專利名稱：柱狀淺層底泥采樣器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境工程、環(huán)境科學(xué)、生物工程、給排水科學(xué)與工程領(lǐng)域，是一種用于河流、湖泊、水庫和淺海區(qū)域進行水環(huán)境檢測、地球化學(xué)與水文水利學(xué)分析的底泥及沉積物取樣裝置。
背景技術(shù)：
選用底泥采樣器一般要求取樣簡便快捷；盡量減少操作過程中對于樣品的壓縮，保存沉積物的原始厚度和分層結(jié)構(gòu)；采樣器可迅速清洗清潔；樣品基本保持原樣。底泥采樣器的種類很多，依據(jù)采樣時水體的深度，以及底泥性質(zhì)和組成的不同，需要應(yīng)用不同類型的底泥采樣器。主要包括適用于沙質(zhì)底泥采樣的圓錐式采樣器、鉆頭式采樣器、懸錘式采樣器??；適用于含卵石底泥的鍬式采樣器、蛘式采樣器；適用于湖泊和海洋底泥采樣拖曳式采樣器、表層采樣器和柱狀采樣器三類。其中，由于柱狀采樣器能夠用于底泥的分層分析，便于詳細(xì)深入地考察底泥物理、化學(xué)和生物性質(zhì)，了解物質(zhì)和能量循環(huán)規(guī)律，因此在底泥的檢測與分析中得到了廣泛的應(yīng)用。柱狀底泥采樣器按照動力類型的不同又可分為電力驅(qū)動機械式底泥采樣器和手動米樣器。電力驅(qū)動機械式米樣器適用于大規(guī)模、大范圍的底泥米樣活動，省時、省力、效率較高，但也存在較顯著的缺點。主要表現(xiàn)在相應(yīng)的配合裝置復(fù)雜，如在大水域采樣需配備船舶；對采樣環(huán)境有較高要 求，如要求航道通暢、水深較大，要求充足的電力供應(yīng)；成本較高；攜帶較麻煩；需要細(xì)心的維護保養(yǎng)等。手動采樣器主要以人體力作為采樣器的驅(qū)動力，同時利用杠桿作用達(dá)到省力的目的。手動采樣器可以克服電力驅(qū)動機械式采樣器的部分缺點，形成自身特有的應(yīng)用領(lǐng)域。但是手動底泥采樣器底部普遍做成刀刃狀，較費力。另外值得注意的是，底泥采樣工作不同于土壤采樣，底泥的含水量一般較高，物理性質(zhì)較特殊，同時采樣器缺少對應(yīng)的截留截斷柱狀底泥樣品，依靠樣品自行斷裂，因此導(dǎo)致在實際采樣過程中，底泥樣品易脫落、易受壓縮、樣品斷裂位置不確定、破壞底泥原有性狀，降低了底泥采樣工作的效率，影響后續(xù)的測試和研究工作。(柱狀透明采泥管.北京:北京普力特儀器有限公司Meeker型沉積物原狀采樣器.北京:北京奧特蘭德科技有限公司)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有裝置的缺陷，提供一種底部鋸齒狀、內(nèi)部具有截斷裝置、保持樣品完整的自有性狀、更加省力、工作效率較高、保證后續(xù)測試工作樣品準(zhǔn)確性的柱狀底泥米樣器。本發(fā)明的目的通過如下措施來達(dá)到:一種柱狀淺層底泥采樣器，由底泥采樣裝置和套裝在底泥采樣裝置內(nèi)的底泥樣品截斷封裝裝置組成；所述的底泥采樣裝置包括依次連接的下手柄、外套筒、導(dǎo)向器和取樣頭；所述底泥樣品截斷封裝裝置包括依次連接的上手柄、內(nèi)驅(qū)動桿及滾球，內(nèi)驅(qū)動桿與設(shè)置在外套筒內(nèi)孔上的定螺母配合螺紋連接，內(nèi)驅(qū)動桿及滾球的下移帶動上驅(qū)動塊、下驅(qū)動塊、內(nèi)套筒、阻隔塊、驅(qū)動片、截斷刀頭下移，并通過導(dǎo)向器的限位使截斷刀頭的下部逐漸內(nèi)翻并靠近合攏，上手柄位于底泥采樣裝置的上端面之上。