一种大埋深土壤取样装置的制作方法

文档序号:11046906阅读:688来源:国知局
一种大埋深土壤取样装置的制造方法

本实用新型涉及土壤取样技术领域,具体涉及一种大埋深土壤取样装置。



背景技术:

在农业水土工程技术领域,经常需要进行土壤取样以进行土壤水文过程等相关研究。例如,对于研究土壤水文过程而言,土壤物理参数及其水动力特征参数是重要依据。为了获取土壤物理参数及其水动力特征参数,一般采用原装土取样,实验室测定的方式获得。但是随着地下水的大规模开采,华北平原的地下水位埋深由20世纪70年代的2~15m降至8~30m,局部地区达到了56m。由于深度的增加,土壤受到的土压力也会相应增大,进而使得土壤的水分传输过程中的结构调整受限,从而反过来影响土壤的水分传导等土壤水分特性。因此,为了保证测定的土壤物理参数及其水动力特征参数的准确性,那么在对土壤进行取样的过程中,需要保证采样得到的土壤样品仍然可以维持在相应深度位置时的状态。

但是传统的土壤取样装置一般为环刀。在取土过程中,传统的环刀取土过程中环刀两侧土体易破损,而且环刀内的土体由于上下两端没有加压,从而使取样得到的土壤相对于原始深度位置会发生膨胀等形变,进而使测得的土壤物理参数、土壤水动力参数等准确度降低。



技术实现要素:

鉴于上述问题,提出了本实用新型以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种大埋深土壤取样装置。

依据本实用新型的一个方面,提供了一种大埋深土壤取样装置,包括:

手柄,为中空结构,在所述手柄的上方以及所述中空结构内设有绞盘;

钻头,为中空且下截面开口的圆形筒状结构;其内设有透明有机玻璃土柱;所述透明有机玻璃土柱为中空且上下截面开口的圆形筒状结构;

连接杆,为连接在所述手柄和所述钻头之间的中空结构,内设有两根L型钢丝,所述两根L型钢丝的垂直部分均穿设在所述连接杆中,且顶部穿设在所述手柄的中空结构里,并与其上的绞盘连接,所述两根L型钢丝的水平部分分别设置在所述透明有机玻璃土柱的上下截面位置,用于切割所述透明有机玻璃土柱上下截面的土壤;

其中,转动所述绞盘,所述绞盘带动所述L型钢丝的水平部分切割所述透明有机玻璃土柱相应截面的土体。

可选地,所述钻头包括钻头内层和钻头外层;在所述钻头内层的任一侧面以及所述钻头外层的相应侧面设有一开口以及与所述开口配套的盖板;所述开口的尺寸大于等于所述透明有机玻璃土柱的纵向最大截面;所述钻头内层对应于所述透明有机玻璃土柱的上下截面位置处分别设置有环形凹槽,所述钻头内层开口处设置有预设尺寸的内槽。

可选地,所述两根L型钢丝的水平部分为环形且环形外直径等于所述环形凹槽外直径,其中一根L型钢丝的水平部分固定于所述透明有机玻璃土柱上截面对应的环形凹槽内,另一根L型钢丝的水平部分固定于所述透明有机玻璃土柱下截面对应的环形凹槽内;当所述绞盘旋转释放所述L型钢丝时,所述L型钢丝的水平部分收缩并移动固定至所述内槽中。

可选地,所述透明有机玻璃土柱的外直径与所述钻头内层直径相同;所述透明有机玻璃土柱固定于所述钻头内部且与所述开口对应的钻头内层贴合。

可选地,所述手柄与所述连接杆的连接处分别具有内表面螺纹和外表面螺纹;所述连接杆与所述钻头的连接处分别具有内表面螺纹和外表面螺纹。

可选地,所述连接杆包括多个利用螺纹连接的子连接杆。

可选地,所述透明有机玻璃土柱上标有容量刻度,且所述容量刻度延所述透明有机玻璃土柱侧面从任一截面向另一截面增加。

可选地,所述钻头和所述连接杆中,所述钢丝经过的各个拐角部分具有光滑表面。

可选地,所述L型钢丝的L拐角部分为圆弧型。

可选地,所述透明有机玻璃土柱的外直径为20厘米。

根据本实用新型的一种大埋深土壤取样装置,解决了传统的土壤取样装置在取土过程中,传统的环刀两侧土体易破损,而且对土体上下两端没有加压,从而使取样得到的土壤相对于原始深度位置会发生膨胀等形变,进而使测得的土壤物理参数、土壤水动力参数等准确度降低。取得了避免常规环刀取土过程中环刀两侧土体易破损,测试前需要修补的问题,同时又能还原由于土壤样品压力释放造成的形变,从而保证利用取得的土壤样品测定的深层土壤的相关特征参数的准确性的有益效果。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述,为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举本实用新型的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中,用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:

