架1高速转动并深入土层期间，且在钻孔架1下移过程中，工作人员始终保持控制模块2和滑动杆3的相对位置，使钻孔架1不会带动滑动杆3同步转动，如此直至钻孔架1通过滑动杆3带动固定筒4达到取样深度，然后工作人员关闭钻孔架1，向上拉动并转动滑动杆3，使滑动杆3带动其上的定位块202同步运动，使定位块202贴合定位环201的下侧并最终进入其上的凹槽内，此刻取样筒5的探出位置与连接件102错位，避免取样筒5与连接件102出现碰撞。

当固定筒4位置定位结束后，开启驱动模块6，使驱动模块6驱动取样筒5探出固定筒4，使取样筒5由土层的侧壁深入其内部，如此直至驱动模块6推动取样筒5至极限状态，此时取样筒5完全探出固定筒4并深入土层侧壁内，然后开启外界的负压泵，在负压抽取力的作用下，让侧壁土层内土壤溶液受抽取力由若干取样孔7进入负压管8内，最终排出至外部完成取样，期间土壤溶液途径过滤布9，过滤布9将土壤阻挡至外部，如此直至土壤溶液取样结束，通过钻孔架1对土层进行竖向打孔，然后固定筒4由土层侧向深入其内部完成土壤溶液的取样，以此减小上层土层内溶液受重力向下流动与取样土层内土壤溶液出现混合的概率，提高土层溶液取样的精准度。

当土层溶液取样完成后，关闭外部的负压泵，然后驱动模块6带动取样筒5回收至固定筒4内，并将拔出钻孔架1，清洗本装置，当再次需要对土层溶液进行取样时，重复上述步骤。

实施例2

本实施例公开了一种林业勘探用土壤溶液取样装置，在实施例1的基础上进一步改进。

如图3-图5所示，取样筒5的外部可拆卸连接有保护外壳301，用于拆卸保护外壳301，并更换内部的过滤布9，保护外壳301的左端呈锥体结构，便于自身插入土层，保护外壳301设置有与取样孔7数量相同的对应孔302，且取样孔7与对应孔302一一对齐，保护外壳301与取样筒5之间留有环形缝隙，且过滤布9位于保护外壳301与取样筒5之间的环形缝隙内，用于使外界的土壤溶液由对应孔302、过滤布9和取样孔7进入负压管8内，并通过保护外壳301减小过滤布9与土层的接触面积，减小过滤布9被划破的概率，取样筒5的内部固定连接有储存筒303，储存筒303的左部与保护外壳301和取样筒5之间的环形缝隙连通，保护外壳301与取样筒5共同滑动连接有滑动环304，保护外壳301和取样筒5均与滑动环304之间存在摩擦力，用于保证过滤布9的外周侧在改变位置期间处于展平状态，滑动环304位于保护外壳301与取样筒5之间的环形缝隙内，取样筒5内固定连接有电动推杆305，电动推杆305的伸缩端与储存筒303密封滑动连接，初始电动推杆305的伸缩端位于储存筒303的左端，可将过滤布9上堵塞的区域储存在密封在储存筒303内，过滤布9的两端分别与滑动环304和电动推杆305的伸缩端固定连接，电动推杆305的伸缩端可拉动过滤布9进入储存筒303内，且过滤布9会拉动滑动环304同步运动，以此改变过滤布9对土壤溶液的过滤位置，确保土壤溶液取样的速率，保护外壳301与取样筒5均固定连接有密封环306，两个密封环306位于取样孔7与对应孔302的右侧，两个密封环306对过滤布9形成夹持密封，用于封堵外界土壤溶液，防止土壤溶液提前沾附于过滤布9上，影响过滤布9的流通面积。

工作原理：在驱动模块6带动取样筒5深入土层时，取样筒5带动其上的保护外壳301同步运动，且保护外壳301直接与土层接触，如此直至取样筒5深入土层并停止运动后，开启外界的负压泵开始抽取土层中的溶液，土壤溶液由若干对应孔302经过过滤布9和若干取样孔7进入负压管8内，通过保护外壳301与取样筒5对过滤布9进行包裹，使保护外壳301减小土层与过滤布9的接触面积，减小过滤布9被土层划破的概率，保证负压管8流畅抽取土壤溶液。

