一种用于冻土后土壤采集器

1.本发明涉及土壤采集技术领域，具体为一种用于冻土后土壤采集器。


背景技术：

2.在地质勘探中，往往需要利用钻机对一定地区内的土壤进行钻进采集，以对该地区多地层的地质情况进行调查研究，在一些高寒地区土壤表面温度低下，土壤表层都是冻土，使得土壤硬度增大，这会增加土壤取样分割的难度。
3.现有钻机在钻杆通过将金属取样管钻入土层内部，在进行土层钻进采集时具有以下缺点：
4.1、金属取样管较长，土壤被收入取样管内部后，将取样管取出时，土壤易受到重力影响从取样管内掉出，且较长的取样管会导致土壤取出不便，土壤粘附在取样管内部还会导致清洁困难；
5.2、一次性取出较长的土壤后，需要在土壤取出后根据不同深度的土壤将其分割为小份，影响取样效率；
6.3、现有取样管多通过下压时取样，取样管内壁与土壤的接触面产生的摩擦力会导致与取样管内壁接触的区域土壤发生错位，从而严重影响取样结果。


技术实现要素：

7.(一)解决的技术问题
8.针对现有技术的不足，本发明提供如下技术方案：一种用于冻土后土壤采集器，包括底座，所述底座上端面安装有钻进组件、支撑座、卸料组件和收集组件，所述支撑座用于对卸料组件进行支撑，使所述卸料组件保持水平，所述钻进组件和收集组件分别设置在卸料组件两侧，所述底座上端面开设有导向槽；
9.所述钻进组件包括气泵和支撑架，所述支撑架上端面安装有液压缸，所述支撑架一侧安装有驱动电机，所述支撑架内部安装有土壤采集部件，所述土壤采集部件外部套设有导向环，所述导向环通过两组连接轴转动连接在支撑架内部，一组所述连接轴贯穿支撑架与驱动电机输出端固定连接，所述气泵通过气管连通土壤采集部件内部；
10.所述卸料组件包括套管、过渡管和支撑柱，所述套管滑动连接在过渡管外部，所述套管一端固定连接有导向块，所述套管外部对称固定连接有两组转动轴，所述限位半环一端外部固定连接有限位半环，所述支撑柱共有两组且对称设置，所述套管通过外部的两组转动轴分别与两组支撑柱转动连接；
11.所述收集组件包括转盘和支撑柱，所述转盘安装在支撑柱一侧上部，所述转盘与支撑柱相邻一侧固定连接有驱动齿轮，所述支撑柱另一侧安装有伺服电机，所述伺服电机用于驱动转盘转动，所述转盘背离驱动齿轮一侧对称开设有四组拆分槽，所述拆分槽底部转动连接有拆分收集部。
12.作为进一步优选，所述所述土壤采集部件包括连接柱和采集管，所述连接柱外部
开设有定位槽，所述连接柱开设有与定位槽连通的导向口，所述采集管上端面固定连接有连通管，所述连通管上端面通过连接杆固定连接有对接块。
13.作为进一步优选，所述连接柱一端贯穿支撑架与液压缸输出端固定连接，所述定位槽大小与对接块相适配，所述连接杆大小与导向口相适配。
14.作为进一步优选，所述气泵通过气管连通连通管内部，所述采集管与连通管固定连接的一端外径逐渐减小至与连通管外径相等。
15.作为进一步优选，所述套管长度小于过渡管长度，所述过渡管一端与导向块背离套管一端齐平，所述限位半环与套管相邻一端安装有若干组弹簧。
16.作为进一步优选，所述转盘倾斜设置，所述采集管转动至与所述套管同心时，所述过渡管背离限位半环一端接触并垂直于转盘的斜面。
17.作为进一步优选，所述拆分收集部包括从动齿、转动柱和垫片，所述转动柱固定连接在从动齿上端面，所述转动柱外部固定连接有限位环，所述转动柱上端面边缘固定连接有修整片，所述底部固定连接有螺纹柱，所述螺纹柱一端贯穿从动齿和转动柱，且所述螺纹柱贯穿从动齿的一端固定连接有托片，所述垫片搭在托片上端面。
18.作为进一步优选，四组所述拆分收集部上的从动齿与在转盘上与驱动齿轮同侧，且四组所述拆分收集部上的从动齿均与驱动齿轮啮合。
19.作为进一步优选，所述修整片外部设置有用于摩擦冻土的粗糙层。
20.作为进一步优选，所述垫片滑动连接在拆分槽内部。
21.(二)有益效果
22.本发明提供了一种用于冻土后土壤采集器，具备以下有益效果：
