一種可獲取連續土柱樣品的新型環刀的製作方法

2023-12-03 01:53:31 1

一種可獲取連續土柱樣品的新型環刀的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種可獲取連續土柱樣品的新型環刀，包括成圓筒形且同軸設置的內層刀體、中層刀體和外層刀體；內層刀體、中層刀體和外層刀體的頂部齊平；內層刀體為可拆分的兩個半圓筒形刀體；外層刀體套設在內層刀體的外部，外層刀體的底部具有弧形的向內收攏的收攏部，收攏部與內層刀體的底部之間形成環狀縫隙；中層刀體可滑動地設置在內層刀體和外層刀體之間，中層刀體的底部具有弧形的向內收攏的切刀部；中層刀體滑動至底部時，切刀部從環狀縫隙中探出，切刀部底部的刀口完全合併。本發明新型環刀僅在土壤中鑽取一個洞，就可以完成對多個層次的土壤進行連續取樣。
【專利說明】—種可獲取連續土柱樣品的新型環刀

【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種環刀，尤其涉及一種可獲取連續土柱樣品的新型環刀。

【背景技術】
[0002]環刀是土壤學研究中用來獲取原狀土壤以測定各種土壤指標時必不可少的一種不鏽鋼工具。研究工作中，經常需要連續獲取不同層次的土壤樣品。但通過傳統環刀，則很難做到。
[0003]在試圖用傳統環刀獲取某一處土壤不同層次的樣品時，通常需要先挖一個大的土壤坑，切出一個垂直的土壤剖面，然後，針對不同層次土壤，分別鑽取環刀。取樣過程耗時、費力，而且隨著土壤深度的增加，困難也成倍增加，對環境的破壞也很大，並且也只能間斷地取得垂直方向上不同層次的土壤樣品。另外，傳統環刀在使用時，一股要求刀刃向下，垂直均勻下切。但實際操作時，卻難以保證環刀與水平面垂直。
[0004]本發明克服了上述缺陷，提出了一種可獲取連續土柱樣品的新型環刀。本發明新型環刀僅在土壤中鑽取一個洞，就可以取得含有多個層次土壤的連續土柱，不僅省力、高效、土柱樣品連續，而且對環境破壞程度達到最小。


