一種可獲取連續(xù)土柱樣品的新型環(huán)刀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可獲取連續(xù)土柱樣品的新型環(huán)刀，包括成圓筒形且同軸設(shè)置的內(nèi)層刀體、中層刀體和外層刀體；內(nèi)層刀體、中層刀體和外層刀體的頂部齊平；內(nèi)層刀體為可拆分的兩個半圓筒形刀體；外層刀體套設(shè)在內(nèi)層刀體的外部，外層刀體的底部具有弧形的向內(nèi)收攏的收攏部，收攏部與內(nèi)層刀體的底部之間形成環(huán)狀縫隙；中層刀體可滑動地設(shè)置在內(nèi)層刀體和外層刀體之間，中層刀體的底部具有弧形的向內(nèi)收攏的切刀部；中層刀體滑動至底部時，切刀部從環(huán)狀縫隙中探出，切刀部底部的刀口完全合并。本發(fā)明新型環(huán)刀僅在土壤中鉆取一個洞，就可以完成對多個層次的土壤進(jìn)行連續(xù)取樣。
【專利說明】—種可獲取連續(xù)土柱樣品的新型環(huán)刀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種環(huán)刀，尤其涉及一種可獲取連續(xù)土柱樣品的新型環(huán)刀。

【背景技術(shù)】
[0002]環(huán)刀是土壤學(xué)研究中用來獲取原狀土壤以測定各種土壤指標(biāo)時必不可少的一種不銹鋼工具。研究工作中，經(jīng)常需要連續(xù)獲取不同層次的土壤樣品。但通過傳統(tǒng)環(huán)刀，則很難做到。
[0003]在試圖用傳統(tǒng)環(huán)刀獲取某一處土壤不同層次的樣品時，通常需要先挖一個大的土壤坑，切出一個垂直的土壤剖面，然后，針對不同層次土壤，分別鉆取環(huán)刀。取樣過程耗時、費力，而且隨著土壤深度的增加，困難也成倍增加，對環(huán)境的破壞也很大，并且也只能間斷地取得垂直方向上不同層次的土壤樣品。另外，傳統(tǒng)環(huán)刀在使用時，一股要求刀刃向下，垂直均勻下切。但實際操作時，卻難以保證環(huán)刀與水平面垂直。
[0004]本發(fā)明克服了上述缺陷，提出了一種可獲取連續(xù)土柱樣品的新型環(huán)刀。本發(fā)明新型環(huán)刀僅在土壤中鉆取一個洞，就可以取得含有多個層次土壤的連續(xù)土柱，不僅省力、高效、土柱樣品連續(xù)，而且對環(huán)境破壞程度達(dá)到最小。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提出了一種可獲取連續(xù)土柱樣品的新型環(huán)刀，包括成圓筒形且同軸設(shè)置的內(nèi)層刀體、中層刀體和外層刀體；所述內(nèi)層刀體、所述中層刀體和所述外層刀體的頂部齊平；所述內(nèi)層刀體為可拆分的兩個半圓筒形刀體；所述外層刀體套設(shè)在所述內(nèi)層刀體的外部，所述外層刀體的底部具有弧形的向內(nèi)收攏的收攏部，所述收攏部與所述內(nèi)層刀體的底部之間形成環(huán)狀縫隙；所述中層刀體可滑動地設(shè)置在所述內(nèi)層刀體和所述外層刀體之間，所述中層刀體的底部具有弧形的向內(nèi)收攏的切刀部；在取樣時，當(dāng)所述中層刀體滑動至底部時，所述切刀部從所述環(huán)狀縫隙中探出直至所述切刀部底部的刀口完全合并，將已經(jīng)擠入所述內(nèi)層刀體內(nèi)部的土壤柱與外界土壤分離，所述土壤柱被包覆在中層環(huán)刀內(nèi)。
