一種底泥柱狀採樣裝置的製作方法
2023-05-30 21:39:31
專利名稱：一種底泥柱狀採樣裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及土壤樣品採集裝置，尤其適合在底泥材質十分鬆散狀況下、須保持採樣原狀的樣品採集。
背景技術：
水下底泥、湖芯沉積物等對於揭示環境變化、沉積過程、汙染物遷移等有重要意義，其採樣往往需要儘可能好地保持樣品的原有層序及沉積厚度等原始性狀。目前底泥採樣器主要分為抓斗式和柱狀式兩類。抓斗式採樣器結構簡單，但對樣品擾動大、採樣深度受限制，並因密閉性較低而有樣品流失的問題， 一般用於採集底泥表層樣品；柱狀採樣器則通過垂直插入底泥中獲取底泥樣品。 一般柱狀採樣器結構較為複雜，通常採用真空泵和壓力泵配合進行樣品採集，採樣器拔出時利用壓力泵膨脹橡膠進行採樣管底端封閉，因此能夠較好保持樣品原始性狀，但該類裝置構件較多、體積較大，需外接電源並且價格較為昂貴；部分結構簡單的柱狀採樣器通常在採樣管底部缺乏有效的底泥封閉裝置，由於底泥一般為結構鬆散材質，因而該類採樣器在拔出時樣品流失問題較為突出，並且採樣深度難以定量。
發明內容
本實用新型的目的在於提供一種底泥柱狀採樣裝置。該裝置結構簡單，能夠在採樣器從底泥拔出過程中嚴密封閉柱狀採樣管底部，有 效防止底泥樣品流失，採集的底泥樣品能較好保持原始性狀。
為了達到上述目的，本實用新型採用如下技術方案
一種底泥柱狀採樣裝置，由取樣端、樣品管和手柄三部分組成。 取樣端由旋轉封閉結構、取樣端前尖頭、取樣端後管、彈簧器以及銷 釘組成。旋轉封閉結構在打開狀態下為圓筒狀，其外徑略小於取樣端 後管的相應段的內徑。旋轉封閉結構上下端各為一硬質圓環，上下端 圓環之間為由軟質可彎曲薄層材料製成的圓筒體，並且圓筒體材料內 有相互間隔的縱向剛性細棒作為支撐。剛性細棒端頭均鉸接於上下端 圓環之上，並可繞鉸接節點做多向轉動。旋轉封閉結構上端圓環處於 取樣端後管之內，其邊緣有對稱的兩個半圓形小突起，匹配於取樣端 後管內壁兩個縱向半圓形凹槽，因此旋轉封閉結構上端圓環可在取樣 端後管內做上下滑動而不會轉動；旋轉封閉結構下端圓環與取樣端後 管底部齊平，並固定於取樣端前尖頭內壁，可相對取樣端後管軸心進 行轉動。取樣端後管管壁與旋轉封閉結構套合部分，其內徑與旋轉封
閉結構外徑相同；取樣端後管管壁與旋轉封閉結構的非套合部分，其
內徑與旋轉封閉結構內徑相同。取樣端後管下部與取樣端前尖頭套
合。取樣端前尖頭為管狀剛性結構，可相對取樣端後管軸心進行轉動； 取樣端前尖頭的前部為內徑不變、外徑向端頭方向逐步減小的剛性管 狀結構，其內徑與旋轉封閉結構內徑相同；取樣端前尖頭的後部向外 凸出，形成鼓狀管壁，與取樣端後管的外壁構成空腔。彈簧器安置於 此空腔之內。彈簧器一端固定於取樣端後管外壁，另一端固定於取樣端前尖頭內壁；彈簧器的拉伸和回復可帶動取樣端前尖頭相對取樣端 後管作180度旋轉。彈簧器拉伸狀態對應於旋轉封閉結構的打開狀態。 在彈簧器打開狀態時，取樣端前尖頭和取樣端後管壁對應位置設有小 孔，用銷釘穿孔可保證取樣端前尖頭和取樣端後管壁不發生相對旋 轉。銷釘根部系有繫繩。如銷釘拔出，在彈簧器拉力作用下，旋轉封
閉結構下端圓環旋轉180度，旋轉封閉結構處於關閉狀態。樣品管和
手柄均為中空的圓形管狀結構，其內徑與取樣端後管的後端內徑相 同，端頭可相互套接。樣品管其長度可根據釆樣深度制定，並可多節 相互套接。
本實用新型的使用方法為旋轉取樣端前尖頭，至旋轉封閉結構 打開狀態，插入銷釘固定，將採樣裝置伸至採樣位置，然後手壓或錘 擊手柄，使採樣裝置推進至所需採樣深度，拉動銷釘根部的繫繩，拔 出銷釘，然後拖拽手柄一併拔出採樣裝置及其所採樣品即可。所採樣 品存貯於樣品管內，便於帶回室內進行進一步實驗分析。衝洗採樣裝 置取樣端後，接上手柄和其它樣品管，可進行重複採樣。
