一种节能型环境检测用土壤取样装置的制作方法

1.本发明涉及土壤取样技术领域，具体涉及一种节能型环境检测用土壤取样装置。


背景技术：

2.在环境检测领域，经常会使用到土壤取样装置，对指定地点的土壤进行取样然后进行相关环境的检测分析，然而在对不同的地质、不同深度的土层进行钻深、取样检测时，现有技术中的取样装置都是需要使用到不同的钻头进行取样工作，但现有的钻头在对土层进行钻探取样的工作过程中，受限于土层土壤分布的不同或者碎石等的干扰，现有技术中的土壤取样、钻深会由于土层硬度的不同遇到钻探困难，造成钻头的更换、甚至损坏，严重影响工作效率，同时传统的土壤取样装置被钻探的物料不能及时排出，也会造成钻探的难度，费时费力。


技术实现要素：

3.本发明提供一种节能型环境检测用土壤取样装置，以解决上述存在的造成钻头的更换、甚至损坏、被钻探的物料不能及时排出的钻探困难的技术问题。
4.本发明的一种节能型环境检测用土壤取样装置采用如下技术方案：
5.一种节能型环境检测用土壤取样装置，包括支架，在支架中心处转动安装有竖向设置的传动轴，传动轴下端连接有钻头、上端贯穿支架连接有电机，且支架上还设有与钻头相连的升降装置；钻头包括外钻筒、设置在外钻筒内部的内钻筒以及固定安装在内钻筒内的转轴；外钻筒和内钻筒底端均设有均匀分布的钻刀和进样孔；在转轴上且位于内钻筒的上方设有可相对滑动的顶盖；且内钻筒和外钻筒之间通过连接结构连接保持同步转动且可上下滑动；在内钻筒与外钻筒之间还设置有调节结构，调节结构包括上环、中环和下环且下环与上环、中环之间均通过弹性装置连接；上环和下环之间设有转向结构以及设置在转向结构上的切刀组件；内钻筒、外钻筒和上环之间还设有转动结构实现同步转动；内钻筒、外钻筒对应位置处且位于上环的上下两侧均设置有上下间隔分布的限位条，限位条挤压上环实现内、外钻筒与调节结构的相对滑动；且上环、下环之间的距离变化以及转向结构的作用带动切刀组件转向变化伸出进行切割。
6.优选的，所述转向结构包括设置上环下端面的第一固定杆和第二固定杆，第一固定杆和第二固定杆的下方分别通过球接安装有第一调节连杆和第二调节连杆，第二调节连杆下方还设有切刀导向组件，切刀导向组件包括楔块、基座、楔杆和楔杆压簧；楔块对称设置在基座的两侧，且楔杆贯穿通过基座分别与两侧的楔块连接，楔块一侧为斜面结构、另一侧为竖直面结构；在楔块的竖直面一侧还设有适配楔杆结构的卡槽，卡槽内安装楔杆压簧，楔杆的一端挤压楔杆压簧安装在卡槽内；基座内设置有键槽，且在下环上还设有安装切刀导向组件的导向槽，且中环上设有多个与中环同心的弧形槽，转向结构和调节压簧为一组均贯穿通过弧形槽；且在上环与中环、中环与下环之间还设有保护套，保护套设在转向结构和弹性装置的外侧，转向结构为环形均匀分布的多组。
7.进一步优选的，所述切刀组件包括设置在第一、第二调节连杆之间下方的切刀以及设置在切刀内的调节槽；第一调节连杆下方连接安装有固定柱，固定柱底部贯穿通过切刀一端且与下环设置的下环槽滑动连接；第二固定杆下方连接有滑块，滑块由连接柱以及设置在连接柱下方的导柱组成；第二固定杆底部与连接柱连接，导柱滑动安装在调节槽内实现第一调节连杆和第二调节连杆的滑动；且导柱最下端滑动安装在键槽内，通过转向结构带动切刀转向变化实现土壤的外切和内切。
8.进一步优选的，所述转动结构包括设置在上环上的限位连杆，限位连杆为环形均匀分布的多个；且内钻筒、外钻筒上均设有适配限位连杆结构且竖向设置的限位槽，限位连杆内侧一端与内钻筒的限位槽滑动连接、外侧一端与外转筒的限位槽滑动连接保持同步转动，进而带动切刀转动切割土壤。