利用下手柄、外套筒、導(dǎo)向器和取樣頭在垂直方向上將底泥樣品與周圍底泥分離并使其進入套筒內(nèi)，保證樣品不受壓縮；利用上手柄、內(nèi)驅(qū)動桿、內(nèi)套筒、驅(qū)動片、截斷刀頭將柱狀底泥樣品截斷，保證柱狀底泥樣品不會從采樣器滑落；取樣頭底部呈鋸齒狀，通過下手柄、外套筒的旋轉(zhuǎn)帶動取樣頭切割底泥，達(dá)到省力的目的；導(dǎo)向器內(nèi)側(cè)呈半球形圓窩狀，上部與外套筒平滑過渡，截斷刀頭在上手柄、內(nèi)驅(qū)動桿、驅(qū)動片的驅(qū)動下垂直向下運動，并經(jīng)過導(dǎo)向器內(nèi)側(cè)半球形圓窩的擠壓和調(diào)整，從而向套筒中心彎曲并截斷樣品；導(dǎo)向器上部內(nèi)外直徑較大，下部內(nèi)外直徑較小，上部內(nèi)外直徑與外套筒相同，而下部內(nèi)外直徑與取樣頭一致，上部和下部外壁利用圓弧平滑過渡。作用有:進入底泥中較省力；保證底泥能夠從內(nèi)套筒中方便取出；為內(nèi)外套筒組成的驅(qū)動片滑道留有空間，使其不影響底泥樣品進入采樣器，對底泥樣品不構(gòu)成壓縮和破壞危險；為調(diào)整驅(qū)動片方向的半球形圓窩留有空間，使截斷刀頭發(fā)揮其截斷柱狀底泥樣品的作用。本發(fā)明的有益效果是:與現(xiàn)有技術(shù)相比，集成了外部上大下小并帶有鋸齒的取樣頭，保證柱狀采樣器底泥采樣時能夠省力，并減少對樣品的壓縮破壞；內(nèi)部附有樣品截斷裝置，可主動截斷柱狀底泥樣品，并在隨采樣器提升樣品過程中封裝樣品，防止樣品脫落，同時不影響底泥樣品進入采樣器，保證樣品完整性，提高工作效率，保證樣品測試準(zhǔn)確性。


圖1是本發(fā)明構(gòu)成的俯視·
圖2是本發(fā)明構(gòu)成的正視圖；圖3是圖1的1-1剖面圖；圖4是圖2的I1-1I剖面放大圖；圖5是圖3的A點大樣圖；圖6是圖3的B點大樣圖；圖7是圖3的C點大樣圖；圖8是圖3的D點大樣圖；圖9是本發(fā)明構(gòu)成的西南等軸測圖。
具體實施例方式參見圖1-圖9:本發(fā)明由底泥采樣裝置和套裝在底泥采樣裝置內(nèi)的底泥樣品截斷封裝裝置組成。所述的底泥采樣裝置包括依次連接的下手柄2、外套筒14、導(dǎo)向器18和取樣頭19 ;所述底泥樣品截斷封裝裝置包括依次連接的上手柄1、內(nèi)驅(qū)動桿5及滾球13，內(nèi)驅(qū)動桿5與設(shè)置在外套筒14內(nèi)孔上的定螺母4配合螺紋連接，內(nèi)驅(qū)動桿5及滾球13的下移帶動上驅(qū)動塊9、下驅(qū)動塊10、內(nèi)套筒15、阻隔塊21、驅(qū)動片16、截斷刀頭17下移，并通過導(dǎo)向器18的限位使截斷刀頭17的下部逐漸內(nèi)翻并靠近合攏，上手柄I位于底泥采樣裝置的上端面之上。如圖1、圖2、圖3和圖9所示,所述的底泥采樣裝置包括依次連接的下手柄2、外套筒14、導(dǎo)向器18和取樣頭19。