一种高效分层原状土壤采集装置的制作方法

本发明涉及一种高效分层原状土壤采集装置，属于土壤环境监测和采样，应用于农业、环境监测、地质勘探和建筑工程等领域，通过高效、轻便的采样装置，精确获取不同深度的原状土壤样本。

背景技术：

1、近年来，随着我国社会经济的快速发展和生态环境保护意识的不断提高，土壤环境监测成为环境科学研究的重要领域之一。尤其在农业、建筑和环境修复等领域，高效准确获取原状土壤样本至关重要。传统的土样采集装置和方法种类繁多，包括土钻、环刀、地质取样钻和动力取样钻等，这些方法虽然能够满足基本的采样需求，但在实际应用中存在诸多问题，例如采样深度有限、操作复杂、样品容易扰动、劳动强度大等。土钻被广泛应用于土壤样品采集，操作依赖人工且受限于采样深度和地质条件，难以在较深的土层中获取完整的样本；环刀适用于浅层土壤采样，但在硬质土壤中使用效率低下，且采样过程中容易扰动土样，影响样本的代表性；地质取样钻用于地质勘探、矿物研究和环境监测，能达到较大深度，适用于硬质地层的岩芯样品采集，但设备复杂、操作困难且成本高昂；动力取样钻适用于浅层土壤和沉积物采样，设计紧凑且便于携带，但深度有限、分层采样精度低，在硬质土壤条件下效率较低。尤其在硬质土壤和复杂地形条件下，传统采样方法的局限性更加突出，导致采样过程费时费力，难以确保样本的完整性和准确性。针对现有采样设备在设计和功能上存在的不足之处，亟需一种高效、轻便的分层原状土壤采集装置，以提升土壤样本采集的质量和效率，为土壤科学研究和环境监测提供可靠支持。

技术实现思路

1、发明目的：本发明针对传统土壤采样装置的不足，如操作复杂、采样深度有限、样品容易扰动和劳动强度大等问题进行了优化。引入多模式操作，包括正转、反转和冲击钻功能，提升了钻头在不同土壤条件下的适应性和采样效率。连接杆和空心套筒钻头上的刻度设计，实现了对采样深度的精确控制，确保了分层采样的准确性和样品的代表性。空心套筒钻头设计减少了对土壤的扰动，保持了土样的原状和结构。简化的操作流程降低了使用难度，无需专业操作人员即可高效采样。此外，本发明的模块化设计使得机身、连接杆和钻头可以快速拆卸和更换，便于携带和现场组装，显著提升了采样工作的便捷性和安全性。同时，可根据不同的采样需求，选择和更换不同尺寸及类型的钻头和连接杆，进一步提高了装置的适应性和实用性。

2、技术方案：一种高效分层原状土壤采集装置，包括机身、可更换连接杆和可更换钻头，所述机身配备模式切换开关，模式包括反转和冲击钻模式；能够在不同土壤条件下提供灵活的采样解决方案。所述机身包括电机，所述连接杆一端与机身连接，使电机带动连接杆运动，一端用于连接钻头；所述连接杆上设有刻度，便于用户根据需要精确控制并记录采样深度，确保土样的分层准确性。所述可更换钻头的设计能够满足不同的采样需求，所述钻头为空心套筒钻头或者环刀钻头；空心套筒钻头可以减少对土壤的扰动，保持土壤的原状，而环刀钻头则可以置入环刀，用于精确测量土壤容重。同时，装置通过模块化设计实现快速拆卸和更换，便于现场组装和携带。简化的操作流程降低了设备的操作复杂性，即使是非专业操作人员也能够高效地进行土壤采样。装置不仅提升了采样效率，还有效减少了操作复杂性和劳动强度，适用于各种土壤环境，特别是在硬质土壤和复杂地形条件下的高效、精准采样。这一技术方案为土壤科学研究和环境监测提供了可靠、便捷的解决方案。

3、所述模式还包括正转模式；所述模式切换开关用于选择不同的工作模式。在正转模式下，电机带动钻头顺时针旋转；在反转模式下，电机带动钻头逆时针旋转，用于退出钻头或松开卡阻；在冲击钻模式下，机身过传动齿轮偏心轮和驱动活塞结合传动齿轮实现冲击功能，电机使钻头打入土壤中。所述机身是现有技术，如德国的bosch钻。

4、所述带刻度连接杆通过夹头接杆与机身相连接，所述带刻度连接杆可根据采样需求在1米或2米间更换，且所述连接杆上带有刻度标记，可以根据需要调整或记录采样深度，确保精确采样。所述连接杆材质包括但不限于高强度铝合金、碳纤维复合材料、不锈钢等材质。