【發明內容】

[0005]本發明提出了一種可獲取連續土柱樣品的新型環刀，包括成圓筒形且同軸設置的內層刀體、中層刀體和外層刀體；所述內層刀體、所述中層刀體和所述外層刀體的頂部齊平；所述內層刀體為可拆分的兩個半圓筒形刀體；所述外層刀體套設在所述內層刀體的外部，所述外層刀體的底部具有弧形的向內收攏的收攏部，所述收攏部與所述內層刀體的底部之間形成環狀縫隙；所述中層刀體可滑動地設置在所述內層刀體和所述外層刀體之間，所述中層刀體的底部具有弧形的向內收攏的切刀部；在取樣時，當所述中層刀體滑動至底部時，所述切刀部從所述環狀縫隙中探出直至所述切刀部底部的刀口完全合併，將已經擠入所述內層刀體內部的土壤柱與外界土壤分離，所述土壤柱被包覆在中層環刀內。
[0006]本發明提出的所述可獲取連續土柱樣品的新型環刀中，所述外層刀體的內壁設有至少一根滑動槽，所述中層刀體的外壁設有與所述滑動槽相互配合的滑動部。
[0007]本發明提出的所述可獲取連續土柱樣品的新型環刀中，進一步包括手持部件，所述手持部件與所述中層刀體的頂部連接；當所述中層刀體滑動至底部時，所述手持部件與所述內層刀體和所述外層刀體的頂部持平，並通過螺栓分別與所述內層刀體和所述外層刀體固定。
[0008]本發明提出的所述可獲取連續土柱樣品的新型環刀中，所述切刀部進一步設置有插口 ；當所述中層刀體滑動至底部時，所述插口與所述內層刀體的底部齊平，所述插口用於插入橫隔板，將所述內層刀體內部的土柱樣品從所述中層刀體中分離。
[0009]本發明提出的所述可獲取連續土柱樣品的新型環刀中，所述外層刀體的內部設置有至少一條通氣槽，所述外層刀體的外壁設置有至少一個細小通孔，所述細小通孔與所述通氣槽連通，向通氣槽通入高壓氣體後，氣體從所述細小通孔快速逸出對所述外層刀體外壁與緊密貼合的土壤之間充氣以增加氣壓，便於將所述新型環刀從土壤中提出。
[0010]本發明提出的所述可獲取連續土柱樣品的新型環刀中，所述外層刀體的頂部進一步與頂蓋連接，通過下壓所述頂蓋將所述新型環刀壓入土壤中；所述頂蓋上設有提拉部，所述提拉部用於從土壤中提拉所述新型環刀。
[0011]本發明提出的所述可獲取連續土柱樣品的新型環刀中，所述頂蓋的頂部設有水平儀，用於調整使下壓或提拉的方向與水平面垂直。
[0012]本發明的有益效果包括:僅在土壤中鑽取一個洞，就可以完成對多個層次的土壤進行連續取樣，不用通過挖大的土壤坑、做出垂直土壤剖面後，再逐層取土壤樣品，不僅節省大量人力，也使得土壤取樣工作對生境的破壞達到最低。取得的連續土壤樣品使得研究土壤性質的連續變化成為可能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發明可獲取連續土柱樣品的新型環刀的示意圖。
[0014]圖2是本發明可獲取連續土柱樣品的新型環刀的截面圖。
[0015]圖3是本發明可獲取連續土柱樣品的新型環刀的俯視圖。
[0016]圖4a是內層刀體連接處的凹凸部的示意圖；圖4b是內層刀體連接處的凹凸部的示意圖；圖4c是內層刀體連接處的凹凸部的示意圖。
[0017]圖5是中層刀體的示意圖。
[0018]圖6是中層刀體和內層刀體下滑至底部且設置有手持部件的新型環刀的截面圖。
[0019]圖7是插口的示意圖。
[0020]圖8是通氣槽與細小通孔的截面圖。
[0021]圖9是設置有頂蓋的新型環刀的示意圖。