9.优选的，所述连接结构包括竖直设置在内钻筒外侧壁上的内槽板以及竖直设置在外钻筒内壁的连接板，且连接板上设有滑槽，内槽板与滑槽匹配安装且为均匀分布的m组，m≥3，且内钻筒和外钻筒的顶端均设有料口。
10.优选的，在内钻筒和外钻筒底端且位于调节结构的下方还设有用于保护调节结构的保护装置，所述保护装置包括设置在内钻筒底部的平口槽以及设置在平口槽内的切板；切板的下端面设有切齿，切板一端通过短轴与平口槽转动连接且通过复位扭簧实现回位；保护装置为均匀分布的多组，所述外钻筒的保护装置结构与内钻筒的保护装置结构相同；且所述外钻筒保护装置的切板与内钻筒保护装置的切板相对设置且间隔分布；初始状态下，切板水平设置且同步转动实现调节结构下方区域的钻土。
11.优选的，所述升降装置为液压伸缩杆，且液压伸缩杆的顶部与支架固定连接、底部与钻头连接固定，液压伸缩杆对称设置在传动轴的两侧，电机固定安装在支架上。
12.进一步优选的，在所述钻头的外侧壁还设有排料槽。
13.优选的，所述顶盖与转轴通过轴承连接保持相对转动，且顶盖与内钻筒之间的转轴上设有内压簧，顶盖与外钻筒之间设有外压簧，外压簧设在内压簧外侧实现相对滑动；所述顶盖的外侧壁上还设有环形均分布的多个滚珠与外钻筒内侧壁滑动接触，且顶盖上端与升降装置相连。
14.优选的，所述中环与下环之间的弹性装置为调节拉簧，上环与下环之间的弹性装置为调节压簧，调节拉簧、调节压簧均为均匀分布的多个。
15.本发明的有益效果是：本装置通过设置外钻筒、内钻筒和连接结构，实现了内钻筒和外钻筒在保证同步转动的同时达到了二者在竖直方向的相对运动，通过设置限位连杆滑动安装在内钻筒和外钻筒的限位槽内，实现内钻筒、调节结构和外钻筒的相互连接，同步转动；当内钻筒、外钻筒下端面受力一致时，内钻筒、外钻筒和调节结构同步转动，一致向下进行钻筒取样；当内钻筒遇到下方区域土壤块硬度较大或者其他钻深困难等状态，此时内钻筒受阻，其下降速度小于外钻筒的下降速度，外钻筒底端低于内钻筒底端，然后在上、下限位条和限位槽的配合下，外钻筒的上下限位条带动上环向下运动，上、中、下环之间通过弹簧压缩，上、下环之间的距离变化，进而带动第一调节连杆和第二调节连杆运动，具体是第二调节连杆带动滑块向内钻筒方向移动，进而使滑块带动切刀转向内侧伸出，同时在转动结构的作用下带动切刀同步旋转，实现切刀组件对内钻筒下方区域的切割破碎和钻探取样；
16.当外钻筒遇到下方区域土壤块硬度较大的钻深困难状态，此时外钻筒受阻，其下降速度小于内钻筒的下降速度，外钻筒的底端高于内钻筒的底端，然后内钻筒在上、下限位条和限位连杆、限位槽的配合下，带动上环向下运动，此时调节结构内的上、中、下环之间通过弹簧压缩，带动第一调节连杆和第二调节连杆运动，具体是第二调节连杆带动滑块向外钻筒方向移动，进而滑块带动切刀转向外侧伸出，同时在转动结构的作用下带动切刀同步旋转，实现切刀对外钻筒下方区域的切割破碎和钻探取样，通过切刀自适应的在不同状态下伸出方向的不同，解决了不同工况状态下钻头钻进困难的问题，提高了该装置的实用性，大大提高了该装置的自适应和自调节效果，保证了钻探取样的顺利进行；
17.调节结构内的上、中、下环之间通过弹簧压缩，带动第一调节连杆和第二调节连杆的运动进而在导柱、连接柱和切刀组件的配合下，第二调节连杆下方的导柱最下端滑动在键槽内、下部滑动在切刀的调节槽，进而带动切刀呈现不同角度的转向伸出变化，进而实现了对大块土壤形成外翻趋势的引导，解决了大块土壤堆积在钻进部位不能及时排出的问题，同时在内钻筒和外钻筒底端且位于调节结构的下方设置保护装置，在上环与中环、中环与下环之间设置保护套，保护套用于保护转向结构和调节弹簧，实现调节结构下方区域的安全钻探，提高了调节结构的保护安全程度，防止调节结构受损。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本发明一种节能型环境检测用土壤取样装置的整体结构示意图；