图1示出了根据本实用新型一个实施例的一种大埋深土壤取样装置的结构示意图;

图2示出了根据本实用新型一个实施例的一种大埋深土壤取样装置中手柄和绞盘的结构示意图;

图3示出了根据本实用新型一个实施例的一种大埋深土壤取样装置中钻头的结构示意图;

图4示出了根据本实用新型一个实施例的一种大埋深土壤取样装置中连接杆的结构示意图;

图5示出了根据本实用新型一个实施例的一种加压器的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例,然而应当理解,可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反,提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开,并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

在下文中,将参考附图来更好地理解本实用新型的许多方面。附图中的部件未必按照比例绘制。替代地,重点在于清楚地说明本实用新型的部件。

参照图1,示出了本实用新型的一种大埋深土壤取样装置实施例的示意图,根据本实用新型实施例的大埋深土壤取样装置具体包括:

手柄1,为中空结构,图2为图1中关于手柄1和绞盘4的放大示意图,参照图1和图2,在所述手柄1的上方以及所述中空结构均内设有绞盘4;并且,手柄1和绞盘4均可以转动。

钻头,图3为图1中钻头的放大示意图,参照图1和图3,该钻头为中空且下截面开口的圆形筒状结构;其内设有透明有机玻璃土柱7;所述透明有机玻璃土柱7为中空且上下截面开口的圆形筒状结构。

连接杆2,图4为图1中连接杆的放大示意图,参照图1和图4,该连接杆为连接在所述手柄1和所述钻头之间的中空结构,内设有两根L型钢丝8;其中,所述两根L型钢丝8的垂直部分均穿设在所述连接杆中,且顶部穿设在所述手柄的中空结构里,并与其上的绞盘连接,所述两根L型钢丝的水平部分分别设置在所述透明有机玻璃土柱7的上下截面位置,用于切割所述透明有机玻璃土柱7上下截面的土壤。其中,转动所述绞盘4,所述绞盘4带动所述L型钢丝8的水平部分切割所述透明有机玻璃土柱7相应截面的土体。具体可以利用对应透明有机玻璃土柱上截面的钢丝切割上截面的土壤,利用对应透明有机玻璃土柱下截面的钢丝切割下截面的土壤。

而利用上述的大埋深土壤取样装置进行具体取土的操作时,可以通过转动手柄1将钻头钻入大埋深的土壤中,从而使钻头取土,那么钻头内部的透明有机玻璃土柱7也可以获取土壤。其中,由于透明有机玻璃土柱7的上下截面与钻头的上下截面之间都存在空间,这样,当钻头从大埋深的土壤中取出时,其中土体也会穿过透明有机玻璃土柱7,那么位于透明有机玻璃土柱7与钻头之间的土壤可以保持透明有机玻璃土柱内部土壤的压力,即便透明有机玻璃土柱7内的土壤随着钻头到达地面上,其实际上还是会被透明有机玻璃土柱上截面之上以及下截面之下多余的土壤加压,此时透明有机玻璃土柱内土壤的压力值与大埋深环境下的原始压力值变化很小,因此可以认为相同,从而避免采样的土壤到达地面后因为失去压力而膨胀,造成土壤参数失真,不利于土壤分析的问题。而且,透明有机玻璃土柱上下截面的土体还可以保证透明有机玻璃土柱内的土壤不易破损,从而避免后续利用土壤样品进行测试前需要对受损土体进行修补的问题。

