[实用新型]原状土壤电动取样装置及系统

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，特别是涉及一种原状土壤电动取样装置及系统。

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取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原状土壤电动取样装置及系统，以解决现有技术中的大埋深土壤取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原状土壤电动取样装置，包括：

依次连接的手柄、带竖纹的传力杆和螺旋钻头，所述传力杆与所述螺旋钻头之间为可拆卸连接，所述螺旋钻头通过转动所述手柄或所述传力杆而转动；

膨胀套筒系统，包括：

平台，具有允许所述螺旋钻头、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

一对斜螺纹杆，可转动地设置在所述平台的上表面并对称地与所述传力杆的所述竖纹垂直啮合，所述一对斜螺纹杆具有摇柄，当通过所述摇柄使所述斜螺纹杆转动时，所述传力杆能够沿竖直方向运动；

超声波换能器，具有主体和能够相对所述主体振动的振动端，所述超声波换能器的所述主体能够替换所述螺旋钻头与所述传力杆可拆卸地连接；

环刀钻头，连接至所述超声波换能器的所述振动端；以及

用于为所述超声波换能器供电的驱动电源。

根据本实用新型的另一个方面，本实用新型还公开了一种原状土壤电动取样系统，包括：上述装置，所述驱动电源为蓄电池，所述系统还包括：用于将来自所述蓄电池的直流电转换为交流电并供给所述超声波换能器的逆变器。

与现有技术相比，本实用新型包括以下优点：