一種雙層筒壁水下泥沙採樣器的製作方法
2023-12-01 15:28:11
專利名稱：一種雙層筒壁水下泥沙採樣器的製作方法
技術領域：
一種雙層筒壁水下泥沙採樣器技術領域[0001]本實用新型涉及一種h 土用具，尤其涉及一種容易獲得水下泥沙剖面樣品的雙層 筒壁水下泥沙採樣器。
背景技術：
[0002]水下泥沙取樣是工程地質勘察、環境工程、水利水電中的一項基礎工作。在工程勘 察設計中，如橋梁、碼頭、海港、水庫等需在水下建築基礎的地下勘察設計，經常要在水下淤 泥層中鑽孔，取原狀樣(含淤泥樣、砂樣等)，水下泥沙樣品能為工程及研究提供原始基礎 資料及試驗數據，快速、準確獲取水下不同深度剖面的泥沙樣品直接影響到工程研究的效 率和可靠性。[0003]水下泥沙人工採樣器種類有限。現有人工採樣器多為水下表層底泥採樣器，取樣 量小且難以獲取深層泥沙剖面樣品。由於水下採樣點位難以準確定位，多次分層採樣達到 採集深層泥沙樣品的目的難以實現，因此，一次性採集水下泥沙剖面樣品是十分必要的。[0004]目前，在水利水電建築物地基勘探中，常用的取樣器有管鑽和彈簧鑽頭。管鑽的構 成是鑽杆下端連接活門鑽頭，使用時上下衝擊，取部分擾動樣。彈簧鑽頭的構成是鑽頭內下 部裝有若干個彈簧片，通過鑽頭上下衝擊或旋轉鑽進，取出的仍是部分擾動樣。採用上述取 樣工具的不足之處是，不能完整地取出地下泥沙剖面樣，難以準確判斷和測量地下原始情 況和取得科學的實驗數據，在一定程度上影響了工程勘察的質量。[0005]而某些可以採集水下泥沙剖面樣品的取樣器由於與泥沙接觸面積隨取樣深度增 加而加大，插入阻力隨之增大，存在採樣器在水下泥沙中插入、取出過程耗時費力、採樣部 件易受損壞等問題，極大地限制了水下泥沙取樣的深度和效率。實用新型內容[0006]針對現有技術中水下泥沙採樣器不能一次性獲取深層剖面樣品且採樣耗時費力 的問題，本實用新型提供一種可便捷地取得較深層泥沙樣品且插入、取出時阻力較小的雙 層筒壁水下泥沙剖面採樣器。[0007]—種雙層筒壁水下泥沙採樣器，包括相互嵌套插接的外筒和內筒，所述外筒的外 壁底部設有螺旋布置的引導肋片，外筒和內筒的頂部設有相互配合的定位件，內筒延伸出 外筒頂端的部分設有連杆，所述外筒和內筒均帶有過水口。[0008]對水下泥沙進行取樣時，將內筒插接在外筒內，通過定位件將內筒和外筒連為一 體，向下旋轉連杆，通過引導肋片的引導作用，使得內筒、外筒同時向下做螺旋運動，處於水 下內筒內側的泥沙與周圍泥沙分離並進入內筒；當到達預期採樣深度後停止旋轉連杆，將 連杆略微反向迴轉，使內筒與外筒脫離，並向上垂直拔出內筒即可獲得所需深度的泥沙垂 直剖面樣品。[0009]為方便泥沙採樣器的插入或旋出，所述連杆遠離內筒的一端設有內筒手柄；當要 插入或旋出採樣器時，只需握住內筒手柄正向或反相旋轉即可，若要拔出內筒，則只需握住內筒手柄反向迴轉，使內筒與外筒脫離，再向上用力拔出。[0010]為適應不同深度的泥沙採樣需要，所述連杆與內筒同軸布置，由多根加長杆活動 連接而成，對於較深層的水下泥沙，只需增加加長杆的數量，反之，則拆除一定數量的加長 杆來滿足採樣深度的要求。[0011]為了保證相鄰加長杆之間牢固的接合，且受力點在一條直線上，還需設置相應的 緊固裝置，作為優選，相鄰的兩根加長杆之間通過卡槽配合相互銜接，在卡槽配合處的外圍 套設有套筒，所述加長杆設有用於防止套筒位移的突起。該結構將相鄰加長杆牢固的接合 在一起，不會造成相鄰的加長杆之間脫節或錯位，利於取樣的進行。