CN105547744A - 带杠杆装置的深层土壤采样器及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带杠杆装置的深层土壤采样器及其方法。其在传统的钻筒上固定有若干个圆环，圆环外径不大于切片钻头外径。采样装置中包括杠杆装置，杠杆装置由相互连接的直杆部和弯折部组成，所述的直杆部由第一握柄和第二握柄组成，第一握柄和第二握柄相互平行。所述的弯折部不与直杆部相连的一端开设有槽孔，槽孔直径大于钻筒直径且小于圆环直径。采样装置还可配套脚踏使用。脚踏呈U型，其内侧壁上开设有略大于圆环厚度的卡槽。本发明的有益效果是：结构简单，使用方便，由于脚踏和拔土壤采样器装置的存在，***和取出土壤采样器都很省力，便于采集深层土壤，实用性强，同时圆盘上的刻度对深度的显示效果较好。

Description

带杠杆装置的深层土壤采样器及其方法

技术领域

本发明涉及土壤采样器，尤其涉及一种带杠杆装置的深层土壤采样器及其方法。

背景技术

土壤样品的采集分析是获得获得土壤理化性质、养分信息、肥力特性以及对土壤进行其他方面的分析研究获取土壤信息的基础。如何准确、适量、省力、快速的获取土壤不同深度的土壤样品与最终获得数据的准确性和可靠性密切相关。

土壤采样器，是从事土壤研究工作的必备工具之一。土壤采样器采样性能的好坏决定了采样的质量，特别是土壤样品从土壤采样器上快速干净地剥离，影响效率及对土壤成分的准确分析。土壤采样器具有许多种不同的结构，其中钻体壁有光滑表面和非光滑表面两种。非光滑表面又分为内凸结构、外凸结构和双凸结构三种，非光滑表面相对光滑表面大大减少了阻力。钻头刃口结构分为裁口钻、开口钻和非开口钻，裁口钻不利于获取原状土样但开口钻结构相对复杂，非开口钻效果较好。刃口形状又具有平刃口、倾斜刃口和旋刀刃口三种，三种结构各具优缺点。

传统的取土器将管状钻头和钻杆以及钻杆上端固定的手柄连为一体，在采集土壤样品时，手握手柄用力旋转，将土壤卡在钻头的管内，然后用细棍将所需的土壤刮下，这种采集土壤的方法不仅费时费力，破坏了原状土，严重影响土壤采集的工作效率。同时，随着采样深度的增加，取出采样器的难度也会增大，甚至将取样器卡在土壤中难以取出，土壤采样器还会有损坏的风险。

申请号为201120201104.0的中国专利公开了一种取土钻，由手柄、钻筒和钻头组成，能够取得不同深度的土壤，但无法避免采样深度加深造成***和拔出土钻阻力的增大。申请号为201320716753.3的中国专利公开了一种可推出式土钻，可将采集到的土壤从钻头中推出，但同样无法避免深度增加时阻力的增加。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的问题，并提供一种带杠杆装置的深层土壤采样器。

为实现上述目的，本发明采用的具体技术方案如下：

一种带杠杆装置的深层土壤采样器，包括钻筒、推土杆和钻头，还包括杠杆装置，所述的钻筒上固定有若干个圆环，圆环外径不大于钻头外径；杠杆装置由相互连接的直杆部和弯折部组成，所述的直杆部由第一握柄和第二握柄组成，第一握柄和第二握柄相互平行，且两者之间的距离须允许钻筒通过；所述的弯折部不与直杆部相连的一端开设有槽孔，槽孔直径大于钻筒直径且小于圆环直径。

