一种可获取连续土柱样品的新型环刀的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种可获取连续土柱样品的新型环刀，包括成圆筒形且同轴设置的内层刀体、中层刀体和外层刀体；内层刀体、中层刀体和外层刀体的顶部齐平；内层刀体为可拆分的两个半圆筒形刀体；外层刀体套设在内层刀体的外部，外层刀体的底部具有弧形的向内收拢的收拢部，收拢部与内层刀体的底部之间形成环状缝隙；中层刀体可滑动地设置在内层刀体和外层刀体之间，中层刀体的底部具有弧形的向内收拢的切刀部；中层刀体滑动至底部时，切刀部从环状缝隙中探出，切刀部底部的刀口完全合并。本发明新型环刀仅在土壤中钻取一个洞，就可以完成对多个层次的土壤进行连续取样。
【专利说明】—种可获取连续土柱样品的新型环刀
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种环刀，尤其涉及一种可获取连续土柱样品的新型环刀。
【背景技术】
[0002]环刀是土壤学研究中用来获取原状土壤以测定各种土壤指标时必不可少的一种不锈钢工具。研究工作中，经常需要连续获取不同层次的土壤样品。但通过传统环刀，则很难做到。
[0003]在试图用传统环刀获取某一处土壤不同层次的样品时，通常需要先挖一个大的土壤坑，切出一个垂直的土壤剖面，然后，针对不同层次土壤，分别钻取环刀。取样过程耗时、费力，而且随着土壤深度的增加，困难也成倍增加，对环境的破坏也很大，并且也只能间断地取得垂直方向上不同层次的土壤样品。另外，传统环刀在使用时，一股要求刀刃向下，垂直均匀下切。但实际操作时，却难以保证环刀与水平面垂直。
[0004]本发明克服了上述缺陷，提出了一种可获取连续土柱样品的新型环刀。本发明新型环刀仅在土壤中钻取一个洞，就可以取得含有多个层次土壤的连续土柱，不仅省力、高效、土柱样品连续，而且对环境破坏程度达到最小。
【发明内容】
[0005]本发明提出了一种可获取连续土柱样品的新型环刀，包括成圆筒形且同轴设置的内层刀体、中层刀体和外层刀体；所述内层刀体、所述中层刀体和所述外层刀体的顶部齐平；所述内层刀体为可拆分的两个半圆筒形刀体；所述外层刀体套设在所述内层刀体的外部，所述外层刀体的底部具有弧形的向内收拢的收拢部，所述收拢部与所述内层刀体的底部之间形成环状缝隙；所述中层刀体可滑动地设置在所述内层刀体和所述外层刀体之间，所述中层刀体的底部具有弧形的向内收拢的切刀部；在取样时，当所述中层刀体滑动至底部时，所述切刀部从所述环状缝隙中探出直至所述切刀部底部的刀口完全合并，将已经挤入所述内层刀体内部的土壤柱与外界土壤分离，所述土壤柱被包覆在中层环刀内。
[0006]本发明提出的所述可获取连续土柱样品的新型环刀中，所述外层刀体的内壁设有至少一根滑动槽，所述中层刀体的外壁设有与所述滑动槽相互配合的滑动部。
[0007]本发明提出的所述可获取连续土柱样品的新型环刀中，进一步包括手持部件，所述手持部件与所述中层刀体的顶部连接；当所述中层刀体滑动至底部时，所述手持部件与所述内层刀体和所述外层刀体的顶部持平，并通过螺栓分别与所述内层刀体和所述外层刀体固定。
[0008]本发明提出的所述可获取连续土柱样品的新型环刀中，所述切刀部进一步设置有插口 ；当所述中层刀体滑动至底部时，所述插口与所述内层刀体的底部齐平，所述插口用于插入横隔板，将所述内层刀体内部的土柱样品从所述中层刀体中分离。
[0009]本发明提出的所述可获取连续土柱样品的新型环刀中，所述外层刀体的内部设置有至少一条通气槽，所述外层刀体的外壁设置有至少一个细小通孔，所述细小通孔与所述通气槽连通，向通气槽通入高压气体后，气体从所述细小通孔快速逸出对所述外层刀体外壁与紧密贴合的土壤之间充气以增加气压，便于将所述新型环刀从土壤中提出。
[0010]本发明提出的所述可获取连续土柱样品的新型环刀中，所述外层刀体的顶部进一步与顶盖连接，通过下压所述顶盖将所述新型环刀压入土壤中；所述顶盖上设有提拉部，所述提拉部用于从土壤中提拉所述新型环刀。
[0011]本发明提出的所述可获取连续土柱样品的新型环刀中，所述顶盖的顶部设有水平仪，用于调整使下压或提拉的方向与水平面垂直。
[0012]本发明的有益效果包括:仅在土壤中钻取一个洞，就可以完成对多个层次的土壤进行连续取样，不用通过挖大的土壤坑、做出垂直土壤剖面后，再逐层取土壤样品，不仅节省大量人力，也使得土壤取样工作对生境的破坏达到最低。取得的连续土壤样品使得研究土壤性质的连续变化成为可能。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本发明可获取连续土柱样品的新型环刀的示意图。