20.图2为本发明一种节能型环境检测用土壤取样装置钻头的结构立体图；
21.图3为图2的结构剖视图；
22.图4为本发明一种节能型环境检测用土壤取样装置的钻头结构爆炸图；
23.图5为本发明一种节能型环境检测用土壤取样装置的调节结构的内部结构图；
24.图6为本发明一种节能型环境检测用土壤取样装置的调节结构的爆炸图；
25.图7为本发明一种节能型环境检测用土壤取样装置的外钻筒的第一状态图；
26.图8为本发明一种节能型环境检测用土壤取样装置的外钻筒的第二状态图；
27.图9为图8中的a部结构放大图；
28.图10为本发明一种节能型环境检测用土壤取样装置的内钻筒的第一状态图；
29.图11为本发明一种节能型环境检测用土壤取样装置的内钻筒的第二状态图；
30.图12为本发明一种节能型环境检测用土壤取样装置的钻头初始状态结构图；
31.图13为图12中的b-b向视图；
32.图14为本发明一种节能型环境检测用土壤取样装置的内钻筒和外钻筒错位结构状态图；
33.图15为图14中的c-c向视图；
34.图16为本发明一种节能型环境检测用土壤取样装置的调节板的结构放大图；
35.图17本发明一种节能型环境检测用土壤取样装置的切刀组件的结构放大图。
36.图中：1、支架；2、传动轴；3、钻头；31、外钻筒；32、内钻筒；33、转轴；34、钻刀；35、进样孔；36、排料槽；37、料口；4、电机；5、升降装置；51、液压伸缩杆；6、顶盖；61、内压簧；62、外压簧；63、滚珠；7、连接结构；71、内槽板；72、连接板；73、滑槽；8、调节结构；81-上环；82-中环；83-下环；84-转向结构；841-第一固定杆；842-第二固定杆；843-第一调节连杆；844-第二调节连杆；845-切刀导向组件；846-楔块；847-基座；848-楔杆；849-楔杆压簧；8410-卡槽；8411-键槽；8412-导向槽；8413-弧形槽；85-切刀组件；851-切刀；852-调节槽；853-固定柱；854-下环槽；855-滑块；856-连接柱；857-导柱；86-转动结构；861-限位连杆；862-限位槽；87-限位条；9、保护装置；91、平口槽；92、切板；93、切齿；10、保护套；11-调节拉簧；12-调节压簧。
具体实施方式
37.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.本发明的一种节能型环境检测用土壤取样装置的实施例，如图1至图17所示：
39.一种节能型环境检测用土壤取样装置，包括支架1，在支架1中心处转动安装有竖向设置的传动轴2，传动轴2下端连接有钻头3、上端贯穿支架1连接有电机4，电机4通过带轮与传动轴2连接，传动轴2足够长，传动轴与带轮相对转动，保证随着升降装置对钻头的驱动同步下移，且支架1上还设有与钻头3相连的升降装置5；钻头3包括外钻筒31、设置在外钻筒31内部的内钻筒32以及固定安装在内钻筒32内的转轴33；外钻筒31和内钻筒32底端均设有均匀分布的钻刀34和进样孔35；在转轴33上且位于内钻筒32的上方设有可相对滑动的顶盖6；且内钻筒32和外钻筒31之间通过连接结构7连接保持同步转动且可上下滑动；实现了内钻筒和外钻筒在保证同步转动的同时达到了二者在竖直方向的相对运动。
