一種可同時獲取垂直和水平方向的原狀取土裝置製造方法

2023-12-11 18:12:57

一種可同時獲取垂直和水平方向的原狀取土裝置製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種可同時獲取垂直和水平方向的原狀取土裝置，屬於農業機械領域。本發明包括手柄Ⅰ、手柄Ⅱ、手柄Ⅲ、壓杆Ⅰ、彈簧按鈕Ⅰ、套筒Ⅰ、壓杆Ⅱ、彈簧按鈕Ⅱ、套筒Ⅱ、外筒、槽Ⅳ、支撐裝置、銷Ⅰ、斜杆、銷Ⅱ、螺栓Ⅰ、螺母Ⅰ、取土器Ⅰ、破土器、穩定架、外罩、螺栓Ⅱ、螺母Ⅱ、取土器Ⅱ、套筒Ⅲ、滑軌Ⅰ、槽Ⅰ、槽Ⅱ、槽Ⅲ、擋片Ⅰ、套筒Ⅳ、滑軌Ⅱ、鎖頭、環形圈Ⅰ、控制器、控制按鈕、擋片Ⅱ、步進電機、電機箱、中心軸、連接軸Ⅰ、齒輪、齒條、牆卡Ⅰ、牆卡Ⅱ、連接軸Ⅱ、底板、三角架、直杆、槽Ⅴ、螺栓Ⅲ、螺母Ⅲ、環形圈Ⅱ、環形圈Ⅲ、開關Ⅰ、開關Ⅱ、開關Ⅲ、壓杆Ⅲ、套筒Ⅴ、總按鈕、正向啟動按鈕、反向啟動按鈕、擋片Ⅲ。本發明可實現既能垂直方向又能水平方向的取土操作，且在取土過程中對原狀土的擾動作用較小，可實現半自動化。
【專利說明】一種可同時獲取垂直和水平方向的原狀取土裝置

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種可同時獲取垂直和水平方向的原狀取土裝置，屬於農業機械領域。

【背景技術】
[0002]土壤理化性質(如土壤水，肥、鹽和重金屬等)研究對於探討土壤環境對植物生長的影響有著非常重要的作用，如何獲取原狀土相關數據是這一研究的關鍵所在，但在實際取土過程中會對原有土壤壓實等而破壞原狀土結構，從而獲得的相關土壤參數與實際不符，甚至出現較大的偏差，這在很大程度上阻礙了與土壤相關的一系列試驗的順利進行，特別是常規的原狀土取土方法大多採用挖剖面法，雖然這種方法可以實現原狀土的取土工作，但實際操作費工、費時和費力。因此，如何能夠快速獲取一定深度和不同土壤剖面且擾動程度較小的原狀土對於相關研究來說具有重要意義。
[0003]當前，為使測得的土樣數據較為準確，主要通過原狀取土器來實現，如實用新型專利一種原狀土取土器(201320308632.5)、一種淺層原狀土取土器(201320488119.9)、一種取土器(201320204521.X)，前兩種取土器通過手動方式實現進土及出土操作，後者通過電液推桿作為驅動實現取土操作，三種取土器均可實現淺層土壤的取土操作，取土過程對原狀土的擾動作用相對較小，所取土樣較接近原狀土，取土過程簡便快捷，優於傳統擊打式取土方式，但其均適用於淺層土壤取土且只能實現垂直方向上取土；發明專利一種原狀土取土裝置及其採集方法(201310594332.2)，該取土裝置能夠實現對不同深度土壤採樣的目的，操作方法相對簡單，但不能採集水平方向不同剖面的原狀土。發明專利一種深層土壤取土器(201210577269.7)實現了深層土壤取樣的目的，操作簡便易行，但其通過腳踏壓力杆驅動實現進土及出土操作，該裝置操作相對耗時費力且只能實現垂直方向上取土。發明專利一種滑帶土原狀取土器(201310323843.0)，該取土器能夠實現滑帶原狀土取樣的目的，且適用於橫向和縱向鑽進取土，通過人力操控對稱手柄完成動力輸入，操作相對簡便，對原狀土的擾動較小，由於其通過人力完成，操作速度相對較慢，特別是該裝置不能同時獲取垂直和水平方向的原狀土樣，加之，該裝置獲取水平方向的原狀土樣時也需要人工開挖土壤剖面，費工、費時和費力。基於以上取土裝置的缺陷，本發明提供了一種既能實現垂直方向又能水平方向的取土裝置，該裝置能夠實現垂直向和水平向連續取土操作，而且具有取土深度可調的功能，所取土樣不僅可在外筒中部分離，而且在取較深層土壤時，可通過外筒上埠完成所取土樣的分離，操作過程對原狀土的擾動作用較小，所取土樣較為接近原狀土。本裝置可實現半自動化操作，具有較強的實用性，裝置各部分之間可拆卸，省時省力、成本相對較低、使用方便、操作速度快、效率高。


【發明內容】

[0004]本發明提供了一種可同時獲取垂直和水平方向的原狀取土裝置，可進行垂直和水平方向取土，能夠獲取擾動程度較小的原狀土，所取垂直和水平向土樣在原狀土基本理化性質的相關分析中起到互補作用，具有重要的現實意義。
[0005]本發明的技術方案是:一種可同時獲取垂直和水平方向的原狀取土裝置，包括手柄I 1、手柄II 2、手柄III 3、壓杆I 4、彈簧按鈕I 5、套筒I 6、壓杆II 7、彈簧按鈕II 8、套筒
II9、外筒10、槽IV 11、支撐裝置12、銷I 13、斜杆14、銷II 15、螺栓I 16、螺母I 17、取土器I 18、破土器19、穩定架20、外罩21、螺栓II 22、螺母II 23、取土器II 24、套筒III 25、滑軌I 26、槽I 27、槽II 28、槽III 29、擋片I 30、套筒IV 31、滑軌II 32、鎖頭33、環形圈I 34、控制器35、控制按鈕36、擋片II 37、步進電機38、電機箱39、中心軸40、連接軸I 41、齒輪42、齒條43、牆卡I 44、牆卡II 45、連接軸II 46、底板47、三角架48、直杆49、槽V 50、螺栓