[0014]图2是本发明可获取连续土柱样品的新型环刀的截面图。
[0015]图3是本发明可获取连续土柱样品的新型环刀的俯视图。
[0016]图4a是内层刀体连接处的凹凸部的示意图；图4b是内层刀体连接处的凹凸部的示意图；图4c是内层刀体连接处的凹凸部的示意图。
[0017]图5是中层刀体的示意图。
[0018]图6是中层刀体和内层刀体下滑至底部且设置有手持部件的新型环刀的截面图。
[0019]图7是插口的示意图。
[0020]图8是通气槽与细小通孔的截面图。
[0021]图9是设置有顶盖的新型环刀的示意图。
【具体实施方式】
[0022]结合以下具体实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明。实施本发明的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有特别限制内容。
[0023]参见图1、图2与图3，图1显示的是本发明新型环刀的示意图。图2显示的是图1中A-A截面的截面图，图3显示的是新型环刀的俯视图，该新型环刀包括成圆筒形且同轴设置的内层刀体1、中层刀体2和外层刀体3。新型环刀的总高度设计为几个不同档次，内层刀体1、中层刀体2和外层刀体3的内径也设计成多种不同尺寸。根据土壤质地情况，选择合适内径的环刀。当土壤质地松软时，选用内径较大的环刀；当土壤质地较黏硬时，则选用内径较小的环刀，以便于插入土壤，取得土柱样品。
[0024]内层刀体I由两个半圆筒形不锈钢片构成，两个不锈钢片合并后，在接触的位置设有相互配合的凹凸部。图4a_c显示了三种不同的凹凸部，凹凸部相互啮合使得两个不锈钢片相互连接，并以螺栓固定。在将本发明新型环刀插入土壤前，两个半圆筒形不锈钢片呈接合状态，并用螺丝固定，在取出其中土柱时打开分离。
[0025]在整个新型环刀插入土壤前和提拉出土壤穴的过程中，内层刀体I和外层刀体3始终保持连接，并在顶部用螺丝方式固定。在新型环刀从土壤中取出准备取出其中土柱前，打开内层刀体I与外层刀体3间的螺丝后分离。打开内层刀体I的两个不锈钢片间的固定螺丝，从中提取出土柱样品。
[0026]外层刀体3套设在内层刀体I的外部，外层刀体3的底部具有弧形的向内收拢的收拢部31，以便于插入土壤中。收拢部31与内层刀体I的底部之间形成环状缝隙4。
[0027]中层刀体2可滑动地设置在内层刀体I和外层刀体3之间，中层刀体2的底部具有弧形的向内收拢的切刀部21。切刀部21与收拢部31的弧度一致。在取样时，当所述中层刀体2滑动至底部时，所述切刀部21从所述环状缝隙4中探出，将挤入内层环刀的土壤柱与外界土壤切断，并被包在中层环刀之内，所述切刀部21底部的刀口完全合并，见图5。本发明的较佳实施例中，外层刀体3的内壁设有至少一根滑动槽32，中层刀体2的外壁设有与滑动槽32相互配合的滑动部22。中层刀体2可沿着滑动槽32在内层刀体I和外层刀体3之间上下滑动。
[0028]如图6所示，中层刀体2的顶部可与外接的手持部件5连接。中层刀体2的顶部设有螺纹口，可以与手持部件5以螺纹方式连接并固定。当手持部件5与中层刀体2的主体接合并完全推入土壤，且手持部件5上缘与内外层刀体3上端齐平时，中层刀体2的切刀部21恰好对接，从而将内层刀体I内部的土壤与外界土壤切断、分离，并封住中层刀体2内部的土柱样品防止下漏。这时可以把手持部件5上缘与内外层刀体3的上缘用螺丝固定。然后把新型环刀整体提拉出来。手持部件5可以与中层刀体嵌套，不用时可虚置，使用时拧紧螺丝。
[0029]参见图7，中层刀体2的切刀部21设有一个细的插口 6，插口 6内可插入一块横隔板。在两个半截式弧形切刀外侧的插口 6四周，设有浅且均匀的凹陷，该凹陷的深度和长宽尺寸与不锈钢封片的厚度和长宽尺寸一致。在新型环刀插入土壤前以及新型环刀被从土壤中提拉出来的过程中，采用不锈钢封片封住插口 6并以螺丝方式固定。在新型环刀整体插入土壤后，中层刀体2滑动至底部，且切刀部21的刀口完全合并时，插口 6恰好与内层刀体I下缘齐平。在新型环刀被从土壤中提拉出来并准备打开内层刀体I时，在插口 6内插入横隔板使得内层刀体I中的土柱样品从中层刀体2中分离出来，可以形成完整连续的土柱样品O
[0030]为了使插入土壤穴中的新型环刀易于被提拉出来，如图8所示，在外层刀体3的壁上开设至少一条通气槽7，上端开口在外层刀体3壁的顶部，通气槽7的底部为密封。外层刀体3的外侧壁至少设置一个细小通孔8，细小通孔8与通气槽7连通。在新型环刀整体被从土壤穴中提拉出来之前，新型环刀外壁与周边土壤可能贴合紧密，不便于拉出，这时，利用高压气筒，通过外层刀体3顶部的孔向通气槽7内充气，吹开细小通孔8，使得外层刀体3与土壤接触面之间充入高流速的气体，以此减小上提时外层刀体3与土壤接触面之间的阻力。