40.在内钻筒32与外钻筒31之间还设置有调节结构8，调节结构8包括上环81、中环82和下环83且下环83与上环81、中环82之间均通过弹性装置连接；中环82与下环83之间的弹性装置为调节拉簧11，上环81与下环83之间的弹性装置为调节压簧12，调节拉簧11、调节压簧12均为均匀分布的多个，上环81和下环83之间设有转向结构84以及设置在转向结构84上的切刀组件85；内钻筒32、外钻筒31和上环81之间还设有转动结构86实现同步转动；内钻筒32、外钻筒31对应位置处且位于上环81的上下两侧均设置有上下间隔分布的限位条87，限位条87挤压上环81实现内、外钻筒31与调节结构8的相对滑动；且上环81、下环83之间的距离变化以及转向结构84的作用带动切刀组件85转向变化伸出进行切割，通过切刀自适应的在不同状态下伸出方向的不同，解决了不同工况状态下钻头钻进困难的问题。
41.在本实施例中，转向结构84包括设置上环81下端面的第一固定杆841和第二固定杆842，第一固定杆841和第二固定杆842的下方分别通过球接安装有第一调节连杆843和第二调节连杆844，第二调节连杆844下方还设有切刀导向组件845，切刀导向组件845包括楔块846、基座847、楔杆848和楔杆压簧849；楔块846对称设置在基座847的两侧，且楔杆848贯穿通过基座847分别与两侧的楔块846连接，楔块846一侧为斜面结构、另一侧为竖直面结构；在楔块846的竖直面一侧还设有适配楔杆848结构的卡槽8410，卡槽8410内安装楔杆压
簧849，楔杆848的一端挤压楔杆压簧849安装在卡槽8410内；基座847内设置有键槽8411，且在下环83上还设有安装切刀导向组件845的导向槽8412，且中环82上设有多个与中环82同心的弧形槽8413，转向结构84和调节压簧12为一组均贯穿通过弧形槽8413；且在上环81与中环82、中环82与下环83之间还设有保护套10，保护套10设在转向结构84和弹性装置的外侧，转向结构84为环形均匀分布的多组，通过内、外钻筒31相对上环81的上下移动，进而实现内、外钻筒31的限位条87带动上环81下移，上、下环83之间的距离变化，带动第一调节连杆843和第二调节连杆844的变化，配合切刀导向组件845的导向作用，进而带动切刀851转向伸出的不同变化。
42.在本实施例中，切刀组件85包括设置在第一调节连杆843、第二调节连杆844之间下方的切刀851以及设置在切刀851内的调节槽852；第一调节连杆843下方连接安装有固定柱853，固定柱853底部贯穿通过切刀851一端且与下环83设置的下环槽854滑动连接；第二调节连杆844下方连接有滑块855，滑块855由连接柱856以及设置在连接柱856下方的导柱857组成；第二调节连杆844底部与连接柱856连接，导柱857滑动安装在调节槽852内实现第一调节连杆843和第二调节连杆844的滑动；具体是上环81、下环83之间的距离变小，带动第一调节连杆843的固定柱853沿着下环83槽、第二调节连杆844的滑块855沿着键槽8411和切刀851的调节槽852相互靠拢；上、下环83之间的距离变大，带动第一调节连杆843的固定柱853沿着下环83槽、第二调节连杆844的滑块855沿着键槽8411和切刀851的调节槽852相互远离，进而带动切刀851转向伸出变化实现土壤的外切和内切，解决了不同工况状态下钻头3钻进困难的问题，通过切刀转向伸出角度的不同，通过不断外翻的旋进方式实现了对大块土壤的引导，解决了大块土壤堆积在钻进部位不能及时排出的问题。
43.在本实施例中，转动结构86包括设置在上环81上的限位连杆861，限位连杆861为环形均匀分布的多个；且内钻筒32、外钻筒31上均设有适配限位连杆861结构且竖向设置的限位槽862，限位连杆861内侧一端与内钻筒32的限位槽862滑动连接、外侧一端与外转筒31的限位槽862滑动连接保持同步转动，同时外钻筒31和内钻筒32分别与调节结构8的连接均通过限位连杆861和限位槽862的配合保持同步，进而在转向结构84带动切刀851伸出后，实现带动切刀851同步转动切割受阻下降较慢钻筒下方的土层。