III51、螺母III 52、環形圈II 53、環形圈III 54、開關I 55、開關II 56、開關III 57、壓杆III 58、套筒V 59、總按鈕60、正向啟動按鈕61、反向啟動按鈕62、擋片III63 ;其中手柄I I和外筒10相連且手柄I I設於外筒10最上端，外筒10中部開有槽IV 11，破土器19設於外筒10最底端，穩定架20和外罩21相連後分別置於外筒10上埠內外兩側(圖中虛線所框部分)，穩定架20中心及左側分別設有環形圈III 54和環形圈II 53，外罩21側部開有孔及槽V 50，螺栓III 51可穿過外罩21側部及外筒10上端孔並通過螺母III 52固定，手柄I I可穿過槽
V50 ;手柄II 2和壓杆I 4相連，壓杆I 4穿過穩定架20上的環形圈III 54與套筒I 6相連，壓杆I 4底端設有彈簧按鈕I 5，套筒I 6末端通過銷I 13和斜杆14相連，斜杆14末端通過銷II 15和套筒III25相連，取土器II 24套在套筒III25內並通過螺栓II 22、螺母II 23固定，靠近螺栓II 22、螺母II 23處設有擋片II 37，擋片II 37以外部分的取土器II 24用於水平取土並裝土；手柄III 3和壓杆II 7相連，壓杆II 7穿過穩定架20上的環形圈II 53與套筒II 9相連，壓杆II 7底端設有彈簧按鈕II 8，套筒II 9末端套於套筒VI 31內，通過螺栓
I16、螺母I 17將套筒II 9和套筒VI 31固定，套筒VI 31固定於取土器I 18左上方；外筒10前後均開槽III 29，槽III 29上端與手柄I I和外筒10的連接處同高，槽III 29下端設於螺栓I 16、螺母I 17以上一定距離處，槽III 29兩邊設有滑軌I 26，滑軌I 26上設有豎直方向的槽II 28及等間距排列的槽I 27，槽III 29以上未貫通外筒10部分設有狹縫，狹縫和槽III 29處於同一豎直平面內，擋片I 30能從外筒10上埠狹縫穿下並卡在槽II 28內上下移動；支撐裝置12上設有滑軌II 32、鎖頭33及環形圈I 34，銷I 13安裝在支撐裝置12中環形圈I 34以下，套筒III25及取土器II 24可在滑軌II 32內水平移動，以實現取土器II 24水平進土並取土 ；步進電機38安裝於電機箱39內部，電機箱39通過三角架48支撐，三角架48上設有底板47，電機箱39置於底板47上並固定，開關I 55、開關II 56、開關III 57設於電機箱39側面，開關I 55、開關II 56、開關III 57分別和電路圖中的總按鈕60、正向啟動按鈕61、反向啟動按鈕62接通，連接軸I 41和步進電機38中心軸40相連，齒輪42固定在連接軸I 41上，電機箱39底部設有直杆49，直杆49端部及齒條43上、下端均開孔，齒條43穿過直杆49端部孔，牆卡I 44端部卡在外筒10上，牆卡I 44的連杆穿過齒條43下端孔，牆卡II 45的連杆與連接軸II 46相連，連接軸II 46穿過齒條43上端孔，牆卡II 45端部可卡在壓杆I 4、壓杆II 7及壓杆III 58上，壓杆III 58和套筒V 59相連。
[0006]所述套筒VI 31的高度較低，以能被螺栓I 16、螺母I 17固定為宜。
[0007]所述直杆49端部孔徑大小和齒條43相匹配，齒條43上、下端孔徑大小分別和連接軸II 46、牆卡I 44連杆直徑相匹配。
[0008]所述槽II 28為豎直長條狀，槽I 27設為直徑大小相等的圓孔。
[0009]所述擋片I 30為大小和槽III 29相匹配的矩形長條，擋片I 30寬度以其能卡在槽
II28內且可上下移動為宜。
[0010]所述牆卡I 44及牆卡II 45分別由大小相匹配的兩卡牆組裝而成。
[0011]所述槽IV 11和槽III 29的前後方開口方向一致。
[0012]所述壓杆I 4、壓杆II 7及壓杆III 58直徑大小接近。
[0013]所述壓杆I 4、壓杆II 7及壓杆III 58均需高出外筒10上埠一定距離。
[0014]所述支撐裝置12內各部分之間、穩定架20與外罩21及電機箱39底部直杆49均可拆卸。
[0015]本發明的工作原理是:
步進電機38為三相步進電機，開關I 55和電路圖中的總按鈕60接通，開關I 55的作用是接通或斷開三相電源，開關II 56和電路圖中的正向啟動按鈕61接通，開關III 57和電路圖中的反向啟動按鈕62接通，開關II 56和開關III 57的作用是控制步進電機38正反轉，正向啟動:合上開關I 55接通三相電源，按下開關II 56,KMl (KMl和KM2為交流接觸器)通電吸合併自鎖，主觸頭閉合接通步進電機38，步進電機38正轉；反向啟動:合上開關I 55接通三相電源，按下開關III 57，KM2通電吸合併通過輔助觸點自鎖，步進電機38反轉。三相電源接通後，可直接按下開關II 56 (正向)或開關III 57 (反向)，使步進電機38變換運行方向，即在開關I 55處於接通狀態時通過開關II 56 (正向)和開關III 57 (反向)控制步進電機38正反轉。