在土壤溶液取样期间，过滤布9对溶液进行过滤，并对外部的土壤进行阻挡，过滤布9会出现堵塞的概率，进而降低土壤溶液的取样速率，所以在对土层中溶液进行负压抽取时，开启电动推杆305，使电动推杆305的伸缩端沿储存筒303定期向内滑动（单次滑动距离与取样孔7的长度相同，便于充分利用过滤布9的过滤面积），电动推杆305的伸缩拉动过滤布9进入储存筒303内，过滤布9拉动滑动环304沿取样筒5和保护外壳301滑动，通过电动推杆305定期拉动过滤布9进入储存筒303内，改变过滤布9过滤溶液的位置，确保土壤溶液取样的速率，同时两个密封环306对过滤布9进行贴合封堵，防止土层内的溶液提前附着于过滤布9，影响过滤布9的实际使用时长。

当土壤溶液取样完成后，关闭负压泵，并操控驱动模块6带动取样筒5和保护外壳301回收至固定筒4内，然后拔出钻孔架1，对本装置进行清洗并更换过滤布9，当再次对土壤溶液进行取样时重复上述步骤。

实施例3

本实施例公开了一种林业勘探用土壤溶液取样装置，在实施例2的基础上进一步改进。

如图3和图6-图9所示，保护外壳301外部滑动连接有封堵筒401，封堵筒401用于封堵保护外壳301上所有的对应孔302，初始封堵筒401将所有的对应孔302封堵，封堵筒401与取样筒5之间设置有第一弹性件402，第一弹性件402为弹簧，用于带动封堵筒401复位，封堵筒401的右部滑动连接有卡位杆403，卡位杆403用于将保护外壳301和封堵筒401连接，卡位杆403用于连接保护外壳301和封堵筒401，初始保护外壳301和封堵筒401在卡位杆403的限位下为一体结构，即保护外壳301带动封堵筒401同步运动，卡位杆403与封堵筒401之间设置有第二弹性件404，第二弹性件404为拉簧，用于带动卡位杆403复位，固定筒4内的左部固定连接有挤压块405，卡位杆403与挤压块405均设置有倾斜面，且两者的倾斜面倾斜方向相同，挤压块405的倾斜面用于挤压卡位杆403向上滑动，卡位杆403与保护外壳301分离，但并不与封堵筒401分离，挤压块405用于限位卡位杆403继续向左移动，使保护外壳301和封堵筒401分离并相互滑动，同时挤压块405对卡位杆403横向限位，使保护外壳301与封堵筒401错位滑动开启对应孔302。

工作原理：驱动模块6带动取样筒5和保护外壳301进入土层时，保护外壳301会与处于侧壁的土层进行接触，而处于上层土壤中的溶液沿钻孔侧壁向下流动，极易进入对应孔302内沾附于过滤布9上，进而影响土壤溶液取样的精准度，所以在初始状态时封堵筒401对若干对应孔302处于封堵状态，且封堵筒401与保护外壳301被卡位杆403限位为一体，封堵筒401跟随保护外壳301同步进入土层内，且两者带动其上的卡位杆403同步运动，当驱动模块6驱动取样筒5即将到达极限状态停止时，卡位杆403与挤压块405接触并相互挤压，使卡位杆403受挤压力向上运动，同时第二弹性件404拉伸，解除对封堵筒401与保护外壳301的相互限位，此时两者可以相互滑动，且此刻挤压块405对卡位杆403形成横向限位，即取样筒5可以带动保护外壳301继续深入土层，而封堵筒401无法继续运动，保护外壳301与封堵筒401产生错位滑动，同时第一弹性件402压缩，使封堵筒401解除对若干对应孔302的封堵后取样筒5停止运动，然后开始土壤溶液的取样工作，通过封堵筒401提前封堵保护外壳301上若干对应孔302，在取样筒5深入土层后在解除封堵筒401对若干对应孔302的封堵，避免其余位置的土壤溶液附着于过滤布9，影响最终的取样结果。

