CN103575566B - 一种可获取多种泥样的组合调节式底泥取样器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种底泥取样器，要解决的技术问题是现有的取样器难以采集不同深度的底泥，难以满足高精度、深层次检测分析要求，为解决上述问题，提供一种可获取多种泥样的组合调节式底泥取样器，它包括通过组合杆部连接的上控制部和下控制部，下控制部下端安装有取样部；所述上控制部通过内控轴控制下控制部和取样部。本发明分为四个机构，各个机构之间均设置为通用接口，这样既方便组合装机，又方便拆卸，方便运输。

Description

一种可获取多种泥样的组合调节式底泥取样器

技术领域

本发明涉及一种底泥取样器，具体涉及一种可获取多种泥样的组合调节式底泥取样器。

背景技术

为了研究江河湖库水体与底泥之间污染物的迁移、转化、累积规律及其对水体的影响，必须获取水体下部不同深度的原状底泥样品进行分析研究，为科学制定治理规划方案提供决策依据，这就需要提供一定形式的水体底泥取样器。目前应用较多的水体底泥取样器主要有：

抓斗式取样器：该种取样器结构简单，操作方便；但其仅能获取底泥浅层试样，且对底泥原始层次扰动过大，难能采集不同深度原位底泥，难以满足高精度、深层次检测分析要求。

地质钻机钻取式取样器：设备大而笨重，需搭设承载平台或采用专门船载钻机，不仅取样费用高，且在现有地质钻机配备常规器具情况下难以一次获取1m以上的原状底泥试样。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有的取样器难以采集不同深度的底泥，难以满足高精度、深层次检测分析要求；当要满足高质量的取样效果时，需要的设备造价高，结构复杂，操作不便。为解决上述问题，提供一种可获取多种泥样的组合调节式底泥取样器。

本发明的技术方案是以下述方式实现的：

一种可获取多种泥样的组合调节式底泥取样器，它包括通过组合杆部连接的上控制部和下控制部，下控制部下端安装有取样部；所述上控制部通过内控轴控制下控制部和取样部。

所述上控制部包括设置在内控轴上的凸轮，凸轮外围设置有偏心制动套，偏心制动套外设置有制动轴，制动轴与锁定柄相连；所述内控轴顶端设置有内杆手柄。

所述组合杆部由组合杆相互连接而成，且组合杆包括内杆和外杆，且组合杆部上端设置有滑动定位外杆手柄；所述内控轴与内杆相匹配。

组合杆部是由非等径的组合杆组成，以用9杆为例，能够完成不同水深（1-10m）的取样要求；若采用滑动定位外杆手柄组合方式，6杆可完成0-10m不同水深无级调整的取样要求。

所述下控制部包括与杆部相配合的上导轴，上导轴下端衔接有下导轴，且上导轴和下导轴的外围设置有离合套，离合套由套帽和套体组成，套帽上方设置有压簧，套体外围设置有球柄拨叉，球柄拨叉与离合柄相连。

所述取样部包括样仓和设置在样仓底部的泥头，样仓上设置有仓门。

所述取样部为薄泥取样部、厚泥取样部、定深泥样取样部和无扰动厚泥取样部中的任一种。

所述薄泥取样部包括设置在内控轴末端的泥头和设置在内控轴外围的样仓，其中样仓的仓底上设置有仓门。

所述无扰动厚泥取样部的仓门包括与内控轴相配合的旋套，旋套上均布有滑轴，旋套底端和滑轴的外围设置有支架，支架上均布有叶片，叶片通过定轴旋动开合并安装在支架上，且叶片上开设有与滑轴相配合的滑槽。

所述内杆通过内花键和外花键对接装配，外杆通过外螺纹和锁母对接装配，且外螺纹与杆体通过力矩花键扣接。

所述厚泥取样部和定深泥样取样部的泥头外围设置有分泥片；所述薄泥取样部和无扰动厚泥取样部的泥头外围设置有分泥片和集泥头。

相对于现有技术，本发明分为四个机构，上控制部控制取样部的取样工作，杆部可以随意延长或缩短以适应不同深度的取样，下控制部可方便泥样的取出，四种类型的取样部设置成通用接头结构以适应不同底泥取样时快速置换的要求，各个机构之间均设置为通用接口，这样既方便组合装机，又方便拆卸，方便运输。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是上控制部的结构示意图。