[0012]雖然可以通過增加或減少加長杆的數量來適應不同取樣深度的要求，但由於加長 杆的長度是固定的，且均較長，這就會造成在某些高度範圍內，不適合取樣者施力，即要耗 費很大的力氣才能將取樣器插入水下，因此，作為優選，所述加長杆上設有若干插孔，所述 內筒手柄插接在該插孔中。該結構在將採樣器插入水下的過程中可以靈活更換內筒手柄的 位置，通過將內筒手柄插接在不同的插孔中來滿足取樣者在適合的高度對內筒手柄施力。[0013]若內筒與外筒之間緊密貼合，則內筒與外筒之間存在較大的摩擦力，會使拔出內 筒時阻力較大，不僅費時費力，嚴重的還會損壞內筒或外筒，因此，優選所述內筒的外壁與 外筒之間留有一定間隙，但如果間隙過大，取樣時一部分土柱樣品會進入該間隙內，同樣增 加了內筒拔出時的阻力，因此，作為優選，所述內筒的外壁與外筒間隙配合，所述外筒的底 端和內筒的底端均帶有縮口段，兩個縮口段的底端緊密貼合，避免了取樣時泥沙土柱進入 外筒與內筒間的間隙，同時實現了內筒拔出時零摩擦阻力。[0014]作為優選，所述內筒的外壁和加長杆上分別設有刻度；取樣時，將採樣器旋進水下 泥沙中，通過觀察加長杆上的刻度從而精確地從水下特定深度取樣；利用內筒的外壁刻度， 可以方便泥沙樣品的精確切割及其他處理。[0015]作為優選，所述外筒頂端固定有同軸布置的環形座，所述定位件為沿環形座圓周 方向分布的倒「T」字形的若干鍵槽以及分布在內筒外壁的若干定位鍵，所述定位鍵與鍵槽 的數量和位置相對應。將定位鍵對準鍵槽的倒「T」形開口，通過旋轉咬合，使內筒、外筒組 合在一起，定位鍵與鍵槽之間通過圓周向及軸向的配合共同完成取樣過程。若因長期插接 導致的鍵槽損壞，只需更換環形座，而無需更換整個外筒，既達到方便的目的又會減少更換 成本。[0016]所述鍵槽和定位鍵的個數無嚴格限制，但數量過少會造成插接不牢，數量過多又 會增加製作過程的複雜性及製作成本，因此，作為優選，所述鍵槽為四個，繞環形座圓周向 均勻分布。[0017]所述環形座的頂端、鍵槽的外側固定有漏鬥形的開口槽；一次取樣結束後，垂直拔 出內筒即可獲取所需深度的剖面泥沙樣品，然後將內筒再次插入浸沒在水中的外筒內，此 時，藉助開口槽可以很方便的找到外筒，並確定外筒的位置，將定位鍵與鍵槽對準，通過旋 轉咬合，內筒、外筒再次組合在一起，反向旋轉內筒手柄，即可將內筒和外筒一起取出。[0018]本實用新型的工作原理如下[0019]根據水深連接適當數量的加長杆，連接到合適長度後，將內筒手柄插入最上一節 加長杆中，然後將所述內筒的定位鍵對準外筒的鍵槽，通過旋轉咬合，使內筒、外筒組合在 一起，後垂直插入水底。在將採樣器插入水下的過程中可以根據需要更換內筒手柄的位置，插入加長杆上不同位置的插孔中，從而取樣者可以在適合的高度對內筒手柄施力。[0020]握住所述的內筒手柄，將採樣器緩慢插入水中，當採樣器底端觸及水底時向下用 力旋轉內筒手柄，使所述引導肋片切割水下泥沙，內筒、外筒同時向下做螺旋運動。內筒筒 壁內的水分由頂部過水口排出，內筒筒壁內側的泥沙與周圍泥沙分離並進入內筒筒壁形成 柱狀泥沙。[0021 ] 到達預期採樣深度後停止旋轉內筒手柄，反向適當旋轉內筒旋轉手柄並向上垂直 拔出內筒即可獲得所需深度的垂直剖面泥沙，將連接杆和內筒筒壁分離後即獲取內筒筒壁 內的柱狀泥沙樣品。[0022]將內筒重新插入水中，通過外筒的漏鬥形開口槽找到採樣器外筒，將內筒的定位 鍵對準外筒的鍵槽，通過旋轉咬合，使內筒、外筒再次組合在一起。反向向上旋轉內筒手柄， 使採樣器的外筒退出底泥，之後提升出水面，清理外筒引導肋片上的殘存泥沙，為下次取樣 做好準備。[0023]本實用新型結構簡單，使用方便，只需將內筒和外筒一起旋轉鑽入水下，抽出內筒 即獲取水底泥沙土柱，再將內筒插入水下，與外筒再次合為一體，反向向上旋轉內筒手柄， 即可將外筒與內筒一起旋轉拔出。本實用新型通過雙層筒的插接配合降低了插入、取出採 樣器時的阻力，從而降低了採樣器的損耗，提高其使用壽命，同時由於存在外筒的保護，內 筒可採用透明有機玻璃等材質製作，方便更換與觀察土柱情況。
