一种用于土壤取样的钻孔设备的制作方法

本发明涉及土壤检测，具体为一种用于土壤取样的钻孔设备。

背景技术：

1、在土壤环境监测和农业种植生产的实践过程中，时常需要对特定深度的土壤进行取样检测分析，以了解土壤的污染程度或成分参数等土质状况，这时通常需利用钻孔装置对土壤进行钻孔，以置入土壤传感器或是进行特定深度的土壤取样。

2、目前，在土壤分层样品采集过程中，多采用土钻或者破坏性挖掘的采集方法。如用土钻采集，则分层深度一般只能控制在10cm左右，无法精确获取更细的分层样品，且每钻采集的样品数量少，难以完成多个项目的同时测试，无法仅通过一次土壤钻孔实现精准的分层取样，另外由于多次往复的进入同一钻孔，受孔壁坍塌等影响，不同层位样品往往发生混杂和互相污染，影响了样品的代表性，同时对于钻孔中的土壤样品每次仅能进行单一深度的土壤样品采集，对于土壤的取样效率低。

3、为此，我们提出了一种用于土壤取样的钻孔设备。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于土壤取样的钻孔设备，用于实现对土壤取样过程中的稳定钻孔，且钻孔深度精确可控，对于钻孔中不同深度的土壤能够进行同时分层取样，既保证了土壤钻孔的完整性，避免了不同深度土壤样品的混杂和互相污染，同时又提高了对土壤的取样效率以及样品的代表性。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种用于土壤取样的钻孔设备，包括底架、钻管和钻头，所述底架顶部的两侧均设置有固定架，且两个固定架的顶部设置有活动架，所述活动架的内部转动设置有钻管，且钻管的底端设置有钻头，所述活动架的上方设置有驱动机构，所述钻管的内部设置有钻孔机构，所述底架的顶部还设置有限位组件；

3、所述驱动机构包括驱动架，且驱动架设置在活动架的上方，所述驱动架顶部的一侧设置有伺服电机，且伺服电机的输出轴一端延伸至驱动架的内部，所述驱动架内部的一侧转动设置有驱动齿轮，且驱动齿轮的内部与伺服电机的输出轴一端连接，所述驱动齿轮的底部设置有传动杆，且传动杆的底端延伸至驱动架的底部，所述活动架的内部转动设置有传动齿轮，且传动齿轮的内部与传动杆的底端活动卡接，所述钻管位于活动架的周面设置有第一从动齿轮，且第一从动齿轮的表面与传动齿轮的表面啮合传动；

4、所述钻孔机构包括取样管和出料架，所述钻管的内部设置有取样管，且取样管的内部转动设置有出料架，所述出料架的周面与取样管的内壁滑动接触，且出料架的顶部设置有连接杆，所述取样管的顶部设置有排料口。

5、优选的，所述底架内部的四周均转动设置有定位杆，且四个定位杆的表面均与底架的内部螺纹连接。

6、优选的，两个所述固定架内壁的两侧均设置有电动滑台，且四个电动滑台的一侧均与活动架的一侧连接，所述固定架的顶部与活动架的内部滑动连接。

7、优选的，所述活动架的顶部设置有四个卡块，且驱动架的底部与四个卡块的顶部活动卡接。

8、优选的，所述驱动架内部的另一侧转动设置有第二从动齿轮，且第二从动齿轮的表面与驱动齿轮的表面啮合传动，所述第二从动齿轮的底部设置有转动套，且转动套的底端延伸至活动架的底部，所述转动套的底端设置有与连接杆相配合的连接槽，且连接槽的内部与连接杆的一端活动卡接。

9、优选的，所述取样管的内部设置有活动槽，且活动槽的内部滑动设置有取样块，所述活动槽内壁的一侧设置有两个微型电缸，且两个微型电缸的驱动端均与取样块的一侧连接，所述取样块的内部设置有存样腔。

10、优选的，所述取样块的一侧滑动设置有两个弧形密封板，且两个弧形密封板的表面均与取样块的内部滑动连接。

11、优选的，所述取样块的顶部与底部均设置有挡块，且两个挡块的一侧分别与两个弧形密封板的一侧连接，两个所述挡块的表面均设置有弹簧，且两个弹簧的一端分别与两个挡块的一侧连接，所述钻管的表面设置有取样口。

12、优选的，所述连接杆与传动杆的一端均设计为正六棱柱形状，其中传动齿轮的内部开设有与传动杆相配合的连接孔。

13、优选的，所述限位组件包括安装架，所述底架的顶部设置有安装架，且安装架的内部滑动设置有两个限位架，所述安装架内壁的两侧均设置有伺服电缸，且两个伺服电缸的驱动端分别与两个限位架的一侧连接。