图3是沿图2中A-A线的剖视结构示意图。

图4是杆部的结构示意图。

图5是组合杆接口部分的结构示意图。

图6是下控制部中上导轴和下导轴处于离合状态的结构示意图。

图7是下控制部中上导轴和下导轴处于接合传动状态的结构示意图。

图8是沿图7中B-B线的剖视结构示意图。

图9是薄泥取样部的一种结构示意图。

图10是无扰动厚泥取样部仓门处于闭合状态的结构示意图。

图11是无扰动厚泥取样部仓门处于开启状态的结构示意图。

图12是薄泥取样部的结构示意图。

图13是定深泥样取样部的结构示意图。

图14是厚泥取样部的结构示意图。

图15是无扰动厚泥取样部的结构示意图。

图16是定深泥样取样部和厚泥取样部的泥头的结构示意图。

图17是图16的仰视结构示意图。

图18是无扰动厚泥取样部旋筒部的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供一种可获取多种泥样的组合调节式底泥取样器，它包括通过组合杆部2连接的上控制部1和下控制部3，下控制部3下端安装有取样部4；上控制部1通过内控轴5控制下控制部3和取样部4，内控轴5顶端设置有内杆手柄6。

如图2、图3所示上控制部包括设置在内控轴5上的凸轮1-1，凸轮1-1外围设置有偏心制动套1-2，偏心制动套1-2外设置有制动轴1-3，制动轴1-3与锁定柄1-4相连。由于在内控轴上设有凸轮，内控轴无论旋转到任何角度，只要搬动锁定柄，制动轴就会压紧制动套，使设有凸轮的内控轴不能旋动，达到通过内控轴控制取样部仓门启闭与锁定的目的。本机构特点：既重量轻、结构简单、制动可靠，又可免除单向制动时轴部产生的径向压力和弯曲。

如图4、图5所示，组合杆部2由组合杆2-1相互连接而成，且组合杆2-1包括内杆2-2和外杆2-3，且组合杆部2上端设置有滑动定位外杆手柄7；内控轴5与内杆2-2相匹配。内杆2-2通过内花键9和外花键10对接装配，外杆2-3通过外螺纹11和锁母12对接装配，且外螺纹与杆体通过力矩花键13扣接。

如图6、图7和图8所示，下控制部3包括与杆部2相配合的上导轴3-1，上导轴3-1下端连接有下导轴3-2，且上导轴3-1和下导轴3-2的外围设置有离合套3-3，离合套3-3由套帽3-4和套体3-5组成，套帽3-4上方设置有压簧3-6，套体3-5外围设置有球柄拨叉3-7，球柄拨叉3-7与离合柄3-8相连。在压簧的作用下，离合套、球柄拨叉落下，上导轴和下导轴处于接合传动状态，上下导轴传动有效；搬动球柄拨叉将离合套提起，上导轴和下导轴处于离合状态，上下导轴传动失效，即可随意开合取样部仓门，完成所需作业。

取样部包括样仓和设置在样仓底部的泥头，样仓上设置有仓门。取样部为薄泥取样部、厚泥取样部、定深泥样取样部和无扰动厚泥取样部中的任一种。

如图9所示，薄泥取样部包括设置在内控轴5末端的泥头4-1和设置在内控轴外围的样仓4-2，其中样仓4-2的仓底4-3上设置有仓门4-4。

如图10、图11所示，无扰动厚泥取样部的仓门4-4包括与内控轴相配合的旋套4-5，旋套4-5上均布有滑轴4-6，旋套4-5底端和滑轴4-6的外围设置有支架4-7，支架4-7上均布有叶片4-8，叶片4-8通过定轴4-9旋动开合并安装在支架4-7上，且叶片上开设有与滑轴相配合的滑槽4-10。当转动上控制部内杆手柄时，通过内控轴传导，使取样部仓底的旋套带动固定在其上的滑轴在启闭叶片的滑槽内滑动，在滑轴、滑槽及固定在支架上的定轴的共同作用下，叶片即可按要求开合启闭，达到底泥取样作业后的仓门关闭效果。

如图18所示，无扰动厚泥取样部包括内筒15和外筒16，内筒15和外筒16之间设置有上旋筒17和下旋筒18，且上旋筒17的上端和下旋筒18的下端均通过密封圈19与内外筒之间密封，上旋筒17和下旋筒18通过结合花键20结合在一起，内筒里侧还附着有样品包装膜21。