[0006]本發(fā)明提出的所述可獲取連續(xù)土柱樣品的新型環(huán)刀中，所述外層刀體的內(nèi)壁設(shè)有至少一根滑動槽，所述中層刀體的外壁設(shè)有與所述滑動槽相互配合的滑動部。
[0007]本發(fā)明提出的所述可獲取連續(xù)土柱樣品的新型環(huán)刀中，進(jìn)一步包括手持部件，所述手持部件與所述中層刀體的頂部連接；當(dāng)所述中層刀體滑動至底部時，所述手持部件與所述內(nèi)層刀體和所述外層刀體的頂部持平，并通過螺栓分別與所述內(nèi)層刀體和所述外層刀體固定。
[0008]本發(fā)明提出的所述可獲取連續(xù)土柱樣品的新型環(huán)刀中，所述切刀部進(jìn)一步設(shè)置有插口 ；當(dāng)所述中層刀體滑動至底部時，所述插口與所述內(nèi)層刀體的底部齊平，所述插口用于插入橫隔板，將所述內(nèi)層刀體內(nèi)部的土柱樣品從所述中層刀體中分離。
[0009]本發(fā)明提出的所述可獲取連續(xù)土柱樣品的新型環(huán)刀中，所述外層刀體的內(nèi)部設(shè)置有至少一條通氣槽，所述外層刀體的外壁設(shè)置有至少一個細(xì)小通孔，所述細(xì)小通孔與所述通氣槽連通，向通氣槽通入高壓氣體后，氣體從所述細(xì)小通孔快速逸出對所述外層刀體外壁與緊密貼合的土壤之間充氣以增加氣壓，便于將所述新型環(huán)刀從土壤中提出。
[0010]本發(fā)明提出的所述可獲取連續(xù)土柱樣品的新型環(huán)刀中，所述外層刀體的頂部進(jìn)一步與頂蓋連接，通過下壓所述頂蓋將所述新型環(huán)刀壓入土壤中；所述頂蓋上設(shè)有提拉部，所述提拉部用于從土壤中提拉所述新型環(huán)刀。
[0011]本發(fā)明提出的所述可獲取連續(xù)土柱樣品的新型環(huán)刀中，所述頂蓋的頂部設(shè)有水平儀，用于調(diào)整使下壓或提拉的方向與水平面垂直。
[0012]本發(fā)明的有益效果包括:僅在土壤中鉆取一個洞，就可以完成對多個層次的土壤進(jìn)行連續(xù)取樣，不用通過挖大的土壤坑、做出垂直土壤剖面后，再逐層取土壤樣品，不僅節(jié)省大量人力，也使得土壤取樣工作對生境的破壞達(dá)到最低。取得的連續(xù)土壤樣品使得研究土壤性質(zhì)的連續(xù)變化成為可能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明可獲取連續(xù)土柱樣品的新型環(huán)刀的示意圖。
[0014]圖2是本發(fā)明可獲取連續(xù)土柱樣品的新型環(huán)刀的截面圖。
[0015]圖3是本發(fā)明可獲取連續(xù)土柱樣品的新型環(huán)刀的俯視圖。
[0016]圖4a是內(nèi)層刀體連接處的凹凸部的示意圖；圖4b是內(nèi)層刀體連接處的凹凸部的示意圖；圖4c是內(nèi)層刀體連接處的凹凸部的示意圖。
[0017]圖5是中層刀體的示意圖。
[0018]圖6是中層刀體和內(nèi)層刀體下滑至底部且設(shè)置有手持部件的新型環(huán)刀的截面圖。
[0019]圖7是插口的示意圖。
[0020]圖8是通氣槽與細(xì)小通孔的截面圖。
[0021]圖9是設(shè)置有頂蓋的新型環(huán)刀的示意圖。

【具體實施方式】
[0022]結(jié)合以下具體實施例和附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。實施本發(fā)明的過程、條件、實驗方法等，除以下專門提及的內(nèi)容之外，均為本領(lǐng)域的普遍知識和公知常識，本發(fā)明沒有特別限制內(nèi)容。
