本发明公开一种原状土取样装置，属于土壤检测装置领域。其包括：壳体，所述壳体的竖直侧壁上设有第一通孔；环刀组件以及驱动机构，所述环刀组件安装于所述壳体内，并在所述驱动机构的驱动下沿所述第一通孔伸入或伸出所述壳体。本发明解决了采用现有环刀取土装置进行取土工作时作业量较大效率较低的问题。
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 CN 113358401 A (43)申请公布日 2021.09.07 (21)申请号 2.1 (22)申请日 2021.06.03 (71)申请人 国能神东煤炭集团有限责任公司 地址 017219 内蒙古自治区鄂尔多斯市伊 金霍洛旗乌兰木伦镇上湾金龙路北 申请人 中国神华能源股份有限公司神东煤 炭分公司 (72)发明人 张伟龙杨英明王惠风白璐 王亚军李杰任玺宁 (74)专利代理机构 北京邦信阳专利商标代理有 限公司 11012 代理人 熊保 (51)Int.Cl. G01N 1/08 (2006.01) G01N 1/04 (2006.01) 权利要求书2页 说明书5页 附图6页 (54)发明名称 一种原状土取样装置 (57)摘要 本发明公开一种原状土取样装置，属于土壤 检测装置领域。其包括：壳体，所述壳体的竖直侧 壁上设有第一通孔；环刀组件以及驱动机构，所 述环刀组件安装于所述壳体内，并在所述驱动机 构的驱动下沿所述第一通孔伸入或伸出所述壳 体。本发明解决了采用现有环刀取土装置进行取 土工作时作业量较大效率较低的问题。 A 1 0 4 8 5 3 3 1 1 N C CN 113358401 A 权利要求书 1/2页 1.一种原状土取样装置，其特征是，其包括： 壳体，所述壳体的竖直侧壁上设有第一通孔； 环刀组件以及驱动机构，所述环刀组件安装于所述壳体内，并在所述驱动机构的驱动 下沿所述第一通孔伸入或伸出所述壳体。 2.依据权利要求1所述的一种原状土取样装置，其特征是，所述驱动机构包括： 第一连杆，所述第一连杆固定于所述环刀组件上； 第二连杆，所述第二连杆与所述第一连杆铰接； 第一滑块，所述第一滑块滑动连接于所述壳体上，所述第一滑块上设有沿水平方向延 伸的第一滑道，所述第二连杆远离所述第一连杆的端部滑动连接于所述第一滑道上； 第二滑块，所述第二滑块固定连接于所述壳体上，所述第二滑块上设有沿竖直方向延 伸的第二滑道，所述第一连杆与所述第二连杆的铰接端滑动连接于所述第二滑道上； 第一驱动杆，所述第一驱动杆伸出所述壳体的上壁并沿竖直方向挪动，所述第一驱动 杆的下端与所述第一滑块连接； 所述第一驱动杆带动所述第一滑块沿所述壳体上下方向滑动时，所述第二连杆沿所述 第一滑道滑动，并带动所述第一连杆与所述第二连杆的铰接端沿所述第二滑道滑动，所述 第一连杆推动所述环刀组件沿第一通孔伸入或伸出所述壳体。 3.依据权利要求2所述的一种原状土取样装置，其特征是，所述环刀组件上通过两个 所述驱动机构驱动，两个所述驱动机构的所述第一连杆、所述第二连杆以及所述第一滑块 分别位于所述环刀组件的上下两侧；两个所述驱动机构的所述第二滑块连接或一体成型， 两个所述驱动机构的所述第一驱动杆互相平行设置。 4.依据权利要求2或3所述的一种原状土取样装置，其特征是，所述驱动机构还包括 手柄，所述手柄上设有驱动齿轮，所述第一驱动杆上设有与所述驱动齿轮啮合的传动齿段， 转动所述手柄使所述第一驱动杆沿竖直方向运动。 5.依据权利要求1所述的一种原状土取样装置，其特征是，所述环刀组件包括： 环刀取样件，所述环刀取样件为一端开口的筒状，所述环刀取样件的开口侧设有刀刃； 环刀连接件，所述环刀连接件用于将所述环刀取样件连接于所述驱动机构上，所述环 刀取样件上设有卡槽，所述环刀取样件卡接于所述卡槽上。 6.依据权利要求5所述的一种原状土取样装置，其特征是，所述环刀取样件由刀刃 段、圆筒主体段以及筒底段依次可拆卸连接而成。 7.依据权利要求6所述的一种原状土取样装置，其特征是，所述环刀取样件的所述筒 底段沿周向设置环形凹槽，所述环形凹槽与底端面之间的形成环形沿，所述环形沿插接于 所述环刀连接件的卡槽内。 8.依据权利要求1所述的一种原状土取样装置，其特征是，所述壳体内部设置滑动限 位件，所述滑动限位件位于所述环刀组件的上下两侧，用于限制所述环刀组件的滑动方向。 9.