作为优选，所述的直杆部和弯折部相连处呈90°角。

作为优选，所述的第一握柄和第二握柄不与弯折部相连的一端设有符合人体工程学结构的波纹。

作为优选，还包括脚踏，所述的脚踏呈U型，其内侧壁上开设有略大于圆环厚度的卡槽，使脚踏能配合式卡人圆环中进行固定。

作为优选，所述的卡槽的半圆部分半径与圆环的外半径相等，使圆环能最大程度嵌入卡槽中。

本发明的另一目的在于提供一种使用所述装置的土壤采样方法，步骤如下：

采样时，将切片钻头垂直置于土壤表面，通过按压钻筒使切片钻头进入浅层土壤，按压时可同时旋转钻筒以利于破土，此时连接推土片的推土杆在土样的作用下缓缓上升；当采集深层土壤时，将目标土层深度对应的圆环嵌入脚踏的卡槽，形成脚踏，通过脚踩脚踏，配合按压钻筒，使切片钻头进入深层土壤，拔出钻筒获得土壤样品。

作为优选，所述的拔出钻筒的过程中，将土壤表层上方最近的圆环卡入杠杆装置的槽孔中，向杠杆装置的第一握柄和第二握柄施加垂直于直杆部方向的力，使钻筒向上移动一段距离；再对下一个圆环重复上述过程，直至钻筒被完全拔出。

作为优选，所述的脚踏还用于实现下列功能中的一种或多种：

1)当钻筒偏离垂直状态时，将圆环的半圆部分完全卡入卡槽中，即将脚踏最大程度与脚踏拉紧，再将脚踏的直线部分旋转至需要纠偏的一侧，通过对该状态下的脚踏施加向下压力，使钻筒回归至正常位置，继续采样；

2)当钻筒需要加强向下压力时，将圆环的半圆部分卡至卡槽的中部，使圆环两侧均有部分脚踏本体作为作用力矩，再将双脚均踩上脚踏或两个人同时踩上脚踏，增加向下的压力，实现硬质深层土壤的采集；

3)对于浅层土壤或仅需施加辅助压力时，可将圆环略微卡入脚踏中，使力矩较小，此时脚踩过程中不会使钻筒大幅度倾斜，仅用手部力量便可维持钻筒的平衡；

4)将圆环的半圆部分完全卡入卡槽中，即将脚踏最大程度与脚踏拉紧，作为杠杆装置与圆环之间的力传导部件。

本发明的有益效果是：结构简单，使用方便，由于脚踏和拔土壤采样器装置的存在，***和取出土壤采样器都很省力，便于采集深层土壤，实用性强，同时圆盘上的刻度对深度的显示效果较好。

附图说明

图1为传统的土壤采样装置的结构示意图；

图2为一种带多功能脚踏的土壤采样装置的结构示意图；

图3为本发明的杠杆装置示意图；

图4为本发明的脚踏示意图；

图5为本发明中杠杆装置的使用状态示意图；

图6为本发明中脚踏的使用状态示意图；

图中：钻筒1、推土杆2、切片钻头3、推土片4、圆环5、脚踏6、卡槽7、槽孔8、第一握柄9和第二握柄10。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。

如图1所示，常见的土壤采样装置包括钻筒、推土杆和切片钻头。推土杆2嵌套于钻筒1中。推土杆2顶部和底部均伸出钻筒1，钻筒1下部设有切片钻头3，推土杆下部设有推土片4。

基于上述土壤采样装置，本发明提供了一种带杠杆装置的深层土壤采样器。如图2所示，该装置还包括杠杆装置，所述的钻筒上固定有若干个圆环5，圆环5外径不大于钻头外径。如图3所示，杠杆装置由相互连接的直杆部和弯折部组成，所述的直杆部由第一握柄和第二握柄组成，第一握柄和第二握柄相互平行，且两者之间的距离须允许钻筒通过；所述的弯折部不与直杆部相连的一端开设有槽孔，槽孔直径大于钻筒直径且小于圆环5直径。本实施方式中，直杆部和弯折部相连处呈90°角，该状态下最为省力。第一握柄和第二握柄不与弯折部相连的一端设有符合人体工程学结构的波纹。

如图4所示，带杠杆装置的深层土壤采样器还可配套有脚踏6。所述的脚踏6呈U型，其内侧壁上开设有略大于圆环5厚度的卡槽，使脚踏能配合式卡人圆环5中进行固定。卡槽的半圆部分半径与圆环5的外半径相等，使圆环5能最大程度嵌入卡槽中。