[0024]圖1為本實用新型雙層筒壁水下泥沙採樣器的結構示意圖；[0025]圖2為本實用新型雙層筒壁水下泥沙採樣器的外筒結構示意圖；[0026]圖3為本實用新型雙層筒壁水下泥沙採樣器的內筒結構示意圖；[0027]圖4為圖1中A-A剖面圖；[0028]圖5為本實用新型雙層筒壁水下泥沙採樣器中加長杆之間的配合結構圖。
具體實施方式
[0029]如圖1所示為本實用新型一種雙層筒壁水下泥沙採樣器的結構圖，包括相互嵌套 插接的外筒I和內筒2，內筒外壁與外筒間設有2 3mm的間隙，且外筒的底端和內筒的底 端分別帶有縮口段13和23，兩個縮口段的底端緊密貼合，內筒延伸出外筒頂端的部分設有 由多根加長杆25活動連接而成的連杆，在最上一節加長杆25的插孔28中插接有內筒手柄 21。內筒2的外壁和加長杆25上分別設有刻度，根據加長杆25上的刻度可判定採樣器旋 進水下泥沙的深度，從而精確地從水下特定深度取樣；利用內筒2的外壁刻度，可以方便泥 沙樣品的精確切割及其他處理。外筒I和內筒2分別帶有過水口 12和過水口 22，將採樣 器插入水下泥沙的過程中，進入內筒2的水分由過水口 12和過水口 22排出，過水口的個數 可根據實際需要設計，過水口 12和過水口 22可以位置對應設置，方便排水；也可不對應設 置，通過內筒2的外壁與外筒I之間的間隙也可將水排出。[0030]為清楚表示外筒I及內筒2的結構，還附有外筒I與內筒2的拆分圖，即圖2和圖 3。[0031]從圖2可看出，外筒I的外壁底部設有螺旋布置的引導肋片11，且外筒的底端帶有縮口段13，外筒頂端固定有同軸布置的環形座16，沿環形座16圓周方向分布的倒「T」字形 的四個鍵槽14，環形座16的頂端、鍵槽16的外側固定有漏鬥形的開口槽15，該開口槽的開 口大小及槽壁的面積均無嚴格限制，只需保證內筒2插入水底時能夠根據開口槽15確定外 筒I的位置即可。[0032]從圖3可以看出，內筒2的頂部外壁設有四個定位鍵24，該定位鍵與外筒的鍵槽 14的位置相對應，定位鍵和鍵槽的數量無嚴格要求，從圖4可以看出定位鍵與鍵槽的配合 關係；加長杆25之間通過卡槽配合相互銜接，在卡槽配合處的外圍套設有套筒26 ;當相鄰 的加長杆25通過卡槽扣合後，只保證了豎直方向的接合，水平方向的固定還需套筒26的作 用，在加長杆25上還設有用於防止套筒26位移的突起27，防止套筒26因長期使用而在加 長杆25上上下滑動，無法起到固定連接的作用，如圖5所示為加長杆之間的配合結構圖。[0033]該雙層筒壁水下泥沙採樣器的工作原理如下[0034]根據水深連接適當數量的加長杆25，加長杆25之間通過卡槽配合相互銜接，然後 套入套筒26，通過突起將套筒26固定在加長杆25的連接處，防止相鄰加長杆25之間脫節 或錯位。每增加一根加長杆25後都立即用一個套筒26將其固定，連接到合適長度後，將內 筒手柄21插入最上一節加長杆的插孔28中。然後將內筒的定位鍵24對準外筒的鍵槽14， 通過旋轉咬合，使內筒2、外筒I組合在一起，後垂直插入水底。在將採樣器插入水下的過程 中可以根據需要更換內筒手柄21的位置，插入加長杆25上不同位置的插孔28中，從而取 樣者可以在適合的高度對內筒手柄21施力。