另外,由于需要进行分析的土壤为位于透明有机玻璃土柱7内的土壤,因此,在进行土壤分析前,还需要去除位于透明有机玻璃土柱7上截面之上以及下截面之下多余的土壤,这时可以通过转动绞盘4来使钢丝的水平部分8收缩,从而将多余的土壤切割掉,进而得到用于土壤分析的透明有机玻璃土柱7内的土壤。

借助于本实用新型上述实施例的技术方案,能够在取土完成后,由位于钻头内透明有机玻璃土柱7上截面之上以及下截面之下的土壤对透明有机玻璃土柱内的土壤加压,避免了常规环刀取土过程中环刀两侧土体易破损,测试前需要修补的问题,同时避免了取自大埋深环境下的土壤因为到达地面而无外界压力而膨胀,造成土壤参数失真的问题;同时,通过设置对应于透明有机玻璃土柱7上下截面的L型钢丝的水平部分,能够在将钻头从土壤中取出时,利用透明有机玻璃土柱7上下截面的L型钢丝的水平部分切割钻头中透明有机玻璃土柱7上下截面处的土体,获取所需的透明有机玻璃土柱内的保持有原始压力的土壤样品,从而能够保证土壤参数分析的准确度。

此外,本实用新型实施例对于钻头和透明有机玻璃土柱7的筒状结构的形状并不作具体限制,它们可以是圆形、也可以是多边形等其他形状,对此本实用新型实施例不加以限定。

继续参照图1~4,在上述实施例的基础上,下面将进一步论述本实用新型实施例的大埋深土壤取样装置。

可选地,在一个实施例中,所述钻头包括钻头内层6和钻头外层5;在所述钻头内层6的任一侧面以及所述钻头外层5的相应侧面设有一开口以及与所述开口配套的盖板;所述开口的尺寸大于等于所述透明有机玻璃土柱7的纵向最大截面;所述钻头内层6对应于所述透明有机玻璃土柱7的上下截面位置处分别设置有环形凹槽(图中未示出),所述钻头内层6开口处设置有预设尺寸的内槽9。

所述两根L型钢丝的水平部分为环形且环形外直径等于所述环形凹槽外直径,其中一根L型钢丝的水平部分固定于所述透明有机玻璃土柱上截面对应的环形凹槽内,另一根L型钢丝的水平部分固定于所述透明有机玻璃土柱下截面对应的环形凹槽内;当所述绞盘旋转释放所述L型钢丝时,所述L型钢丝的水平部分收缩并移动固定至所述内槽中。其中,环形凹槽的外直径必然大于钻头的内直径且小于钻头的外直径,而且环形凹槽的外直径的具体取值可以根据钢丝的内径以及需求进行设定,对此本发明实施例不加以限定。

相应的,在本实施例中,钢丝8用于在绞盘4转动时收紧从而切割透明有机玻璃土柱7上截面覆盖的多余土壤,以及透明有机玻璃土柱7下截面的多余土壤。

而在切割土壤之前,该两条L型钢丝8的水平部分是环形且环形外直径等于所述环形凹槽外直径。其中一根L型钢丝的水平部分固定于透明有机玻璃土柱7上截面对应的环形凹槽内,另一根L型钢丝的水平部分固定于透明有机玻璃土柱7下截面对应的环形凹槽内。在切割土壤之后,两根L型钢丝的水平部分收缩完毕,那么其可以变为较小的环形或者是直接收缩为实心圆盘,此时,为了不影响移动透明有机玻璃土柱等操作,可以将收缩后的两根L型钢丝的水平部分固定于钻头内侧开口处的内槽中。在本实用新型实施例中,也可以根据需求将内槽设置与钻头的其他可用区域,或者是利用其他任何可用方式或设备固定收缩后的L型钢丝的水平部分,对此本实用新型实施例不加以限定。

而且,在本实用新型实施例中,在将切割后的透明有机玻璃土柱从钻头中取出之后,以及在将装有空载的透明有机玻璃土柱的钻头再次植入土壤以采集土壤之前,可以通过控制绞盘执行相应的操作以释放收缩后的两个L型钢丝的水平部分,将两个L型钢丝的水平部分还原为环形,并将两个L型钢丝的水平部分从钻头内层的内槽对应移动固定至透明有机玻璃土柱上下截面对应的凹槽。

