CN105954059A - 一种便捷的原状土壤取土器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便捷的原状土壤取土器，涉及土壤取土工具技术领域，包括底座、钻管、取样管、以及脱样器；所述底座固定安装于待取样地面；所述钻管卡合于底座中，钻管顶部设置有用于带动钻管旋转的手柄，钻管的底部设置有垂直螺旋分布的取样刃口；所述取样管套设于钻管内，且取样管能够沿钻管内壁上下滑动；脱样器包括设置于取样管顶部的脱样活塞，脱样活塞上设置有凸露于手柄之外的脱样把手。通过底座起到固定作用，保证取样的垂直性，降低劳动强度；旋切取样方式，在取样时可以做到不扰动或轻微扰动土壤，保障了所取土体的原状特性；脱样设计避免了传统脱样过程脱样活塞对所取土体的再次挤压。

Description

一种便捷的原状土壤取土器

技术领域

本发明涉及土壤取土工具技术领域，尤其涉及一种便捷的原状土壤取土器。

背景技术

土壤是农业生产获得高产、优质、高效的资源之一，原状土体模拟实验是农业和生态领域研究土壤养分、微量元素、水盐运移特征的重要手段，而土壤容重、空隙度等物理性状的测定都需要在原状土柱上进行，原状土柱的采集直接影响着此类研究工作的准确性和科学性。

目前，原状土柱的采集方式主要有剖面取土和土钻取土两大类。剖面取土是在野外利用天然或原有地形落差，或者人工挖掘剖面坑等方式采集原状土柱，这种方式虽然可以获得相对高质量的原状土柱，但是人力劳动强度大、耗时长、效率低，仅适用于大型标本采集和教学示范。

而当前研究中常用的是各类原状土采样器，包括电动或手动方式，但电动取土装置，因其野外动力的限制或者复杂、昂贵等原因未能被广泛推广；手动取土工具主要有直压式和旋转式两种方式，直压式是通过锤击或辅助外力进入土壤中，这个过程容易因锤击或加压等人为施力不均对土样边缘产生扰动；旋转式取样设备可以通过旋转切割出土柱，土柱直接被送进采样容器，相对于直压式可减少对土壤的扰动。如现有技术公开了一种旋转式原状土采集设备，该设备虽然可以在一定程度上减低采样过程对土体的扰动，但是缺少固定装置，在使用过程中容易由于人为施力不均，以及地形、地质等因素不能保证所取土样的垂直性；另外，采集完成后从采样管中取土时，推动活动杆将土体推出，这个过程又容易对土体造成再次挤压，尤其是相对松软的土壤，会造成土体原状结构的破坏。

综上，现有原状土取样装置具有取土不便或难以保障所取土体原状结构的缺陷，急需一种改进设备来进行取样，弥补传统取土器的不足，为原状土壤取样提供便利。

发明内容

针对上述缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种便捷的原状土壤取土器，适用于深层原状土体采集需求。

本发明的技术方案为：

一种便捷的原状土壤取土器，包括底座、钻管、取样管、以及脱样器；其中，所述底座固定安装于待取样地面；所述钻管卡合于底座中，钻管顶部设置有用于带动钻管旋转的手柄，钻管的底部设置有垂直螺旋分布的取样刃口；所述取样管套设于钻管内，且取样管能够沿钻管内壁上下滑动；脱样器包括设置于取样管顶部的脱样活塞，脱样活塞上设置有凸露于手柄之外的脱样把手。