所述的下手柄2和外套筒14呈圓管狀，外直徑相同，下手柄2在中點部位與外套筒14的一端經(jīng)焊接方式垂直連接在一起；所述的取樣頭19整體呈圓管狀，直徑小于外套筒14，下部帶有鋸齒20 ;所述的導(dǎo)向器18外部呈同心異徑管狀，上部內(nèi)徑和外徑與外套筒14內(nèi)徑和外徑相同，下部外徑與取樣頭19外徑相同；外套筒14與導(dǎo)向器18采用螺紋連接，方便底泥樣品的取出。導(dǎo)向器18與取樣頭19采用焊接方式連接在一起，連接處光滑過渡，以便減輕本發(fā)明向下進入底泥的阻力。當(dāng)手動旋轉(zhuǎn)并下壓下手柄2時，帶動外套筒14、導(dǎo)向器18、取樣頭19和鋸齒20旋轉(zhuǎn)，鋸齒20切割底泥，使柱狀底泥樣品不斷進入本發(fā)明內(nèi)。如圖3、圖4、圖5、圖6、圖7和圖8所示，底泥樣品截斷封裝裝置包括依次連接的上手柄1、內(nèi)驅(qū)動桿5、定螺母4、滾球13、上驅(qū)動塊9、下驅(qū)動塊10、驅(qū)動片16、內(nèi)套筒15、阻隔塊21、截斷刀頭17和導(dǎo)向器18，導(dǎo)向器18底泥樣品截斷封裝裝置和底泥采樣裝置共用的裝置。所述的上手柄I和內(nèi)驅(qū)動桿5呈圓柱狀，直徑相同且小于外套筒14內(nèi)直徑，上手柄I在圓柱外壁中點部位與內(nèi)驅(qū)動桿5的一端經(jīng)焊接方式垂直連接在一起，并通過下手柄2上部中點部位的穿孔3進入外套筒14內(nèi)部；所述的定螺母4呈圓管狀，加工有內(nèi)螺紋，夕卜壁通過圓環(huán)狀的固定環(huán)8與外套筒14內(nèi)壁焊接連接；內(nèi)驅(qū)動桿5的中下部位加工有傳動螺紋6，與定螺母4螺紋連接，當(dāng)旋動內(nèi)驅(qū)動桿5時可在外套筒14內(nèi)做上下和旋轉(zhuǎn)運動；所述的滾球13呈圓球狀，上部中心開有內(nèi)螺紋圓孔，與內(nèi)驅(qū)動桿5下部螺紋連接；所述的上驅(qū)動塊9和下驅(qū)動塊10呈圓柱狀，上驅(qū)動塊9上部中心位置開有圓柱形孔11，與下部中心位置加工的上半球形圓孔相通，圓柱形孔11的直徑大于內(nèi)驅(qū)動桿5而小于上半球形圓孔，上驅(qū)動塊9在外壁的上半球形圓孔的下部加工有內(nèi)螺紋，下驅(qū)動塊10上部中心位置加工有與上驅(qū)動塊9的上半球形圓孔直徑相同的下半球形圓孔，下驅(qū)動塊10外壁加工有外螺紋。當(dāng)上驅(qū)動塊9和下驅(qū)動塊10螺紋連接時，組成球形空腔12，在球形空腔12中放有外直徑大于圓柱形孔11孔徑的滾球13。上驅(qū)動塊9、下驅(qū)動塊10和滾球13組成的裝置與內(nèi)驅(qū)動桿5聯(lián)動后，可消除內(nèi)驅(qū)動桿5通過傳動螺紋6帶來的旋轉(zhuǎn)運動，并在其帶動下沿外套筒14的中心軸作垂直上下運動。