本实施例中，切片钻头3约长25cm，故一次最多可采20cm深的土样。该如图5和6所示，土壤采样器的使用方法是：采样时，将切片钻头3垂直置于土壤表面，通过按压钻筒1的握杆使切片钻头3进入土壤，按压时可同时旋转钻筒1以利于破土，此时连接推土片4的推土杆2在土样的作用下缓缓上升。当采集深度较深的土壤时，由于阻力的增大，钻筒1难以按压进土壤，这时可选取钻筒1上位置合适的圆环，将圆环5嵌入脚踏的卡槽7，使圆环5位于脚踏6半圆部分的卡槽7中，形成脚踏，具体选择哪一个圆环5，取决于方便程度，并不是一定的，而且在具体的采样过程中，脚踏的位置可以随意移动，通过脚踩脚踏，配合按压钻筒1，更有利于破土，有利于采集深层土。采样过程中，通过圆环5上的深度标记，可以确定进入切片钻头3的土层深度，相对于传统土钻将刻度直接置于钻筒外壁上，显得更加清晰。

当达到预设土层深度时，若采集的土壤深度较深，导致阻力过大，使得土壤采样器很难从土壤中取出。这时，将杠杆装置的具有槽孔8的一端朝下，将具有直杆部(相当于握柄)的一端朝上，移动杠杆装置，使钻筒1穿过第一握柄9和第二握柄10之间的空隙，将暴露在土壤表面上部的位于钻筒1上位置最靠近土壤表面的圆环置于杠杆装置的槽孔8上部，而钻筒1的一部分位于杠杆装置的槽孔8中。此时弯折部的上部抵住圆盘，而下部抵住土壤。双手分别握住杠杆装置的第一握柄9和第二握柄10，对其施加垂直于直杆部方向的力(此为最省力的施力方向)，可轻易将钻筒1向上移动一段距离。这时，将杠杆装置再次按照上述方法作用于此时钻筒1上位置最靠近土壤表面的圆环5，再次将钻筒1向上移动一段距离，直至作用于最后一个圆环5，将切片钻头3部分移出土壤表面，剩余位于土壤中的切片钻头3的一小部分可通过对钻筒1的提取轻易从土壤中取出。

将土壤采样器从土壤中取出后，推动推土杆2，使土壤柱体随着推土片4的移动而滑出切片钻头3，采样完毕后，可将推土片4从推土杆2上旋下，将推土杆2从钻筒1上部取出，进行清洗。

另外，脚踏6还可实现多种功能：

1)将圆环5的半圆部分完全卡入卡槽7中，即将脚踏5最大程度与脚踏6拉紧，此时脚踏的直线部分最长，与钻筒1形成的力矩最大。由于采集土壤深度较深时，会发生钻筒1倾斜的情况，这会对样品的准确性产生致命的影响。因此，可将脚踏的直线部分旋转至需要纠偏的一侧，通过对该状态下的脚踏施加向下压力，使钻筒1回归至正常位置，继续采样；

2)将圆环5的半圆部分卡至卡槽7的中部，使圆环5两侧均有部分脚踏本体作为作用力矩。此时，可以将双脚均踩上脚踏或两个人同时踩上脚踏，增加向下的压力，实现硬质深层土壤的采集。

3)对于浅层土壤或仅需施加辅助压力时，可将圆环5略微卡入脚踏中，使力矩较小，此时脚踩过程中不会使钻筒1大幅度倾斜，仅用手部力量便可维持钻筒1的平衡。

4)对于1)的状态，还可用于与杠杆装置相配合。因杠杆装置对圆环5的作用力较大，而两者的接触部分较小，因此很容易造成圆环5损坏。此时，可先将脚踏6按照1)的状态放置，作为杠杆装置与圆环5之间的力传导部件，此时，杠杆装置施加的力会被均匀分散到圆环5上，减小圆环5损坏的几率，延长寿命。