[0016]操作時應根據採樣深度調好三角架48角度並連接外筒10及驅動裝置，取土時首先需完成破土器19進土並將廢土取出，此時外筒10內只需安裝壓杆III 58和套筒V 59，壓杆III 58末端和套筒V 59相連，將擋片I 30從外筒10上埠狹縫中穿下並沿槽II 28滑到槽III 29最底端,避免破土時雜土進入外筒10內，穩定架20與外罩21相連後分別置於外筒10上埠內外兩側，螺栓III 51穿過外罩21側部及外筒10、壓杆III 58上端孔後通過螺母III52固定，連接牆卡I 44、外筒10及齒條43，按下開關I 55接通三相電源，再按開關II 56，步進電機38正轉，步進電機38中心軸40帶動連接軸I 41正轉，連接軸I 41帶動齒輪42正轉，齒輪42帶動齒條43向下運動，齒條43推動牆卡I 44向下運動，牆卡I 44推動外筒10向下運動，破土器19在外筒10推動作用下完成破土操作，由於破土後需將廢土取出，參照外筒10壁上的刻度當破土器19進土一定深度(小於採樣深度)後關閉開關I 55並取下螺栓III 51、螺母III 52，連接牆卡II 45、壓杆III 58及連接軸II 46並斷開牆卡I 44與齒條43，按下開關I 55後再按開關III 57，步進電機38反轉，連接軸II 46拉動牆卡II 45向上運動，牆卡II 45拉動壓杆III 58向上運動，壓杆III 58拉動套筒V 59向上運動，當套筒V 59移出外筒10上埠後關閉開關I 55，此時穩定架20套於壓杆III 58上且外罩21和穩定架20仍相連，將所取廢土分離後按下開關I 55後再按開關II 56，壓杆III 58及套筒V 59將在牆卡II 45推動作用下返回原位置，關閉開關I 55後重新通過螺栓III 51、螺母III 52固定外罩21、壓杆III 58及外筒10並連接牆卡I 44與齒條43，按下開關I 55後再按開關II 56重複以上操作可分多次將廢土取出，即在接近採樣深度一定距離後進行多次重複操作將廢土取出，避免取土時因上層土壤的累積而擠壓破壞原狀土。當採樣深度處以上的土壤全部取出後可開始目標深度處土樣的垂直採集:打開螺栓III 51、螺母III 52將穩定架20、外罩21、壓杆III 58及套筒V 59全部拆卸，將壓杆II 7、套筒II 9、套筒IV 31、取土器I 18連接後裝入外筒10內，使牆卡I 44與齒條43相連，牆卡II 45和連接軸II 46斷開，用螺栓III 51、螺母
III52將外罩21、外筒10及壓杆II 7固定，按下開關I 55後再按開關II 56，步進電機38正轉，步進電機38中心軸40帶動連接軸I 41正轉，連接軸I 41帶動齒輪42正轉，齒輪42帶動齒條43向下運動，齒條43帶動牆卡I 44向下運動，牆卡I 44推動外筒10向下運動，破土器19在外筒10推動作用下進土，參照外筒10壁上的刻度，當外筒10進土深度達到要求時關閉開關I 55，取下螺栓III 51、螺母III 52，斷開牆卡I 44和齒條43並連接牆卡II 45、壓杆II 7及連接軸II 46，按下開關I 55後再按開關III 57，步進電機38反轉，步進電機38中心軸40帶動連接軸I 41反轉，連接軸I 41帶動齒輪42反轉，齒輪42帶動齒條43向上運動，齒條43通過連接軸II 46拉動牆卡II 45向上運動，牆卡II 45拉動壓杆II 7向上運動，壓杆II 7拉動套筒II 9向上運動，套筒II 9拉動取土器I 18向上運動，當取土器I 18移出外筒10上埠後關閉開關I 55，打開螺栓I 16、螺母I 17將所取土樣分離，按下開關I 55後再按開關II 56，取土器I 18返回原位置後關閉開關I 55，連接牆卡I 44和齒條43並斷開牆卡II 45和連接軸II 46，用螺栓III 51、螺母III 52將外罩21、外筒10及壓杆II 7固定，重複以上操作即可實現動力驅動作用下不同深度垂向取樣的目的。水平方向取土操作:將壓杆I 4、套筒I 6、支撐裝置12連接後裝入外筒10內，斷開外筒10和牆卡I 44，連接壓杆
I4、牆卡II 45及連接軸II 46，此時無需固定外罩21及外筒10，按動控制按鈕36使鎖頭33處於關閉狀態，按下開關I 55後再按開關II 56，步進電機38正轉，連接軸II 46帶動牆卡II 45向下運動，牆卡II 45推動壓杆I 4、套筒I 6及支撐裝置12下移，參照壓杆I 4上的刻度當支撐裝置12到達取樣深度時關閉開關I 55並按動控制按鈕36，鎖頭33卡在槽
I27後支撐裝置12固定不動，將擋片I 30沿槽II 28手動拉到支撐裝置12以上位置，按下開關I 55後再按下開關II 56，步進電機38繼續正轉，步進電機38中心軸40帶動連接軸
I41正轉，連接軸I 41帶動齒輪42正轉，齒輪42帶動齒條43向下運動，齒條43通過連接軸II 46推動牆卡II 45向下運動，牆卡II 45推動壓杆I 4向下運動，壓杆I 4推動套筒I 6向下運動，套筒I 6末端通過銷I 13推動斜杆14向下運動，斜杆14末端通過銷II 15推動套筒III 25沿水平方向運動，套筒III 25連同取土器II 24 一起水平進土並取土，取土完成後按動控制按鈕36關閉鎖頭33並按下開關III 57，步進電機38反轉，步進電機38中心軸40帶動連接軸I 41反轉，連接軸I 41帶動齒輪42反轉，齒輪42拉動齒條43向上運動，齒條43通過連接軸II 46拉動牆卡II 45向上運動，牆卡II 45通過壓杆I 4向上拉動套筒I 6，套筒I 6通過銷I 13拉動斜杆14，斜杆14通過銷II 15拉動套筒III 25及取土器II 24，由於環形圈I 34的直徑小於銷I 13的直徑，故銷I 13上移小段距離後支撐裝置12將會隨套筒I 6 —起上移，參照壓杆I 4上的刻線，當支撐裝置12上升到距離地面一定高度時關閉開關I 55並按動控制按鈕36使鎖頭33彈出卡入槽I 27內，按下開關I 55後再按開關