與現有技術相比，本實用新型結構簡單、操作方便，可在採樣器 從底泥拔出過程中嚴密封閉柱狀採樣管底部，有效防止底泥樣品流 失，採集的底泥樣品能較好保持原始性狀。
圖1為本實用新型一種底泥柱狀採樣裝置的總體構成示意圖。圖 中l為手柄，2為樣品管，3為取樣端；
圖2為採樣裝置插入狀態時取樣端的立體剖面示意圖；圖中4為旋轉封閉結構，5為繫繩，6為取樣端後管，7為銷釘，8為彈簧器，
9為取樣端前尖頭，IO為取樣端後管凹槽。
圖3為採樣裝置拔出狀態時取樣端的立體剖面示意圖；圖中4
為旋轉封閉結構，6為取樣端後管，8為彈簧器，9為取樣端前尖頭，
10為取樣端後管凹槽。
圖4為旋轉封閉結構處於打開狀態時的立體示意圖。 圖5為旋轉封閉結構處於關閉狀態時的立體示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明
如圖1所示， 一種底泥柱狀採樣裝置由手柄1、樣品管2、和取 樣端3組成；其中，樣品管2和手柄1均為中空的圓形管狀結構，其
內徑與取樣端後管6的後端內徑相同，端頭有螺紋可相互套接。樣品 管2其長度可根據採樣深度制定，並可多節相互套接。
底泥柱狀採樣裝置插入狀態時取樣端3的立體剖面如圖2所示；
取樣端3由旋轉封閉結構4、取樣端後管6、彈簧器8、取樣端前尖頭 9、銷釘7以及繫繩5組成。取樣端後管6為硬質管狀結構，旋轉封 閉結構4套合於取樣端後管6之內。旋轉封閉結構4和取樣端後管6 下端齊平。取樣端後管6管壁與旋轉封閉結構4套合部分，其內徑與 旋轉封閉結構4外徑相同；取樣端後管6其管壁與旋轉封閉結構4的 非套合部分，其內徑與旋轉封閉結構4內徑相同。
如圖2所示，旋轉封閉結構4的下端圓環固定於取樣端前尖頭9 的內壁；而取樣端前尖頭9則與取樣端後管6下部相互套接，可相對於取樣端後管6的軸心進行轉動。取樣端前尖頭9為管狀剛性結構管 狀，其前部為內徑不變、外徑向端頭方向逐步減小的剛性管狀結構， 而其內徑則與旋轉封閉結構4的內徑相同；取樣端前尖頭9的後部向 外凸出，形成鼓狀管壁，與取樣端後管6的外壁構成空腔。彈簧器8
安置於此空腔之內。彈簧器8的一端固定於取樣端後管6的外壁，另
一端固定於取樣端前尖頭9的內壁；彈簧器8的拉伸和回復可帶動取
樣端前尖頭9相對取樣端後管6作180度轉動。
底泥柱狀採樣裝置插入狀態時，旋轉封閉結構4處於打開狀態， 為圓筒狀，如圖4所示，其上下端各為一硬質圓環，上下端圓環之間 為由軟質可彎曲薄層材料製成的圓筒體，並且圓筒體材料內有相互間 隔的縱向剛性細棒作為支撐。剛性細棒端頭均鉸接於上下端圓環之 上，並可繞鉸接節點做多向轉動。旋轉封閉結構4上端圓環其邊緣有 對稱的兩個半圓形小突起，可匹配於取樣端後管6內相應的取樣端後 管凹槽10，使得旋轉封閉結構4上端圓環可沿取樣端後管6作縱向滑 動而不會轉動。取樣端後管凹槽10的頂端與旋轉封閉結構4打開狀 態時其上端圓環位置齊平，取樣端後管凹槽10的底端與旋轉封閉結 構4關閉狀態時其下端圓環位置齊平。
旋轉封閉結構4的關閉狀態如圖5所示。將處於打開狀態下的旋 轉封閉結構4其下端圓環旋轉180度、而上端圓環因取樣端後管凹槽 IO所限制，保持不旋轉狀態，那麼組成旋轉封閉結構4的薄層材料即 發生形變、圓筒體材料內縱向剛性細棒相互交叉，形成圖5所示結構，在圖2所示的採樣裝置插入狀態中，旋轉封閉結構4打開狀態對 應於彈簧器8的拉伸狀態，此時取樣端前尖頭9和取樣端後管6的管
壁對應位置設有小孔，利用銷釘7穿孔可暫時固定彈簧器8的拉伸狀 態，保證取樣端前尖頭9和取樣端後管6不發生相對旋轉。銷釘7根 部有繫繩5。
拉動繫繩5、拔出銷釘7，彈簧器8將從拉伸狀態回復，並帶動 取樣端前尖頭9相對取樣端後管6做180度轉動，導致旋轉封閉結構 4發生關閉，如圖3所示，實現採樣裝置拔出狀態時取樣端的封閉， 保證所採樣品不會流失。