采样时，采集土壤深度越深，土壤采样器越难以拔出，本发明采用了杠杆原理将土壤采样器拔出，可轻松拔出采样器，且第一握柄9和第二握柄10越长，越省力，但直杆部过长，会使得采样器笨重，不方便携带。为了优选，可设计直杆部的长度选择与采样器的长度近似，方便一起携带。另外，关于卡槽7的长度，若卡槽7的长度很长，利用每个圆环5将钻筒1向上移动的最大距离可得到提升，但同样会造成携带不便，为了优选，可设计为25cm到30cm。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明，凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种带杠杆装置的深层土壤采样器，包括钻筒、推土杆和钻头，其特征在于，还包括杠杆装置，所述的钻筒上固定有若干个圆环，圆环外径不大于钻头外径；杠杆装置由相互连接的直杆部和弯折部组成，所述的直杆部由第一握柄和第二握柄组成，第一握柄和第二握柄相互平行，且两者之间的距离须允许钻筒通过；所述的弯折部不与直杆部相连的一端开设有槽孔，槽孔直径大于钻筒直径且小于圆环直径。

2.如权利要求1所述的带杠杆装置的深层土壤采样器，其特征在于，所述的直杆部和弯折部相连处呈90°角。

3.如权利要求1所述的带杠杆装置的深层土壤采样器，其特征在于，所述的第一握柄和第二握柄不与弯折部相连的一端设有符合人体工程学结构的波纹。

4.如权利要求1所述的带杠杆装置的深层土壤采样器，其特征在于，还包括脚踏，所述的脚踏呈U型，其内侧壁上开设有略大于圆环厚度的卡槽，使脚踏能配合式卡入圆环中进行固定。

5.如权利要求1所述的带杠杆装置的深层土壤采样器，其特征在于，所述的卡槽的半圆部分半径与圆环的外半径相等，使圆环能最大程度嵌入卡槽中。

6.一种使用权利要求4所述装置的土壤采样方法，其特征在于步骤如下：

采样时，将切片钻头垂直置于土壤表面，通过按压钻筒使切片钻头进入浅层土壤，按压时可同时旋转钻筒以利于破土，此时连接推土片的推土杆在土样的作用下缓缓上升；当采集深层土壤时，将目标土层深度对应的圆环嵌入脚踏的卡槽，形成脚踏，通过脚踩脚踏，配合按压钻筒，使切片钻头进入深层土壤，拔出钻筒获得土壤样品。

7.如权利要求6所述的土壤采样方法，其特征在于，所述的拔出钻筒的过程中，将土壤表层上方最近的圆环卡入杠杆装置的槽孔中，向杠杆装置的第一握柄和第二握柄施加垂直于直杆部方向的力，使钻筒向上移动一段距离；再对下一个圆环重复上述过程，直至钻筒被完全拔出。

8.如权利要求6所述的土壤采样方法，其特征在于，所述的脚踏还用于实现下列功能中的一种或多种：

1)当钻筒偏离垂直状态时，将圆环的半圆部分完全卡入卡槽中，即将脚踏最大程度与脚踏拉紧，再将脚踏的直线部分旋转至需要纠偏的一侧，通过对该状态下的脚踏施加向下压力，使钻筒回归至正常位置，继续采样；

2)当钻筒需要加强向下压力时，将圆环的半圆部分卡至卡槽的中部，使圆环两侧均有部分脚踏本体作为作用力矩，再将双脚均踩上脚踏或两个人同时踩上脚踏，增加向下的压力，实现硬质深层土壤的采集；

3)对于浅层土壤或仅需施加辅助压力时，可将圆环略微卡入脚踏中，使力矩较小，此时脚踩过程中不会使钻筒大幅度倾斜，仅用手部力量便可维持钻筒的平衡；

4)将圆环的半圆部分完全卡入卡槽中，即将脚踏最大程度与脚踏拉紧，作为杠杆装置与圆环之间的力传导部件。