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原文传递一种高地质背景区土壤生态风险评价用采样装置及方法

专利名称：	一种高地质背景区土壤生态风险评价用采样装置及方法
摘要：	本发明公开了一种高地质背景区土壤生态风险评价用采样装置及方法，包括冲击取样机构、土层剥离机构以及辅助支撑架；所述冲击取样机构包括开口朝下的取样斗，所述取样斗顶部固定设有连接滑杆，所述连接滑杆上端连接有冲击杆；所述冲击杆内具有能够沿所述冲击杆轴线往复运动的冲击锤；所述土层剥离机构包括滑动配合在所述连接滑杆上的剥离滑动筒、支撑盘，所述支撑盘下侧边缘处滑动配合连接有多个剥离板，整个装置结构紧凑，便于携带，在需要较多次的采样情况下，能够有效减轻工作人员的劳动量，利用冲击杆的冲击作用能够有效快速的钻取土壤样本，并在土壤取样过程中尽可能的保证土壤样本的完整性，便于工作人员对土层结构进行更加准确的分析。
专利类型：	发明专利
申请人：	生态环境部南京环境科学研究所;安徽省生态环境科学研究院
发明人：	应蓉蓉;芦园园;赵彩衣;夏冰;张晓雨;胡哲伟;季文兵;张亚;孙丽;尹爱经;冯艳红;葛宏艳;余灏
专利状态：	有效
申请日期：	2022-09-22T00:00:00+0800
发布日期：	2022-12-09T00:00:00+0800
申请号：	CN202211157386.8
公开号：	CN115452457A
代理机构：	北京彦开专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	刘婷
分类号：	G01N1/08;G;G01;G01N;G01N1;G01N1/08
申请人地址：	210042 江苏省南京市玄武区蒋王庙街8号;
主权项：	1.一种高地质背景区土壤生态风险评价用采样装置，其特征在于，包括冲击取样机构(10)、土层剥离机构(20)以及辅助支撑架(30)；所述冲击取样机构(10)包括开口朝下的取样斗(11)，所述取样斗(11)顶部固定设有连接滑杆(12)，所述连接滑杆(12)上端连接有冲击杆(13)；所述冲击杆(13)为中空结构，所述冲击杆(13)内具有能够沿所述冲击杆(13)轴线往复运动的冲击锤(131)，所述冲击锤(131)由电机通过曲柄连杆机构带动沿所述冲击杆(13)轴线往复运动；所述土层剥离机构(20)包括滑动配合在所述连接滑杆(12)上的剥离滑动筒(21)，所述剥离滑动筒(21)上固定设有支撑盘(211)，所述支撑盘(211)下侧边缘处滑动配合连接有多个剥离板(22)，所述剥离板(22)由电机驱动能够沿所述支撑盘(211)的向移动；多个所述剥离板(22)组合为包围在所述取样斗(11)外侧的环形结构，且多个所述剥离板(22)组合成的环形结构沿所述取样斗(11)轴向的尺寸需大于所述取样斗(11)的轴向尺寸；所述辅助支撑架(30)包括滑动配合连接在所述剥离滑动筒(21)外侧的稳固支撑筒(31)，所述稳固支撑筒(31)上固定设有稳固支撑板(32)，所述稳固支撑板(32)下侧连接有多根可伸缩的稳固支腿(33)。 2.根据权利要求1所述的一种高地质背景区土壤生态风险评价用采样装置，其特征在于：所述冲击杆(13)内的冲击锤(131)换由直线电机驱动使其沿所述冲击杆(13)轴线往复运动；所述冲击杆(13)内固定设有活塞筒(130)，所述冲击锤(131)滑动配合在所述活塞筒(130)中，所述活塞筒(130)中位于所述冲击锤(131)上方滑动配合设有驱动活塞(132)，所述冲击杆(13)内固定设有沿其轴向延伸的直线电机(133)，所述直线电机(133)的动子与所述驱动活塞(132)顶部之间连接有冲击驱动杆(134)，所述冲击驱动杆(134)的两端均以球铰链的形式连接。 