5、所述钻头设计为模块化，可根据实际需要更换不同类型的钻头，包括不同尺寸空心套筒钻头和可容纳包括但不限于两个环刀的环刀钻头。所述空心套筒钻头为空心结构，减少土壤样品的扰动，保持土壤样品的原状。空心套筒钻头顶部为螺纹接头用于与连接杆连接，空心套筒钻头表面一侧设置有开口用于将土壤样品取出，底部设置有刀口便于钻头向下打入土壤。所述环刀钻头顶部螺纹接头用于与连接杆连接，螺纹接头下部为螺纹结构与钻头主体连接，旋转打开后可置入环刀于钻头主体中。所述环刀的头部和尾部分别配备橡胶圈，用于缓冲和减震，确保环刀在钻头内部稳定。环刀钻头的底部和环刀的下端均设有刀口，用于准确切割土壤样本。所述空心套筒钻头和环刀钻头材质包括但不限于高强度铝合金、碳纤维复合材料、不锈钢等材质。

6、有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：

7、（1）本发明提供了一种高效的分层取土样工具，能够适应各种土壤条件，包括硬质、松散及复杂地形，显著提高了采样效率。

8、（2）采用模块化设计，机身、连接杆和钻头可根据需要自由组合，连接杆长度可在1米或2米之间调整，钻头类型和尺寸可根据需要进行更换，适应不同采样需求，增加了设备的灵活性和实用性。

9、（3）设备操作简便，连接杆和空心套筒钻头上刻度清晰标识采样深度，使得操作人员能够准确控制采样深度，减少样品扰动，提高样品的代表性和准确性。

10、（4）正转、反转和冲击钻三种功能的结合，使得本发明在不同土壤条件下均能高效采样：正转功能确保钻头顺利钻入土壤，反转功能确保钻头在采样完成后顺利拔出，减少卡阻和操作复杂度，而冲击钻功能则大幅提升了硬质土壤中的采样效率，从而提高了整体操作的安全性和可靠性。

技术特征：

1.一种高效分层原状土壤采集装置，其特征在于，包括机身、可更换连接杆和可更换钻头，所述机身配备模式切换开关，模式包括反转和冲击钻模式；所述机身包括电机，所述连接杆一端与机身连接，使电机带动连接杆运动，一端用于连接钻头；所述连接杆上设有刻度；所述钻头为空心套筒钻头或者环刀钻头。

2.根据权利要求1所述的高效分层原状土壤采集装置，其特征在于，所述模式还包括正转模式；所述模式切换开关用于选择不同的工作模式；在正转模式下，电机带动钻头顺时针旋转；在反转模式下，电机带动钻头逆时针旋转，用于退出钻头或松开卡阻；在冲击钻模式下，机身过传动齿轮偏心轮和驱动活塞结合传动齿轮实现冲击功能，电机使钻头打入土壤中。

3.根据权利要求1所述的高效分层原状土壤采集装置，其特征在于，所述连接杆通过夹头接杆与机身相连接，所述连接杆的长度根据采样需求更换。

4.根据权利要求1所述的高效分层原状土壤采集装置，其特征在于，所述钻头能根据实际需要更换不同类型的钻头，包括不同尺寸空心套筒钻头和可容纳两个或者多个环刀的环刀钻头。

5.根据权利要求4所述的高效分层原状土壤采集装置，其特征在于，所述空心套筒钻头为空心结构，空心套筒钻头的套筒侧面设有长条形的开口，开口用于土壤样品的取出。

6.根据权利要求4所述的高效分层原状土壤采集装置，其特征在于，所述空心套筒钻头顶部为螺纹接头用于与连接杆端部的螺纹接头连接，底部设置有刀口便于钻头向下打入土壤。

7.根据权利要求4所述的高效分层原状土壤采集装置，其特征在于，所述环刀钻头顶部螺纹接头用于与连接杆连接，螺纹接头下部为螺纹结构与钻头主体连接，旋转打开后能置入环刀于钻头主体中；所述环刀的头部和尾部分别配备橡胶圈；环刀钻头的底部和环刀的下端均设有刀口，用于准确切割土壤样本。

技术总结
本发明公开一种高效分层原状土壤采集装置，该装置包括钻头、连接杆和主体部分，主体部分包含电机、模式切换开关、电源开关主手柄和辅助手柄。钻头采用模块化设计，除了空心套筒钻头外，还增加了一种可放入环刀的钻头，用于测量土壤容重等指标，确保准确、便捷地获取土壤样品。连接杆上设有刻度标识，可根据需要调整长度以适应不同采样深度。电机具备正转、反转和冲击钻功能，通过模式切换开关选择适合的操作模式。辅助手柄可调节至适合操作的位置，以增加稳定性和安全性。本发明通过高效采样技术，能够在各种土壤条件下精准获取不同深度的原状土壤样本，整体结构简单，适用范围广，操作简便，适用于农业研究、环境监测、地质勘探和建筑工程等领域的土壤采样工作。

技术研发人员：陈求稳,杜明成,刘凌言,张建云,王国庆,廖爱民,严晗璐,王振龙,梅海鹏,闫兴成,时怡溪
受保护的技术使用者：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2025/1/16