如图13、图14、图16、17所示，厚泥取样部和定深泥样取样部的泥头4-1外围设置有分泥片14；如图12和图15所示，薄泥取样部和无扰动厚泥取样部的泥头外围设置有分泥片和集泥头4-11。

组合杆部上端设置有滑动定位外杆手柄，其与组合杆部上端部分可随意定位衔合，并与上控制部协同配合控制取样部的取样工作。组合杆部采用可定深与无极调整两种组合方式。《表一》是定深组合杆部的组合杆组合成不同长度时的定选表。ＺNo是组合杆部号；GNo是组合杆号；ΣL是组合杆部长，ｍ；Φ是组合杆直径，mm；L是组合杆长，ｍ；Δ是定选符。

表一

该表为9根组合杆组合成1-10m不同长度的组合杆部的定选表。其可组合成特定长度的组合杆部，满足不同水深的取样要求。

上述各组合杆之间的接头均采用标准花键结合、锁母连接，这样易于机械加工，方便取样过程中杆部的长度组装调节。以9m长组合杆部为例，选用1根直径为50mm、长度为1.5m的组合杆，1根直径为70/90mm、长度为2m的组合杆,1根直径为102/108mm、长度为2m的组合杆，1根直径为90/70mm、长度为2m的组合杆，和1根直径为50m、长度为1.5m的组合杆，依次连接在一起就组合成长度为9m的组合杆部，该种组合杆部的外形为橄榄形阶梯状，与传统的杆件相比较大的减轻了杆件重量。

上述70/90mm是指组合杆的上端直径为70mm，下端直径为90mm；该种表示方式用A/Bmm表示，则A表示组合杆的上端直径，B表示组合杆的下端直径。

《表二》是6根组合杆组合成0-10m长度无级调整的组合杆部的定选表。

ＺNo是组合杆部号；GNo是组合杆号；ΣL是组合杆部长，ｍ；Φ是组合杆直径，mm；L是组合杆长，ｍ；Δ是定选符。

表二

采用本组合方式，6根组合杆即能够完成0～10m之间所需杆部长度的无级调节组装，不仅更加适合人工采样的要求，而且较大的降低了仪器制造成本。

以厚泥取样部取样为例，介绍取样操作过程：（1）根据水深选定组合杆并进行组装，安装上、下控制部及所需取样部，调整滑动定位外杆手柄在适当位置并将其衔合锁定；（2）将备用绳索一端在上控制部与组杆结合处套定，另一端与相对固定物（如船体等）拴牢，防止设备误滑脱入水中；（3）旋动内杆手柄将取样部仓门关闭，拧紧内控轴锁定柄将取样部仓门锁住；（4）将取样器缓慢放入水中，到达泥面后旋动滑动定位外杆手柄，在取样部钻-分泥头的作用下将取样部钻入泥中；（5）当钻入一定深度感到操作不便时，上调滑动定位外杆手柄到适当位置衔和锁定，重复（4）的动作，直至达到预定深度；（6）放松内控轴锁定柄，转动内杆手柄2将取样部仓门打开，旋动滑动定位外杆手柄将泥样旋切收入样仓内；（7）旋动内杆手柄将取样部仓门关闭，拧紧内控轴锁定柄将取样部仓门锁住，防止泥样流失；（8）将取样器提出水面平放，扳动下控制部离合柄，打开仓门，根据需要分段或连续截取泥样；（9）重复以上操作，在新样点继续取样。

综上所述，本发明由上控制部、组合杆部、下控制部、取样部组成。上控制部采用手柄铰动钻取泥样、偏心凸轮内轴定位锁紧装置，可有效控制取样器仓门启闭取样。由于组合杆部结构充分利用了机械压杆设计原理的相关要求，长杆外形为橄榄形阶梯状，使之既能满足较深水域（最深10m）取样对细长杆件的柔度要求，又可较大的减轻仪器整体重量；组合杆部采用组合杆组合，9杆可完成对长度为1～10m、步长为0.5m、19种不同深度底泥的取样要求，若采用滑动定位外杆手柄与外杆定位衔合、无级长度调整结构时6杆也可完成水深为0～10m的底泥取样要求；杆件既相对独立又可组装为组合杆部，杆与杆之间采用标准花健结合、锁母连接，既易于机械加工、利于降低成本，又方便取样过程中杆部的长度调节。下控制部内轴动作采用键套传导、球柄拨叉离合控制，其与取样部组合连结，可方便控制取样部仓门启闭状态，以便于泥样从仓中取出。取样部分为薄泥、厚泥、定深及无扰动厚泥取样四种类型，可满足不同泥样的取样要求。