所述的驅(qū)動片16共8片，其橫截面呈圓弧狀，上下成條片狀；所述的內(nèi)套筒15呈圓管狀，其外徑小于外套筒14的內(nèi)徑，內(nèi)徑大于取樣頭19的內(nèi)徑；所述的阻隔塊21呈長方體狀，長度與內(nèi)套筒15保持一致，共8塊。內(nèi)套筒15套裝于外套筒14內(nèi)部，安裝于下驅(qū)動塊10與導(dǎo)向器18之間，中心軸與外套筒14重合,上下端分別與下驅(qū)動塊10和導(dǎo)向器18保持適當(dāng)距離；內(nèi)套筒15外壁通過8塊阻隔塊21固定于外套筒14內(nèi)壁，各阻隔塊21以外套筒14中心軸為中心呈圓周放射狀均勻分布，外套筒14、內(nèi)套筒15和阻隔塊21組成8組空間相等的弧形滑道。8片驅(qū)動片16上部與下驅(qū)動塊10固定連接，且每片驅(qū)動片16穿過一組外套筒14、內(nèi)套筒15和阻隔塊21組成的8組滑道。在下驅(qū)動塊10的帶動下，驅(qū)動片16可在各自滑道內(nèi)做垂直方向的上下運動。所述的截斷刀頭17共8片，分別連接在8片驅(qū)動片16下端，并裸露在由外套筒
14、內(nèi)套筒15和阻隔塊21組成的滑道下端。截斷刀頭17上端呈與驅(qū)動片16同尺寸的圓弧狀，下部為圓滑過渡的尖端，尖端長度在外套筒14與內(nèi)套筒15的半徑尺寸數(shù)值之間。所述的導(dǎo)向器18上部內(nèi)徑與外套筒14內(nèi)徑相同，下部內(nèi)徑與取樣頭19的內(nèi)徑相同，導(dǎo)向器18上部與外套筒14螺紋連接，作用是保證底泥樣品可以順利取出，導(dǎo)向器18下部與取樣器19焊接連接，上部和下部通過直徑與外套筒14內(nèi)徑相同的圓弧形曲面過渡，該曲面的圓心與導(dǎo)向器18上部圓心重合。在驅(qū)動片16的垂直方向的上下運動帶動下，當(dāng)截斷刀頭17向下運動，下部尖端部分遇導(dǎo)向器18的曲面并被其阻擋并改變向下的運動方向；驅(qū)動片16繼續(xù)向下運動，將帶動截斷刀頭17沿導(dǎo)向器18光滑曲面滑動，8片截斷刀頭17逐漸向中心靠攏，由于截斷刀頭17的尖端長度在外套筒14與內(nèi)套筒15的半徑尺寸數(shù)值之間，在靠攏過程中能夠較好的契合在一起，從而截斷已進入內(nèi)套筒15內(nèi)的柱狀底泥樣品。當(dāng)本發(fā)明向上提起時，由于截斷刀頭17的封裝作用，可防止底泥樣品脫落。為保證本發(fā)明在安裝、攜帶、維護和維修方面的便利，同時不影響本發(fā)明使用的前提下，在外套筒14的上部，內(nèi)套筒15與下驅(qū)動塊10之間的位置設(shè)置有螺紋套管22。螺紋套管22呈圓筒狀，外壁加工有防止打滑的網(wǎng)格狀紋路，內(nèi)壁上、下部分分別加工有正向和反向螺紋，內(nèi)壁中點部位設(shè)環(huán)形凸起阻隔，相對應(yīng)的，外套筒14上半段下端和下半段上端加工有正向和反向外螺紋。外套筒14上半段、螺紋套管22和外套筒14下半段通過螺紋連接以方便本發(fā)明拆卸、安裝、攜帶、維護和維修，同時將螺紋套管22設(shè)置此處，能夠保證外套筒14大部分進入底泥中而不會受到螺紋套管22的阻擋。本發(fā)明的使用步驟是:首先，將本發(fā)明垂直放置在底泥表面，手動旋轉(zhuǎn)并下壓下手柄2，帶動外套筒14、導(dǎo)向器18、取樣頭19和鋸齒20旋轉(zhuǎn)下行，鋸齒20切割底泥，使柱狀底泥樣品不斷進入內(nèi)套筒15內(nèi)。