【具體實施方式】
[0022]結合以下具體實施例和附圖，對本發明作進一步的詳細說明。實施本發明的過程、條件、實驗方法等，除以下專門提及的內容之外，均為本領域的普遍知識和公知常識，本發明沒有特別限制內容。
[0023]參見圖1、圖2與圖3，圖1顯示的是本發明新型環刀的示意圖。圖2顯示的是圖1中A-A截面的截面圖，圖3顯示的是新型環刀的俯視圖，該新型環刀包括成圓筒形且同軸設置的內層刀體1、中層刀體2和外層刀體3。新型環刀的總高度設計為幾個不同檔次，內層刀體1、中層刀體2和外層刀體3的內徑也設計成多種不同尺寸。根據土壤質地情況，選擇合適內徑的環刀。當土壤質地鬆軟時，選用內徑較大的環刀；當土壤質地較黏硬時，則選用內徑較小的環刀，以便於插入土壤，取得土柱樣品。
[0024]內層刀體I由兩個半圓筒形不鏽鋼片構成，兩個不鏽鋼片合併後，在接觸的位置設有相互配合的凹凸部。圖4a_c顯示了三種不同的凹凸部，凹凸部相互嚙合使得兩個不鏽鋼片相互連接，並以螺栓固定。在將本發明新型環刀插入土壤前，兩個半圓筒形不鏽鋼片呈接合狀態，並用螺絲固定，在取出其中土柱時打開分離。
[0025]在整個新型環刀插入土壤前和提拉出土壤穴的過程中，內層刀體I和外層刀體3始終保持連接，並在頂部用螺絲方式固定。在新型環刀從土壤中取出準備取出其中土柱前，打開內層刀體I與外層刀體3間的螺絲後分離。打開內層刀體I的兩個不鏽鋼片間的固定螺絲，從中提取出土柱樣品。
[0026]外層刀體3套設在內層刀體I的外部，外層刀體3的底部具有弧形的向內收攏的收攏部31，以便於插入土壤中。收攏部31與內層刀體I的底部之間形成環狀縫隙4。
[0027]中層刀體2可滑動地設置在內層刀體I和外層刀體3之間，中層刀體2的底部具有弧形的向內收攏的切刀部21。切刀部21與收攏部31的弧度一致。在取樣時，當所述中層刀體2滑動至底部時，所述切刀部21從所述環狀縫隙4中探出，將擠入內層環刀的土壤柱與外界土壤切斷，並被包在中層環刀之內，所述切刀部21底部的刀口完全合併，見圖5。本發明的較佳實施例中，外層刀體3的內壁設有至少一根滑動槽32，中層刀體2的外壁設有與滑動槽32相互配合的滑動部22。中層刀體2可沿著滑動槽32在內層刀體I和外層刀體3之間上下滑動。
[0028]如圖6所示，中層刀體2的頂部可與外接的手持部件5連接。中層刀體2的頂部設有螺紋口，可以與手持部件5以螺紋方式連接並固定。當手持部件5與中層刀體2的主體接合併完全推入土壤，且手持部件5上緣與內外層刀體3上端齊平時，中層刀體2的切刀部21恰好對接，從而將內層刀體I內部的土壤與外界土壤切斷、分離，並封住中層刀體2內部的土柱樣品防止下漏。這時可以把手持部件5上緣與內外層刀體3的上緣用螺絲固定。然後把新型環刀整體提拉出來。手持部件5可以與中層刀體嵌套，不用時可虛置，使用時擰緊螺絲。
[0029]參見圖7，中層刀體2的切刀部21設有一個細的插口 6，插口 6內可插入一塊橫隔板。在兩個半截式弧形切刀外側的插口 6四周，設有淺且均勻的凹陷，該凹陷的深度和長寬尺寸與不鏽鋼封片的厚度和長寬尺寸一致。在新型環刀插入土壤前以及新型環刀被從土壤中提拉出來的過程中，採用不鏽鋼封片封住插口 6並以螺絲方式固定。在新型環刀整體插入土壤後，中層刀體2滑動至底部，且切刀部21的刀口完全合併時，插口 6恰好與內層刀體I下緣齊平。在新型環刀被從土壤中提拉出來並準備打開內層刀體I時，在插口 6內插入橫隔板使得內層刀體I中的土柱樣品從中層刀體2中分離出來，可以形成完整連續的土柱樣品O
[0030]為了使插入土壤穴中的新型環刀易於被提拉出來，如圖8所示，在外層刀體3的壁上開設至少一條通氣槽7，上端開口在外層刀體3壁的頂部，通氣槽7的底部為密封。外層刀體3的外側壁至少設置一個細小通孔8，細小通孔8與通氣槽7連通。在新型環刀整體被從土壤穴中提拉出來之前，新型環刀外壁與周邊土壤可能貼合緊密，不便於拉出，這時，利用高壓氣筒，通過外層刀體3頂部的孔向通氣槽7內充氣，吹開細小通孔8，使得外層刀體3與土壤接觸面之間充入高流速的氣體，以此減小上提時外層刀體3與土壤接觸面之間的阻力。