II56，步進電機38正轉，齒輪42通過齒條43、連接軸II 46帶動牆卡II 45向下運動，牆卡
II45推動壓杆I 4向下運動，壓杆I 4推動套筒I 6向下運動，套筒I 6末端通過銷I 13推動斜杆14向下運動，斜杆14末端通過銷II 15推動套筒III 25及取土器II 24沿水平方向運動，當取土器II 24完全伸出槽III 29時關閉開關I 55，打開螺栓II 22、螺母II 23將所取土樣分離，水平方向取土並分離操作過程即可完成。重複以上操作即可連續進行垂直及水平方向取土並分離土操作。
[0017]當採樣深度相對較淺，外筒10無需完全進入土壤且槽IV 11處於地面以上時，無需啟動驅動裝置手動即可完成取土器I 18和取土器II 24取土後的出土操作，對於土質較松的土壤可通過手柄I I下壓外筒10使破土器19破土，參照外筒10壁上的刻度當外筒10進土深度達到要求後即可，按動控制器35上的控制按鈕36，使鎖頭33處於關閉狀態，通過手柄II 2向上拉動壓杆I 4，壓杆I 4拉動套筒I 6，套筒I 6通過銷I 13拉動斜杆14，斜杆14通過銷II 15拉動套筒III 25及取土器II 24，當銷I 13上升到環形圈I 34位置後將被環形圈I 34擋住而不能繼續上升，此時取土器II 24及套筒III 25完全進入外筒10內，繼續給手柄II 2施加向上的拉力，支撐裝置12將在套筒I 6的拉力作用下繼續上升，當支撐裝置12上移到槽IV 11的位置時按動控制按鈕36使鎖頭33彈進槽I 27卡住，支撐裝置12固定不動，若壓杆I 4完全伸出外筒10，則需用手按動彈簧按鈕I 5並通過手柄II 2下壓壓杆I 4，使壓杆I 4完全套入套筒I 6後繼續給套筒I 6施加向下的壓力，套筒I 6末端通過銷I 13推動斜杆14，斜杆14末端通過銷II 15推動套筒III 25及取土器II 24，當取土器
II24完全伸出槽IV 11時停止施加壓力，打開螺栓II 22、螺母II 23將已取土壤分離，之後重新固定螺栓II 22、螺母II 23，當水平方向取土器II 24中的土壤分離後，按動控制按鈕36使鎖頭33處於關閉狀態，同時用手通過手柄II 2繼續向上拉壓杆I 4小段距離後按動控制按鈕36使鎖頭33處於打開狀態，支撐裝置12將在槽IV 11以上位置固定，避免與垂直方向取土器I 18在槽IV 11處分離土樣時發生碰撞，之後通過手柄III 3向上拉壓杆II 7，壓杆II 7通過套筒II 9拉動取土器I 18向上運動，當取土器I 18上移到槽IV 11的位置時，將擋片III63水平插入槽IV 11底部擋住取土器I 18以防止其下滑，打開螺栓I 16、螺母I 17將取土器I 18內的土壤分離，之後用螺栓I 16、螺母I 17重新固定好取土器I 18。重複以上操作，水平及垂直方向所取土樣的手動出土及分離過程即可完成。
[0018]該裝置各部分可拆卸，能進行垂直和水平向取土操作，取土過程對原狀土的擾動作用小。該裝置相對簡單且能實現半自動化操作，操作簡便，省時省力，效率高，速度快。
[0019]本發明的有益效果是:
1、本裝置垂直及水平向取土器，可實現既能垂直方向又能水平方向的取土操作，不僅在取土較深時能夠通過驅動裝置較快的實現垂直和水平方向上的進土、取土及出土操作，而且當取土深度較淺時能夠通過手動操作的方式實現垂直和水平方向的進土、取土、出土及分離土操作，該取土裝置靈活多變，能根據具體情況而進行不同的操作，取土時對原狀土的擾動作用較小，通過對所取垂直和水平方向土樣的對比分析，可得到更為接近原狀土的相關參數。這將為與土壤學相關的所有學科及作物栽培方面提供更為有效可靠的數據，對農業相關技術的進一步提高有著非常重要的作用；
2、本裝置垂直及水平向取土器，根據取土深度，所取土壤可在外筒中部的槽IV或外筒上埠取出，操作具有靈活性；
3、本裝置垂直及水平向取土器，當垂直方向一定深度取土時，可在目標取土深度以上一定距離處進行多次取土操作，將上層非目標土壤取出，避免上層非目標土壤在取土時擠壓破壞下層目標土壤，使獲得的土樣數據更為接近原狀土 ；
4、本裝置垂直及水平向取土器的動力驅動裝置和取土裝置具有相對獨立性，且動力驅動裝置各部分間可拆卸；
5、本發明可實現半自動化，具有操作簡單、省時省力、成本較低、速度快、效率高的優點，通過所取垂直和水平方向土樣能起到對原狀土相關參數的補償作用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發明的結構示意圖；
圖2為本發明步進電機的電路結構意圖；
圖3為本發明取土器II示意圖；
圖4為本發明的外筒與取土器I局部放大圖；
圖5為本發明支撐裝置示意圖；
圖6為本發明支撐裝置、取土器I及套筒I連接示意圖；
圖7為本發明控制器示意圖；