[0023]參見圖1、圖2與圖3，圖1顯示的是本發(fā)明新型環(huán)刀的示意圖。圖2顯示的是圖1中A-A截面的截面圖，圖3顯示的是新型環(huán)刀的俯視圖，該新型環(huán)刀包括成圓筒形且同軸設(shè)置的內(nèi)層刀體1、中層刀體2和外層刀體3。新型環(huán)刀的總高度設(shè)計為幾個不同檔次，內(nèi)層刀體1、中層刀體2和外層刀體3的內(nèi)徑也設(shè)計成多種不同尺寸。根據(jù)土壤質(zhì)地情況，選擇合適內(nèi)徑的環(huán)刀。當(dāng)土壤質(zhì)地松軟時，選用內(nèi)徑較大的環(huán)刀；當(dāng)土壤質(zhì)地較黏硬時，則選用內(nèi)徑較小的環(huán)刀，以便于插入土壤，取得土柱樣品。
[0024]內(nèi)層刀體I由兩個半圓筒形不銹鋼片構(gòu)成，兩個不銹鋼片合并后，在接觸的位置設(shè)有相互配合的凹凸部。圖4a_c顯示了三種不同的凹凸部，凹凸部相互嚙合使得兩個不銹鋼片相互連接，并以螺栓固定。在將本發(fā)明新型環(huán)刀插入土壤前，兩個半圓筒形不銹鋼片呈接合狀態(tài)，并用螺絲固定，在取出其中土柱時打開分離。
[0025]在整個新型環(huán)刀插入土壤前和提拉出土壤穴的過程中，內(nèi)層刀體I和外層刀體3始終保持連接，并在頂部用螺絲方式固定。在新型環(huán)刀從土壤中取出準(zhǔn)備取出其中土柱前，打開內(nèi)層刀體I與外層刀體3間的螺絲后分離。打開內(nèi)層刀體I的兩個不銹鋼片間的固定螺絲，從中提取出土柱樣品。
[0026]外層刀體3套設(shè)在內(nèi)層刀體I的外部，外層刀體3的底部具有弧形的向內(nèi)收攏的收攏部31，以便于插入土壤中。收攏部31與內(nèi)層刀體I的底部之間形成環(huán)狀縫隙4。
[0027]中層刀體2可滑動地設(shè)置在內(nèi)層刀體I和外層刀體3之間，中層刀體2的底部具有弧形的向內(nèi)收攏的切刀部21。切刀部21與收攏部31的弧度一致。在取樣時，當(dāng)所述中層刀體2滑動至底部時，所述切刀部21從所述環(huán)狀縫隙4中探出，將擠入內(nèi)層環(huán)刀的土壤柱與外界土壤切斷，并被包在中層環(huán)刀之內(nèi)，所述切刀部21底部的刀口完全合并，見圖5。本發(fā)明的較佳實施例中，外層刀體3的內(nèi)壁設(shè)有至少一根滑動槽32，中層刀體2的外壁設(shè)有與滑動槽32相互配合的滑動部22。中層刀體2可沿著滑動槽32在內(nèi)層刀體I和外層刀體3之間上下滑動。
[0028]如圖6所示，中層刀體2的頂部可與外接的手持部件5連接。中層刀體2的頂部設(shè)有螺紋口，可以與手持部件5以螺紋方式連接并固定。當(dāng)手持部件5與中層刀體2的主體接合并完全推入土壤，且手持部件5上緣與內(nèi)外層刀體3上端齊平時，中層刀體2的切刀部21恰好對接，從而將內(nèi)層刀體I內(nèi)部的土壤與外界土壤切斷、分離，并封住中層刀體2內(nèi)部的土柱樣品防止下漏。這時可以把手持部件5上緣與內(nèi)外層刀體3的上緣用螺絲固定。然后把新型環(huán)刀整體提拉出來。手持部件5可以與中層刀體嵌套，不用時可虛置，使用時擰緊螺絲。