[0031]新型环刀整体被提拉出来后，先把内层刀体I与外层刀体3分离，将内层刀体I和中层刀体2提拉出来。向插口 6插入横隔板后，纵向打开内层刀体I的两个半圆柱形不锈钢片，将横隔板以下、内层刀体I以外的土壤去掉，取得内层刀体I内部完整连续的土柱样品O
[0032]当土壤较为紧实时，新型环刀被插入土壤的过程可借助机械或电机来完成。例如可使用三单元组合式千斤顶协助插入、二单元组合式千斤顶协助提拉。二单元组合式千斤顶是常见的液压式千斤顶，最后的力方向向上，协助从土壤穴中提拉新型环刀；而三单元组合式千斤顶是由三个部分组成的千斤顶。每个部分为一个液压缸，三者之间可以实现密封式连接组合。第二个液压缸起到转换力的传送方向的作用，最后的力方向向下，协助将新型环刀整体压入土壤中。
[0033]参阅图9，外层刀体3的顶部进一步与顶盖9连接，通过下压顶盖9将新型环刀压入土壤中。顶盖9上设有提拉部91，提拉部91用于从土壤中提拉新型环刀。顶盖9的顶部中央设有水平仪，例如由玻璃钢包围的气泡，用于作为指示下压或提拉的力方向与水平面垂直。
[0034]本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。
【权利要求】
1.一种可获取连续土柱样品的新型环刀，其特征在于，包括成圆筒形且同轴设置的内层刀体(I)、中层刀体(2)和外层刀体(3);所述内层刀体(I)、所述中层刀体(2)和所述外层刀体(3)的顶部齐平； 所述内层刀体(I)为可拆分的两个半圆筒形刀体； 所述外层刀体(3)套设在所述内层刀体(I)的外部，所述外层刀体(3)的底部具有弧形的向内收拢的收拢部(31)，所述收拢部(31)与所述内层刀体(I)的底部之间形成环状缝隙⑷； 所述中层刀体(2)可滑动地设置在所述内层刀体(I)和所述外层刀体(3)之间，所述中层刀体(2)的底部具有弧形的向内收拢的切刀部(21);在取样时，当所述中层刀体(2)滑动至底部时，所述切刀部(21)从所述环状缝隙(4)中探出直至所述切刀部(21)底部的刀口完全合并，将已经挤入所述内层刀体(I)内部的土壤柱与外界土壤分离，所述土壤柱被包覆在中层环刀内。
2.如权利要求1所述的可获取连续土柱样品的新型环刀，其特征在于，所述外层刀体(3)的内壁设有至少一根滑动槽(32)，所述中层刀体(2)的外壁设有与所述滑动槽(32)相互配合的滑动部(22)。
3.如权利要求1所述的可获取连续土柱样品的新型环刀，其特征在于，进一步包括手持部件(5)，所述手持部件(5)与所述中层刀体(2)的顶部连接；当所述中层刀体(2)滑动至底部时，所述手持部件(5)与所述内层刀体(I)和所述外层刀体(3)的顶部持平，并通过螺栓分别与所述内层刀体(I)和所述外层刀体(3)固定。
4.如权利要求1所述的可获取连续土柱样品的新型环刀，其特征在于，所述切刀部(21)进一步设置有插口 ￠);当所述中层刀体(2)滑动至底部时，所述插口(6)与所述内层刀体⑴的底部齐平，所述插口(6)用于插入横隔板，将所述内层刀体⑴内部的土柱样品从所述中层刀体(2)中分离。
5.如权利要求1所述的可获取连续土柱样品的新型环刀，其特征在于，所述外层刀体(3)的内部设置有至少一条通气槽(7)，所述外层刀体(3)的外壁设置有至少一个细小通孔(8)，所述细小通孔(8)与所述通气槽(7)连通，向通气槽(7)通入高压气体后，气体从所述细小通孔(8)快速逸出对所述外层刀体(3)外壁与紧密贴合的土壤之间充气以增加气压，便于将所述新型环刀从土壤中提出。
6.如权利要求1所述的可获取连续土柱样品的新型环刀，其特征在于，所述外层刀体(3)的顶部进一步与顶盖(9)连接，通过下压所述顶盖(9)将所述新型环刀压入土壤中；所述顶盖(9)上设有提拉部(91)，所述提拉部(91)用于从土壤中提拉所述新型环刀。
7.如权利要求6所述的可获取连续土柱样品的新型环刀，其特征在于，所述顶盖(9)的顶部设有水平仪，用于调整使下压或提拉的方向与水平面垂直。
【文档编号】G01N1/08GK104390810SQ201410629138
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月10日 优先权日:2014年11月10日
【发明者】李德志, 李经纶, 秦艾丽 申请人:华东师范大学