[0035]握住該採樣器的內筒手柄21，將採樣器緩慢插入水中，當採樣器底端觸及水底時 向下用力旋轉內筒手柄21，使引導肋片11切割水下泥沙，內筒2、外筒I同時向下做螺旋運 動。進入內筒2的水分由頂部過水口 12和過水口 22排出，內筒2筒壁內側的泥沙與周圍 泥沙分離並進入內筒筒壁形成柱狀泥沙。[0036]到達預期採樣深度後停止旋轉內筒手柄21，反向適當旋轉內筒手柄並向上垂直拔 出內筒2即可獲得所需深度的垂直剖面泥沙。因內筒2的外壁和外筒I之間留有縫隙，向 上取出內筒2時摩擦阻力很小，故可以輕鬆獲取泥沙樣品，將連接杆和內筒筒壁分離後即 獲取內筒筒壁內的泥沙土柱樣品。[0037]將內筒2重新插入水中，通過外筒I的漏鬥形開口槽15找到採樣器的外筒I，將內 筒的定位鍵24對準外筒的鍵槽14，通過旋轉咬合，使內筒2、外筒I再次組合在一起。反向 向上旋轉內筒手柄21，使採樣器的外筒I退出底泥，然後提升出水面，清理外筒引導肋片上 的殘存泥沙，為下次取樣做好準備。
權利要求1.一種雙層筒壁水下泥沙採樣器，其特徵在於，包括相互嵌套插接的外筒和內筒，所述外筒的外壁底部設有螺旋布置的引導肋片，外筒和內筒的頂部設有相互配合的定位件，內筒延伸出外筒頂端的部分設有連杆，所述外筒和內筒均帶有過水口。
2.如權利要求1所述的雙層筒壁水下泥沙採樣器，其特徵在於，所述連杆遠離內筒的一端插接有內筒手柄。
3.如權利要求2所述的雙層筒壁水下泥沙採樣器，其特徵在於，所述連杆與內筒同軸布置，由多根加長杆活動連接而成。
4.如權利要求3所述的雙層筒壁水下泥沙採樣器，其特徵在於，相鄰的兩根加長杆之間通過卡槽配合相互銜接，在卡槽配合處的外圍套設有套筒；所述加長杆上設有防止套筒位移的突起。
5.如權利要求4所述的雙層筒壁水下泥沙採樣器，其特徵在於，所述加長杆上設有若干插孔，所述內筒手柄插接在該插孔中。
6.如權利要求5所述的雙層筒壁水下泥沙採樣器，其特徵在於，所述內筒的外壁與外筒間隙配合，所述外筒的底端和內筒的底端均帶有縮口段，兩個縮口段的底端緊密貼合。
7.如權利要求6所述的雙層筒壁水下泥沙採樣器，其特徵在於，所述內筒的外壁和加長杆上分別設有刻度。
8.如權利要求7所述的雙層筒壁水下泥沙採樣器，其特徵在於，所述外筒頂端固定有同軸布置的環形座，所述定位件為沿環形座圓周方向分布的倒「T」字形的若干鍵槽以及分布在內筒外壁的若干定位鍵，所述定位鍵與鍵槽的數量和位置相對 應。
9.如權利要求8所述的雙層筒壁水下泥沙採樣器，其特徵在於，所述環形座的頂端、鍵槽的外側固定有漏鬥形的開口槽。
專利摘要本實用新型公開了一種雙層筒壁水下泥沙採樣器，包括相互嵌套插接的外筒和內筒，所述外筒的外壁底部設有螺旋布置的引導肋片，外筒和內筒的頂部設有相互配合的定位件，內筒延伸出外筒頂端的部分設有連杆，所述外筒和內筒均帶有過水口。本實用新型結構簡單，使用方便，只需將內筒和外筒一起旋轉鑽入水下，抽出內筒即獲取水底泥沙土柱，再將內筒插入水下，與外筒再次合為一體，反向向上旋轉內筒手柄，即可將外筒與內筒一起拔出。本實用新型通過雙層筒的插接配合降低了插入、取出採樣器時的阻力，從而降低了採樣器的損耗，提高其使用壽命，同時由於存在外筒的保護，內筒可採用透明有機玻璃等材質製作，方便更換與觀察土柱情況。
文檔編號G01N1/08GK202886127SQ20122055585
公開日2013年4月17日 申請日期2012年10月25日 優先權日2012年10月25日
發明者徐捷, 劉意立, 李竺霖, 何雲峰 申請人:浙江大學