3.根据权利要求1所述的一种高地质背景区土壤生态风险评价用采样装置，其特征在于：所述支撑盘(211)上具有多个沿径向延伸且上下贯通的径向滑动槽(212)，所述剥离板(22)顶部固定设有剥离板连接杆(221)，所述剥离板连接杆(221)向上延伸穿过所述径向滑动槽(212)，所述剥离板连接杆(221)上端以活动铰链的形式与所述剥离滑动筒(21)连接；所述径向滑动槽(212)远离所述剥离滑动筒(21)的内侧壁与所述剥离板连接杆(221)远离所述剥离滑动筒(21)的一侧之间顶压配合设有复位弹簧(222)，所述剥离板连接杆(221)靠近所述剥离滑动筒(21)的一侧滑动配合设有楔形块(24)；所述剥离滑动筒(21)外侧螺纹配合连接有剥离板控制环(23)，所述剥离板控制环(23)上固定设有第一齿圈(231)，所述剥离滑动筒(21)外侧转动配合连接设有第一齿轮(232)，所述第一齿轮(232)与所述第一齿圈(231)啮合连接，所述第一齿轮(232)由电机驱动；所述剥离板控制环(23)下端固定设有升降驱动盘(233)，所述楔形块(24)靠近所述剥离滑动筒(21)的一侧具有升降约束开槽(241)，所述升降驱动盘(233)的边缘处约束在升降约束开槽(241)内。 4.根据权利要求4所述的一种高地质背景区土壤生态风险评价用采样装置，其特征在于：所述第一齿轮(232)顶部固定设有手动驱动筒(234)，所述手动驱动筒(234)顶部具有内六角孔。 5.根据权利要求4所述的一种高地质背景区土壤生态风险评价用采样装置，其特征在于：所述升降约束开槽(241)内的上下两端均转动配合设有端面约束滚轴(242)，所述径向滑动槽(212)靠近所述剥离滑动筒(21)的内侧壁上转动配合连接有侧向约束滚轴(243)。 6.根据权利要求1所述的一种高地质背景区土壤生态风险评价用采样装置，其特征在于：所述支撑盘(211)下侧具有多个扇环容纳槽(213)，所述支撑盘(211)上位于所述扇环容纳槽(213)处具有多个上下贯通的伸缩通孔(214)；所述支撑盘(211)顶部位于所述伸缩通孔(214)处固定设有伸缩控制柱(28)，所述伸缩控制柱(28)为中空结构，所述伸缩控制柱(28)内滑动配合设有伸缩杆(281)，所述伸缩杆(281)上具有上下贯通的旋转配合孔(282)，所述旋转配合孔(282)内转动配合设有旋转杆(283)；所述旋转杆(283)下端延伸穿过所述伸缩通孔(214)，所述旋转杆(283)下端固定设有切割板(284)；所述伸缩控制柱(28)内顶部固定设有第一电机(285)，所述第一电机(285)通过螺纹丝杠机构驱动所述伸缩杆(281)沿所述伸缩控制柱(28)轴线移动，所述伸缩杆(281)顶部固定设有第二电机(286)，所述第二电机(286)用于驱动所述旋转杆(283)在所述旋转配合孔(282)中转动；所述伸缩杆(281)上固定设有驱动配合板(287)，所述驱动配合板(287)上具有上下贯通的螺纹孔(288)，所述第一电机(285)的输出轴上固定设有螺纹杆(289)，所述螺纹杆(289)螺纹传动配合在所述螺纹孔(288)内。 7.