当取样结束后，驱动模块6带动取样筒5回收至固定筒4内，取样筒5带动保护外壳301同步复位，第一弹性件402复位，然后挤压块405解除对卡位杆403的限位和挤压，第二弹性件404带动卡位杆403插入保护外壳301内，将保护外壳301与封堵筒401连接为一体，如此直至取样筒5完全复位至初始状态，当再次需要对土壤溶液进行取样时，重复上述步骤。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种林业勘探用土壤溶液取样装置，包括有钻孔架（1），所述钻孔架（1）由钻杆（101）、若干个连接件（102）和锥块（103）组成，所述钻杆（101）通过若干个所述连接件（102）和所述锥块（103）固定连接，所述钻孔架（1）的顶部设置有用于驱动自身转动的控制模块（2），其特征是，所述钻孔架（1）内部转动且滑动连接有滑动杆（3），所述滑动杆（3）固定连接有固定筒（4），所述滑动杆（3）的中心轴线与所述固定筒（4）的中心轴线相交且相互垂直，所述固定筒（4）内滑动连接有取样筒（5），所述固定筒（4）内设置有用于驱动所述取样筒（5）运动的驱动模块（6），所述取样筒（5）设置有若干取样孔（7），所述取样筒（5）固定连接有负压管（8），所述负压管（8）通过所述取样筒（5）与若干所述取样孔（7）连通，所述钻孔架（1）上设置有用于定位所述取样筒（5）取样位置的定位组件。

2.根据权利要求1所述的一种林业勘探用土壤溶液取样装置，其特征是，所述取样筒（5）的外部设置有用于过滤外部土质的过滤布（9），所述过滤布（9）遮挡若干所述取样孔（7）。

3.根据权利要求2所述的一种林业勘探用土壤溶液取样装置，其特征是，所述定位组件包括有定位环（201），所述定位环（201）固定连接于所述钻孔架（1），所述定位环（201）设置有凹槽，所述滑动杆（3）固定连接有定位块（202），当所述定位块（202）位于所述定位环（201）上凹槽内时，将所述取样筒（5）定位。

4.根据权利要求3所述的一种林业勘探用土壤溶液取样装置，其特征是，所述连接件（102）与所述定位环（201）上凹槽中心点和其本体中心点连线所在直线错位，用于定位所述取样筒（5）对土壤溶液的取样位置。

5.根据权利要求4所述的一种林业勘探用土壤溶液取样装置，其特征是，所述取样筒（5）可拆卸连接有保护外壳（301），所述保护外壳（301）设置有与所述取样孔（7）数量相同的对应孔（302），且所述取样孔（7）与所述对应孔（302）一一对齐，所述保护外壳（301）与所述取样筒（5）之间留有缝隙，且所述过滤布（9）位于所述保护外壳（301）与所述取样筒（5）之间的缝隙内。

6.根据权利要求5所述的一种林业勘探用土壤溶液取样装置，其特征是，所述取样筒（5）的内部固定连接有储存筒（303），所述储存筒（303）与所述保护外壳（301）和所述取样筒（5）之间的缝隙连通，所述保护外壳（301）与所述取样筒（5）共同滑动连接有滑动环（304），所述取样筒（5）内固定连接有电动推杆（305），所述电动推杆（305）的伸缩端与所述储存筒（303）密封滑动连接，所述过滤布（9）的两端分别与所述滑动环（304）和所述电动推杆（305）的伸缩端固定连接。

7.根据权利要求5所述的一种林业勘探用土壤溶液取样装置，其特征是，所述保护外壳（301）与所述取样筒（5）均固定连接有密封环（306），两个所述密封环（306）对所述过滤布（9）形成夹持密封。

8.根据权利要求7所述的一种林业勘探用土壤溶液取样装置，其特征是，所述保护外壳（301）外部滑动连接有封堵筒（401），所述封堵筒（401）用于封堵所述保护外壳（301）上所有的所述对应孔（302），所述封堵筒（401）与所述取样筒（5）之间设置有第一弹性件（402）。

9.根据权利要求8所述的一种林业勘探用土壤溶液取样装置，其特征是，所述封堵筒（401）滑动连接有卡位杆（403），所述卡位杆（403）用于将所述保护外壳（301）和所述封堵筒（401）连接，所述卡位杆（403）用于连接所述保护外壳（301）和所述封堵筒（401），所述卡位杆（403）与所述封堵筒（401）之间设置有第二弹性件（404）。

10.根据权利要求9所述的一种林业勘探用土壤溶液取样装置，其特征是，所述固定筒（4）固定连接有挤压块（405），所述挤压块（405）用于挤压并限位所述卡位杆（403），使所述保护外壳（301）和所述封堵筒（401）分离并相互滑动。