一种连续采样的螺旋式原状土采样器制造技术

本发明专利技术公开了一种连续采样的螺旋式原状土采样装置，包括：外筒，包括筒体和在筒体的外壁上设置的螺旋刀片，筒体的下端口设有切刀；取样筒，与外筒同轴设置，并且相对于外筒能够自由转动，取样筒的下端口为土样进口；锁定机构，设置在外筒上，用于将取样筒锁定在外筒中；压杆，设置在取样筒的顶部，与取样筒同步转动；驱动机构，用于驱动外筒旋转，其中，外筒的切刀在外筒旋转时用于对泥土切割以形成圆柱状土样，取样筒用于容纳圆柱状土样，螺旋刀片在外筒旋转时向泥土深处掘进。本发明专利技术结构简单、操作便捷，能够连续不扰动地采样，可用于实验测定原状土的含水率、渗透系数、压缩系数和抗剪强度等一系列理化性质及其指标。

Continuous sampling spiral type undisturbed soil sampler

The invention discloses a spiral type continuous undisturbed soil sampling device comprises an outer barrel, which comprises a tube body and a spiral blade is arranged in the outer wall of the cylinder body on the lower port of the cylinder body is provided with a cutting knife; sampling tube is coaxial with the outer cylinder, and relative to the outer cylinder can freely rotate, under the port sampling tube for soil sample inlet; a locking mechanism is arranged in the outer cylinder, for sampling tube locking in the outer cylinder; the pressure rod is positioned on top of the sampling tube, rotates synchronously with the sampling tube; driving mechanism for driving the outer cylinder rotation, the cutter of the outer cylinder in the outer cylinder rotation when used for cutting the soil to form a cylindrical soil sampling tube for containing a cylindrical soil sample, spiral blade to deep soil in the outer cylinder rotation when driving. The present invention has simple structure and convenient operation, and can be sampled continuously and undisturbed, and can be used for the determination of water content, permeability coefficient, compressibility coefficient and shear strength of undisturbed soil, and a series of physical and chemical properties and indexes thereof.

