一种自动取样器的制作方法

本发明申请为申请日2017年01月11日，申请号为：2017100117659，名称为“一种可同时使用多个环刀取样的自动取样器”的发明专利申请的分案申请。本发明涉及土壤学实验研究设备领域，尤其是涉及一种可同时使用多个环刀取样的自动取样器。

背景技术：

土壤环刀常用于测定土壤容重、含水率、密度、孔隙度、水分特征曲线等一些土壤特性，在土壤学的研究中扮演着重要角色。常见的环刀主要为金属材质的圆环，其容积一般分为100cm³和200cm³两种。目前，普通土壤环刀取样器主要是通过锤子将环刀击入土壤中，然后将环刀取出，开展分析和实验。这种土壤取样的方法存在锤击对原状土壤扰动较大、费时费力、土地破坏面积较大，且深度取土时存在环刀不容易取出等问题。

目前虽然存在同时取两个土壤样品的环刀取样器，但这种环刀取样器钻头均是环刃构造，钻头向下钻动取样过程非常费力，对取样过程造成不便。本发明设计的带有驱动装置的自动取样器及锯齿状钻头，可使取样过程大大节省人力，且本装置拆卸方便，适宜野外安装使用。

技术实现要素：

本发明设计了一种可同时使用多个环刀取样的自动取样器，其解决以下技术问题。

（1）现有技术中通过人力旋转环刀取样器进行取样，钻头向下钻动取样过程非常费力，此种方式使得取样效率低下，也造成技术人员长时间使用后容易疲惫。

（2）现有技术通过单个环刀对不同深度土壤进行取样，过程重复、繁琐，并且现有环刀取样器钻头均是环刃构造，使得取样过程更加费力，对取样造成不便。

（3）使用固定支架可以保证取样的精确性，但是钻头旋转过程中泥土溅起，使得泥土粘连在固定支架内壁上，泥土附着过多后容易进入到卡槽中，使得土壤样本被污染，最终导致测量值失真，因而需要经常对固定支架内壁泥土进行清除。

为解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：

一种可同时使用多个环刀取样的自动取样器,包括母杆（3）、扩展杆（4）、钻头（7）以及固定支架（13），所述钻头（7）安装在所述母杆（3）底端，所述固定支架（13）为柱状空心结构，固定支架（13）的最下端固定在待取样的土壤上，固定支架（13）的上端与扩展杆（4）固定连接，其特征在于：母杆（3）通过驱动装置与扩展杆（4）连接，驱动装置带动母杆（3）与钻头（7）沿着轴向做上下移动，所述母杆（3）沿轴向在不同位置设有多个卡槽，每一卡槽中放置一环刀，多个环刀实现对不同土壤深度的土壤同时自动取样。

进一步，一种自动取样器,所述驱动装置包括微型电机（6）、旋转螺杆（14）以及移动螺帽（15），旋转螺杆（14）一端与所述微型电机（6）连接，旋转螺杆（14）另一端与所述移动螺帽（15）通过螺纹连接，微型电机（6）固定在扩展杆（4）中，所述移动螺帽（15）外壁与所述母杆（3）空心内壁固定连接。

进一步，一种可清除固定支架内壁泥土的自动取样器,还包括去固定支架内壁泥土振动装置（17），所述去固定支架内壁泥土振动装置（17）包括两个部件：去泥土振动部件（171）和旋转顶起部件（177），旋转顶起部件（177）固定在旋转螺杆（14）上并且在旋转顶起部件（177）设有顶起部件（175），去泥土振动部件（171）的底部设有被顶起物（174），去泥土振动部件（171）还与去泥土螺旋片（173）连接，去泥土螺旋片（173）沿着固定支架（13）内壁轴向延伸；旋转顶起部件（177）旋转过程中，当顶起部件（175）接触被顶起物（174）时，去泥土振动部件（171）被抬升，去泥土螺旋片（173）同步向上移动；当顶起部件（175）离开被顶起物（174）时，去泥土振动部件（171）在自身重力或复位件的作用下复位，去泥土螺旋片（173）向下移动，去泥土螺旋片（173）上下移动过程中将固定支架（13）内壁附着的泥土清除。

