內(nèi)燃圓周振動便拆裝式土壤采樣器及其方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃圓周振動便拆裝式土壤采樣器及其方法，包括手柄、柴油發(fā)動機、聯(lián)軸器、主軸裝置、可拆裝鉆頭。其特征是采樣器上端發(fā)動機通過聯(lián)軸器帶動主軸部分的中心軸連同安裝在中心軸上的偏心塊一起旋轉(zhuǎn)，因偏心塊與中心軸軸線有一定的偏心距，偏心塊隨著中心軸旋轉(zhuǎn)時，在水平面上產(chǎn)生一個離心力致使采樣器產(chǎn)生振動，導(dǎo)致采樣器夯實周圍土壤產(chǎn)生空隙，同時采樣器在自重力和操作者對手柄傳遞的壓力作用下很容易向下移動；采樣器鉆頭部分由可拆裝的三瓣組成，鎖緊的三瓣鉆頭內(nèi)部是圓柱體結(jié)構(gòu)，且下端設(shè)有豁口，可避免傳統(tǒng)采樣器取出的土樣為非圓柱體，不同采樣深度處的土量不均勻的問題。本發(fā)明采樣精度高、省時省力、操作簡便、實用性強。
【專利說明】內(nèi)燃圓周振動便拆裝式土壤采樣器及其方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種土壤采樣器，尤其涉及一種土壤剖面土樣采集的內(nèi)燃圓周振動便拆裝式土壤采樣器及其方法。

【背景技術(shù)】
[0002]土壤剖面樣品的采集，是土壤系統(tǒng)分類調(diào)查、土體構(gòu)型分析、土壤肥力特性研究、土壤養(yǎng)分遷移變化及土壤生態(tài)調(diào)查的基礎(chǔ)，傳統(tǒng)方法一般采用挖掘長1.0 m~2.0 m、寬1.0!11、深1.0m~2.0 m的土壤剖面坑或者用土鉆法來采集土樣，挖掘土壤剖面坑雖能取到不同深度原狀土壤樣品，但工作量大，效率低下，對采樣地環(huán)境破壞程度很大，現(xiàn)有我們傳統(tǒng)的采樣土鉆，是操作者用手扶著把柄，通過旋轉(zhuǎn)把柄并使勁向下用力使土鉆向深層土壤中移動，一般用這種土鉆采集比較緊密的深層土壤時操作者需要用榔頭敲打鉆桿產(chǎn)生一個很大的向下的作用力，才能使土鉆進入深層的土層，這種土鉆一般對土鉆鉆桿的材質(zhì)堅固性要求很高，采樣時特別費時費力。
[0003]經(jīng)統(tǒng)計表明，取4個0-100 cm的土樣，3名操作人員，2人持2根土鉆取樣，I人拔出土樣，耗時4(T60 min。這種錘擊式取土鉆不能防止鉆壁和周圍土壤對所取原狀土柱的擠壓和壓實，且現(xiàn)用的土壤取土鉆一般采用在鉆管上割出一條狹縫以便取出采集的土壤樣品的設(shè)計，對于土質(zhì)疏松的土壤，將樣品取出時容易松散，這就沒法確保取得完整的土柱，因此，為了克服【背景技術(shù)】中傳統(tǒng)土鉆的缺陷設(shè)計，發(fā)明一種可以減輕采樣工作量，使得實驗結(jié)果更精確的土壤采樣器勢在必行。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了在進行野外土壤剖面肥力、土壤養(yǎng)分遷移轉(zhuǎn)化、土壤根系分布、土壤環(huán)境污染等方面的調(diào)查研究，針對現(xiàn)有土樣采集器無法取得完整的土柱和采樣費時費力的不足之處，本發(fā)明設(shè)計了一種便于采樣的內(nèi)燃圓周振動便拆裝式土壤采樣器及其方法。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種內(nèi)燃圓周振動便拆裝式土壤采樣器包括手柄、柴油發(fā)動機、聯(lián)軸器、主軸裝置、可拆裝鉆頭；柴油發(fā)動機通過聯(lián)軸器與主軸裝置相連，手柄是空管結(jié)構(gòu)，安裝在主軸裝置上，柴油發(fā)動機提供動力，主軸裝置中間采用中心軸帶動偏心塊旋轉(zhuǎn)來提供振動，主軸裝置下部連接鉆頭，鉆頭由一號瓣、二號瓣和三號瓣組成，在每瓣外側(cè)分別標(biāo)有編號。