【技术实现步骤摘要】
一种连续采样的螺旋式原状土采样器
本专利技术涉及一种连续采样的螺旋式原状土采样器。
技术介绍
土壤环境介质是人类赖以生存的物质基础，为人们源源不断地提供食物，进而维持人类社会的持续健康发展。因此，对土壤环境介质的长期监测和实验分析至关重要，常用的技术手段就是采集一定量的土壤样品进行实验室成分鉴定和有害组分的相关性分析，判定土壤的肥力及其受污染程度。目前，有关土壤采样器的种类繁多、形式各异，但对原状土的取样难度较大，即便可以成功实现对原状土的取样，存在取土样过程中土壤易被破碎，之后得到的样品分层不清晰、难以辨别等一系列问题。尤其是某些采样器的使用可能对采样点原来的土壤结构产生扰动，那么会引起每一层土样混杂其他深度的杂质土，影响后续土壤分析实验结果的真实性和准确性。此外，采样器一般不具备同时测量土样开采深度的功能，需要单独采用刻度尺进行测量，这样进行间歇式采样不仅延长取样时间，影响采样的效率，而且在测量过程中极易造成上层土样倾覆到开采孔穴底部，破坏样品的纯度。
技术实现思路
为克服间歇式采样的不足，本专利技术的目的在于提供一种连续采样的螺旋式原状土采样器，以在减少土壤结构扰动的基础上对土壤进行连续采样。为此，本专利技术提供了一种原状土采样装置，包括：外筒，包括筒体和在筒体的外壁上设置的螺旋刀片，筒体的下端口设有切刀，筒体的上端口为取样筒安装口；取样筒，与外筒同轴设置，并且相对于外筒能够自由转动，取样筒的下端口为土样进口；锁定机构，设置在外筒上，用于将取样筒锁定在外筒中；压杆，设置在取样筒的顶部，与取样筒同步转动；驱动机构，用于驱动外筒旋转，其中，外筒的切刀在外筒旋转时用于对泥土切割以形成圆柱状土样，取样筒用于容纳圆柱状土样，螺旋刀片在外筒旋转时向泥土深处掘进。进一步地，上述取样筒的内周壁上设有弹性止回片。进一步地，上述取样筒包括第一半筒体和第二半筒体。进一步地，上述取样筒的内壁自下而上依次为第一光滑壁面段、粗糙壁面段和第二光滑壁面段，其中，第一光滑壁面段的轴向长度为2cm-4cm，粗糙壁面段的轴向长度为3-6cm，取样筒内径为20～35mm。进一步地，上述锁定机构包括在筒体的上端设置的压块，用于锁定取样筒的上端面。进一步地，上述驱动机构为与外筒固定连接的杆架。进一步地，上述外筒和取样筒上分别设有取样刻度。进一步地，上述取样筒和外筒的筒体均为不锈钢筒体。根据本专利技术的原状土采样装置，采用外筒和内筒配合的方式，其中，外筒旋转掘进，内筒在采样过程中不随外筒转动，如此，圆柱状土样保持在内筒中，减少土壤结构扰动，同时外筒对圆柱状土样以外的土壤进行切割和掘进，进而降低掘进阻力，获得较深的连续采样深度，在本专利技术中连续不扰动的采样深度可达60cm，基本满足土壤采样的需要。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是根据本专利技术第一实施例的原状土采样装置的示意图；图2是根据本专利技术第一实施例的原状土采样装置的取样筒的示意图；图3是根据本专利技术第一实施例的原状土采样装置的压杆的示意图；图4是根据本专利技术第二实施例的原状土采样装置的示意图；以及图5是根据本专利技术第三实施例的原状土采样装置的示意图。附图标记说明10、外筒；11、筒体；12、螺旋刀片；13、切刀；14、刻度；20、取样筒；21、弹性止回片；22、第一半筒体；23、第二半筒体；24、铰链；30、压块；40、压杆；41、立杆；42、压盖；50、杆架；51、横杆；52、套筒；44、伸缩杆；43、手把；53、支架；54、转接套；55、动力装置。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。图1至图5示出了根据本专利技术的一些实施例。如图1至图3所示，在第一实施例中，原状土采样装置包括外筒10、取样筒20、压块30、压杆40和杆架50。其中，外筒10包括筒体11和在筒体11的外壁上设置的螺旋刀片12，筒体11的下端口设有切刀13，壳筒11的上端口为取样筒安装口。取样筒20与外筒10同轴设置，并且相对于外筒10能够自由转动，取样筒20的下端口为土样进口。其中，弹性压块30设置在外筒10上，用于将取样筒20锁定在外筒10中，并允许取样筒20在外力作用下克服压块30的弹力向上抽出。压杆40设置在取样筒20的顶部，与取样筒20同步转动。杆架50用于驱动外筒10旋转。