还包括用于切割土壤的切土刀。

所述切土刀前段为半圆状结构，且半圆状结构直径小于样管内径，切土刀的刀体的前段具有刀头刃口，后段具有刀体手柄。

所述取样管为两个半圆柱管构成，所述半圆柱管通过锁止键扣合。

所述取样管外壁上设置有第一刻度。

所述钻管外壁上设置有第二刻度。

所述钻管顶部的手柄通过中空连接杆与钻管相连接，钻管外壁设有外置螺纹。

所述底座中心为内置有螺纹的固定螺帽，且固定螺帽的内置螺纹与钻管外壁的外置螺纹相啮合。

所述固定螺帽两端设置有脚踏板，脚踏板上设有用于增加脚踏摩擦力的防滑纹。

所述固定螺帽的底端设有将底座压入土壤的螺帽刃口。

与现有技术比较，本发明的有益效果为：

本发明提供的原状土壤取土器，通过底座起到固定作用，保证取样的垂直性，同时，又能够与钻管构成螺旋结构，便于进入土壤和提拉出土壤，降低劳动强度；而旋切取样方式，在取样时可以做到不扰动或轻微扰动土壤，保障了所取土体的原状特性，在取样后的脱样过程，程脱样活塞作用于取样管而非所取土体，避免了传统脱样过程脱样活塞对所取土体的再次挤压，进一步保障了土体的原状特性，满足深层原状土体采集需求，降低劳动强度。

进一步地，本发明取样管的设计既可以用作采样后原状土体的运输工具，又可以根据研究需求利用切土刀切割出所需土层深度的土壤，用于测定土壤基础理化性状及容重、空隙度、体积含水率等需要原状土进行测定的指标。综上，本发明可以满足不同深度原状土体的取样需求，对研究土壤资源具有非常重要的意义。

附图说明

图1是本发明原状土壤取土器结构示意图；

图2是本发明原状土壤取土器取样管主体示意图；

图3是本发明原状土壤取土器底座剖视图；

图4是本发明原状土壤取土器底座俯视图；

图5是本发明原状土壤取土器切土刀主视图。

图中，1为底座，11为固定螺帽，12为连接杆，13为脚踏板，14为防滑纹，15为内置螺纹，16为螺帽刃口；

2为钻管，21为防滑把手，22为手柄，23为中空连接杆，24为外置螺纹，25为取样刃口；

3为取样管，31为锁止键，32为第一刻度；

4为脱样器，41为脱样把手，42为活动杆，43为脱样活塞；

5为切土刀，51为刀头刃口，52为刀体，53为刀体手柄。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做详细描述，显然，对于本领域技术人员而言，显然能了解到上述具体事实例只是本发明的优选方案，因此本领域的技术人员对本发明中的某些部分所可能作出的改进、变动，体现的仍是本发明的原理，实现的仍是本发明的目的，均属于本发明所保护的范围。

如图1～4所示，本发明提供了一种便捷的原状土壤取土器，包括底座1、钻管2、取样管3、以及脱样器4。

其中，如图1、2、3所述底座1固定安装于待取样地面；底座1的主体为一具有内置螺纹15的固定螺帽11，固定螺帽11两端通过连接杆12与两个脚踏板13相连，脚踏板13上设有防滑纹14以增加脚踏的摩擦力，固定螺帽11的底端设有螺帽刃口16，以便于将底座压入土壤，起固定作用，增强取土器的稳固性。底座1由连接杆12将具有内置螺纹15的固定螺帽11和起固定作用的脚踏板13连接成一体，内置螺纹15可以与钻管2外部的螺纹啮合，形成螺旋结构，底座底部有螺帽刃口，便于切入土壤增强底座的稳固性，采样时通过底座1的固定作用可以保证采样管垂直进入土体，确保所取土样的垂直性。

如图1、2所示，所述钻管2卡合于底座1中，钻管2顶部设置有用于带动钻管2旋转的手柄22，手柄22上设有防滑把手21，钻管2的底部设置有垂直螺旋分布的取样刃口25；所述钻管2顶部的手柄22通过中空连接杆23与钻管2相连接，钻管2外壁设有外置螺纹24，外置螺纹24与固定螺帽11的内置螺纹15相啮合；示例性的，所述钻管2的底端设有三等分垂直螺旋分布的取样刃口25，以便于钻管2切入土体，钻管2外壁设有第二刻度，能够用于指示采样时钻管2进入土壤的深度。