[0031]新型環刀整體被提拉出來後，先把內層刀體I與外層刀體3分離，將內層刀體I和中層刀體2提拉出來。向插口 6插入橫隔板後，縱向打開內層刀體I的兩個半圓柱形不鏽鋼片，將橫隔板以下、內層刀體I以外的土壤去掉，取得內層刀體I內部完整連續的土柱樣品O
[0032]當土壤較為緊實時，新型環刀被插入土壤的過程可藉助機械或電機來完成。例如可使用三單元組合式千斤頂協助插入、二單元組合式千斤頂協助提拉。二單元組合式千斤頂是常見的液壓式千斤頂，最後的力方向向上，協助從土壤穴中提拉新型環刀；而三單元組合式千斤頂是由三個部分組成的千斤頂。每個部分為一個液壓缸，三者之間可以實現密封式連接組合。第二個液壓缸起到轉換力的傳送方向的作用，最後的力方向向下，協助將新型環刀整體壓入土壤中。
[0033]參閱圖9，外層刀體3的頂部進一步與頂蓋9連接，通過下壓頂蓋9將新型環刀壓入土壤中。頂蓋9上設有提拉部91，提拉部91用於從土壤中提拉新型環刀。頂蓋9的頂部中央設有水平儀，例如由玻璃鋼包圍的氣泡，用於作為指示下壓或提拉的力方向與水平面垂直。
[0034]本發明的保護內容不局限於以上實施例。在不背離發明構思的精神和範圍下，本領域技術人員能夠想到的變化和優點都被包括在本發明中，並且以所附的權利要求書為保護範圍。
【權利要求】
1.一種可獲取連續土柱樣品的新型環刀，其特徵在於，包括成圓筒形且同軸設置的內層刀體(I)、中層刀體(2)和外層刀體(3);所述內層刀體(I)、所述中層刀體(2)和所述外層刀體(3)的頂部齊平； 所述內層刀體(I)為可拆分的兩個半圓筒形刀體； 所述外層刀體(3)套設在所述內層刀體(I)的外部，所述外層刀體(3)的底部具有弧形的向內收攏的收攏部(31)，所述收攏部(31)與所述內層刀體(I)的底部之間形成環狀縫隙⑷； 所述中層刀體(2)可滑動地設置在所述內層刀體(I)和所述外層刀體(3)之間，所述中層刀體(2)的底部具有弧形的向內收攏的切刀部(21);在取樣時，當所述中層刀體(2)滑動至底部時，所述切刀部(21)從所述環狀縫隙(4)中探出直至所述切刀部(21)底部的刀口完全合併，將已經擠入所述內層刀體(I)內部的土壤柱與外界土壤分離，所述土壤柱被包覆在中層環刀內。
2.如權利要求1所述的可獲取連續土柱樣品的新型環刀，其特徵在於，所述外層刀體(3)的內壁設有至少一根滑動槽(32)，所述中層刀體(2)的外壁設有與所述滑動槽(32)相互配合的滑動部(22)。
3.如權利要求1所述的可獲取連續土柱樣品的新型環刀，其特徵在於，進一步包括手持部件(5)，所述手持部件(5)與所述中層刀體(2)的頂部連接；當所述中層刀體(2)滑動至底部時，所述手持部件(5)與所述內層刀體(I)和所述外層刀體(3)的頂部持平，並通過螺栓分別與所述內層刀體(I)和所述外層刀體(3)固定。
4.如權利要求1所述的可獲取連續土柱樣品的新型環刀，其特徵在於，所述切刀部(21)進一步設置有插口 ￠);當所述中層刀體(2)滑動至底部時，所述插口(6)與所述內層刀體⑴的底部齊平，所述插口(6)用於插入橫隔板，將所述內層刀體⑴內部的土柱樣品從所述中層刀體(2)中分離。
5.如權利要求1所述的可獲取連續土柱樣品的新型環刀，其特徵在於，所述外層刀體(3)的內部設置有至少一條通氣槽(7)，所述外層刀體(3)的外壁設置有至少一個細小通孔(8)，所述細小通孔(8)與所述通氣槽(7)連通，向通氣槽(7)通入高壓氣體後，氣體從所述細小通孔(8)快速逸出對所述外層刀體(3)外壁與緊密貼合的土壤之間充氣以增加氣壓，便於將所述新型環刀從土壤中提出。
6.如權利要求1所述的可獲取連續土柱樣品的新型環刀，其特徵在於，所述外層刀體(3)的頂部進一步與頂蓋(9)連接，通過下壓所述頂蓋(9)將所述新型環刀壓入土壤中；所述頂蓋(9)上設有提拉部(91)，所述提拉部(91)用於從土壤中提拉所述新型環刀。
7.如權利要求6所述的可獲取連續土柱樣品的新型環刀，其特徵在於，所述頂蓋(9)的頂部設有水平儀，用於調整使下壓或提拉的方向與水平面垂直。
【文檔編號】G01N1/08GK104390810SQ201410629138
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月10日 優先權日:2014年11月10日
【發明者】李德志, 李經綸, 秦艾麗 申請人:華東師範大學