23.本发明通过设置钻进组件、卸料组件和收集组件，其中液压缸驱动采集管进入土层对土壤取样，同时气泵会降低采集管内部的气压，使得采集管可将取样土壤完整的带出，且连接柱与采集管通过定位槽和对接块可拆卸连接，同时通过驱动电机驱动导向环转动，从而带动土壤采集部件转动，使得采集管与连接柱分离转向，且采集管转动时会与过渡管对接并带动卸料组件转动，当采集管与过渡管完全对接后，过渡管贴合转盘的斜面，通过气泵向采集管内部吹气，使得土壤从采集管内部进入过渡管内部，有效降低了土壤从采集管内部取出的难度，过渡管内部的土壤会根据高度进入若干拆分槽的内部，通过转动转盘，驱动齿轮通过从动齿带动四组拆分收集部转动，在土壤采集时完成不同深度的土壤分类，拆分收集部在转动时，修整片通过粗糙层会对拆分收集部内部的土壤进行打磨，将土壤柱外部错位的土表层打磨松散，从而将垫片和土壤一同取出时，土壤柱表面错位的土层会自动掉落，有效避免错位的土壤影响后续土壤的检测结果，并且通过转动螺纹柱可调节托片在拆分槽内部的位置，托片将垫片顶起，进而将拆分槽内部的土壤顶起，便于将土壤取出。
附图说明
24.图1为本发明的用于冻土后土壤采集器结构示意图；
25.图2为本发明的钻进组件结构示意图；
26.图3为本发明的土壤采集部件结构示意图；
27.图4为本发明的卸料组件局部剖视结构示意图；
28.图5为本发明的侧视图结构示意图图；
29.图6为本发明的收集组件结构示意图；
30.图7为本发明的收集组件正面结构示意图图；
31.图8为本发明的拆分收集部结构示意图；
32.图9为本发明的拆分收集部爆炸结构示意图。
33.图中：1底座、2钻进组件、21液压杆、22气泵、23驱动电机、24土壤采集部件、241连接柱、242定位槽、243对接块、244连接杆、245连通管、246采集管、247导向口、25导向环、26支撑架、3导向槽、4支撑座、5卸料组件、51套管、52过渡管、53限位半环、54弹簧、55支撑柱、56转动轴、57导向块、6收集组件、61转盘、62拆分收集部、621从动齿、622转动柱、623修整片、624垫片、625限位环、626螺纹柱、627托片、63驱动齿轮、64支撑柱、65伺服电机、66拆分槽。
具体实施方式
34.下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
35.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
36.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
37.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
38.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以
意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
39.如图1-9所示，本实施例提供一种用于冻土后土壤采集器，包括底座1，底座1上端面安装有钻进组件2、支撑座4、卸料组件5和收集组件6，支撑座4用于对卸料组件5进行支撑，使卸料组件5保持水平，钻进组件2和收集组件6分别设置在卸料组件5两侧，底座1上端面开设有导向槽3；
40.钻进组件2包括气泵22和支撑架26，支撑架26上端面安装有液压缸21，支撑架26一侧安装有驱动电机23，支撑架26内部安装有土壤采集部件24，土壤采集部件24外部套设有导向环25，导向环25通过两组连接轴转动连接在支撑架26内部，一组连接轴贯穿支撑架26与驱动电机23输出端固定连接，气泵22通过气管连通土壤采集部件24内部；
41.卸料组件5包括套管51、过渡管52和支撑柱55，套管51滑动连接在过渡管52外部，套管51一端固定连接有导向块57，套管51外部对称固定连接有两组转动轴56，限位半环53一端外部固定连接有限位半环53，支撑柱55共有两组且对称设置，套管51通过外部的两组转动轴56分别与两组支撑柱55转动连接；