这样,在钢丝8未使用时,可以使钢丝8在钻头内有能够卡住的位置,避免在土壤取样装置移动时,该钢丝在钻头内部发生摇晃而损坏能够碰撞的各个部件或者影响采集土壤的效果。

而且将钢丝的水平部分固定在钻头内侧,这样一方面可以节约土壤取样装置的制造成本,另一方面可以避免在容积较小的钻头内设置更多的槽口;当然,在不同实施例中,本领域的技术人员也可以根据实际需要在钻头内部设置其他可以在钢丝8不用时来卡住钢丝8的其他部件,其只要能够保持钢丝8不摇晃即可,本实用新型对此并不做具体限定。

可选地,在另一个实施例中,所述透明有机玻璃土柱7的外直径与钻头内层直径相同;所述透明有机玻璃土柱固定于所述钻头内部且与所述开口对应的钻头内层贴合。相应的,在本实施例中,参照图1和图3,那么用户可以通过钻头的开口将透明有机玻璃土柱放入钻头后,钻头可以直接固定在钻头内部且与开口对应的钻头内层贴合,从而可以无须再调整透明有机玻璃土柱的位置,减少用户的操作,而且也较少在钻头内侧设置较多的槽口。当然,在本实用新型实施例中,也可以在钻头内侧设置用以固定透明有机玻璃土柱的槽口,或者是采用其他任何可用固定方法或设备将透明有机玻璃土柱固定在钻头内,对此本实用新型实施例不加以限定。

可选地,在一个实施例中,所述手柄与所述连接杆的连接处分别具有内表面螺纹和外表面螺纹;所述连接杆与所述钻头的连接处分别具有内表面螺纹和外表面螺纹。参考图1,在本实施例中,连接杆可以分别通过螺纹与手柄和钻头相连,那么在手柄与连接杆的连接处分别具有内表面螺纹和外表面螺纹;连接杆与钻头的连接处也分别具有内表面螺纹和外表面螺纹。例如,手柄中与连接杆的连接处具有内表面螺纹,那么连接杆中与手柄的连接处具有外表面螺纹;而如果手柄中与连接杆的连接处具有外表面螺纹,那么连接杆中与手柄的连接处具有内表面螺纹。当然,在本实用新型实施例中,也可以利用嵌插的等等其他任何可用方式连接手柄与连接杆以及钻头与连接杆,而且,手柄与连接杆之间的连接方式以及钻头与连接杆之间的连接方式可以不同,也可以相同,对此本实用新型实施例也不加以限定。

可选的,在本实施例中,参照图1和图4,根据本实用新型实施例的连接杆2可以包括多个螺纹连接的子连接杆2a、2b、2c。其中,对于任意一个子连接杆,其一端的连接处具有外表面螺纹,另一端的连接处具有内表面螺纹,这样可以保证任意两个子连接杆配套连接。

可选的,在本实施例中,参照图1和图3,所述透明有机玻璃土柱上标有容量刻度,且所述容量刻度延所述透明有机玻璃土柱侧面从任一截面向另一截面增加。那么用户可以在获得了透明有机玻璃土柱之后,以透明有机玻璃土柱上的容量刻度为参照,从透明有机玻璃土柱中取出相应体积的土壤以进行后续的操作,从而避免用户仍然需要再次测量相应体积的土壤,减少了用户操作。其中,容量刻度可以以透明有机玻璃土柱的任一截面为基准,指向另一截面依次增加,其中容量刻度的具体单位和刻度等参数都可以根据需求设定,对此本实用新型实施例不加以限定。

可选地,在另一个实施例中,所述两根L型钢丝的L拐角部分为圆弧型,所述L拐角部分具有光滑表面,这样当钢丝的水平部分在切割土壤时,由于水平部分与透明有机玻璃土柱的上、下截面的土壤直接接触,如果该L拐角部分为直角型,那么该直角很容易磨损从而使得钢丝断裂。因此,在本实施例中将L拐角部分做成圆弧型,从而使该拐角避免与切割的土壤或者其他部分直接接触,延长钢丝的使用寿命。