[0006]所述的主軸裝置包括套筒、手柄安裝座、中心軸、平鍵、偏心塊、彈性擋圈、上軸承、下軸承、上軸承端蓋和下軸承端蓋；上軸承和下軸承將中心軸固定在套筒內(nèi)，中心軸下端設(shè)有平鍵，平鍵外套有偏心塊，偏心塊下端安裝彈性擋圈用來定位偏心塊不至于下落；上軸承端蓋和下軸承端蓋分別用于固定上軸承、下軸承，發(fā)動機的旋轉(zhuǎn)通過聯(lián)軸器來帶動中心軸的旋轉(zhuǎn)。
[0007]所述的主軸裝置中的套筒下部外側(cè)設(shè)有凸臺，所述的可拆裝鉆頭的一號瓣、二號瓣和三號瓣上部內(nèi)側(cè)均設(shè)有凹槽，安裝時使三瓣凹槽與主軸裝置的凸臺相互嵌套配合，用來傳遞振動力和向下的壓力。
[0008]所述的可拆裝鉆頭用上卡環(huán)和下卡環(huán)來關(guān)牢固、且上下卡環(huán)上開有鏨子槽；所述的瓣與瓣之間設(shè)計不同相互嵌套的豎直方向臺階，一號瓣的臺階為內(nèi)凸外凹，二號瓣靠近一號瓣一側(cè)臺階為內(nèi)凹外凸，二號瓣靠近三號瓣一側(cè)臺階為內(nèi)凸外凹，三號瓣的臺階為內(nèi)凹外凸；可拆裝鉆頭下端設(shè)有豁口，以便土壤采樣器采樣時深入深層土壤，三瓣鉆頭對接安裝好后內(nèi)側(cè)是圓柱面，保證了土樣采樣后是圓柱體，可拆裝鉆頭外側(cè)打有間隔10mm的刻度線，用來測量采樣器的采樣深度，可拆裝鉆頭的三個瓣設(shè)有1:16比例的錐度，其閉合后組成的柱形鉆管的內(nèi)徑為50_，鉆頭內(nèi)部從豁口部位到下軸承端蓋的長度為500_。
[0009]所述采樣器的內(nèi)燃圓周振動便拆裝式土壤采樣方法包括如下步驟:
1)將上卡環(huán)套到套筒的凸臺以上的位置，依次對接安裝三瓣鉆頭，先裝一號瓣，安裝時一號瓣的凹槽卡到套筒凸臺上，依次安裝二號瓣和三號瓣，然后分別把上卡環(huán)和下卡環(huán)向下和向上套住三瓣，并套緊，三瓣對接安裝在一起時有自鎖作用，不會松脫；
2)把采樣器的可拆裝鉆頭根據(jù)采樣器外側(cè)所標(biāo)刻度插入土層進行取樣，把持手柄，開啟發(fā)動機，啟動發(fā)動機之前保證可拆裝鉆頭部分安裝套緊，而且采樣器垂直地面；
3)當(dāng)采樣器達(dá)到所取土層深度時，發(fā)動機熄火停機，拔出采樣器；用鏨子在上卡環(huán)和下卡環(huán)的鏨子槽中分別向上向下退出卡環(huán)，依次按照三號瓣、二號瓣和一號瓣的順序拆卸可拆裝鉆頭，取出樣品。
[0010]與【背景技術(shù)】相比，本發(fā)明具有的有益效果是:
