CN103323291B - 一种深水区域底泥分层采集保存装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种深水区域底泥分层采集保存装置，以实现深水区域较厚沉积底泥和原硬底泥的分层采集、保存及便于运输的目的。它主要包括控制机构和采样管，控制机构主要由上封盖、重物块、大弹簧、拉杆、重锤、小弹簧和下封盖组成，大弹簧能够释放较大的能量，由重锤传递给采样管，使采样管获得较大向下的驱动力，采样管由采样顶管、采样延长管和采样底管通过直接连接组成，直接联合插封板可以封闭采样顶管和采样延长管底端，管帽封住采样延长管的上端，垂直放置运输。本发明具有高效、可以拆分便于运输和能够分层采集底泥保存的装置，具体适用于深水区域较厚底泥的采集、保存和运输。

Description

一种深水区域底泥分层采集保存装置

技术领域

本发明属于水下底泥采集的技术领域，特指一种用于深水区域底泥分层采集及保存的装置。

背景技术

随着社会的发展，很多湖库水体被污染，很重要的污染成因是由底泥中各种污染物质相互作用、反应并释放到水体中造成的。底泥部分包括较稀的沉积底泥和湖库形成前的原硬底泥，沉积底泥为形成湖库后多年沉淀下来的。详细了解底泥的组成是极为重要的，完整采集底泥是分析底泥成分的关键步骤之一。

目前，用于深水区域底泥的采样装置根据采样原理可分为抓取式采样装置和钻取式采样装置两大类。抓取式采样装置的工作原理即是通过抓取的方式将底泥抓入抓斗中。例如：名称为一种深水底泥采样器和申请号201110430276.X的实用新型专利。然而尽管这些抓取式采样器具有操作简单，携带方便的优点，但是这种类型的采样器在设计时并未考虑底泥纵向剖面的特征，在一定程度上破坏了底泥样品纵向剖面的完整性，使其适用范围受到了限制。

深水区域钻取式采样装置主要依靠自身设备的重力或通过加载重物的重力，驱动采样管穿刺底泥。例如：名称为便携深水底泥采样装置和申请号200520000502.0。要想采集一定深度的原状未受扰动的沉积底泥，重力必须达到一定量，而这种方式对采集原硬底泥的效果不佳。装置重力增加，上升的拉力要求越大，往往需要电动或手动绞车，操作及携带不方便，对采样船的要求也较高。另外，这种装置刚接触底泥时下降速度较快，采集泥样逐渐增加，其受到的阻力增大，采泥后期所需时间更长。现有采样器的设计重心逐渐集中于采集过程中的底泥保真，而对于已采集的底泥进一步保真的发明仍有欠缺。当采集深水区域底泥层较厚时，考虑采集底泥保真的问题，目前的采泥装置不具备分层采集保存运输的功能。

发明内容

针对现有技术中用于深水区域需采泥层较厚的采泥装置较重且采集时长及不具备分层保存运输功能的缺陷，本发明提供一种组装和携带方便且适用于深水区域底泥分层采集及保存运输的装置。

本发明的目的是这样实现的：

一种深水区域底泥分层采集保存装置，包括控制机构和采样管，所述的控制机构是：中空的筒体的上端设置有端盖及拉环，拉环上连接有拉绳，筒体内腔的上部设置有重物块、下部设置有缓冲机构，所述的采样管为依次可拆卸连接的采样顶管、若干个采样延长管和采样底管，采样顶管的上部通过下封盖连接在筒体内腔的下侧，采样底管的内腔下侧设置有自动封口装置，采样顶管及每个采样延长管的下端设置有插接封口机构。

上述控制机构的具体结构是：筒体的上端外两侧有拉环，拉环上连接有拉绳，顶端有端盖，端盖中心设有螺杆，筒体内腔的上部内壁上设置有支撑凸块，支撑凸块上设置有隔板，隔板的上侧放置有重物块、下端固定大弹簧，大弹簧下端连接重锤，重锤两边对称设置有拉杆，筒体的下部两侧开设滑槽，拉杆穿过滑槽，滑槽一侧设有触发器，触发器上部有转轴，转轴固定在支撑块一上，触发器上下端同侧设置有触发器定位销，筒体内腔的下部两侧设有支撑块二，支撑块二上固定有小弹簧，筒体的下端设有下封盖。