进一步，旋转顶起部件（177）通过旋转杆固定套（176）与旋转螺杆（14）固定连接，去泥土振动部件（171）开有旋转螺杆插入孔（172），通孔的直径大于旋转螺杆（14）直径，旋转螺杆（14）插在所述旋转螺杆插入孔（172）中。

进一步，母杆（3）和扩展杆（4）位于空心结构内部。

进一步，所述卡槽由两个半圆柱体组成，环刀外径与卡槽的内径相同可使环刀刚好卡在卡槽中；两个半圆柱体连接端的外壁上分别装有第一插销环（11）和第二插销环（12），卡槽闭合时第一插销环（11）和第二插销环（12）通过插销（10）连接在一起形成固定装置（8）防止卡槽张开。

进一步，两个卡槽分别为：放置环刀的第一卡槽（1）和放置环刀的第二卡槽（2）；放置环刀的第一卡槽（1）和放置环刀的第二卡槽（2）之间的距离为10cm。

进一步，所述钻头（7）为沿轴向分布的锯齿状结构。

进一步，扩展杆（4）最上端设有一手柄（5），手柄（3）上设有一控制微型电机（6）开启或关闭的电机开关（16）。

该可同时使用多个环刀取样的自动取样器与传统取样器相比，具有以下有益效果：

（1）本发明通过驱动装置驱动钻头自动旋转，改变传统人力驱动的模式，大大提高了取样效率，并且可以节省取样人的体力。

（2）本发明使用去固定支架内壁泥土振动装置（17）可以使得固定支架内壁泥土始终处于被清除的状态，避免固定支架内壁附着泥土并污染到采样样本，影响测量值的真实性。

（3）本发明使用去固定支架内壁泥土振动装置的动力来源于转动的旋转螺杆，增加了旋转螺杆的作用，因而减少了设备的制作成本。

（4）本发明通过固定支架使得整个取样器在取样时可以稳定的固定在取样土壤上，确保取样的深度如设定所需，避免测量误差的出现。

（5）本发明由于可以在母杆上同时设置多把环刀，因而可实现对不同土壤深度的土壤同时取样，进而实现对土壤特性如含水率、水分特征曲线、机械组成以及凋萎系数等进行高效研究。

（6）本发明中使用的钻头为锯齿状结构，区别传统环刀取样器钻头的环刃状结构，用于减轻取样过程中受到的土壤阻力，使得取样过程更加省力。

（7）本发明连接结构方便，可自行拆卸，方便携带和野外安装使用。

附图说明

图1：本发明中可同时使用多个环刀取样的自动取样器的结构示意图。

图2：本发明中环刀卡槽示意图；

图3：本发明中去固定支架内壁泥土振动装置的结构示意图。

附图标记说明：

1—放置环刀的第一卡槽；2—放置环刀的第二卡槽；3—母杆；4—扩展杆；5—手柄；6—微型电机；7—钻头；8—固定装置；9—环刀卡槽；10—插销；11—第一插销环；12—第二插销环；13—固定支架；14—旋转螺杆；15—移动螺帽；16—电机开关；17—去固定支架内壁泥土振动装置；171—去泥土振动部件；172—旋转螺杆插入孔；173—去泥土螺旋片；174—被顶起物；175—顶起部件；176—旋转杆固定套；177—旋转顶起部件。

具体实施方式

下面结合图1至图3，对本发明做进一步说明：

如图1所示，一种可同时使用多个环刀取样的自动取样器,包括母杆3、扩展杆4和钻头7，钻头7安装在母杆3底端，母杆3通过驱动装置与扩展杆4连接，驱动装置带动母杆3与钻头7沿着轴向做上下移动，母杆3沿轴向在不同位置设有多个卡槽，每一卡槽中放置一环刀，多个环刀实现对不同土壤深度的土壤同时自动取样。