44.在本实施例中，连接结构7包括竖直设置在内钻筒32外侧壁上的内槽板71以及竖直设置在外钻筒31内壁的连接板72，且连接板72上设有滑槽73，内槽板71与滑槽73匹配安装且为均匀分布的m组，m≥3，且内钻筒32和外钻筒31的顶端均设有料口37，如此设置，保证内钻筒32和外钻筒31的同步转动的同时实现了内钻筒32和外钻筒31任一下方钻进受阻而发生的相对滑动，进一步实现了内钻筒32、调节结构8和外钻筒31的相互连接，同步转动；当内钻筒32、外钻筒31下端面受力一致时，内钻筒32、外钻筒31和调节结构8同步转动，一致向下进行钻探、取样。
45.在本实施例中，在内钻筒32和外钻筒31底端且位于调节结构8的下方还设有用于保护调节结构8的保护装置9，保护装置9包括设置在内钻筒32底部的平口槽91以及设置在平口槽91内的切板92；切板92的下端面设有切齿93，切板92一端通过短轴与平口槽91转动连接且通过复位扭簧实现回位；保护装置9为均匀分布的多组，外钻筒31的保护装置9结构与内钻筒32的保护装置9结构相同；且外钻筒31保护装置9的切板92与内钻筒32保护装置9的切板92相对设置且间隔分布；初始状态下，切板92水平设置且同步转动实现调节结构8下
方区域的钻土，切板92可向下旋转，不可向上旋转，当切板92由于挤压力向下转动后，随着内钻筒32或外钻筒31的回位，通过短轴上的复位扭簧实现切板92回到初始状态，即是切板92保持水平状态位置，。
46.在本实施例中，如图1所示，升降装置5为液压伸缩杆51，且液压伸缩杆51的顶部与支架1固定连接、底部与钻头3连接固定，液压伸缩杆51对称设置在传动轴2的两侧，电机4固定安装在支架1上，在钻头3的外侧壁还设有排料槽36，通过液压伸缩杆51带动钻头3的顶盖6进而带动顶盖6和钻头实现整体的上升和下降，完成钻探、取样作业，在钻头3的外侧壁还设有多个排料槽36，用于排出土壤钻探下方的碎土，保证钻探、取样的顺利进行。
47.在本实施例中，顶盖6与转轴33通过轴承连接保持相对转动，且顶盖6与内钻筒32之间的转轴33上设有内压簧61，顶盖6与外钻筒31之间设有外压簧62，外压簧62设在内压簧61外侧实现相对滑动；顶盖6的外侧壁上还设有环形均分布的多个滚珠63与外钻筒31内侧壁滑动接触，且顶盖6上端与升降装置5相连，便于顶盖6在受到升降装置5的作用力时，向下或向上运动，且与外钻筒31存在相对移动。
48.工作过程：
49.初始状态下，如图12和图13所示；液压升降杆对顶盖6施加挤压力，使钻头3向下运动开始作业，同时开启电机4带动转轴33和传动轴2转动实现钻头3钻探，在外压簧62和内压簧61的配合作用下，初始状态下，外钻筒31和内钻筒32下底面持平，此时中环82紧贴下侧的内钻筒32限位条87和内钻筒32上的限位槽862，内钻筒32和外钻筒31底部的所有保护装置9，即是切板92皆为同一水平状态，且外钻筒31和内钻筒32的底面为切削共面。
50.如图14和图15所示，当外钻筒31遇到下方区域土壤块硬度较大或者其他钻深困难等状态，此时外钻筒31受阻，其下降速度小于内钻筒32的下降速度；即是内钻筒32走的快，此时处于内钻筒32的下端面低于外钻筒31的下端面的状态，内压簧61和外压簧62不再同步，然后内钻筒32下方畅通，此时内钻筒32已经通过连接板72的滑槽73和内槽板71配合向下移动，内钻筒32的上、下限位条87向下，限位条87开始带动上环81同步向下运动，内钻筒32下移，达到限位连杆861与限位槽862顶部接触，内钻筒32带动限位连杆861和上环81下移，上环81通过调节压簧12和调节拉簧11的作用带动下环83移动到外钻筒31的下端面之下。