本發(fā)明提供的土壤采樣器，利用發(fā)動機內(nèi)能提供振動，發(fā)動機輸出軸通過聯(lián)軸器帶動主軸部分的中心軸連同安裝在中心軸上的偏心塊一起旋轉(zhuǎn)，因偏心塊與中心軸軸線有一定的偏心距，偏心塊隨著中心軸旋轉(zhuǎn)時，在水平面上產(chǎn)生一個離心力致使采樣器產(chǎn)生振動，導(dǎo)致采樣器夯實周圍土壤產(chǎn)生空隙，同時采樣器在自重力和操作者對手柄傳遞的壓力作用下容易向下移動，取樣時省時省力，且上下方向沒有顯著振動，這樣鉆頭內(nèi)部取到的土壤在垂直方向上不會發(fā)生擠壓現(xiàn)象；采樣器鉆頭部分由便拆裝式三瓣組成，與主軸部分的連接靠套筒的凸臺和三瓣內(nèi)部的凹槽嵌套配合，三瓣由自鎖式卡套上下分別固定鎖緊三瓣，且下端設(shè)計豁口，該結(jié)構(gòu)連接可靠，拆裝方便，保證取土?xí)r土樣保持原樣不破損，封閉的三瓣土鉆形成內(nèi)部是柱形的鉆管能最大程度保證取到原狀完整的土柱，提高采樣精度；整個采樣器操作簡便，實用性強。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是內(nèi)燃圓周振動便拆裝式土壤采樣器的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明的套筒及內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖示圖；
圖3是本發(fā)明的套筒與鉆頭連接示意圖；
圖4是本發(fā)明的可拆裝鉆頭結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是本發(fā)明的可拆裝鉆頭豁口示意圖；
圖中:一號瓣1、二號瓣2、三號瓣3、編號4，刻度5、凹槽6、豁口 7、凸臺8、中心軸9、上端軸承蓋10、上軸承11、套筒12、偏心塊13、平鍵14、下軸承15、下軸承蓋16、彈性擋圈17、手柄安裝座18、上卡環(huán)19、下卡環(huán)20、
鏨子槽21、手柄22、發(fā)動機23、聯(lián)軸器24。

【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步說明。
[0013]如圖1所示，一種內(nèi)燃圓周振動便拆裝式土壤采樣器包括手柄22、柴油發(fā)動機23、聯(lián)軸器24、主軸裝置、可拆裝鉆頭；柴油發(fā)動機23通過聯(lián)軸器24與主軸裝置相連，手柄22是空管結(jié)構(gòu)，安裝在主軸裝置上，柴油發(fā)動機23提供動力，主軸裝置中間采用中心軸9帶動偏心塊13旋轉(zhuǎn)來提供振動，主軸裝置下部連接鉆頭，鉆頭由一號瓣1、二號瓣2和三號瓣3組成，在每瓣外側(cè)分別標(biāo)有編號4。
[0014]如圖2所示，所述的主軸裝置包括套筒12、手柄安裝座18、中心軸9、平鍵14、偏心塊13、彈性擋圈17、上軸承11、下軸承15、上軸承端蓋10和下軸承端蓋16 ;上軸承11和下軸承15將中心軸9固定在套筒12內(nèi)，中心軸9下端設(shè)有平鍵14，平鍵14外套有偏心塊13，偏心塊13下端安裝彈性擋圈17用來定位偏心塊13不至于下落；上軸承端蓋10和下軸承端蓋16分別用于固定上軸承11、下軸承15，發(fā)動機23的旋轉(zhuǎn)通過聯(lián)軸器24來帶動中心軸9的旋轉(zhuǎn)。因偏心塊13的重心與中心軸9軸心有一定偏心距而產(chǎn)生圓周性振動，振動力通過中心軸9和上軸承11及下軸承15帶動套筒12振動，因偏心塊13位置在主軸部分的下端，所以下端振動遠(yuǎn)大于上端的振動，套筒12下端的振動力帶動鉆頭包括三瓣在水平方向振動，夯實鉆頭周圍的土層產(chǎn)生空隙，方便鉆頭向下移動；在套筒12上下兩端分別安裝上軸承端蓋10和下軸承端蓋16分別用來固定上下軸承，不至于讓軸承在軸向上下竄動，并且下軸承端蓋還能起到對鉆頭內(nèi)部土樣的密封作用，不至于讓內(nèi)部土樣上竄到主軸內(nèi)部而影響使用性能；套筒12用來承擔(dān)操作人員的把持力和發(fā)動機重力以及旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的振動力，套筒12外側(cè)打有間隔100 mm的刻度線，用來測量采樣器下鉆的深度。