上述的采样顶管的顶端开设排气溢水孔、内腔的下部设置一圈橡胶圈，橡胶圈上端固定在顶管内壁上，采样顶管的下端设置有橡胶垫，采样顶管下部外壁设有外螺纹；所述的采样延长管的上部和下部外壁均设有外螺纹、内腔的下部设置一圈橡胶圈，橡胶圈上端固定在延长管内壁上，采样延长管的下端设置有橡胶垫；所述的采样底管上部外壁设有外螺纹，内腔的下部设有自动封口装置，所述的自动封口装置是：采样底管下部的内壁上设置有若干个止回片支撑，止回片支撑上固定有若干旋转轴，每个旋转轴上连接有扇形的止回片，所有的止回片向下转动后可封闭采样底管的下部开口，在管壁上对应于每个止回片设置了一个止回片定位销。

上述的拉杆的具体结构是：拉杆为类圆柱形，拉杆的一端设有螺纹，中间设置一个圆盘突起部分。

上述的滑槽的具体结构是：滑槽为筒体的壁面开设的对应穿透壁面的条形孔，条形孔的宽度大于拉杆的断面直径，条形孔是在竖直的条形孔的上端发生水平拐弯，水平长度较短，以刚好大于拉杆断面直径为宜。

上述的采样管采用直接进行依次可拆卸的连接，所述直接的具体结构是：直接的两侧内壁上设置有可分别与采样顶管、若干个采样延长管和采样底管螺接的内螺纹、中部开设一条穿透直接一侧的侧壁且长度长于直接圆周长度一半的细缝，与细缝对应的另一侧的内壁上对应开设有C型槽，细缝的宽度大于插封板的厚度。

上述直接的细缝上可插接插封板，所述插封板的具体结构是：插封板的一侧设置有把手，另一侧形状与直接的两条细缝及C型槽的断面形状相吻合，且插封板封面四周板材形状有倾斜。

上述的止回片支撑的具体结构是：止回片支撑固定在采样底管下部内壁上，中心处有一小圆盘，两条细杆将小圆盘和边框相连接。

上述的止回片的具体结构是：止回片形状可由360°的圆盘等分若干份而成，封闭状态时各止回片间存在微小的缝隙，止回片的一侧固定有橡胶片。

本发明相比现有技术突出且有益的技术效果是：

1、本发明的筒体中设置的大弹簧能够通过重锤给采样管较大的驱动力，和依靠自身重力的普通采样器相比，在采集深水区域相同的泥量时，能够大大减轻自身重力，减少运输过程和采样后提起过程中的麻烦，且采集底泥的耗时较少，且由于驱动力较大，能够采集到原硬底泥。

2、本发明的采样延长管联合直接、插封板和管帽，能够分层采集深水区域的底泥，而且可以分段保存，能满足直接运输的要求。

3、本发明的采样底管下部设置的止回片，能够有效防止底泥从采样管中渗漏。整个装置可以拆卸，便于运输、更换和清洗装置各种配件。

附图说明

图1是本发明的结构剖视示意图。

图2是本发明图1的A-A向剖视示意图。

图3是本发明图1的B-B向剖视示意图。

图4是本发明图1中仅安装一个止回片的C-C向剖视示意图。

图5是本发明图1中拆去大弹簧、拉杆、重锤和小弹簧后的D-D向剖视示意图。

图6是本发明插封板的结构示意图。

图7是本发明图6的E-E剖视示意图。

图8是本发明管帽的结构剖视示意图。

具体实施方式

下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步描述，参见图1—8：

一种深水区域底泥分层采集保存装置，包括控制机构和采样管，所述的控制机构是：中空的筒体10的上端设置有端盖3及拉环4，拉环4上连接有拉绳1，筒体10内腔的上部设置有重物块5、下部设置有缓冲机构，所述的采样管为依次可拆卸连接的采样顶管14、若干个采样延长管18和采样底管20，采样顶管18的上部通过下封盖13连接在筒体10内腔的下侧，采样底管20的内腔下侧设置有自动封口装置，采样顶管14及每个采样延长管18的下端设置有插接封口机构。

上述控制机构的具体结构是：筒体10的上端外两侧有拉环5，拉环5上连接有拉绳1、顶端有端盖3，端盖3中心设有螺杆2，筒体10内腔的上部内壁上设置有支撑凸块，支撑凸块上设置有隔板6，隔板6的上侧放置有重物块5、下端固定大弹簧7，大弹簧7下端连接重锤8，重锤8两边对称设置有拉杆9，筒体10的下部两侧开设滑槽29，拉杆9穿过滑槽29，滑槽29一侧设有触发器28，触发器28上部有转轴25，转轴固定在支撑块一26上，触发器28上下端同侧设置有触发器定位销24和27，筒体内腔的下部两侧设有支撑块二11，支撑块二11上固定有小弹簧12，筒体10的下端设有下封盖13。