14、优选的，用于土壤取样的钻孔设备的钻孔取样方法，具体包括以下步骤：

15、步骤1：将底架放置在采样区域，转动四个定位杆，让四个定位杆的底端插入土壤的内部，利用四个定位杆对钻孔设备进行定位；

16、步骤2：将钻头和钻管进行装配，接着将驱动架的底部与卡块进行限位卡接，使传动杆的底端与传动齿轮的内部连接，同时出料架顶部的连接杆与转动套的内部连接，完成对钻孔设备的组装，对钻孔设备通电，利用两个伺服电缸的驱动端推动两个限位架对钻管的表面在安装架的内部进行垂直限位；

17、步骤3：利用伺服电机的输出轴带动驱动齿轮进行转动，通过传动杆带动传动齿轮与驱动齿轮进行同步转动，由于传动齿轮和第一从动齿轮啮合传动，从而带动钻管在活动架的内部进行转动，利用钻管底端的钻头对土壤进行钻孔操作，根据钻孔深度的要求，控制电动滑台带动活动架在固定架的表面向下滑动；

18、步骤4：在利用钻管对土壤进行钻孔时，通过转动套的内部与连接杆的顶端连接，带动出料架在取样管的内部进行转动，土壤在钻头的转动下让钻孔中的土壤进入钻管的内部，钻管内部的土壤进入取样管的内部，在转动的出料架带动下将土壤从取样管的内部通过排料口进行送出；

19、步骤5：在对土壤进行取样时，通过钻管和钻头对土壤进行钻孔，在完成对土壤取样钻孔后，控制取样管内部的取样块对钻孔内部的土壤进行分层取样，利用微型电缸的驱动端推动取样块从取样口的内部伸出，利用取样口的顶部与底部分别对取样块顶部与底部的挡块进行阻隔，通过挡块将两个弧形密封板从取样块的内部拉出，此时两个弧形密封板一侧的弹簧受到压缩产生形变，两个弧形密封板的一侧分开后，取样块内部的存样腔与外部连通，利用微型电缸的驱动端将取样块从取样口的内部推出，对取样口一侧的土壤进行采样，土壤样品进入存样腔的内部；

20、步骤6：控制取样块进行复位，在取样块进入活动槽的内部后，在弹簧的弹性势能作用下，使两个弧形密封板的一侧在取样块的内部进行复位，继续通过两个弧形密封板对存样腔的一侧进行封闭，完成对钻孔中不同深度土壤的分层取样，最后将驱动架从活动架上取下，将取样管从钻管的内部抽出，对取样管上每个取样块内部的土壤样品进行收集并标记。

21、与现有技术相比具备以下有益效果：

22、1、通过将底架放置在采样区域，利用四个定位杆提高钻孔设备在对土壤进行取样时的稳定性；通过驱动机构控制钻管进行转动，同时利用限位组件对钻管进行垂直限位，避免钻管在钻孔过程中发生偏移，保证对土壤取样位置的准确性；控制活动架沿着固定架向下滑动，利用钻头对土壤进行钻孔，将钻孔的土壤从钻孔机构中进行送出，在完成钻孔后，根据土壤取样的要求进行不同深度土壤样品的精准取样，无需反复对钻管在土壤内部进行往复进入，既保证了土壤钻孔的完整性，避免了不同深度土壤样品的混杂和互相污染，同时又提高了对土壤的取样效率以及样品的代表性。

23、2、通过控制电动滑台的运动行程实现对钻孔深度的精确控制，从而实现对钻孔深度的灵活控制，方便对不同深度的土壤样品进行取样操作。

24、3、通过钻管对土壤进行钻孔加工的过程中，配合出料架在取样管的内部进行转动，土壤在钻头的转动下让钻孔中的土壤进入钻管的内部，钻管内部的土壤进入取样管的内部，在转动的出料架带动下将土壤从取样管的内部进行送出，所述取样管的顶部设置有排料口，利用排料口将钻孔中的土壤进行送出，避免土壤在钻孔中堆积，造成对土壤分层取样的误差。

25、4、通过在钻管的内部设置取样管，并且在取样管的内部间隔设置取样块，在对土壤进行取样时，利用取样块从取样口的内部伸出，将取样口一侧的土壤样品送入存样腔中，在对土壤样品进行取样前后，通过两个弧形密封板对存样腔的一侧进行封闭，保证取样块内部的土壤样品不会受到混杂和互相污染，提高了土壤样品采集的代表性，另外通过取样管上间隔设置的多个取样块，能够同时实现对钻孔中不同深度土壤样品的采样，显著提高了对土壤样品的采样效率，并且不需要控制钻管进行反复移动。