依据权利要求1所述的一种原状土取样装置，其特征是，所述壳体为方形壳体，所 述壳体的至少两个竖直侧壁上设置若干间隔排列的第二通孔，所述壳体通过穿设于所述第 二通孔的固定杆将所述壳体固定于钻孔的孔口处。 10.根据权利要求2所述的一种原状土取样装置，其特征是，所述第一驱动杆上在位 于所述壳体外侧的部分设置若干刻度标记，所述刻度标记用于表征所述环刀组件伸出或收 2 2 CN 113358401 A 权利要求书 2/2页 回的位置信息。 3 3 CN 113358401 A 说明书 1/5页 一种原状土取样装置 技术领域 [0001] 本发明涉及土壤检验测试领域，特别涉及一种原状土取样装置。 背景技术 [0002] 土壤容重是指土壤在未受到破坏的自然结构的情况下，单位体积中土的重量。土 壤容重的大小与土壤质地、结构、有机质含量、土壤紧实度、耕作措施等有关。土壤容重不仅 用于鉴定土壤颗粒间排列的紧实度，而且是计算土壤孔隙度和空气含量的必要数据。测定 土壤容重的方法有环刀法、蜡封法、水银排开法等，环刀法是常用的方法之一。 [0003] 常规环刀取土作业中，第一步是要人工挖出一个深度符合取土深度要求且能够容下 一个人蹲下作业的土坑，取样时环刀刃口朝下，环刀上口用专用工具盖上，用锤子击打专用 工具使环刀向土壤移动、达到要求深度后用铲子将环刀四周土壤挖掉，取下环刀完成取土 作业。这样的一个过程的操作非常不便，环刀在向土层施加压力时，需要人为控制，很难保证施力 的竖直度和施力过程的平稳性，取样的效果受人的因素影响较多，不够稳定，同时该作业方 式需要多人配合与协作才能完成，挖土作业劳动量大，效率较低。 发明内容 [0004] 本发明要解决的技术问题是采用现有环刀取土装置进行取土工作时作业量较大 效率较低的问题。 [0005] 针对上述技术问题，本发明提供如下技术方案： [0006] 一种原状土取样装置，其包括：壳体，所述壳体的竖直侧壁上设有第一通孔；环刀 组件以及驱动机构，所述环刀组件安装于所述壳体内，并在所述驱动机构的驱动下沿所述 第一通孔伸入或伸出所述壳体。 [0007] 本发明的部分实施方式中，所述驱动机构包括：第一连杆，所述第一连杆固定于所 述环刀组件上；第二连杆，所述第二连杆与所述第一连杆铰接；第一滑块，所述第一滑块滑 动连接于所述壳体上，所述第一滑块上设有沿水平方向延伸的第一滑道，所述第二连杆远 离所述第一连杆的端部滑动连接于所述第一滑道上；第二滑块，所述第二滑块固定连接于 所述壳体上，所述第二滑块上设有沿竖直方向延伸的第二滑道，所述第一连杆与所述第二 连杆的铰接端滑动连接于所述第二滑道上；第一驱动杆，所述第一驱动杆伸出所述壳体的 上壁并沿竖直方向挪动，所述第一驱动杆的下端与所述第一滑块连接；所述第一驱动杆带 动所述第一滑块沿所述壳体上下方向滑动时，所述第二连杆沿所述第一滑道滑动，并带动 所述第一连杆与所述第二连杆的铰接端沿所述第二滑道滑动，所述第一连杆推动所述环刀 组件沿第一通孔伸入或伸出所述壳体。 [0008] 本发明的部分实施方式中，所述环刀组件上通过两个所述驱动机构驱动，两个所 述驱动机构的所述第一连杆、所述第二连杆以及所述第一滑块分别位于所述环刀组件的上 下两侧；两个所述驱动机构的所述第二滑块连接或一体成型，两个所述驱动机构的所述第 一驱动杆互相平行设置。 4 4 CN 113358401 A 说明书 2/5页 [0009] 本发明的部分实施方式中，所述驱动机构还包括手柄，所述手柄上设有驱动齿轮， 所述第一驱动杆上设有与所述驱动齿轮啮合的传动齿段，转动所述手柄使所述第一驱动杆 沿竖直方向运动。 [0010] 本发明的部分实施方式中，所述壳体内部设置滑动限位件，所述滑动限位件位于 所述环刀组件的上下两侧，用于限制所述环刀组件的滑动方向。 [0011] 本发明的部分实施方式中，所述环刀组件包括：环刀取样件，所述环刀取样件为一 端开口的筒状，所述环刀取样件的开口侧设有刀刃；环刀连接件，所述环刀连接件用于将所 述环刀取样件连接于所述驱动机构上，所述环刀取样件上设有卡槽，所述环刀取样件卡接 于所述卡槽上。 [0012] 本发明的部分实施方式中，所述环刀取样件由刀刃段、圆筒主体段以及筒底段依 次可拆卸连接而成。 [0013] 本发明的部分实施方式中，所述环刀取样件的所述筒底段沿周向设置环形凹槽， 所述环形凹槽与底端面之间的形成环形沿，所述环形沿插接于所述环刀连接件的卡槽内。 [0014] 本发明的部分实施方式中，所述壳体为方形壳体，所述壳体的至少两个竖直侧壁 上设置若干间隔排列的第二通孔，所述壳体通过穿设于所述第二通孔的固定杆将所述壳体 固定于钻孔的孔口处。 [0015] 本发明的部分实施方式中，所述第一驱动杆上在位于所述壳体外侧的部分设置若 干刻度标记，所述刻度标记用于表征所述环刀组件伸出或收回的位置信息。 [0016] 本发明的技术方案相对现有技术具有如下技术效果： [0017] 本发明提供的原状土取样装置中，由于位于壳体内的环刀组件在驱动装置的驱动 下沿壳体侧壁上的第一通孔穿出，实现了水平方向进行土壤取样，这种取样装置不需要钻 孔的直径较大就可以实现取样，降低了取样工作量；同时，环刀组件与壳体顶壁的尺寸固定， 可根据要求的取样深度设置壳体的位置，方便取样，操作便利性较好。 附图说明 [0018] 下面将通过附图详细描述本发明中优选实施例，将有利于理解本发明的目的和优 点，其中: [0019] 图1为本发明原状土取样装置的一种具体实施方式的结构示意图； [0020] 图2为本发明原状土取样装置的一种具体实施方式的另一结构示意图； [0021] 图3为本发明原状土取样装置的一种具体实施方式的另一结构示意图； [0022] 图4为本发明原状土取样装置的一种具体实施方式中第一驱动杆与第一滑块的结 构示意图； [0023] 图5为本发明原状土取样装置的一种具体实施方式中第一连杆与第二连杆的结构 示意图； [0024] 图6为本发明原状土取样装置的一种具体实施方式中手柄的结构示意图； [0025] 图7为本发明原状土取样装置的一种具体实施方式中环刀组件的爆炸图； [0026] 图8为本发明原状土取样装置的一种具体实施方式中环刀组件的装配图。 5 5 CN 113358401 A 说明书 3/5页 具体实施方式 [0027] 下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施 例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术 人员在没做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0028] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、 “水平”、“内”、“外”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一定要有特定的方位、 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”、 “第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。 [0029] 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 以是直接相连，也能够最终靠中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的 普通技术人员而言，可以详细情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 [0030] 此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构 成冲突就可以相互结合。 [0031] 如图1‑图3所示为本发明的原状土取样装置的一种具体实施方式，该原状土取样 装置用于插入钻孔内将钻孔侧壁的土壤取出。其包括壳体10以及位于壳体10内的环刀组件 20以及驱动机构30，其中，所述壳体10的竖直侧壁上设有第一通孔10a，所述环刀组件20安 装于所述壳体10的第一通孔10a的区域内，并在所述驱动机构30的驱动下沿所述第一通孔 10a伸出所述壳体10外侧，插入所述钻孔侧壁的土壤内将土样取出。 [0032] 上述原状土取样装置中，由于位于壳体10内的环刀组件20在驱动装置的驱动下沿 壳体10侧壁上的第一通孔10a穿出，实现了水平方向进行土壤取样，这种取样装置不需要钻 孔的直径较大就可以实现取样，降低了取样工作量；同时，环刀组件20与壳体10顶壁的尺寸固 定，可根据要求的取样深度设置壳体10的位置，方便取样，操作便利性较好。 [0033] 具体地，如图2‑图5所示，所述驱动机构30包括：铰接连接的第一连杆31与第二连 杆32、与两者配合的第一滑块33与第二滑块34，以及驱动所述第一滑块33滑动的第一驱动 杆35；其中，所述第一连杆31固定于所述环刀组件20上；所述第一滑块33滑动连接于所述壳 体10上，所述第二滑块34固定连接于所述壳体10上，所述第一滑块33上设有沿水平方向延 伸的第一滑道331，所述第二连杆32远离所述第一连杆31的端部滑动连接于所述第一滑道 331上；所述第二滑块34上设有沿竖直方向延伸的第二滑道341，所述第一连杆31与所述第 二连杆32的铰接端滑动连接于所述第二滑道341上；所述第一驱动杆35伸出所述壳体10的 上壁并沿竖直方向挪动，所述第一驱动杆35的下端与所述第一滑块33连接。 [0034] 所述第一驱动杆35带动所述第一滑块33沿所述壳体10上下方向滑动时，所述第二 连杆32沿所述第一滑道331滑动，并带动所述第一连杆31与所述第二连杆32的铰接端沿所 述第二滑道341滑动，所述第一连杆31推动所述环刀组件20沿第一通孔10a伸入或伸出所述 壳体10。 [0035] 具体地，所述第一滑道331为设置于所述第一滑块33上的沿水平方向延伸的直线 形滑槽；所述第二连杆32远离所述第一连杆31的端部设有第一滑动轴321，所述第一滑动轴 321插接于所述第一滑道331内；所述第二滑道341为设置于所述第二滑块34上的沿竖直方 6 6 CN 113358401 A 说明书 4/5页 向延伸的直线的 端部位于所述第二滑道341内。 [0036] 为了使所述环刀组件20沿第一通孔10a稳定地滑入或滑出，所述环刀组件20上通 过两个所述驱动机构30驱动，两个所述驱动机构30的所述第一连杆31、所述第二连杆32以 及所述第一滑块33分别位于所述环刀组件20的上下两侧；两个所述驱动机构30的所述第二 滑块34连接或一体成型，两个所述驱动机构30的所述第一驱动杆35互相平行设置。 [0037] 在进行土壤取样时，位于所述环刀组件20上侧的所述第一驱动杆35驱动所述第一 滑块33向下移动，位于所述环刀组件20下侧的所述第一驱动杆35驱动所述第一滑块33向上 移动，位于所述环刀组件20上侧的所述第一连杆31与所述第二连杆32的铰接端向下移动， 位于所述环刀组件20下侧的所述第一连杆31与所述第二连杆32的铰接端向上移动，位于所 述环刀组件20上侧与位于所述环刀组件20下侧的所述第一连杆31向所述环刀组件20施加 沿水平方向朝所述壳体10外侧的作用力，将所述环刀组件20推出。当取样完成后，位于所述 环刀组件20上侧的所述第一驱动杆35驱动所述第一滑块33向上移动，位于所述环刀组件20 下侧的所述第一驱动杆35驱动所述第一滑块33向下移动，位于所述环刀组件20上侧的所述 第一连杆31与所述第二连杆32的铰接端向上移动，位于所述环刀组件20下侧的所述第一连 杆31与所述第二连杆32的铰接端向下移动，位于所述环刀组件20上侧与位于所述环刀组件 20下侧的所述第一连杆31向所述环刀组件20施加沿水平方向朝所述壳体10内侧的作用力， 将所述环刀组件20收回至壳体10内部。 [0038] 具体地，驱动所述第一驱动杆35上下移动的方式不唯一；一种实施方式中，如图6 所示，所述驱动机构30还包括手柄36，所述手柄36上设有驱动齿轮361，所述第一驱动杆35 上设有与所述驱动齿轮361啮合的传动齿段351，转动所述手柄36使所述第一驱动杆35沿竖 直方向运动。更具体地，所述驱动齿轮361处在两个所述第一驱动杆35之间，转动所述手柄 36时，所述驱动齿轮361可同时驱动两个所述第一驱动杆35移动。采用上述手柄36驱动第一 驱动杆35移动的方式使该取样装置的取样过程操作方便，工作可靠。 [0039] 具体地，如图7、图8所示，所述环刀组件20包括：用于取样的环刀取样件21以及用 于将所述环刀取样件21连接于所述驱动机构30上的环刀连接件22。其中，所述环刀取样件 21为一端开口的筒状，所述环刀取样件21的开口侧设有刀刃；所述环刀连接件22上设有卡 槽221，所述环刀取样件21卡接于所述卡槽221上。 [0040] 具体地，所述环刀连接件22远离所述环刀取样件21的一侧端面上设有第一轴座 222，所述第一连杆31远离所述第二连杆32的端部设有第二轴座311；所述环刀连接件22与 所述第一连杆31通过插接于所述第一轴座222与所述第二轴座311之间的销轴连接。 [0041] 具体地，所述环刀取样件21可采用三部分制造而成，其包括刀刃段21a、圆筒主体 段21b以及筒底段21c，三段之间通过内外螺纹依次可拆卸连接而成；三段可拆卸连接的环 刀取样件21能够保证取样时圆筒主体段21b能够充满土样，后续实验时，将位于圆筒主体段 21b两侧的刀刃段21a与筒底段21c拆除，则能够保证该取样装置的取样体积一致性。 [0042] 具体地，所述环刀取样件21的所述筒底段21c沿周向设置环形凹槽，所述环形凹槽 与底端面之间的形成环形沿21c1，所述环形沿21c1插接于所述环刀连接件22的卡槽221内。 更具体地，所述环刀连接件22成型为板体，其包括半圆形板段与矩形板段，所述幻想连接件 在垂直于其板面方向的侧面上开设所述卡槽221，所述环刀取样件21的环形沿21c1所述环 7 7 CN 113358401 A 说明书 5/5页 刀连接件22的矩形板段的卡槽221插入并滑动至所述半圆形板段的卡槽221内，实现环刀取 样件21与环刀连接件22的插接固定；拆卸所述环刀取样件21时，则将环刀取样件21沿所述 卡槽221滑出所述环刀连接件22。两者拆卸安装便捷。 [0043] 具体地，如图3及图8所示，为了尽最大可能避免所述环刀组件20移动时发生晃动，所述壳体10 内部设置滑动限位件11，所述滑动限位件11位于所述环刀组件20的上下两侧，用于限制所 述环刀组件20的滑动方向。更具体地，所述滑动限位件11为横跨于所述壳体10两侧端面之 间的杆体，所述环刀连接件22的上下两侧分别成型滑动套223，所述滑动套223套设于所述 杆体上，所述环刀连接件22在所述滑动限位件11的限制下沿水平方向滑动。 [0044] 具体地，所述壳体10为方形壳体，所述壳体10的至少两个竖直侧壁上设置若干间 隔排列的第二通孔10b，更具体地，所述第二通孔10b设置在所述壳体10相对的两侧壁上且 若干所述第二通孔10b沿竖直方向等距排列，所述壳体10通过穿设于所述第二通孔10b的固 定杆将所述壳体10固定于钻孔的孔口处。同时，根据所述第二通孔10b的安装的地方能判断 所述环刀组件20位于钻孔内的深度，可根据不同高度的取土要求更换所述壳体10安装在钻 孔的位置。 [0045] 具体地，由于所述第一驱动杆35的竖直移动位置与所述环刀组件20的水平移动位 置关联，为了使操作的人更好地了解钻孔内的环刀组件20的位置，所述第一驱动杆35上在位 于所述壳体10外侧的部分设置若干刻度标记，所述刻度标记用于表征所述环刀组件20伸出 或收回的位置信息。 [0046] 采用上述原状土取样装置进行土壤取样前，第一步是要在待取土位置做钻孔处 理，为此，首先用造洞铲在指定地点凿出一个深度符合标准要求的方洞，一种具体实施方式中， 造洞铲由支撑管和方筒状管组成。支撑管由四段组成，四段支撑管通过丝扣连接在一起，可 以拆分。根据钻孔需要的深度选择支撑管的个数。通过上述造洞铲进行钻孔后，则将上述原 状土取样装置伸入所述钻孔内，通过固定杆插接于所述壳体10的第二通孔10b内，并搭接于 钻孔的孔口处就可以实现该壳体10的安装固定，再通过转动手柄36就可以实现取样装置的取 样，该取样装置安装固定方便且取样简单易操作，取样效率较高。 [0047] 显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对 于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还能做出其它不同形式的变化或 变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或 变动仍处于本发明的保护范围之中。 8 8 CN 113358401 A 说明书附图 1/6页 图1 9 9 CN 113358401 A 说明书附图 2/6页 图2 10 10 CN 113358401 A 说明书附图 3/6页 图3 11 11 CN 113358401 A 说明书附图 4/6页 图4 12 12 CN 113358401 A 说明书附图 5/6页 图5 图6 13 13 CN 113358401 A 说明书附图 6/6页 图7 图8 14 14
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