CN103994902A - 一种近岸海底抽吸式采泥器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种近岸海底抽吸式采泥器，旨在提供一种能够随机的对海底某一部位岩礁上的沉积物进行完全采集，从而有效评估沉积物的沉积水平，并为精确评估岩礁基质上沉积物的组成和来源提供样本的抽吸式采泥器。它包括支撑架，圆筒状采集罩体及套设在采集罩体上的外套，采集罩体的下端开口、上端封闭，支撑架包括至少三根支撑立柱及顶架；采集罩体顶部设有连接轴套，连接轴套内设有连接轴；顶架上设有用于驱动连接轴转动的驱动电机；外套通过连接杆与支撑立柱相连接；外套内侧面上设有环形凹槽，与环形凹槽相对的采集罩体侧面上设有若干通孔，外套的外侧面上还设有与环形凹槽相通的抽吸口。

Description

一种近岸海底抽吸式采泥器

技术领域

本发明涉及一种采集装置，具体涉及一种近岸海底抽吸式采泥器。

背景技术

由于受人类活动影响，近岸岩海底礁区的沉积物（底泥）数量不断增多，严重影响到生存在岩相基质上的底栖生物群落组成及生物量。因此，有关岩相基质上沉积物（底泥）的研究逐渐受到重视，尤其是沉积物（底泥）的组成和来源方面尤其重要；然而定量的采集并完成沉积水平的有效评估是一项复杂的工作。对于海底岩礁基质上沉积物（底泥）的研究通常是通过取样装置对沉积物（底泥）进行取样，然后对取样沉积物（底泥）的数量和类型进行的评估。

由于目前海底岩礁基质上沉积物的取样装置通常只能够采集表层的沉积物，对于靠近岩礁基质上的沉积物（底泥）通常难以采集；这使得对海底岩礁上的沉积物的组成和来源只能进行大致的评估，难以较为精确的评估；并且无法对海底岩礁上的沉积物的沉积水平进行的有效评估。

例如，中国专利公开号CN101650270，公开日2010年2月17日，发明创造的名称为机械手持式深海静水压力驱动保真取样器，包括机械手持部件、冲击驱动部件、取样筒部件。机械手持部件的手柄可以沿手持杆上下滑动。冲击驱动部件包括同轴设置的冲击筒、高压筒、支撑筒和导向筒，以及上端盖、下端盖、配流阀、上活塞杆、下活塞杆、驱动活塞。上活塞杆穿过配流阀设置，下活塞杆穿过下端盖设置，下活塞杆的底部与取样筒部件中的保压筒的顶部固定连接。取样筒部件包括保压筒、取样管、活动翻盖、封口活塞、弹簧锁舌。该申请案虽然能够对海底岩礁基质上沉积物的进行取样；但其同样只能够采集表层的沉积物，使得对海底岩礁上的沉积物的组成和来源只能进行大致的评估，难以进行定量评估；并且无法对海底岩礁上的沉积物的沉积水平进行的有效评估。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的海底岩礁基质上沉积物的取样装置通常只能够采集表层的沉积物，使得对海底岩礁上的沉积物的组成和来源难以较为精确的评估；并且无法对海底岩礁上的沉积物的沉积水平进行的有效评估的问题；提供一种近岸海底抽吸式采泥器，其能够随机的对海底某一部位的岩礁上的沉积物进行完全的采集，从而有效评估沉积物的沉积水平，并为精确评估岩礁基质上的沉积物组成和来源提供样本。

本发明的技术方案是：

一种近岸海底抽吸式采泥器，包括水泵，沉积物收集容器，支撑架，圆筒状的采集箱体及套设在采集箱体上的外套，所述支撑架包括至少三根绕采集箱体周向均布的支撑立柱及设置在支撑立柱顶部的顶架，且各支撑立柱下部分别设有配重块；所述采集箱体位于顶架下方，采集箱体的下端开口、上端封闭，采集箱体顶部设有与采集箱体同轴的连接轴套，连接轴套内壁上设有与连接轴套轴线平行的导向键槽，连接轴套内设有连接轴，连接轴上设有与导向键槽适配的键，且键可沿导向键槽移动；顶架上设有用于驱动连接轴转动的驱动电机，驱动电机外设有防水密封罩；所述采集箱体下端面上设有若干周向均布的凸齿，采集箱体内同轴的设有可上下滑动的浮动隔套；采集箱体内设有与采集箱体轴线平行或同轴的竖直杆，竖直杆与采集箱体连为一体，竖直杆的下端设有沿采集箱体径向延伸的搅拌杆，搅拌杆上设有若干往下延伸的刷毛；所述外套通过连接杆与支撑立柱相连接，且采集箱体可相对于外套转动；外套内侧面上设有环形凹槽，且环形凹槽上方和下方的外套与采集箱体之间分别设有密封圈，与环形凹槽相对的采集箱体侧面上设有若干过水通孔，外套的外侧面上还设有与环形凹槽相通的抽吸口；采集箱体顶面上还设有往上延伸的进水管，且采集箱体顶上、位于进水管内还设有与采集箱体内腔相通的进水口；水泵的进水口通过抽吸管道与抽吸口相连接，水泵的出口通过排水管道与沉积物收集容器的内腔连通。