圖8為本發明的套筒和壓杆(壓杆I與套筒I及壓杆II與套筒II)連接示意圖；
圖9為本發明支撐裝置和外筒示意圖；
圖10為本發明牆卡不意圖；
圖11為本發明外罩示意圖；
圖12為本發明穩定架示意圖；
圖13為本發明外罩和穩定架連接示意圖；
圖14為本發明壓杆II1、套筒V及外筒裝置示意圖。
[0021]圖中各標號:1_手柄I，2-手柄II，3-手柄III，4-壓杆I，5-彈簧按鈕I，6_套筒I，7_壓杆II，8_彈簧按鈕II，9-套筒II，10-外筒，11-槽IV，12-支撐裝置，13-銷I，14_斜杆，15-銷II，16-螺栓I，17_螺母I，18_取土器I，19-破土器，20-穩定架，21-外罩，22-螺栓 II，23-螺母 II，24-取土器 II，25-套筒III，26-滑軌 I，27-槽 I，28-槽 II，29-槽III，30-擋片I，31-套筒IV，32-滑軌II，33-鎖頭，34-環形圈I，35-控制器，36-控制按鈕，37-擋片II，38-步進電機，39-電機箱，40-中心軸，41-連接軸I，42-齒輪，43-齒條，44-牆卡I，45-卡牆II，46-連接軸II，47-底板，48-三角架，49-直杆，50-槽V，51-螺栓III，52-螺母III，53-環形圈II，54-環形圈III，55-開關I，56-開關II，57-開關III，58-壓杆III，59-套筒V，60-總按鈕，61-正向啟動按鈕，62-反向啟動按鈕，63-擋片III。

【具體實施方式】
[0022]實施例1:如圖1-14所示，一種可同時獲取垂直和水平方向的原狀取土裝置，包括手柄I 1、手柄II 2、手柄III 3、壓杆I 4、彈簧按鈕I 5、套筒I 6、壓杆II 7、彈簧按鈕II 8、套筒II 9、外筒10、槽IV 11、支撐裝置12、銷I 13、斜杆14、銷II 15、螺栓I 16、螺母I 17、取土器I 18、破土器19、穩定架20、外罩21、螺栓II 22、螺母II 23、取土器II 24、套筒III 25、滑軌I 26、槽I 27、槽II 28、槽III 29、擋片I 30、套筒IV 31、滑軌II 32、鎖頭33、環形圈I 34、控制器35、控制按鈕36、擋片II 37、步進電機38、電機箱39、中心軸40、連接軸I 41、齒輪42、齒條43、牆卡I 44、牆卡II 45、連接軸II 46、底板47、三角架48、直杆49、槽V 50、螺栓
III51、螺母III 52、環形圈II 53、環形圈III 54、開關I 55、開關II 56、開關III 57、壓杆III 58、套筒V 59、總按鈕60、正向啟動按鈕61、反向啟動按鈕62、擋片III63 ;其中手柄I I和外筒10相連且手柄I I設於外筒10最上端，外筒10中部設有槽IV 11，破土器19設於外筒10最底端，手柄II 2和壓杆I 4相連，壓杆I 4穿過穩定架20上的環形圈III 54與套筒I 6相連，壓杆I 4底端設有彈簧按鈕I 5，套筒I 6末端通過銷I 13和斜杆14相連，斜杆14末端通過銷II 15和套筒III 25相連，取土器II 24套於套筒III 25內並通過螺栓II 22、螺母II 23固定，取土器II 24取土及裝土部分用擋片II 37隔開；手柄III 3和壓杆II 7相連，壓杆II 7穿過穩定架20上的環形圈II 53與套筒II 9相連，套筒II 9末端套於套筒VI 31內，套筒VI 31固定於取土器I 18左上方，通過螺栓I 16和螺母I 17固定套筒II 9和套筒IV 31 ;外筒10前後均開槽III 29，槽III 29上端與手柄I I和外筒10的連接處同高，槽III 29下端設於螺栓
I16、螺母I 17以上一定距離處，槽III29兩邊設有滑軌I 26，滑軌I 26上設有豎直方向的槽II 28及等間距排列的槽I 27，槽III 29以上未貫通外筒10部分設有狹縫，狹縫與槽III 29處於同一豎直平面內，擋片I 30能穿過狹縫後卡在槽II 28內上下移動；支撐裝置12上設有滑軌II 32、鎖頭33及環形圈I 34，銷I 13安裝在支撐裝置12中環形圈I 34以下，套筒
III25及取土器II 24可在滑軌II 32內沿水平方向移動，以實現取土器II 24水平取土操作；步進電機38設於電機箱39內部，開關I 55、開關II 56、開關III57設於電機箱39側面，電機箱39通過三角架48支撐，三角架48上設有底板47，電機箱39置於底板47上並固定，連接軸I 41和步進電機38中心軸40相連，齒輪42固定在連接軸I 41上，電機箱39底部設有直杆49，直杆49端部及齒條43上、下端均開孔，齒條43穿過直杆49端部孔，牆卡I 44端部卡在外筒10上，牆卡I 44的連杆穿過齒條43下端孔，牆卡II 45的連杆與連接軸II 46相連，連接軸II 46穿過齒條43上端孔，牆卡II 45端部可卡在壓杆I 4、壓杆II 7及壓杆III 58上，壓杆III 58和套筒V 59相連。
[0023]所述驅動裝置由一對完全相同的步進電機38、齒輪42、齒條43、三角架48組裝而成。
[0024]所述齒條43為不完全齒條。
[0025]所述支撐裝置12的位置始終在取土器I 18之上。