相应的,参照图1和图3所示的实施例中,该L型钢丝8的L型拐角部分为圆弧型,这样可以延长钢丝8的使用寿命。

当然,虽然在本实施例中仅仅限定了L拐角部分为圆弧型以及具有光滑的表面,但是在不同实施例中,根据实际需要可以将钢丝8在转动过程中容易接触其他部件或土壤的各个部分都做成圆弧型并具有光滑表面,从而进一步提高钢丝8的使用寿命。

可选地,在另一个实施例中,所述透明有机玻璃土柱的外直径为20厘米。在获取了透明有机玻璃土柱之后,需要以该透明有机玻璃土柱作为存储装置存放土壤样品,而且后续对土壤样品进行处理的过程,可能仍然需要将土壤样品保存在透明有机玻璃土柱中,而且后续处理可能对土壤样品的存储装置有一定的要求,例如外直径为20厘米,那么此时仍然可以直接以该透明有机玻璃土柱作为土壤样品的存储装置,而无须再次更换存储装置,从而减少用户的操作。

另外,在一个实施例中,可以将透明有机玻璃土柱与透明有机玻璃土柱直接进行一体化设置。当然,在另一个实施例中,为了能够随时更换透明有机玻璃土柱,也可以将透明有机玻璃土柱与钻头设置成非一体化设置,具体而言,可以在所述钻头内层和所述钻头外层的同一侧分别设置开口以及与所述开口配套的盖板,并且该开口的尺寸大于等于该透明有机玻璃土柱的尺寸。所述开口用于将所述透明有机玻璃土柱安设于所述钻头内部以及将所述透明有机玻璃土柱从所述钻头内部6取出。

具体而言,通过该开口,在将钻头深入土壤以取土时,将透明有机玻璃土柱固定至钻头,在将钻头从土壤中取出后,可以通过该开口,将透明有机玻璃土柱从钻头中取出。

而在实际取土过程中,随着深入钻土的深度不同可以连接不同数量的子连接杆来构成不同长度的连接杆;在取土过程中,如果发现当前连接杆的长度不够,可以直接在最上端的子连接杆处增加子连接杆来延长连接杆的长度,从而继续钻土,而无需将钻头从土壤中取出,提高了取土的便利性。在本实用新型实施例中,也可以先确定土壤的深度,然后直接利用不同长度的连接杆连接钻头与手柄。

另外,如图5所示为将透明有机玻璃土柱从钻头中取出后,对透明有机玻璃土柱内的土壤样品进行再次加压的加压器示意图。当采用图1所示的土壤取样装置从大埋深环境下取土完成,并将钻头从土壤中取出时,同时也通过旋转绞盘4收缩钢丝8对透明有机玻璃土柱7上下截面的土壤切割完成。其中,旋转绞盘可以控制两根L型钢丝以相同的速度进行收缩,那么两根钢丝可以同时开始收缩并同时收缩完成,当然也可以根据需求设置旋转绞盘控制两根L型钢丝不以相同的速度收缩,对此本实用新型实施例不加以限定。将所述透明有机玻璃土柱7从所述钻头中取出并在预设时间内放入透明容器11中,其中的预设时间可以根据需求进行设定,例如1分钟等等,对此本实用新型实施例不加以限定;所述透明容器11的上下截面开口,其内直径大于所述透明有机玻璃土柱7的外直径预设数值;所述透明容器11靠近上下截面的内表面存在螺纹,且所述螺纹的总高度与所述有机玻璃土柱的高度之和大于等于所述透明容器的高度;利用止水材料12填充所述透明有机玻璃土柱7与所述透明容器11之间的空隙;当所述土壤样品超出所述透明有机玻璃土柱时,则控制两个透水石10分别移动至与所述透明有机玻璃土柱7的上下截面相连;所述透水石10的环形外表面;所述透水石的环形外表面存在螺纹,所述透水石10的外径与所述透明容器11的内径相同,并通过所述螺纹与所述透明容器11相连。

需要注意的是,图2、图3和图4为图1中不同部分的放大示意图,因此,图2~图4与图1中相同的标号表示相同的意义,在本文中不再针对每个附图的标号作一一说明,互相参考即可。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

尽管已描述了本实用新型实施例的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型实施例范围的所有变更和修改。

应该注意的是上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制,并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中,不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本实用新型可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中,这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

最后,还需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本实用新型所提供的一种大埋深土壤取样装置,进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的结构及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本实用新型的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

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