51.且中环82和上环81靠近，进而上环81和下环83也靠近，上环81、下环83之间的间距变小，第一调节连杆843和第二调节连杆844发生相对滑动，且呈现靠拢趋势，上环81和下环83通过转向结构84给切刀851一个转向力，具体是带动第一调节连杆843的固定柱853沿着下环83上设置的下环83槽滑动、第二调节连杆844的滑块855沿着键槽8411和切刀851的调节槽852滑动，且第一调节连杆843和第二调节连杆844的底部相互靠拢，第一调节连杆843和第二调节连杆844顶部为转动连接，第二调节连杆844贯穿滑动安装在切刀851的调节槽852内，且外侧的外钻筒31位置相对内钻筒32在上，下环83外侧的切刀组件85没有阻挡，然后第二调节连杆844滑动的同时带动切刀851转向变化向外伸出，切刀组件85正常状态下处于下环83外边缘的内部，切刀851的非铰接一端会向外伸出，此时切刀851和下环83的径向方向存在一定夹角，切刀851在限位连杆861和限位槽862的作用下，跟随内钻筒32同步转动实现切刀851的外切作业，用于将外钻筒31钻进困难位置之下的部分土层旋切，然后外钻筒31正常工作，通过内压簧和外压簧的作用实现复位，即内钻筒32和外钻筒31底部一致，此时
上环81和下环83之间的距离通过调节压簧12和调节拉簧11的作用复位，即上环81、下环83之间的间距由小变大，第一调节连杆843和第二调节连杆844发生相对滑动，且呈现远离趋势，完成复位，切刀收回。
52.切刀851和下环83的径向方向呈一定夹角伸出，同时切刀851也是斜面结构，使切刀851对外钻筒31之下的土层旋切的同时将被旋切后的土层被切刀851的斜面和切刀851的转向夹角形成土壤外翻的趋势，避免了被切刀851旋切后的土壤都堆积在外钻筒31之下，阻碍外钻筒31继续向下钻进，使被切刀851旋切后的土层能够进入到内钻筒32或外钻筒31的内腔中，在调节结构8中，限位连杆861对应的位置之下有保护套10间隔设置围成的缺口，此缺口与内钻筒32和外钻筒31中的限位槽862的位置对应。
53.内钻筒32和外钻筒31下端设置切板92，各自的切板92随着各自的钻筒同步旋转，旋转的切板92通过切齿93将调节结构8下方的土层旋切掉，均匀分布的切板92保证了在钻头3整体向下钻进的过程中，不受下方土壤的干涉，调节结构8也能随着钻头3的速度同步向下钻进，且钻头3在使用过程中，部分土块会暂时储存在内钻筒32和外钻筒31的内腔中，随着钻头3的提升被带出，进一步提高了该装置的自适应和自调节效果，保证了钻探取样的顺利进行。
54.当内钻筒32遇到下方区域土壤块硬度较大或者其他钻深困难等状态，外钻筒31的下降速度大于内钻筒32的下降速度，外钻筒31走的快，且外钻筒31的底端低于内钻筒32的底端，外钻筒31通过限位槽862和限位连杆861的配合挤压调节结构8的上环81带动调节结构8向下运动，进而通过调节结构8内的上、中、下环83之间通过弹簧压缩，带动第一调节连杆843和第二调节连杆844运动，第二调节连杆844带动滑块855向外钻筒31方向移动，进而滑块855带动切刀组件85的切刀851向外侧移动，实现切刀851对外钻筒31下方区域的破碎和钻探取样，具体工作原理与上述工作原理相同，故而不在赘述。
55.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。