[0026]所述手柄II 2與壓杆I 4、手柄III 3與壓杆II 7及外筒10和破土器19之間可拆卸。
[0027]所述擋片I 30高度大於外筒10。
[0028]所述套筒V 59外徑與破土器19內徑相同且套筒V 59具有一定高度。
[0029]實施例2:—種可同時獲取垂直和水平方向的原狀取土裝置，操作時根據取土深度調節好三角架48角度並連接驅動裝置及外筒10，取土時首先需完成破土器19破土並將廢土取出，此時外筒10內只安裝壓杆III58和套筒V 59，同時將擋片I 30從外筒10上埠狹縫中穿下並沿槽II 28滑到槽III 29最低端，避免破土時雜土進入外筒10內，將穩定架20與外罩21相連後分別置於外筒10上埠內外兩側，螺栓III 51穿過外罩21側部及外筒10、壓杆III 58上端孔後通過螺母III 52固定，使牆卡I 44、外筒10及齒條43處於連接狀態，按下開關I 55再按開關II 56，步進電機38正轉，步進電機38中心軸40帶動連接軸I 41正轉，連接軸I 41帶動齒輪42正轉，齒輪42推動齒條43向下運動，齒條43推動牆卡I 44向下運動，牆卡I 44推動外筒10向下運動，破土器19在外筒10推動作用下完成破土操作，由於破土後需將廢土取出，參照外筒10壁上的刻度當破土器19進土一定深度(小於目標採樣深度)後關閉開關I 55，取下螺栓III 51、螺母III 52，連接牆卡II 45、壓杆III 58及連接軸
II46並斷開牆卡I 44和外筒10，按下開關I 55後再按開關III 57，步進電機38反轉，連接軸II 46拉動牆卡II 45向上運動，牆卡II 45拉動壓杆III 58向上運動，壓杆III 58拉動套筒
V59向上運動，當套筒V 59移出外筒10上埠後關閉開關I 55並將所取廢土分離，按下開關I 55後再按開關II 56，壓杆III 58及套筒V 59在牆卡II 45推動作用下返回原位置，重新通過螺栓III 51、螺母III 52固定外罩21、壓杆III 58及外筒10，按下開關I 55後再按開關
II56，步進電機38繼續正轉，當外筒10再次進入一定深度(小於目標採樣深度)後關閉開關I 55重複以上操作取出廢土，即在接近目標採樣深度一定距離後進行多次重複操作將廢土取出，避免取土時因非目標土壤的累積而擠壓破壞目標土壤。
[0030]實施例3:—種可同時獲取垂直和水平方向的原狀取土裝置，當採樣深度處以上土壤全部取出後可進行垂直取土操作:打開螺栓III51、螺母III52將穩定架20、外罩21及壓杆III 58和套筒V 59全部拆卸，將壓杆II 7、套筒II 9、套筒IV 31、取土器I 18連接後裝入外筒10內，連接牆卡I 44和齒條43並斷開牆卡II 45和連接軸II 46，安裝完成後通過螺栓
III51、螺母III 52將外罩21、壓杆II 7及外筒10固定，按下開關I 55後再按開關II 56，步進電機38正轉，步進電機38中心軸40帶動連接軸I 41正轉，連接軸I 41帶動齒輪42正轉，齒輪42帶動齒條43向下運動，齒條43通過牆卡I 44推動外筒10向下運動，參照外筒10上的刻度，當外筒10進土深度達到要求時關閉開關I 55並取下螺栓III51、螺母III52，斷開牆卡I 44與齒條43並連接壓杆II 7、牆卡II 45及連接軸II 46，按下開關I 55後再按開關III 57,步進電機38反轉,步進電機38中心軸40帶動連接軸I 41反轉,連接軸I 41帶動齒輪42反轉，齒輪42拉動齒條43向上運動，齒條43通過連接軸II 46拉動牆卡II 45向上運動，牆卡II 45拉動壓杆II 7向上運動，壓杆II 7拉動套筒II 9向上運動，套筒II 9拉動取土器I 18向上運動，當取土器I 18移出外筒10上埠後關閉開關I 55，打開螺栓I 16、螺母I 17將所取土樣分離後按下開關I 55再按開關II 56，取土器I 18將返回原位置，重複以上操作即可實現垂向不同深度土壤取樣的目的。
[0031]實施例4:一種可同時獲取垂直和水平方向的原狀取土裝置，當採樣深度處以上土壤全部取出後可開始目標深度處的橫向取土操作:將壓杆I 4、套筒I 6、支撐裝置12連接後裝入外筒10內，使壓杆I 4、牆卡II 45及連接軸II 46處於連接狀態，此時無需通過螺栓III 51、螺母III 52固定外筒10及外罩21，按動控制器35上的控制按鈕36使鎖頭33處於關閉狀態，按下開關I 55後再按開關II 56，步進電機38正轉，連接軸II 46通過牆卡II 45推動壓杆I 4、套筒I 6及支撐裝置12向下運動，參照壓杆I 4上的刻度當支撐裝置12到達預定採樣深度後關閉開關I 55並按動控制按鈕36，鎖頭33將彈出並卡在槽I 27內，支撐裝置12固定不動，將擋片I 30沿槽II 28手動拉到支撐裝置12以上位置，按下開關I 55後再按開關II 56，步進電機38繼續正轉，步進電機38中心軸40帶動連接軸I 41正轉，連接軸I 41帶動齒輪42正轉，齒輪42帶動齒條43向下運動，齒條43通過連接軸II 46推動牆卡II 45向下運動，牆卡II 45推動壓杆I 4向下運動，壓杆I 4推動套筒I 6向下運動，套筒