42.收集组件6包括转盘61和支撑柱64，转盘61安装在支撑柱64一侧上部，转盘61与支撑柱64相邻一侧固定连接有驱动齿轮63，支撑柱64另一侧安装有伺服电机65，伺服电机65用于驱动转盘61转动，转盘61背离驱动齿轮63一侧对称开设有四组拆分槽66，拆分槽66底部转动连接有拆分收集部62。
43.请参阅图2、3和4，土壤采集部件24包括连接柱241和采集管246，连接柱241外部开设有定位槽242，连接柱241开设有与定位槽242连通的导向口247，采集管246上端面固定连接有连通管245，连通管245上端面通过连接杆244固定连接有对接块243。
44.进一步的，连接柱241一端贯穿支撑架26与液压缸21输出端固定连接，定位槽242大小与对接块243相适配，连接杆244大小与导向口247相适配。
45.进一步的，气泵22通过气管连通连通管245内部，采集管246与连通管245固定连接的一端外径逐渐减小至与连通管245外径相等。
46.具体来说，通过液压缸21驱动土壤采集部件24延导向环25下移并通过导向槽3钻入土层内部，进行土壤采集，通过气泵22吸气使装有土壤采集管246内壁气压降低，然后通过液压缸21将采集管246从土层内部提出，低压环境下土壤不易受到重力影响从采集管246掉出，然后通过驱动电机23驱动导向环25转动，采集管246会导向环25一起转动，采集管246在转动过程中与过渡管52一端接触，直至与过渡管52完全贴合，此时调节一组拆分收集部62与过渡管52一端贴合，通过气泵22向采集管246内部吹气，使得土壤从采集管246内部进入过渡管52内部，最后通过过渡管52进入拆分槽66内部，再通过伺服电机65转动31使得土壤直接被分到多个拆分槽66内部，在土壤采集时完成不同深度的土壤分类。
47.请参阅图1、4和5，套管51长度小于过渡管52长度，过渡管52一端与导向块57背离套管51一端齐平，限位半环53与套管51相邻一端安装有若干组弹簧54。
48.具体来说，当采集管246转动至与过渡管52接触时，采集管246随转动会挤压过渡管52，此时过渡管52通过限位半环53挤压弹簧54，使得弹簧54压缩，从而采集管246可转动至与过渡管52完全对接，在采集管246与过渡管52完全对接的过程中，过渡管52背离采集管246一端会不断向收集组件6一侧移动，在采集管246与过渡管52完全对接后，过渡管52贴合转盘61的斜面。
49.需要说明的是，导向块57为弧形，且采集管246的外径与导向块57的内径相等，
50.请参阅图6和7，转盘61倾斜设置，采集管246转动至与套管51同心时，过渡管52背离限位半环53一端接触并垂直于转盘61的斜面。
51.请参阅图8，和9拆分收集部62包括从动齿621、转动柱622和垫片624，转动柱622固定连接在从动齿621上端面，转动柱622外部固定连接有限位环625，转动柱622上端面边缘固定连接有修整片623，631底部固定连接有螺纹柱626，螺纹柱626一端贯穿从动齿621和转动柱622，且螺纹柱626贯穿从动齿621的一端固定连接有托片627，垫片624搭在托片627上端面。
52.进一步的，四组拆分收集部62上的从动齿621与在转盘61上与驱动齿轮63同侧，且四组拆分收集部62上的从动齿621均与驱动齿轮63啮合。
53.具体来说，伺服电机65驱动转盘61转动时，驱动齿轮63通过从动齿621带动四组拆分收集部62转动，待土壤被按高度完全分到四个拆分槽66内部后，转动螺纹柱626通过托片627将垫片624顶起，进而将拆分槽66内部的土壤顶起，最后将垫片624与土壤一起取走即可。
54.进一步的，修整片623外部设置有用于摩擦冻土的粗糙层。
55.具体来说，拆分收集部62在转动时，修整片623通过粗糙层会对拆分槽66内部的土壤进行打磨，将土壤柱外部错位的土表层打磨松散，从而将垫片624和土壤一同取出时，土壤柱表面错位的土层会自动掉落。
56.进一步的，垫片624滑动连接在拆分槽66内部。