[0015]如圖3所示，所述的主軸裝置中的套筒12下部外側(cè)設(shè)有凸臺8，所述的可拆裝鉆頭的一號瓣1、二號瓣2和三號瓣3上部內(nèi)側(cè)均設(shè)有凹槽6，安裝時使三瓣凹槽6與主軸裝置的凸臺8相互嵌套配合，用來傳遞振動力和向下的壓力。
[0016]如圖4~圖5所示，所述的可拆裝鉆頭用上卡環(huán)19和下卡環(huán)20來關(guān)牢固、且上下卡環(huán)上開有鏨子槽21 ;所述的瓣與瓣之間設(shè)計不同相互嵌套的豎直方向臺階，一號瓣I的臺階為內(nèi)凸外凹，二號瓣2靠近一號瓣I 一側(cè)臺階為內(nèi)凹外凸，二號瓣2靠近三號瓣3—側(cè)臺階為內(nèi)凸外凹，三號瓣3的臺階為內(nèi)凹外凸；可拆裝鉆頭下端設(shè)有豁口 7，以便土壤采樣器采樣時深入深層土壤，三瓣鉆頭對接安裝好后內(nèi)側(cè)是圓柱面，保證了土樣采樣后是圓柱體，可拆裝鉆頭外側(cè)打有間隔10mm的刻度線5，用來測量采樣器的采樣深度，可拆裝鉆頭的三個瓣設(shè)有1:16比例的錐度，其閉合后組成的柱形鉆管的內(nèi)徑為50mm，鉆頭內(nèi)部從豁口 7部位到下軸承端蓋16的長度為500mm。
[0017]內(nèi)燃圓周振動便拆裝式土壤采樣器的使用方法如下步驟:
O將上卡環(huán)19套到套筒12的凸臺8以上的位置，依次對接安裝三瓣鉆頭，先裝一號瓣1，安裝時一號瓣I的凹槽6卡到套筒12凸臺8上，依次安裝二號瓣2和三號瓣3，然后分別把上卡環(huán)19和下卡環(huán)20向下和向上套住三瓣，并套緊，三瓣對接安裝在一起時有自鎖作用，不會松脫；
2)把采樣器的可拆裝鉆頭根據(jù)采樣器外側(cè)所標(biāo)刻度5插入土層進行取樣，把持手柄22，開啟發(fā)動機23，啟動發(fā)動機之前保證可拆裝鉆頭部分安裝套緊，而且采樣器垂直地面； 3)當(dāng)采樣器達(dá)到所取土層深度時，發(fā)動機23熄火停機，拔出采樣器；用鏨子在上卡環(huán)19和下卡環(huán)20的鏨子槽21中分別向上向下退出卡環(huán)，依次按照三號瓣3、二號瓣2和一號瓣I的順序拆卸可拆裝鉆頭，取出樣品。
【權(quán)利要求】
1.一種內(nèi)燃圓周振動便拆裝式土壤采樣器，其特征在于:包括手柄(22)、柴油發(fā)動機(23)、聯(lián)軸器(24)、主軸裝置、可拆裝鉆頭；柴油發(fā)動機(23)通過聯(lián)軸器(24)與主軸裝置相連，手柄(22)是空管結(jié)構(gòu)，安裝在主軸裝置上，柴油發(fā)動機(23)提供動力，主軸裝置中間采用中心軸(9)帶動偏心塊(13)旋轉(zhuǎn)來提供振動，主軸裝置下部連接鉆頭，鉆頭由一號瓣(I)、二號瓣(2 )和三號瓣(3 )組成，在每瓣外側(cè)分別標(biāo)有編號(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃圓周振動便拆裝式土壤采樣器，其特征在于:所述的主軸裝置包括套筒(12)、手柄安裝座(18)、中心軸(9)、平鍵(14)、偏心塊(13)、彈性擋圈(17 )、上軸承(11)、下軸承(15 )、上軸承端蓋(1 )和下軸承端蓋(16 );上軸承(11)和下軸承(15)將中心軸(9)固定在套筒(12)內(nèi)，中心軸(9)下端設(shè)有平鍵(14)，平鍵(14)外套有偏心塊(13)，偏心塊(13)下端安裝彈性擋圈(17)用來定位偏心塊(13)不至于下落；上軸承端蓋(10)和下軸承端蓋(16)分別用于固定上軸承(11)、下軸承(15)，發(fā)動機(23)旋轉(zhuǎn)通過聯(lián)軸器(24)來帶動中心軸(9)的旋轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利I所述的內(nèi)燃圓周振動便拆裝式土壤采樣器，其特征在于:所述的主軸裝置中的套筒(12)下部外側(cè)設(shè)有凸臺(8)，所述的可拆裝鉆頭的一號瓣(I)、二號瓣(2)和三號瓣(3)上部內(nèi)側(cè)均設(shè)有凹槽(6)，安裝時使三瓣凹槽(6)與主軸裝置的凸臺(8)相互嵌套配合，用來傳遞振動力和向下的壓力。
4.根據(jù)權(quán)利I所述的內(nèi)燃圓周振動便拆裝式土壤采樣器，其特征在于:所述的可拆裝鉆頭用上卡環(huán)(19)和下卡環(huán)(20)來關(guān)牢固、且上下卡環(huán)上開有鏨子槽(21);所述的瓣與瓣之間設(shè)計不同相互嵌套的豎直方向臺階，一號瓣(I)的臺階為內(nèi)凸外凹，二號瓣(2)靠近一號瓣(I) 一側(cè)臺階為內(nèi)凹外凸，二號瓣(2)靠近三號瓣(3)—側(cè)臺階為內(nèi)凸外凹，三號瓣(3)的臺階為內(nèi)凹外凸；可拆裝鉆頭下端設(shè)有豁口(7)，以便土壤采樣器采樣時深入深層土壤，三瓣鉆頭對接安裝好后內(nèi)側(cè)是圓柱面，保證了土樣采樣后是圓柱體，可拆裝鉆頭外側(cè)打有間隔10mm的刻度線(5)，用來測量采樣器的采樣深度，可拆裝鉆頭的三個瓣設(shè)有1:16比例的錐度，其閉合后組成的柱形鉆管的內(nèi)徑為50mm，鉆頭內(nèi)部從豁口(7)部位到下軸承端蓋(16)的長度為500mm。
5.一種實施如權(quán)利要求1所述采樣器的內(nèi)燃圓周振動便拆裝式土壤采樣方法，其特征在于包括如下步驟: 1)將上卡環(huán)(19)套到套筒(12 )的凸臺(8 )以上的位置，依次對接安裝三瓣鉆頭，先裝一號瓣(1)，安裝時一號瓣(I)的凹槽(6)卡到套筒(12)凸臺(8)上，依次安裝二號瓣(2)和三號瓣(3)，然后分別把上卡環(huán)(19)和下卡環(huán)(20)向下和向上套住三瓣，并套緊，三瓣對接安裝在一起時有自鎖作用，不會松脫； 2)把采樣器的可拆裝鉆頭根據(jù)采樣器外側(cè)所標(biāo)刻度(5)插入土層進行取樣，把持手柄(22 )，開啟發(fā)動機(23 )，啟動發(fā)動機之前保證可拆裝鉆頭部分安裝套緊，而且采樣器垂直地面； 3)當(dāng)采樣器達(dá)到所取土層深度時，發(fā)動機(23)熄火停機，拔出采樣器；用鏨子在上卡環(huán)(19)和下卡環(huán)(20)的鏨子槽(21)中分別向上向下退出卡環(huán)，依次按照三號瓣(3)、二號瓣(2)和一號瓣(I)的順序拆卸可拆裝鉆頭，取出樣品。
【文檔編號】G01N1/08GK104075908SQ201410275125
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月19日
【發(fā)明者】李亮, 梁新強, 毛文俊, 葉玉適, 傅朝棟, 王知博, 趙越, 張翼翔, 金熠, 朱思睿 申請人:浙江大學(xué)