所述取样管3为两个半圆柱管构成，所述半圆柱管通过锁止键31扣合，所述取样管3套设于钻管2内，且取样管3能够沿钻管2内壁上下滑动；取样管3外壁设有第一刻度32，在分离不同深度土体时刻度32能够作为参照标准，取样管3外径略小于钻管2的内径，取样管3的外壁与钻管2的内壁贴合，但满足取样管3可以在钻管2内轻松装卸，取样管3的长度加脱样活塞43厚度与钻管2的长度相等，以保证土壤采集时取样管3不会在钻管2内上下移动，进一步保证所采土层深度的准确性。采样结束后可通过脱样器4将取样管3从钻套2中脱离出来，由于此过程脱样活塞43的作用点在取样管3上而并非所取土体上，这就避免了传统脱样过程由于活塞的挤压造成的原状土的容重或结构的改变。所述取样管既可以作为原状土地的保存工具，避免搬运过程对原状土地的破坏。

脱样器4包括设置于取样管3顶部的脱样活塞43，脱样活塞43上设置有凸露于手柄22之外的脱样把手41；脱样器4底部为内置于钻管2内部的脱样活塞43，脱样活塞43的直径小于钻管2的内径，但脱样活塞43侧外壁能够与钻管2的内壁贴合，满足脱样活塞43能够在钻管2内轻松移动，脱样把手41和脱样活塞43由一内置于中空连接杆23的活动杆42连接，推动脱样把手41可使脱样活塞43在钻管2内上下移动，以便于将取样管3脱离出钻管2。

优选的，如图5所示，本发明还包括用于切割土壤的切土刀5，所述切土刀5前段为半圆状结构，且半圆状结构直径小于样管3内径，切土刀5的刀体52的前段具有刀头刃口51，后段具有刀体手柄53。半圆状结构直径小于样管3内径，但保障刀体52切入取样管3后能够与取样管3内壁贴合，满足刀体52可以在取样管3内轻松移动，参照取样管3上的刻度32，利用切土刀5可将采集的原状土体分离成不同的土层深度，以满足不同研究需求，具体使用时，打开所述取样管3的锁止键31，剖开取样管3，根据需要用切土刀5取出所需土层深度的土柱，切割出来的土壤可用于土壤基础理化性状的测定，也可以用于容重、空隙度、体积含水率等需要原状土进行测定的指标。

本发明的工作过程为：

采样时，先将底座1放在所需采样的位置，将螺帽刃口16压入土体，两脚踩住脚踏板13，先在钻管2内放入取样管3再将钻管2放入固定螺帽11，握住防滑把手21，转动手柄22，借助钻管2下端取样刃口25的剪切力和外置螺纹24与底座上内置螺纹15组成的螺纹构造的旋切作用将钻管2旋入土体，参照钻管2的外置刻度，将钻管2送入所需深度。在此过程中随着钻管2旋切入土，取样刃口25会在土体中剪切出一个环形空腔，而空腔之内的土柱便轻松装入取样管3，由于取样管3的外径略小于钻管2，即取样管3的外壁与钻管2的内壁留有适度空间，所以在钻管2旋切入土的过程中，取样管3并不随着钻管2一起旋转，这样可以避免传统取样过程由于取样管的转动而导致的原状土的容重或结构的改变。另外，剪切过程中挖出的土壤会随着外置螺纹24的旋转被传出地表，而固定螺帽11两侧的连接杆12设计，既可以起到固定作用又可以避免底座1对传出地表的土壤的遮挡。将钻管2送入指定深度后，反向旋转手柄22将钻管2旋出土壤，完成土壤的采集。

需要说明的是，所述底座1、钻管2、脱样器4、切土刀5整体构架由钢铁或合金材料制成，以保证这些部件的强度。

所述取样管3可以由合金或轻便的硬质塑料等材质构成，以保证取样管3的轻便性。

上述方案中，装置规格可以根据实际需要变化。上述实施方案的描述仅作为本发明技术方案的一种实施例提出，不作为对装置结构和功能的单一限制条件。本发明技术方案的有益效果是降低了传统采样过程对原状土壤的扰动，保证了所取原状土体的垂直性，使用简便、工作高效，既能满足一般深层原状土壤的取样需求，又能满足土壤基础理化性状及容重、空隙度、体积含水率等需要原状土的测定需求，对研究土壤资源具有非常重要的意义。