具体来说，驱动装置包括微型电机6、旋转螺杆14以及移动螺帽15，旋转螺杆14一端与微型电机6连接，旋转螺杆14另一端与移动螺帽15通过螺纹连接，微型电机6固定在扩展杆4中，移动螺帽15外壁与母杆3空心内壁固定连接。

驱动装置的工作原理如下：按下电机开关16开启微型电机6，使得旋转螺杆14旋转。由于旋转螺杆14另一端连接有移动螺帽15，移动螺帽15在旋转螺杆14的作用下，使得移动螺帽15沿着旋转螺杆14做螺旋轴向上、下运动。

上下螺旋移动的移动螺帽15带动母杆3和钻头7也做螺旋上下移动，钻头7螺旋运动使得土壤被挖起，并使得母杆3向土壤深处移动。最终实现多个环刀对不同深度的土壤同时自动取样。

此外，还设有一固定支架13，固定支架13的最下端端固定在待取样的土壤上，固定支架13的上端与扩展杆4固定连接。固定支架13为柱状空心结构，母杆3和扩展杆4位于空心结构内部。通过固定支架13使得整个取样器在取样时可以稳定的固定在取样土壤上，确保取样的深度如设定所需，避免测量误差的出现。

卡槽由两个半圆柱体组成，环刀外径与卡槽的内径相同可使环刀刚好卡在卡槽中；两个半圆柱体连接端的外壁上分别装有第一插销环11和第二插销环12，卡槽闭合时第一插销环11和第二插销环12通过插销10连接在一起形成固定装置8防止卡槽张开。两个卡槽分别为：放置环刀的第一卡槽1和放置环刀的第二卡槽2；第一卡槽1和放置环刀的第二卡槽2之间的间距为10cm。钻头7为沿轴向分布的锯齿状结构。

扩展杆4最上端设有一手柄5，手柄3上设有一控制微型电机6开启或关闭的电机开关16。操作人员可以通过按动电机开关16控制整个取样过程的开启或停止。

如图2所示，卡槽由两个半圆柱体组成，环刀外径与卡槽的内径相同可使环刀刚好卡在卡槽中；两个半圆柱体连接端的外壁上分别装有第一插销环11和第二插销环12，卡槽闭合时第一插销环11和第二插销环12通过插销10连接在一起形成固定装置8，防止卡槽张开。

如图3所示，一种自动取样器的去固定支架内壁泥土振动装置，去固定支架内壁泥土振动装置17包括两个部件：去泥土振动部件171和旋转顶起部件177，旋转顶起部件177固定在旋转螺杆14上并且在旋转顶起部件177设有顶起部件175，顶起部件175可以为轴承或滚轮。去泥土振动部件171的底部设有被顶起物174，去泥土振动部件171还与去泥土螺旋片173连接，去泥土螺旋片173沿着固定支架13内壁轴向延伸；旋转顶起部件177旋转过程中，当顶起部件175接触被顶起物174时，去泥土振动部件171被抬升，去泥土螺旋片173也向上移动；当顶起部件175离开被顶起物174时，去泥土振动部件171在自身重力或复位件的作用下复位，去泥土螺旋片173向下移动，去泥土螺旋片173上下移动过程中将固定支架13内壁附着的泥土清除。

旋转顶起部件177通过旋转杆固定套176与旋转螺杆14固定连接，去泥土振动部件171开有旋转螺杆插入孔172，通孔的直径大于旋转螺杆14直径，旋转螺杆14插在旋转螺杆插入孔172中。

本发明使用去固定支架内壁泥土振动装置17可以使得固定支架内壁泥土始终处于被清除的状态，避免固定支架内壁附着泥土并污染到采样样本，影响测量值的真实性。

本发明使用去固定支架内壁泥土振动装置的动力来源于转动的旋转螺杆，增加了旋转螺杆的作用，因而减少了设备的制作成本。

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。