然后，手動旋轉(zhuǎn)上手柄1，通過傳動螺紋6與定螺母4，帶動內(nèi)驅(qū)動桿5旋轉(zhuǎn)并向下運動，由上驅(qū)動塊9、下驅(qū)動塊10、滾球13消去內(nèi)驅(qū)動桿5和上手柄I的旋轉(zhuǎn)運動，帶動驅(qū)動片16、截斷刀頭17向下運動，8片截斷刀頭17經(jīng)導(dǎo)向器18阻擋并引導(dǎo)，逐漸靠近合攏，從而截斷已進入內(nèi)套筒15內(nèi)的柱狀底泥樣品。最后，將本發(fā)明從底泥中提出，反向旋轉(zhuǎn)上手柄1，帶動截斷刀頭退回滑道內(nèi)；由于取樣頭19的內(nèi)徑小于內(nèi)套筒15的內(nèi)徑，經(jīng)過取樣頭19的柱狀底泥樣品的直徑要小于內(nèi)套筒15，因此旋開導(dǎo)向器18和取樣頭19，可方便的將柱狀底泥樣品取出，進行分層并封裝。本發(fā)明的實施例是:本發(fā)明整體采用不銹鋼制作。下手柄2壁厚2_4mm，外徑與外套筒14相同，長度4 00-500mm ;外套筒14壁厚l_2mm，外徑30_60mm，內(nèi)套筒15壁厚
1-1.5mm，外徑25_75mm。同一裝置中外套筒14內(nèi)徑大于內(nèi)套筒15外徑2_4mm。驅(qū)動片16和截斷刀頭壁厚1-1.5mm。上手柄1、內(nèi)驅(qū)動桿5直徑12_16mm，上手柄I長度400_500臟，內(nèi)驅(qū)動桿5的長度400-500mm，外套筒14長度1500_2500mm，內(nèi)套筒15長度800_1300mm，驅(qū)動片 16 長度 1000-1500mm。
權(quán)利要求
1.柱狀淺層底泥采樣器，其特征在于，由底泥采樣裝置和套裝在底泥采樣裝置內(nèi)的底泥樣品截斷封裝裝置組成；所述的底泥采樣裝置包括依次連接的下手柄、外套筒、導(dǎo)向器和取樣頭；所述底泥樣品截斷封裝裝置包括依次連接的上手柄、內(nèi)驅(qū)動桿及滾球，內(nèi)驅(qū)動桿與設(shè)置在外套筒內(nèi)孔上的定螺母配合螺接，內(nèi)驅(qū)動桿及滾球的下移帶動上驅(qū)動塊、下驅(qū)動塊、內(nèi)套筒、阻隔塊、驅(qū)動片、截斷刀頭下移，并通過導(dǎo)向器的限位使截斷刀頭的下部逐漸內(nèi)翻并靠近合攏，上手柄位于底泥采樣裝置的上端面之上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柱狀淺層底泥采樣器，其特征在于:所述的下手柄和外套筒呈圓管狀，外直徑相同；所述的取樣頭整體呈圓管狀，直徑小于外套筒，下部帶有鋸齒；所述的導(dǎo)向器外部呈同心異徑管狀，上部內(nèi)徑和外徑與外套筒內(nèi)徑和外徑相同，下部外徑與取樣頭外徑相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柱狀淺層底泥采樣器，其特征在于:所述的上手柄和內(nèi)驅(qū)動桿呈圓柱狀，直徑相同且小于外套筒內(nèi)直徑，內(nèi)驅(qū)動桿通過下手柄上部中點部位的穿孔進入外套筒內(nèi)部；所述的定螺母呈圓管狀，加工有內(nèi)螺紋，外壁通過圓環(huán)狀的固定環(huán)與外套筒內(nèi)壁焊接連接；內(nèi)驅(qū)動桿的中下部位加工有傳動螺紋，與定螺母