[0029]參見圖7，中層刀體2的切刀部21設(shè)有一個細(xì)的插口 6，插口 6內(nèi)可插入一塊橫隔板。在兩個半截式弧形切刀外側(cè)的插口 6四周，設(shè)有淺且均勻的凹陷，該凹陷的深度和長寬尺寸與不銹鋼封片的厚度和長寬尺寸一致。在新型環(huán)刀插入土壤前以及新型環(huán)刀被從土壤中提拉出來的過程中，采用不銹鋼封片封住插口 6并以螺絲方式固定。在新型環(huán)刀整體插入土壤后，中層刀體2滑動至底部，且切刀部21的刀口完全合并時，插口 6恰好與內(nèi)層刀體I下緣齊平。在新型環(huán)刀被從土壤中提拉出來并準(zhǔn)備打開內(nèi)層刀體I時，在插口 6內(nèi)插入橫隔板使得內(nèi)層刀體I中的土柱樣品從中層刀體2中分離出來，可以形成完整連續(xù)的土柱樣品O
[0030]為了使插入土壤穴中的新型環(huán)刀易于被提拉出來，如圖8所示，在外層刀體3的壁上開設(shè)至少一條通氣槽7，上端開口在外層刀體3壁的頂部，通氣槽7的底部為密封。外層刀體3的外側(cè)壁至少設(shè)置一個細(xì)小通孔8，細(xì)小通孔8與通氣槽7連通。在新型環(huán)刀整體被從土壤穴中提拉出來之前，新型環(huán)刀外壁與周邊土壤可能貼合緊密，不便于拉出，這時，利用高壓氣筒，通過外層刀體3頂部的孔向通氣槽7內(nèi)充氣，吹開細(xì)小通孔8，使得外層刀體3與土壤接觸面之間充入高流速的氣體，以此減小上提時外層刀體3與土壤接觸面之間的阻力。
[0031]新型環(huán)刀整體被提拉出來后，先把內(nèi)層刀體I與外層刀體3分離，將內(nèi)層刀體I和中層刀體2提拉出來。向插口 6插入橫隔板后，縱向打開內(nèi)層刀體I的兩個半圓柱形不銹鋼片，將橫隔板以下、內(nèi)層刀體I以外的土壤去掉，取得內(nèi)層刀體I內(nèi)部完整連續(xù)的土柱樣品O
[0032]當(dāng)土壤較為緊實時，新型環(huán)刀被插入土壤的過程可借助機(jī)械或電機(jī)來完成。例如可使用三單元組合式千斤頂協(xié)助插入、二單元組合式千斤頂協(xié)助提拉。二單元組合式千斤頂是常見的液壓式千斤頂，最后的力方向向上，協(xié)助從土壤穴中提拉新型環(huán)刀；而三單元組合式千斤頂是由三個部分組成的千斤頂。每個部分為一個液壓缸，三者之間可以實現(xiàn)密封式連接組合。第二個液壓缸起到轉(zhuǎn)換力的傳送方向的作用，最后的力方向向下，協(xié)助將新型環(huán)刀整體壓入土壤中。
[0033]參閱圖9，外層刀體3的頂部進(jìn)一步與頂蓋9連接，通過下壓頂蓋9將新型環(huán)刀壓入土壤中。頂蓋9上設(shè)有提拉部91，提拉部91用于從土壤中提拉新型環(huán)刀。頂蓋9的頂部中央設(shè)有水平儀，例如由玻璃鋼包圍的氣泡，用于作為指示下壓或提拉的力方向與水平面垂直。
[0034]本發(fā)明的保護(hù)內(nèi)容不局限于以上實施例。在不背離發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到的變化和優(yōu)點都被包括在本發(fā)明中，并且以所附的權(quán)利要求書為保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種可獲取連續(xù)土柱樣品的新型環(huán)刀，其特征在于，包括成圓筒形且同軸設(shè)置的內(nèi)層刀體(I)、中層刀體(2)和外層刀體(3);所述內(nèi)層刀體(I)、所述中層刀體(2)和所述外層刀體(3)的頂部齊平； 