根据权利要求1所述的一种高地质背景区土壤生态风险评价用采样装置，其特征在于：所述稳固支腿(33)上端通过活动铰链与所述稳固支撑板(32)下侧相连，所述稳固支腿(33)包括支腿固定筒(331)以及滑动配合在所述支腿固定筒(331)内的支腿伸缩杆(332)，所述支腿伸缩杆(332)于所述支腿固定筒(331)之间的滑动阻尼可调；所述支腿伸缩杆(332)下端固定设有固定锥(333)。 8.根据权利要求1所述的一种高地质背景区土壤生态风险评价用采样装置，其特征在于：所述稳固支撑筒(31)顶部转动配合设有第一限位锁定螺钉(311)，所述剥离滑动筒(21)顶部转动配合设有第二限位锁定螺钉(215)；所述剥离滑动筒(21)外侧具有多个第一锁定槽(216)，所述连接滑杆(12)外侧具有多个第二锁定槽(121)；所述第一限位锁定螺钉(311)的螺钉帽能够卡在所述第一锁定槽(216)中，所述第二限位锁定螺钉(215)的螺钉帽能够卡在所述第二锁定槽(121)；所述第一限位锁定螺钉(311)的螺钉帽上具有与所述剥离滑动筒(21)外侧壁弧度一致的缺口，所述第二限位锁定螺钉(215)的螺钉帽上具有与所述连接滑杆(12)外侧壁弧度一致的缺口。 9.根据权利要求1所述的一种高地质背景区土壤生态风险评价用采样装置，其特征在于：与所述冲击杆(13)配套使用的有冲击连接杆(136)和冲击连接筒(137)，所述冲击杆(13)下端具有螺纹连接管(135)，所述冲击连接杆(136)与所述冲击连接筒(137)上端均能够与螺纹连接管(135)适配固定连接，所述冲击连接杆(136)下端能够与连接滑杆(12)顶端适配固定连接，且所述冲击连接杆(136)的外径需小于剥离滑动筒(21)的内径，所述冲击连接筒(137)为开口朝下的筒状结构，所述冲击连接筒(137)的下端能够与所述剥离滑动筒(21)顶端适配固定连接，所述冲击连接筒(137)的内径需大于所述连接滑杆(12)的外径。 10.根据权利要求1～9任意一项所述的一种高地质背景区土壤生态风险评价用采样装置进行一种高地质背景区土壤采样方法，其特征在于包括以下步骤： S1、首先将待取样位置的表面削平整，然后将整个装置放在待取样的位置，将支腿伸缩杆(332)下端的固定锥(333)插入地面稳固支撑整个装置； S2、将冲击杆(13)与连接滑杆(12)顶端连接，利用冲击杆(13)中冲击锤(131)往复运动的冲击作用将取样斗(11)插入土壤中，土壤样本被容纳在取样斗(11)中； S3、将冲击杆(13)从连接滑杆(12)顶端拆卸下然后与剥离滑动筒(21)顶端连接，利用冲击杆(13)中冲击锤(131)往复运动的冲击作用将多个剥离板(22)冲击插入土壤中，此时多个剥离板(22)包围在取样斗(11)外侧； S4、通过电机或者手动驱动第一齿轮(232)转动，进而带动剥离板控制环(23)旋转并带动升降驱动盘(233)产生沿剥离板控制环(23)轴线向下的位移，升降驱动盘(233)进一步驱动楔形块(24)移动，楔形块(24)在移动过程中会迫使剥离板(22)远离取样斗(11)； S5、多个剥离板(22)与取样斗(11)之间形成间隙后，在第一电机(285)的驱动下，伸缩杆(281)连同旋转杆(283)和切割板(284)在剥离板(22)与取样斗(11)之间的间隙中向下移动； S6、当切割板(284)的上表面与取样斗(11)下端面平齐时，第二电机(286)驱动旋转杆(283)转动并带动切割板(284)将取样斗(11)中的土壤样本与外界切割剥离； S7、最后将取样斗(11)连同连接滑杆(12)单独拆卸下，将冲击杆(13)与连接滑杆(12)顶端连接，利用冲击杆(13)的冲击作用将取样斗(11)中的土壤样本分离出来并装入样本容器中。