I6末端通過銷I 13推動斜杆14向下運動，斜杆14末端通過銷II 15推動套筒III 25沿水平方向運動，套筒III 25連同取土器II 24 一起水平穿過槽III 29進土並取土，取土完成後按下控制按鈕36與開關III 57，步進電機38反轉，步進電機38中心軸40帶動連接軸I 41反轉，連接軸I 41帶動齒輪42反轉，齒輪42拉動齒條43向上運動，齒條43通過連接軸II 46拉動牆卡II 45向上運動，牆卡II 45通過壓杆I 4向上拉套筒I 6，套筒I 6通過銷I 13拉動斜杆14，斜杆14通過銷II 14拉動套筒III 25及取土器II 24水平運動，由於環形圈I 34的直徑小於銷I 13的直徑，在銷I 13上移小段距離後支撐裝置12將會隨套筒I 6 —起上移，參照壓杆I 4上的刻度，當支撐裝置12上升到距離地面一定高度時關閉開關I 55並按動控制按鈕36使鎖頭33彈出卡入槽I 27內，按下開關I 55後再按開關II 56，步進電機38正轉，齒輪42通過齒條43帶動牆卡II 45向下運動，牆卡II 45推動壓杆I 4向下運動，壓杆I 4推動套筒I 6向下運動，套筒I 6通過銷I 13推動斜杆14向下運動，斜杆14末端通過銷II 15推動套筒III 25及取土器II 24沿水平方向運動，當取土器II 24及套筒III 25完全伸出槽III 29後關閉開關I 55，打開螺栓II 22、螺母II 23將所取土樣分離即可。
[0032]實施例5:—種可同時獲取垂直和水平方向的原狀取土裝置，當取土深度相對較淺，外筒10無需完全進入土壤且槽IV 11處於地面以上時，無需啟動驅動裝置通過手動即可完成取土器I 18、取土器II 24取土後的出土操作，對於土質較松的土壤可通過手柄I I下壓外筒10使破土器19破土，參照外筒10上的刻度當外筒10進土深度達到要求後即可，按動控制按鈕36，使鎖頭33處於關閉狀態，通過手柄II 2向上拉壓杆I 4，壓杆I 4拉動套筒
I6，套筒I 6通過銷I 13拉動斜杆14，斜杆14末端通過銷II 15拉動套筒III 25及取土器
II24，當銷I 13上升到環形圈I 34位置後將被環形圈I 34擋住而不能繼續上升，此時取土器II 24及套筒III 25完全進入外筒10內，繼續給手柄II 2施加向上的拉力，支撐裝置12將在套筒I 6拉力作用下繼續上升，當支撐裝置12上移到槽IV 11的位置時按動控制按鈕36使鎖頭33彈進槽I 27卡住，支撐裝置12將固定不動，若壓杆I 4完全伸出外筒10，則需用手按動彈簧按鈕I 5並通過手柄II 2下壓壓杆I 4，使壓杆I 4完全套入套筒I 6後繼續給套筒I 6施加向下的壓力，套筒I 6末端通過銷I 13推動斜杆14，斜杆14末端通過銷
II15推動套筒III 25及取土器II 24，當取土器II 24完全伸出槽IV 11後停止施加壓力，打開螺栓II 22、螺母II 23將已取土壤分離，重新固定螺栓II 22、螺母II 23，當水平方向取土器
II24中的土壤分離後，按動控制按鈕36使鎖頭33關閉，同時用手通過手柄II 2繼續向上拉套筒I 6小段距離後按動控制按鈕36使鎖頭33彈出，支撐裝置12將在槽IV 11以上位置卡住，避免與垂直方向取土器I 18在槽IV 11處分離土樣時發生碰撞，之後通過手柄III 3向上拉壓杆II 7，壓杆II 7通過套筒II 9拉動取土器I 18向上運動，當取土器I 18運動到槽IV 11位置時，將擋片III63水平插入槽IV 11底部擋住取土器I 18以防止其下滑，打開螺栓I 16、螺母I 17將取土器I 18內的土壤分離，之後用螺栓I 16、螺母I 17重新固定好取土器I 18，水平及垂直方向所取土樣的手動出土及分離過程即可完成。
[0033]上面結合附圖對本發明的【具體實施方式】作了詳細說明，但是本發明並不限於上述實施方式，在本領域普通技術人員所具備的知識範圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下作出各種變化。
【權利要求】
1.一種可同時獲取垂直和水平方向的原狀取土裝置，其特徵在於:包括手柄I (I)、手柄II (2)、手柄111(3)、壓杆I (4)、彈簧按鈕I (5)、套筒I (6)、壓杆II (7)、彈簧按鈕II(8)、套筒II (9)、外筒(10)、槽 IV(ll)、支撐裝置(12)、銷 I (13)、斜杆(14)、銷 II (15)、螺栓I (16)、螺母I (17)、取土器I (18)、破土器(19)、穩定架(20)、外罩(21)、螺栓II (22)、螺母 II (23)、取土器 II (24)、套筒 111(25)、滑軌 I (26)、槽 I (27)、槽 II (28)、槽 111(29)、擋片I (30)、套筒IV(31)、滑軌II (32)、鎖頭(33)、環形圈I (34)、控制器(35)、控制按鈕(36)、擋片II (37)、步進電機(38)、電機箱(39)、中心軸(40)、連接軸I (41)、齒輪(42)、齒條(43)、牆卡I (44)、牆卡II (45)、連接軸II (46)、底板(47)、三角架(48)、直杆(49)、槽V(50)、螺栓 111(51)、螺母 111(52)、環形圈 