上述的采样顶管14顶端开设排气溢水孔141、内腔的下部设置一圈橡胶圈16，橡胶圈16上端固定在顶管内壁上，采样顶管14的下端设置有橡胶垫17，采样顶管14下部外壁设有螺纹；所述的采样延长管18上部和下部外壁均设有外螺纹、内腔的下部设置一圈橡胶圈16，橡胶圈161上端固定在延长管18内壁上，采样延长管18下端设置有橡胶垫17；所述的采样底管20上部外壁设有外螺纹，下部设有止回片支撑21，止回片支撑21上固定有若干旋转轴22，每个旋转轴22上连接有扇形的止回片19，所有的止回片向下转动后可封闭采样底管的下部开口，在管壁上对应于每个止回片19设置了一个止回片定位销191。

上述重锤8的具体结构是：重锤由上部大圆柱和下部小圆柱组成，上部大圆柱两侧开有小圆孔，小圆孔内壁有螺纹。

上述拉杆9的具体结构是：拉杆大致为圆柱形，拉杆的一端设有螺纹，中间设置一个圆盘突起部分。

上述的滑槽29的具体结构是：滑槽29为筒体10的壁面开设的对应穿透壁面的条形孔，条形孔的宽度大于拉杆9的断面直径，条形孔是在竖直的条形孔的上端发生水平拐弯，水平长度较短，以刚好大于拉杆9断面直径为宜。

上述的采样管采用直接15进行依次可拆卸的连接，所述直接15的具体结构是：直接15的两侧内壁上设置有可分别与采样顶管14、若干个采样延长管18和采样底管20上的外螺纹螺接的内螺纹、中部开设一条穿透直接一侧的侧壁且长度长于直接圆周长度一半的细缝，与细缝对应的另一侧的内壁上对应开设有C型槽，细缝的宽度大于插封板30的厚度。

上述直接15的细缝上可插接插封板30，所述插封板30的具体结构是：插封板30的一侧设置有把手，另一侧形状与直接15的两条细缝及C型槽的断面形状相吻合，且插封板30封面四周板材形状有倾斜。

上述止回片支撑21的具体结构是：止回片支撑21固定在采样底管20下部内壁上，中心处有一小圆盘211，两条细杆212将小圆盘211和边环相连接。

上述止回片19的具体结构是：止回片19形状可由360°的圆盘等分若干份而成，封闭状态时各止回片19间存在微小的缝隙，一侧上固定有橡胶片。

本发明的工作过程：

先将隔板6、大弹簧7及重锤8的连体放入筒体10内，拉杆9带有螺纹的一端穿过滑槽29，连接到重锤8的小圆孔内。根据实际需要，选取适当数量的重物块5，放在隔板6上，拧紧上封盖3，拧动螺杆2直至顶住重物块5。采样顶管14上部由下封盖13挡在筒体10内。根据采集深水区域底泥层厚度，选取适当数量的采样延长管18，通过直接15将各采样延长管18连接，并通过直接15将采样顶管14、采样延长管18和采样底管20依次连接。选取足够长的拉绳1，系于拉环4上。

采集底泥前，垂直拉动拉杆9，直至滑槽29垂直的顶端，在水平移动拉杆9，至水平顶端，使大弹簧7处于收缩状态。握住拉绳1，逐渐将装置放入水中，直至达到底泥表层，采样管181在继续下钻过程中，底泥进入采样管181使止回片19绕旋转轴22向上转动靠近采样底管20下部内壁，并由止回片定位销191顶住止回片19，防止止回片19过于贴紧管壁。采样管181在继续下钻过程中，阻力会逐渐增大，下钻速度会减慢，筒体10下沉速度快过采样管181的下钻速度，小弹簧12作用在采样顶管14上端的力逐渐增大，小弹簧12逐渐被压缩，采样顶管14上端在筒体10内的位置逐渐上升，直至触及触发器28下端，采样顶管14上端在筒体10内的位置继续上升，触发器28下端受力，通过转轴25传力给触发器28上端，触发器28上端推动拉杆9，直至拉杆9滑脱滑槽29上端，在拉杆9下滑过程中，拉杆9上圆盘突起部分能够保证重锤8在筒体10中心部分向下运动，大弹簧7的能量释放，驱使重锤8重击采样管181上端中心部分，使采样管181获得短时较大的冲击力，加快采样的过程，且能够采集具有一定硬度的原底泥。底部采泥过程完成后，使用拉绳1迅速拉起装置，在采样管181上升的过程中，管内底泥向下挤压止回片19，止回片19迅速回到止回片支撑21上，止回片19上的橡胶片23盖住止回片19间的缝隙，防止底泥从采样底管20底部渗漏。

当采样顶管14和采样延长管18连接的直接露出水面后，握住直接15，稍微松动采样顶管14，使采样顶管14下端和采样延长管18上端形成一定缝隙，与直接15的细缝对应，此时，采样顶管14内的橡胶圈16能够防止底泥从缝隙中渗漏，握住插封板30的手把，推动插封板30插入直接15的细缝中，再拧紧采样顶管14，使采样顶管14下端橡胶垫17紧贴插封板30，起到密封采样顶管14底部的目的。