在取样过程中，外筒转动掘进，外筒上的切刀对泥土切割以形成圆柱状土样，随着掘进，保持不动的圆柱状土样进入不随外筒旋转的内筒中，螺旋刀片在外筒旋转时向泥土深处掘进，实现连续不扰动土壤结构的采样效果。根据本专利技术的原状土采样器，有效采样深度可达60cm，与现有技术相比，大幅降低了采样过程中的土层扰动、混杂，提高了采样的准确性。当采样完成后更换取样筒即可继续下一次采样，与提取散样相比，更换和管理取样筒更加简便易行。在实施原状土采样装置的过程中，本专利技术人设计了一款将弹性止回片设计在外筒的内周壁上以阻止土样脱落的试验方案，发现弹性止回片在外筒转动取样过程中，对土样的表层进行切割疏松，使得土样脱落更加容易，没有获得阻止土样从取样筒脱落的效果。本专利技术在后续设计中设法避免弹性止回片等类似结构对圆柱状土样的破坏，同时将弹性止回片设计在保持不动的取样筒中，取得了预定的提土效果。优选地，弹性止回片的平面形状为长条形，与竖直方向呈30°设置，当土样进入取样筒时弹性止回片避让土样，当取样结束时，对取样筒的土样施加偏压力，防止采集好的土样大量掉落或脱离取样筒。优选地，还对取样筒的内壁面和内径进行了优化设计，以阻止土样脱落。具体地，取样筒的内壁沿中心轴线自下而上依次为第一光滑壁面段、粗糙壁面段和第二光滑壁面段，其中，第一光滑壁面段的轴向长度为2cm-4cm，粗糙壁面段的轴向长度为3-6cm，取样筒内径为20～35mm。上述第一光滑壁面段的作用如下：在取样掘进开始时，取样筒插入土壤中允许摆动，如此会便于操作，此时取样筒的内周壁设计成光滑壁面时，动摩擦阻力小，对圆柱状土样的形状保持性好，当取样结束时，第一光滑壁面段中的土壤结构难避会遭到破坏，因此允许其脱落是可行的。土样有效长度为粗糙壁面段以上部分，该粗糙壁面段对取样筒内的圆柱状土样起到阻碍作用，再配合取样筒内径的选取，可使对土壤的阻力和土壤重力处于平衡状态，进而使土样保持在取样筒中，此外，粗糙壁面段以上为第二光滑壁面段，可降低圆柱状土样进入取样筒中的阻力。在本实施例中，外筒的筒体呈锥形，取样筒也呈锥形，当然锥度比较小例如8-15°，外筒和取样筒优选设有刻度，以标示掘进深度和对应的土层采样深度。在本实施例中，如图2所示，取样筒20包括第一半筒体22和第二半筒体23，通过铰链24双向联接，并通过锁扣闭合锁紧。该结构使得土壤取样操作十分方便。在本实施例中，如图3所示，上述原状土采样装置采用手动操作，压杆40包括立杆41和压盖42，其中，立杆40与压盖42固定连接，压盖42与取样筒20可拆卸连接。如图4所示，在第二实施例中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种原状土采样装置，其特征在于，包括：外筒，包括筒体和在所述筒体的外壁上设置的螺旋刀片，所述筒体的下端口设有切刀，所述筒体的上端口为取样筒安装口；取样筒，与所述外筒同轴设置，并且相对于所述外筒能够自由转动，所述取样筒的下端口为土样进口；锁定机构，设置在所述外筒上，用于将所述取样筒锁定在所述外筒中；压杆，设置在所述取样筒的顶部，与所述取样筒同步转动；驱动机构，用于驱动所述外筒旋转，其中，所述外筒的切刀在所述外筒旋转时用于对泥土切割以形成圆柱状土样，所述取样筒用于容纳所述圆柱状土样，所述螺旋刀片在所述外筒旋转时向泥土深处掘进。

【技术特征摘要】
1.一种原状土采样装置，其特征在于，包括：外筒，包括筒体和在所述筒体的外壁上设置的螺旋刀片，所述筒体的下端口设有切刀，所述筒体的上端口为取样筒安装口；取样筒，与所述外筒同轴设置，并且相对于所述外筒能够自由转动，所述取样筒的下端口为土样进口；锁定机构，设置在所述外筒上，用于将所述取样筒锁定在所述外筒中；压杆，设置在所述取样筒的顶部，与所述取样筒同步转动；驱动机构，用于驱动所述外筒旋转，其中，所述外筒的切刀在所述外筒旋转时用于对泥土切割以形成圆柱状土样，所述取样筒用于容纳所述圆柱状土样，所述螺旋刀片在所述外筒旋转时向泥土深处掘进。2.根据权利要求1所述的原状土采样装置，其特征在于，所述取样筒的内周壁上设有弹性止回片。3.根据权利要求1所述的原状土采样装置，其特征在于，所述取样...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄大伟，桂和荣，
申请(专利权)人：安徽理工大学，宿州学院，
类型：发明
国别省市：安徽,34