[发明专利]一种大深度土壤采样头

说明书

技术领域

本发明涉及一种精准农业中的土壤采样设备，尤其涉及一种大深度土壤采样用的土壤采样头。

背景技术

着眼于我国精准农业发展的需要，对农田土壤信息采集这一关键问题的研究正逐步进行。现有的土壤样品采集方式可采用人工采集或机械化采集，机械化采集中可采用套钻方式对土样样品采集。套钻方式采集土壤样品是由驱动机构驱动采样管转动，连接在采样管端部的土壤采样头随采样管转动，切削深入土体中，土壤样品被相应地密实压入到采样管的内腔中。最后采样管上移将土壤采样头从土体中拔出，旋下采样头即可取出采样管中的土壤样品。对于套钻式土壤样品的采集方式而言，土壤采样头是关键部件。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种大深度土壤采样头，该采样头的使用寿命长，在伸入土壤采样时与土壤之间的粘结力和阻力小，而且采样结束后土样易于从采样管中取出。

本发明包括套筒状的采样头；在所述套筒状的采样头上部外侧面上沿其周向设置外螺纹；在所述套筒状的采样头下部外侧面上沿其周向设置外凸出部；在所述套筒状的采样头下部内侧面上沿其周向设置内凸出部；在所述外凸出部上均匀地设置六个刀槽；所述每个刀槽中焊接一由硬质合金材料制成的刀片。

本发明中的土壤采样头螺纹连接在采样管的端部。当土壤阻力较小时，采用直压式取土样，即采样管轴向进给进入到土壤中；当土壤阻力较大时，采样管在轴向进给的同时，采样管带动采样头旋转，通过刀片的旋转切削作用，降低入土阻力。采样头的内腔中密实地压入采样土壤。设置在采样头下部外侧面上的外凸出部令采样头外径相对于采样管外径更大一些，减少采样管外壁与周围土壤的接触面积，从而在土壤采样过程中可减小采样管的扭矩，降低土壤对采样管的摩擦阻力，同时也利于采样管减粘脱土。设置在采样头下部内侧面上的内凸出部，可有效减少所取土样与采样管内壁的接触面积，从而减小土样对采样管内壁的摩擦阻力，有利于土样从采样管中取出，且保持土样原状。本发明中基于套钻方式的双凸结构大深度采样头，具有良好的减粘降阻和脱土性能。硬质合金制成的刀片具有优良的切削性能，刀片与采样头焊接可令刀片与采样头之间更加牢固可靠，从而延长土壤采样头的使用寿命。

作为本发明的改进，所述外凸出部表面是三个锥面的组合面，三个锥面的锥角分别为45°、30°及68°；所述内凸出部表面是单锥面，单锥面的锥角为15°。

上述锥角的角度是经拓扑形状力学优化而得到的，上述双凸结构的采样头具有较好的减粘降阻、脱土性能和切削性能。

作为本发明的进一步改进，在所述套筒状的采样头中部外侧面上对称地设置两个平面，以用于将采样头与套管连接时，方便扳手对套筒状采样头的夹持。

附图说明

图1是土壤采样头的局部剖视结构示意图；

图2是土壤采样头的侧视图；

图3是土壤采样头的俯视图；

图4是经拓扑形状力学优化的采样头的双凸结构。

具体实施方式

如图1、图2、图3和图4所示，本实施方式中的土壤采样头包括一套筒状的采样头1，在所述套筒状的采样头1的上部外侧面上沿其周向设置外螺纹2。在所述套筒状的采样头1的下部外侧面上沿其周向设置外凸出部3；在所述套筒状的采样头1的下部内侧面上沿其周向设置内凸出部3′。上述外凸出部3的表面是三个锥面的组合面，三个锥面的锥角分别为45°、30°及68°。内凸出部3′的表面是一个单锥面，单锥面的锥角为15°。在所述外凸出部3上均匀地设置六个安装槽4，在所述每个安装槽4中焊接一由硬质合金材料制成的刀片5。

另外，在所述套筒状的采样头1的中部外侧面上对称地设置两个平面6和6′。