57.工作原理：将土壤采集器移动到土壤采集点，通过液压缸21驱动土壤采集部件24，使采集管246通过导向槽3进入土层内部，然后启动气泵22内部采集管246内部进行抽气，降低采集填充有土壤的采集管246内部气压降低，通过液压缸21将采集管246从土层内部提出，启动驱动电机23驱动导向环25转动，从而带动采集管246转动，采集管246转动的同时，通过液压缸21调节连接柱241的高度，对接块243从定位槽242内部脱出，采集管246一端与过渡管52接触，采集管246挤压过渡管52使其向收集组件6一侧移动，同时带动卸料组件5转动，最终采集管246与过渡管52同心，且过渡管52背离采集管246的一端与转盘61斜面垂直，通过气泵22向采集管246内部吹气，使采集管246内部的土壤送入过渡管52内部，再通过过渡管52将土壤送入拆分槽66内部，同时转动转盘61，使过渡管52内部的土壤被分到多个拆分槽66内部，同时驱动电机23吹入采集管246内部的气流会将采集管246内壁粘附的灰尘清洁干净，然后关闭伺服电机65，转动螺纹柱626通过托片627将垫片624顶起，进而将拆分槽66内部的土壤顶起，将垫片624与土壤一起取走使用收集盒放置好，即完成土壤采集。
58.综上，本发明提供的一种用于冻土后土壤采集器，通过设置钻进组件2、卸料组件5和收集组件6，其中液压缸21驱动采集管246进入土层对土壤取样，同时气泵22会降低采集管246内部的气压，使得采集管246可将取样土壤完整的带出，且连接柱241与采集管246通过定位槽242和对接块243可拆卸连接，同时通过驱动电机23驱动导向环25转动，从而带动土壤采集部件24转动，使得采集管246与连接柱241分离转向，且采集管246转动时会与过渡管52对接并带动卸料组件5转动，当采集管246与过渡管52完全对接后，过渡管52贴合转盘61的斜面，通过气泵22向采集管246内部吹气，使得土壤从采集管246内部进入过渡管52内部，有效降低了土壤从采集管246内部取出的难度，过渡管52内部的土壤会根据高度进入若
干拆分槽66的内部，通过转动转盘61，驱动齿轮63通过从动齿621带动四组拆分收集部62转动，拆分收集部62在转动时，修整片623通过粗糙层会对拆分收集部62内部的土壤进行打磨，将土壤柱外部错位的土表层打磨松散，从而将垫片624和土壤一同取出时，土壤柱表面错位的土层会自动掉落，有效避免错位的土壤影响后续土壤的检测结果，并且通过转动螺纹柱626可调节托片627在拆分槽66内部的位置，托片627将垫片624顶起，进而将拆分槽66内部的土壤顶起，便于将土壤取出。
59.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种用于冻土后土壤采集器，其特征在于：包括底座(1)，所述底座(1)上端面安装有钻进组件(2)、支撑座(4)、卸料组件(5)和收集组件(6)，所述支撑座(4)用于对卸料组件(5)进行支撑，使所述卸料组件(5)保持水平，所述钻进组件(2)和收集组件(6)分别设置在卸料组件(5)两侧，所述底座(1)上端面开设有导向槽(3)；所述钻进组件(2)包括气泵(22)和支撑架(26)，所述支撑架(26)上端面安装有液压缸(21)，所述支撑架(26)一侧安装有驱动电机(23)，所述支撑架(26)内部安装有土壤采集部件(24)，所述土壤采集部件(24)外部套设有导向环(25)，所述导向环(25)通过两组连接轴转动连接在支撑架(26)内部，一组所述连接轴贯穿支撑架(26)与驱动电机(23)输出端固定连接，所述气泵(22)通过气管连通土壤采集部件(24)内部；所述卸料组件(5)包括套管(51)、过渡管(52)和支撑柱(55)，所述套管(51)滑动连接在过渡管(52)外部，所述套管(51)一端固定连接有导向块(57)，所述套管(51)外部对称固定连接有两组转动轴(56)，所述限位半环(53)一端外部固定连接有限位半环(53)，所述支撑柱(55)共有两组且对称设置，所述套管(51)通过外部的两组转动轴(56)分别与两组支撑柱(55)转动连接；所述收集组件(6)包括转盘(61)和支撑柱(64)，所述转盘(61)安装在支撑柱(64)一侧上部，所述转盘(61)与支撑柱(64)相邻一侧固定连接有驱动齿轮(63)，所述支撑柱(64)另一侧安装有伺服电机(65)，所述伺服电机(65)用于驱动转盘(61)转动，所述转盘(61)背离驱动齿轮(63)一侧对称开设有四组拆分槽(66)，所述拆分槽(66)底部转动连接有拆分收集部(62)。