II (53)、環形圈 111(54)、開關 I (55)、開關 II (56)、開關111(57)、壓杆111(58)、套筒V (59)、總按鈕(60)、正向啟動按鈕(61)、反向啟動按鈕(62)、擋片III(63);其中手柄I (I)和外筒(10)相連且手柄I (I)設於外筒(10)最上端，夕卜筒(10)中部開有槽IV (11 )，外筒(10)最底端設有破土器(19)，穩定架(20)和外罩(21)相連後分別置於外筒(10)上埠內外兩側，穩定架(20)中心及左側分別設有環形圈111(54)和環形圈II (53)，外罩(21)側部開有孔及槽V (50)，螺栓111(51)可穿過外罩(21)側部及外筒(10)上端孔並通過螺母III(52)固定，手柄I (I)可穿過槽V (50);手柄II (2)和壓杆I(4)相連，壓杆I (4)穿過穩定架(20)上的環形圈111(54)與套筒I (6)相連，壓杆I (4)底端設有彈簧按鈕I (5)，套筒I (6)末端通過銷I (13)和斜杆(14)相連，斜杆(14)末端通過銷II (15)和套筒111(25)相連，取土器II (24)套在套筒111(25)內並通過螺栓II (22)、螺母II (23)固定，靠近螺栓II (22)、螺母II (23)處設有擋片II (37)，擋片II (37)以外部分的取土器II (24)用於水平取土並裝土 ；手柄111(3)和壓杆II (7)相連，壓杆II (7)穿過穩定架(20)上的環形圈II (53)與套筒II (9)相連，壓杆II (7)底端設有彈簧按鈕II (8)，套筒II(9)末端套於套筒VI(31)內，套筒VI(31)固定於取土器I(18)左上方，通過螺栓I (16)、螺母I (17)將套筒II (9)和套筒VI(31)固定；外筒(10)前後均開槽111(29)，槽111(29)上端與手柄I (I)和外筒(10)的連接處同高，槽111(29)下端設於螺栓I (16)、螺母I (17)以上一定距離處，槽III (29)以上未貫通外筒(10)部分設有狹縫，狹縫和槽III (29)處於同一豎直平面內，槽III(29)兩邊設有滑軌I (26)，滑軌I (26)上設有等間距的槽I (27)及豎直方向的槽II (28)，擋片I (30)能從外筒(10)上埠狹縫穿下並卡在槽II (28)內上下移動；支撐裝置(12)上設有滑軌II (32)、鎖頭(33)及環形圈I (34)，銷I (13)安裝於支撐裝置(12)中環形圈I (34)以下，套筒III(25)及取土器II (24)可在滑軌II (32)內水平移動，以實現水平方向取土；步進電機(38 )設於電機箱(39 )內部，電機箱(39 )通過三角架(48 )支撐，三角架(48)上設有底板(47)，電機箱(39)置於底板(47)上並固定，開關I (55)、開關II(56),開關III(57)設於電機箱(39)側面，開關I (55)和電路圖中的總按鈕(60)接通，開關II (56)和電路圖中的正向啟動按鈕(61)接通，開關III (57)和電路圖中的反向啟動按鈕(62)接通，連接軸I (41)和步進電機(38)的中心軸(40)相連，齒輪(42)固定在連接軸I(41)上，電機箱(39)底部設有直杆(49)，直杆(49)端部及齒條(43)上、下端均開孔，齒條(43)穿過直杆(49)端部孔，牆卡I (44)端部卡在外筒(10)上，牆卡I (44)的連杆穿過齒條(43)下端孔，牆卡II (45)的連杆與連接軸II (46)相連，連接軸II (46)穿過齒條(43)上端孔，牆卡II (45)端部可卡在壓杆I (4)、壓杆II (7)及壓杆III(58)上，壓杆III(58)和套筒V (59)相連。
2.根據權利要求1所述的可同時獲取垂直和水平方向的原狀取土裝置，其特徵在於:所述外筒(10)為雙層空心設置，其外壁及壓杆I (4)、壓杆II (7)、壓杆111(58)上均設有刻度。
3.根據權利要求1所述的可同時獲取垂直和水平方向的原狀取土裝置，其特徵在於:所述環形圈I (34)的直徑小於銷I (13)的直徑。
4.根據權利要求1所述的可同時獲取垂直和水平方向的原狀取土裝置，其特徵在於:所述牆卡I (44)能卡住外筒(10)，牆卡II (45)能卡住壓杆I (4)、壓杆II (7)及壓杆III(58)。
5.根據權利要求1所述的可同時獲取垂直和水平方向的原狀取土裝置，其特徵在於:所述套筒I (6)和套筒II (9)內均設有滑軌且套筒I (6)和套筒II (9)靠近上埠兩側均設有孔，孔徑大小和對應壓杆底端的彈簧按鈕相匹配。
6.根據權利要求1所述的可同時獲取垂直和水平方向的原狀取土裝置，其特徵在於:所述壓杆I (4)、壓杆II (7)及壓杆111(58)上端均設有若干等間距小孔，孔經大小均和螺栓III(51)、螺母III(52)相匹配。
【文檔編號】G01N1/08GK104406811SQ201410666584
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月20日 優先權日:2014年11月20日
【發明者】楊啟良, 武振中, 賈維兵, 王亓劍, 趙餘, 李雲青 申請人:昆明理工大學