本发明与其它底泥取样器除以上诸多不同之外，更为特殊的是在取样部下设置有钻-豁-分（集）泥头，其配有可置换分泥片，可在外杆手柄转动下将底泥中的石块、棍棒等杂物有效拨开，使取样部轻便快捷的到达预定深度进行取样；同时由于分泥头搅松了泥样周边的泥土使之能够上下滑动，可有效解除取样器上提时所产生的底部负压，使之将器具顺利提出。

本发明各部件内部、内外杆件转动接触处均设有润滑耐磨损装置，不仅较大的延长了仪器使用寿命，也减少了仪器的日常维护保养工作量。

Claims (7)

1.一种可获取多种泥样的组合调节式底泥取样器，其特征在于：它包括通过组合杆部（2）连接的上控制部（1）和下控制部（3），下控制部（3）下端安装有取样部（4）；所述上控制部（1）通过内控轴（5）控制下控制部（3）和取样部（4）；

所述上控制部（1）包括设置在内控轴（5）上的凸轮（1-1），凸轮（1-1）外围设置有偏心制动套（1-2），偏心制动套（1-2）外设置有制动轴（1-3），制动轴（1-3）与锁定柄（1-4）相连；所述内控轴（5）顶端设置有内杆手柄（6）；

所述组合杆部（2）由组合杆（2-1）相互连接而成，且组合杆（2-1）包括内杆（2-2）和外杆（2-3），且组合杆部（2）上端设置有滑动定位外杆手柄（7）；所述内控轴（5）与内杆（2-2）相匹配；

所述下控制部（3）包括与组合杆部（2）相配合的上导轴（3-1），上导轴（3-1）下端衔接有下导轴（3-2），且上导轴（3-1）和下导轴（3-2）的外围设置有离合套（3-3），离合套（3-3）由套帽（3-4）和套体（3-5）组成，套帽（3-4）上方设置有压簧（3-6），套体（3-5）外围设置有球柄拨叉（3-7），球柄拨叉（3-7）与离合柄（3-8）相连。

2.根据权利要求1所述的可获取多种泥样的组合调节式底泥取样器，其特征在于：所述取样部包括样仓和设置在样仓底部的泥头，样仓上设置有仓门。

3.根据权利要求2所述的可获取多种泥样的组合调节式底泥取样器，其特征在于：所述取样部为薄泥取样部、厚泥取样部、定深泥样取样部和无扰动厚泥取样部中的任一种。

4.根据权利要求3所述的可获取多种泥样的组合调节式底泥取样器，其特征在于：所述薄泥取样部包括设置在内控轴（5）末端的泥头（4-1）和设置在内控轴外围的样仓（4-2），其中样仓（4-2）的仓底（4-3）上设置有仓门（4-4）。

5.根据权利要求3所述的可获取多种泥样的组合调节式底泥取样器，其特征在于：所述无扰动厚泥取样部的仓门（4-4）包括与内控轴相配合的旋套（4-5），旋套（4-5）上均布有滑轴（4-6），旋套（4-5）底端和滑轴（4-6）的外围设置有支架（4-7），支架（4-7）上均布有叶片（4-8），叶片（4-8）通过定轴（4-9）旋动开合并安装在支架（4-7）上，且叶片上开设有与滑轴相配合的滑槽（4-10）。

6.根据权利要求1所述的可获取多种泥样的组合调节式底泥取样器，其特征在于：所述内杆（2-2）通过内花键（9）和外花键（10）对接装配，外杆（2-3）通过外螺纹（11）和锁母（12）对接装配，且外螺纹与杆体通过力矩花键（13）扣接。

7.根据权利要求3所述的可获取多种泥样的组合调节式底泥取样器，其特征在于：所述厚泥取样部和定深泥样取样部的泥头（4-1）外围设置有分泥片（14）；所述薄泥取样部和无扰动厚泥取样部的泥头外围设置有分泥片和集泥头（4-11）。