打开下封盖13，拧下采样延长管18，取下采样顶管14，用橡皮塞塞住排气溢水孔141，垂直放置起来。使用管帽31封住采样延长管18的上端，按照密封采样顶管14下端直接15的方式密封采样延长管18下端的直接，依次按照以上方式分段取下各采样延长管18，并垂直放置。最后，采样底管20盖上管帽31，垂直放置。

结束一个采样点采样后，更换采样管181，重复上述操作。

上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种深水区域底泥分层采集保存装置，其特征在于：包括控制机构和采样管，所述的控制机构是：中空的筒体的上端设置有端盖及拉环，拉环上连接有拉绳，筒体内腔的上部设置有重物块、下部设置有缓冲机构，所述的采样管为依次可拆卸连接的采样顶管、若干个采样延长管和采样底管，采样顶管的上部通过下封盖连接在筒体内腔的下侧，采样底管的内腔下侧设置有自动封口装置，采样顶管及每个采样延长管的下端设置有插接封口机构，所述的插接封口机构是：采样顶管的顶端开设排气溢水孔、内腔的下部设置一圈橡胶圈，橡胶圈上端固定在顶管内壁上，采样顶管的下端设置有橡胶垫，采样顶管下部外壁设有外螺纹；所述的采样延长管的上部和下部外壁均设有外螺纹、内腔的下部设置一圈橡胶圈，橡胶圈上端固定在延长管内壁上，采样延长管的下端设置有橡胶垫；采样底管上部外壁设有外螺纹，所述的采样管采用直接进行依次可拆卸的连接，所述直接的具体结构是：直接的两侧内壁上设置有可分别与采样顶管、若干个采样延长管和采样底管螺接的内螺纹、中部开设一条穿透直接一侧的侧壁且长度长于直接圆周长度一半的细缝，与细缝对应的另一侧的内壁上对应开设有C型槽，细缝的宽度大于插封板的厚度，所述直接的细缝上可插接插封板，所述插封板的具体结构是：插封板的一侧设置有把手，另一侧形状与直接的两条细缝及C型槽的断面形状相吻合，且插封板封面四周板材形状有倾斜。

2.根据权利要求1所述的一种深水区域底泥分层采集保存装置，其特征在于：所述控制机构的具体结构是：筒体的上端外两侧有拉环，拉环上连接有拉绳，顶端有端盖，端盖中心设有螺杆，筒体内腔的上部内壁上设置有支撑凸块，支撑凸块上设置有隔板，隔板的上侧放置有重物块、下端固定大弹簧，大弹簧下端连接重锤，重锤两边对称设置有拉杆，筒体的下部两侧开设滑槽，拉杆穿过滑槽，滑槽一侧设有触发器，触发器上部有转轴，转轴固定在支撑块一上，触发器上下端同侧设置有触发器定位销，筒体内腔的下部两侧设有支撑块二，支撑块二上固定有小弹簧，筒体的下端设有下封盖。

3.根据权利要求1所述的一种深水区域底泥分层采集保存装置，其特征在于：采样管内腔的下部设有自动封口装置，所述的自动封口装置是：采样底管下部的内壁上设置有若干个止回片支撑，止回片支撑上固定有若干旋转轴，每个旋转轴上连接有扇形的止回片，所有的止回片向下转动后可封闭采样底管的下部开口，在管壁上对应于每个止回片设置了一个止回片定位销。

4.根据权利要求2所述的一种深水区域底泥分层采集保存装置，其特征在于：所述的拉杆的具体结构是：拉杆为类圆柱形，拉杆的一端设有螺纹，中间设置一个圆盘突起部分。

5.根据权利要求2所述的一种深水区域底泥分层采集保存装置，其特征在于：所述的滑槽的具体结构是：滑槽为筒体的壁面开设的对应穿透壁面的条形孔，条形孔的宽度大于拉杆的断面直径，条形孔是在竖直的条形孔的上端发生水平拐弯，条形孔的水平长度刚好大于拉杆的断面直径。

6.根据权利要求3所述的一种深水区域底泥分层采集保存装置，其特征在于：所述的止回片支撑的具体结构是：止回片支撑固定在采样底管下部内壁上，中心处有一小圆盘，两条细杆将小圆盘和边框相连接。

7.根据权利要求3所述的一种深水区域底泥分层采集保存装置，其特征在于：所述的止回片的具体结构是：止回片形状由360°的圆盘等分若干份而成，封闭状态时各止回片间存在微小的缝隙，止回片的一侧固定有橡胶片。