2.根据权利要求1所述的一种用于冻土后土壤采集器，其特征在于：所述所述土壤采集部件(24)包括连接柱(241)和采集管(246)，所述连接柱(241)外部开设有定位槽(242)，所述连接柱(241)开设有与定位槽(242)连通的导向口(247)，所述采集管(246)上端面固定连接有连通管(245)，所述连通管(245)上端面通过连接杆(244)固定连接有对接块(243)。3.根据权利要求2所述的一种用于冻土后土壤采集器，其特征在于：所述连接柱(241)一端贯穿支撑架(26)与液压缸(21)输出端固定连接，所述定位槽(242)大小与对接块(243)相适配，所述连接杆(244)大小与导向口(247)相适配。4.根据权利要求2所述的一种用于冻土后土壤采集器，其特征在于：所述气泵(22)通过气管连通连通管(245)内部，所述采集管(246)与连通管(245)固定连接的一端外径逐渐减小至与连通管(245)外径相等。5.根据权利要求1所述的一种用于冻土后土壤采集器，其特征在于：所述套管(51)长度小于过渡管(52)长度，所述过渡管(52)一端与导向块(57)背离套管(51)一端齐平，所述限位半环(53)与套管(51)相邻一端安装有若干组弹簧(54)。6.根据权利要求1所述的一种用于冻土后土壤采集器，其特征在于：所述转盘(61)倾斜设置，所述采集管(246)转动至与所述套管(51)同心时，所述过渡管(52)背离限位半环(53)一端接触并垂直于转盘(61)的斜面。7.根据权利要求1所述的一种用于冻土后土壤采集器，其特征在于：所述拆分收集部(62)包括从动齿(621)、转动柱(622)和垫片(624)，所述转动柱(622)固定连接在从动齿(621)上端面，所述转动柱(622)外部固定连接有限位环(625)，所述转动柱(622)上端面边缘固定连接有修整片(623)，所述(631)底部固定连接有螺纹柱(626)，所述螺纹柱(626)一
端贯穿从动齿(621)和转动柱(622)，且所述螺纹柱(626)贯穿从动齿(621)的一端固定连接有托片(627)，所述垫片(624)搭在托片(627)上端面。8.根据权利要求7所述的一种用于冻土后土壤采集器，其特征在于：四组所述拆分收集部(62)上的从动齿(621)与在转盘(61)上与驱动齿轮(63)同侧，且四组所述拆分收集部(62)上的从动齿(621)均与驱动齿轮(63)啮合。9.根据权利要求7所述的一种用于冻土后土壤采集器，其特征在于：所述修整片(623)外部设置有用于摩擦冻土的粗糙层。10.根据权利要求7所述的一种用于冻土后土壤采集器，其特征在于：所述垫片(624)滑动连接在拆分槽(66)内部。

技术总结
本发明提供一种用于冻土后土壤采集器，包括底座，所述底座上端面安装有钻进组件、支撑座、卸料组件和收集组件，所述支撑座用于对卸料组件进行支撑，使所述卸料组件保持水平，所述钻进组件和收集组件分别设置在卸料组件两侧，所述底座上端面开设有导向槽；所述钻进组件包括气泵和支撑架，所述支撑架上端面安装有液压缸，所述支撑架一侧安装有驱动电机，所述支撑架内部安装有土壤采集部件，所述土壤采集部件外部套设有导向环，所述导向环通过两组连接轴转动连接在支撑架内部，一组所述连接轴贯穿支撑架与驱动电机输出端固定连接，本发明有效降低了土壤从采集管内部取出的难度，在土壤采集时完成不同深度的土壤分类。采集时完成不同深度的土壤分类。采集时完成不同深度的土壤分类。


技术研发人员：马红红 杨志莹 蒲胜海 马兴旺 王则玉 吴湘琳 涂永峰 赵冬梅
受保护的技术使用者：新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所（新疆维吾尔自治区新型肥料研究中心）
技术研发日：2023.05.24
技术公布日：2023/8/21