[实用新型]电动土壤钻取装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及土壤学实验研究设备技术领域，特别是涉及一种电动土壤钻取装置。

背景技术

土壤物理参数及其水动力特征参数是研究土壤水文过程的重要依据。为了获取土壤物理参数及其水动力特征参数，一般采用原状土取样。目前，随着地下水的大规模开采，华北平原的地下水位埋深由20世纪70年代的2～15m降至现在的8～30m，局部地区甚至达到了56m。那么，地下水位的下降使得土壤水文过程的研究深度从原来的几米拓展到了二十多米甚至更大的范围。

那么，在对大埋深土壤物理参数及水动力特征参数的研究中，由于地下水位埋深的增加，需获取原状土的深度也随之增加，而土壤受到的压力也会随深度的增加而不断加大，造成大埋深下的土壤也更加密实，获取原状土的难度加大。

目前的原状土取样装置有环刀取土钻和汽油动力取土钻。

其中，环刀取土钻主要通过转动顶部的T型手柄，来带动底部的螺旋钻头进行钻进，到达一定深度后可以将螺旋钻头更换为环刀钻头进行取土。这种环刀取土方案在获取地面2m以内的原状土比较容易，对于2m以下的土壤来说，由于土壤的密实程度相对较大并且密实程度随深度的增加而增加，那么如果取土则需要对T型手柄施加一个很大的力才能继续钻进和取土，这会对取样人员的劳动力需求很大且取土效率较低。

而汽油机动力取土钻则分为锤击式和震动式：锤击式取土钻是通过汽油机带动击锤不断对钻杆击打进行钻进；震动式取土钻则是通过不断对钻杆震动来达到钻进的目的。虽然汽油机动力取土钻能够在一定程度上减小对取样人员劳动力的需求，但是，汽油机取土装置的整套设备重量总体较高(例如高达20kg)，使得野外取土不便携带且购置费用较高。

由此可见，现有技术中的大埋深土壤采样装置普遍存在着土壤取样难度大、效率低以及成本高的问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种电动土壤钻取装置，以解决现有技术中的大埋深土壤采样装置所存在的土壤取样难度大、效率低以及成本高的问题。

为了解决上述问题，根据本实用新型的一个方面，本实用新型公开了一种电动土壤钻取装置，包括：

依次连接带竖纹的传力杆和钻头，所述传力杆与所述钻头之间为可拆卸连接，所述钻头通过转动所述传力杆而转动；

膨胀套筒系统，包括：

平台，具有允许所述传力杆穿过的第一通孔以及环绕所述第一通孔轴向设置的多个第二通孔；

套筒，由围绕所述平台的外周的多个钢片构成，每个钢片的顶端与所述平台连接，并且每个钢片的内侧设有楔形结构；

多根钢杆，与所述多个第二通孔一一对应，并且所述多根钢杆的上端具有螺纹，每根钢杆穿过对应的第二通孔，通过所述螺纹与位于所述第二通孔上方的螺母连接；

倒楔形铁环，位于所述套筒内，其中，所述多根钢杆在所述倒楔形铁环的内壁与所述倒楔形铁环固定连接，其中，所述倒楔形铁环的位置与所述楔形结构的位置对应，使得当转动所述螺母以使所述多根钢杆相对所述套筒向上运动时，所述倒楔形铁环能够与所述楔形结构接合并将所述楔形结构向外推开，从而使所述多个钢片远离彼此向外膨胀；以及

步进电机，包括主体和输出端，所述主体固定在所述平台的上表面，所述输出端连接有齿轮，其中，所述齿轮与所述传力杆的所述竖纹垂直啮合，当所述步进电机通电时，所述输出端带动所述齿轮以及所述传力杆转动。

与现有技术相比，本实用新型包括以下优点：

本实用新型的有益效果在于：使用本实用新型的电动土壤钻取装置时，当钻头钻到一定深度，可以将膨胀套筒系统放入钻孔当中，通过使套筒膨胀而与周围的土壤紧密接合，从而使膨胀套筒系统牢固地固定在土壤中；接着，可以通过开启步进电机，根据环刀钻头的螺纹间距，确定齿轮每旋转一圈环刀钻头的钻进/钻出距离，这样，就可以通过精确的控制步进电机的转动圈数，来使钻头合理的钻进和取出，使得环刀钻头中恰好装满土样，取土量的控制更加精确。本实用新型提出的这种方案不仅降低了大埋深土壤的取样难度，提高取了土效率，还能使得取样深度的控制更加精确。

附图说明

图1是根据本实用新型的一个实施例的一种电动土壤钻取装置的示意图；

图2是根据本实用新型的一个实施例的膨胀套筒系统的下部部分的放大示意图；

图3是根据本实用新型的一个实施例的膨胀套筒系统的上部部分的放大示意图；

图4是根据本实用新型的一个实施例的膨胀套筒系统的平台的俯视图；

图5是根据本实用新型的一个实施例的膨胀套筒系统的平台的侧视图；