採用本實用新型的一種水下泥土採樣裝置採取土壤樣本的一般 流程為將手柄l、樣品管2、取樣端3順次連接好後，旋轉取樣端 前尖頭9，使旋轉封閉結構4處於打開狀態，此時彈簧器8處於拉伸 狀態；然後用銷釘7固定取樣端前尖頭9，使其不再迴轉；而後將取 樣端3對準取樣位置，然後手壓或錘擊手柄l，到達取樣深度後，拉 動繫繩5、拔出銷釘7，此時在彈簧器8的拉動下，旋轉封閉結構4 的下端圓環相對取樣端後管6旋轉180度，而旋轉封閉結構4的上端 圓環向下滑動，使旋轉封閉結構4處於關閉狀態，使所採樣品不至外 洩流失。然後拔出採樣裝置，卸下樣品管2，衝洗取樣端3，連接新 的樣品管2即可進行再次取樣。
權利要求1、一種底泥柱狀採樣裝置，其特徵在於，該裝置由手柄(1)、樣品管(2)、和取樣端(3)組成；樣品管(2)和手柄(1)均為中空的圓形管狀結構，其內徑與取樣端後管(6)的後端內徑相同，端頭有螺紋可相互套接；取樣端(3)由旋轉封閉結構(4)、取樣端後管(6)、彈簧器(8)、取樣端前尖頭(9)、銷釘(7)和繫繩(5)組成；取樣端(3)由旋轉封閉結構(4)、取樣端後管(6)、彈簧器(8)、取樣端前尖頭(9)、銷釘(7)以及繫繩(5)組成；取樣端後管(6)為硬質管狀結構，旋轉封閉結構(4)套合於取樣端後管(6)之內；旋轉封閉結構(4)和取樣端後管(6)下端齊平；取樣端後管(6)管壁與旋轉封閉結構(4)套合部分，其內徑與旋轉封閉結構(4)外徑相同；取樣端後管(6)其管壁與旋轉封閉結構(4)的非套合部分，其內徑與旋轉封閉結構(4)內徑相同；旋轉封閉結構(4)其上下端各為一硬質圓環，上下端圓環之間為由軟質可彎曲薄層材料製成的圓筒體，並且圓筒體材料內有相互間隔的縱向剛性細棒作為支撐；剛性細棒端頭均鉸接於上下端圓環之上，並可繞鉸接節點做多向轉動；旋轉封閉結構(4)上端圓環其邊緣有對稱的兩個半圓形小突起，可匹配於取樣端後管(6)內相應的取樣端後管凹槽(10)；取樣端後管凹槽(10)的頂端與旋轉封閉結構(4)打開狀態時其上端圓環位置齊平，取樣端後管凹槽(10)的底端與旋轉封閉結構(4)關閉狀態時其下端圓環位置齊平；旋轉封閉結構(4)的下端圓環固定於取樣端前尖頭(9)的內壁；而取樣端前尖頭(9)則與取樣端後管(6)下部相互套接，可相對於取樣端後管(6)的軸心進行轉動；取樣端前尖頭(9)為管狀剛性結構管狀，其前部為內徑不變、外徑向端頭方向逐步減小的剛性管狀結構，而其內徑則與旋轉封閉結構(4)的內徑相同；取樣端前尖頭(9)的後部向外凸出，形成鼓狀管壁，與取樣端後管(6)的外壁構成空腔，彈簧器(8)安置於此空腔之內；彈簧器(8)的一端固定於取樣端後管(6)的外壁，另一端固定於取樣端前尖頭(9)的內壁；彈簧器(8)的拉伸和回復可帶動取樣端前尖頭(9)相對取樣端後管(6)作180度轉動；取樣端前尖頭(9)和取樣端後管(6)的管壁對應位置設有小孔，利用銷釘(7)穿孔可暫時固定彈簧器(8)的拉伸狀態，保證取樣端前尖頭(9)和取樣端後管(6)不發生相對旋轉；銷釘(7)根部有繫繩(5)。
專利摘要本實用新型公開了一種底泥柱狀採樣裝置，涉及土壤樣品採集，尤其適合在底泥材質十分鬆散狀況下、須保持採樣原狀的樣品採集。該裝置由手柄(1)、樣品管(2)、和取樣端(3)組成三部分組成。取樣端(3)由旋轉封閉結構(4)、取樣端後管(6)、彈簧器(8)、取樣端前尖頭(9)、銷釘(7)以及繫繩(5)組成。本實用新型可在採樣裝置從底泥拔出過程中，嚴密封閉柱狀採樣管底部，有效防止材質鬆散的底泥樣品流失，採集的底泥樣品能較好保持原始性狀。具有結構簡單，操作方便等優點，可廣泛應用於水下底泥及湖心沉積物採樣。
文檔編號G01N1/10GK201344866SQ200820241079
公開日2009年11月11日 申請日期2008年12月29日 優先權日2008年12月29日
發明者任憲友, 厲恩華, 吳勝軍, 飛 肖, 薛懷平 申請人:中國科學院測量與地球物理研究所