螺紋連接；所述的上驅(qū)動塊和下驅(qū)動塊呈圓柱狀，上驅(qū)動塊上部中心位置開有圓柱形孔，與下部中心位置加工的上半球形圓孔相通，圓柱形孔的直徑大于內(nèi)驅(qū)動桿而小于上半球形圓孔，上驅(qū)動塊加工有內(nèi)螺紋，上部中心位置加工有與上驅(qū)動塊的上半球形圓孔直徑相同的下半球形圓孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柱狀淺層底泥采樣器，其特征在于:所述的驅(qū)動片，其橫截面呈圓弧狀，上下成條片狀；所述的內(nèi)套筒呈圓管狀，其外徑小于外套筒的內(nèi)徑，內(nèi)徑大于取樣頭的內(nèi)徑；所述的阻隔塊呈長方體狀，長度與內(nèi)套筒保持一致；內(nèi)套筒安裝于下驅(qū)動塊與導(dǎo)向器之間，中心軸與外套筒重合，上下端分別與下驅(qū)動塊和導(dǎo)向器保持適當(dāng)距離；內(nèi)套筒通過阻隔塊固定于外套筒內(nèi)壁，各阻隔塊以外套筒中心軸為中心呈圓周放射狀分布，夕卜套筒、內(nèi)套筒和阻隔塊組成均勻分布的環(huán)形軌道；驅(qū)動片上部與下驅(qū)動塊固定連接，且每片驅(qū)動片穿過一組外套筒、內(nèi)套筒和阻隔塊組成的軌道。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柱狀淺層底泥采樣器，其特征在于:所述的截斷刀頭分別連接在驅(qū)動片下端，并裸露在由外套筒、內(nèi)套筒和阻隔塊組成的軌道下端；截斷刀頭上端呈與驅(qū)動片同尺寸的圓弧狀，下部為圓滑過渡的尖端，尖端長度在外套筒與內(nèi)套筒的半徑尺寸數(shù)值之間；所述的導(dǎo)向器上部內(nèi)徑與外套筒內(nèi)徑相同，下部內(nèi)徑與取樣頭的內(nèi)徑相同，上部和下部通過直徑與外套筒內(nèi)徑相同的圓弧形曲面過渡，該曲面的圓心與導(dǎo)向器上部圓心重口 。
全文摘要
本發(fā)明屬于環(huán)境工程、環(huán)境科學(xué)、生物工程、給排水科學(xué)與工程領(lǐng)域，涉及一種柱狀淺層底泥采樣器，由底泥采樣裝置和套裝在底泥采樣裝置內(nèi)的底泥樣品截斷封裝裝置組成；所述的底泥采樣裝置包括依次連接的下手柄、外套筒、導(dǎo)向器和取樣頭；所述底泥樣品截斷封裝裝置包括依次連接的上手柄、內(nèi)驅(qū)動桿及滾球，內(nèi)驅(qū)動桿與設(shè)置在外套筒內(nèi)孔上的定螺母配合螺接，內(nèi)驅(qū)動桿及滾球的下移帶動上驅(qū)動塊、下驅(qū)動塊、內(nèi)套筒、阻隔塊、驅(qū)動片、截斷刀頭下移，并通過導(dǎo)向器的限位使截斷刀頭的下部逐漸內(nèi)翻并靠近合攏，上手柄位于底泥采樣裝置的上端面之上，優(yōu)點是采樣省力方便效率高，采得的樣品完整，適用于作底泥及沉積物的取樣裝置。
文檔編號G01N1/10GK103234777SQ20131013268
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月16日
發(fā)明者劉樹元, 韓東新, 陳佳申, 李俊平, 張晶, 劉麗娟, 田帥帥, 胡曉華 申請人:劉樹元, 臺州學(xué)院