所述內(nèi)層刀體(I)為可拆分的兩個半圓筒形刀體； 所述外層刀體(3)套設(shè)在所述內(nèi)層刀體(I)的外部，所述外層刀體(3)的底部具有弧形的向內(nèi)收攏的收攏部(31)，所述收攏部(31)與所述內(nèi)層刀體(I)的底部之間形成環(huán)狀縫隙⑷； 所述中層刀體(2)可滑動地設(shè)置在所述內(nèi)層刀體(I)和所述外層刀體(3)之間，所述中層刀體(2)的底部具有弧形的向內(nèi)收攏的切刀部(21);在取樣時，當(dāng)所述中層刀體(2)滑動至底部時，所述切刀部(21)從所述環(huán)狀縫隙(4)中探出直至所述切刀部(21)底部的刀口完全合并，將已經(jīng)擠入所述內(nèi)層刀體(I)內(nèi)部的土壤柱與外界土壤分離，所述土壤柱被包覆在中層環(huán)刀內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的可獲取連續(xù)土柱樣品的新型環(huán)刀，其特征在于，所述外層刀體(3)的內(nèi)壁設(shè)有至少一根滑動槽(32)，所述中層刀體(2)的外壁設(shè)有與所述滑動槽(32)相互配合的滑動部(22)。
3.如權(quán)利要求1所述的可獲取連續(xù)土柱樣品的新型環(huán)刀，其特征在于，進(jìn)一步包括手持部件(5)，所述手持部件(5)與所述中層刀體(2)的頂部連接；當(dāng)所述中層刀體(2)滑動至底部時，所述手持部件(5)與所述內(nèi)層刀體(I)和所述外層刀體(3)的頂部持平，并通過螺栓分別與所述內(nèi)層刀體(I)和所述外層刀體(3)固定。
4.如權(quán)利要求1所述的可獲取連續(xù)土柱樣品的新型環(huán)刀，其特征在于，所述切刀部(21)進(jìn)一步設(shè)置有插口 ￠);當(dāng)所述中層刀體(2)滑動至底部時，所述插口(6)與所述內(nèi)層刀體⑴的底部齊平，所述插口(6)用于插入橫隔板，將所述內(nèi)層刀體⑴內(nèi)部的土柱樣品從所述中層刀體(2)中分離。
5.如權(quán)利要求1所述的可獲取連續(xù)土柱樣品的新型環(huán)刀，其特征在于，所述外層刀體(3)的內(nèi)部設(shè)置有至少一條通氣槽(7)，所述外層刀體(3)的外壁設(shè)置有至少一個細(xì)小通孔(8)，所述細(xì)小通孔(8)與所述通氣槽(7)連通，向通氣槽(7)通入高壓氣體后，氣體從所述細(xì)小通孔(8)快速逸出對所述外層刀體(3)外壁與緊密貼合的土壤之間充氣以增加氣壓，便于將所述新型環(huán)刀從土壤中提出。
6.如權(quán)利要求1所述的可獲取連續(xù)土柱樣品的新型環(huán)刀，其特征在于，所述外層刀體(3)的頂部進(jìn)一步與頂蓋(9)連接，通過下壓所述頂蓋(9)將所述新型環(huán)刀壓入土壤中；所述頂蓋(9)上設(shè)有提拉部(91)，所述提拉部(91)用于從土壤中提拉所述新型環(huán)刀。
7.如權(quán)利要求6所述的可獲取連續(xù)土柱樣品的新型環(huán)刀，其特征在于，所述頂蓋(9)的頂部設(shè)有水平儀，用于調(diào)整使下壓或提拉的方向與水平面垂直。
【文檔編號】G01N1/08GK104390810SQ201410629138
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月10日
【發(fā)明者】李德志, 李經(jīng)綸, 秦艾麗 申請人:華東師范大學(xué)