底座的设计既可以起到固定作用，保证钻管能够垂直进入土体，确保取样的垂直性，又可以与钻构成螺旋结构，使钻管更加省力的进入土壤和提拉出土壤，降低劳动强度；

本发明设计的旋切取样方式，在取样时可以做到不扰动或轻微扰动土壤，保障所取土体的原状特性，在取样后的脱样过程，脱样活塞的作用力在取样管上而并非所取土体上，这就避免了传统脱样过程由于脱样活塞的挤压造成的原状土的容重或结构的改变，进一步保障了土体的原状特性；。

本发明取样管的设计既可以用作采样后原状土体的运输工具，又可以根据研究需求利用切土刀切割出所需土层深度的土壤，用于测定土壤基础理化性状及容重、空隙度、体积含水率等需要原状土进行测定的指标；

综上，本发明技术方案降低了传统采样过程对原状土壤的扰动，保证了所取原状土体的垂直性，使用简便、工作高效，既能满足一般深层原状土壤的取样需求，又能满足土壤基础理化性状及容重、空隙度、体积含水率等需要原状土的测定需求，对研究土壤资源具有非常重要的意义。

Claims (10)

1.一种便捷的原状土壤取土器，其特征在于，包括底座(1)、钻管(2)、取样管(3)、以及脱样器(4)；其中，所述底座(1)固定安装于待取样地面；所述钻管(2)卡合于底座(1)中，钻管(2)顶部设置有用于带动钻管(2)旋转的手柄(22)，钻管(2)的底部设置有垂直螺旋分布的取样刃口(25)；所述取样管(3)套设于钻管(2)内，且取样管(3)能够沿钻管(2)内壁上下滑动；脱样器(4)包括设置于取样管(3)顶部的脱样活塞(43)，脱样活塞(43)上设置有凸露于手柄(22)之外的脱样把手(41)。

2.根据权利要求1所述的便捷的原状土壤取土器，其特征在于，还包括用于切割土壤的切土刀(5)。

3.根据权利要求2所述的便捷的原状土壤取土器，其特征在于，所述切土刀(5)前段为半圆状结构，且半圆状结构直径小于样管(3)内径，切土刀(5)的刀体(52)的前段具有刀头刃口(51)，后段具有刀体手柄(53)。

4.根据权利要求1所述的便捷的原状土壤取土器，其特征在于，所述取样管(3)为两个半圆柱管构成，所述半圆柱管通过锁止键(31)扣合。

5.根据权利要求1所述的便捷的原状土壤取土器，其特征在于，所述取样管(3)外壁上设置有第一刻度(32)。

6.根据权利要求1所述的便捷的原状土壤取土器，其特征在于，所述钻管(2)外壁上设置有第二刻度。

7.根据权利要求1所述的便捷的原状土壤取土器，其特征在于，所述钻管(2)顶部的手柄(22)通过中空连接杆(23)与钻管(2)相连接，钻管(2)外壁设有外置螺纹(24)。

8.根据权利要求7所述的便捷的原状土壤取土器，其特征在于，所述底座(1)中心为内置有螺纹(15)的固定螺帽(11)，且固定螺帽(11)的内置螺纹(15)与钻管(2)外壁的外置螺纹(24)相啮合。

9.根据权利要求8所述的便捷的原状土壤取土器，其特征在于，所述固定螺帽(11)两端设置有脚踏板(13)，脚踏板(13)上设有用于增加脚踏摩擦力的防滑纹(14)。

10.根据权利要求7所述的便捷的原状土壤取土器，其特征在于，所述固定螺帽(11)的底端设有将底座压入土壤的螺帽刃口(16)。