本方案通过绳索将近岸海底抽吸式采泥器随机下放到海底，并通过支撑立柱将采集装置支撑在礁岩基质上方，而采集箱体在自重作用下使采集箱体的下端口下沉到礁岩基质的沉积物表面上；

接着，驱动电机通过连接轴及连接轴套带动采集箱体转动（由于各支撑立柱下部分别设有配重块，支撑架被固定在礁岩基质上），在采集箱体转动过程中配合其自重作用以及采集箱体下端面上的凸齿，使采集箱体渐往下沉入沉积物内部，直至采集箱体下端口抵靠在岩礁基质上，甚至在凸齿作用下采集箱体下端能够切入岩礁基质内；将采集箱体内、外的沉积物完全隔离；

而采集箱体往下移动的过程中，浮动隔套在自重作用下将随之一同往下移动，这样在采集箱体旋转过程中可以避免浮动隔套外部的沉积物进入到浮动隔套内，同时也防止浮动隔套内的沉积物逸出；进一步保持浮动隔套内沉积物的原始量，这样可以提高对岩礁基质上的沉积物水平进行有效的评估；并为精确评估岩礁基质上的沉积物组成和来源提供样本；

另外，在采集箱体旋转过程中，搅拌杆将对浮动隔套内侧的沉积物进行搅拌；而搅拌杆上的刷毛将岩礁基质表面上的沉积物进行绞刷，使其脱离岩礁基质表面，进一步为精确评估岩礁基质上的沉积物组成和来源提供基础。

再接着，利用水泵将采集箱体内所有的沉积物全部抽吸到沉积物收集容器内；待沉积物收集容器内的沉积物沉淀后，即可对岩礁基质上的沉积物的沉积水平进行有效的评估；同时为精确评估岩礁基质上的沉积物组成和来源提供样本。

作为优选，支撑立柱由上支撑立柱，下支撑立柱及连接上、下支撑立柱的弹性连接结构组成；所述弹性连接结构包括固定在上支撑立柱下端的上支撑平板，固定在下支撑立柱上端的下支撑平板及设置在上、下支撑平板之间的预应力弹簧；所述下支撑平板顶面上设有若干绕下支撑立柱周向均布连接柱，上支撑平板上设有若干与各连接柱相对应的连接通孔，各连接柱与下支撑立柱相平行，且各连接柱的上端往上延伸并穿过连接通孔，各连接柱外侧面上、位于上支撑平板上方分别设有环形挡块；所述连接柱为圆柱体，所述连接通孔为圆孔，且连接通孔的内径大于连接柱外径；所述预应力弹簧位于各连接柱之间，且预应力弹簧的上端固定在上支撑平板上，预应力弹簧的下端固定在下支撑平板上。

本方案的上、下支撑立柱之间通过弹性连接结构相连接，这使得下支撑立柱与上支撑立柱之间可以在于支撑立柱垂直的平面内以及上下方向上发送弹性位移，从而避免驱动电机带动采集箱体转动的过程中支撑在礁岩基质上的下支撑立柱发送位移，而影响到采集箱体内隔离的沉积物。

作为优选，浮动隔套外侧面上设有环形凹槽，所述采集箱体内侧面上设有环形凸起，且环形凸起的端部延伸至环形凹槽内；所述环形凹槽的槽宽大于环形凸起的宽度。本方案可避免浮动隔套脱离采集箱体，同时不影响采集箱体转动以及浮动隔套上下移动。

作为优选，采集箱体外侧面上部设有限位挡块，且限位挡块位于外套上方。本方案可避免采集箱体脱落。

作为优选，进水管内设有可使水流由外界流向采集箱体内腔的单向阀。本方案进水管内的单向阀不仅可以避免但沉积物被搅拌起后，由进水管溢出；同时保证在水泵可以顺利的抽吸采集箱体内的沉积物及水。

作为优选，所述抽吸口处设有过滤网。抽吸口的过滤网可以防止大颗粒沉积物的吸入造成水泵损坏。

作为优选，导向键槽由连接轴套底部往上延伸，并贯穿连接轴套顶面。

作为优选，刷毛的下端与采集箱体下端面齐平或位于采集箱体下端面下方。本方案的刷毛可将岩礁基质表面上的沉积物进行绞刷，使其脱离岩礁基质表面，进一步为精确评估岩礁基质上的沉积物组成和来源提供基础。

本发明的有益效果是：能够随机的对海底某一部位的岩礁上的沉积物进行完全的采集，从而有效评估沉积物的沉积水平，并为精确评估岩礁基质上的沉积物组成和来源提供样本。

附图说明

图1是本发明的一种近岸海底抽吸式采泥器的一种剖面结构示意图。

图2是图1中A处的局部放大图。

图3是本发明的一种近岸海底抽吸式采泥器在实际应用过程中的一种结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

如图1、图2、图3所示，一种近岸海底抽吸式采泥器，包括水泵24，沉积物收集容器23，支撑架，圆筒状的采集箱体3及套设在采集箱体上的外套13。支撑架包括四根绕采集箱体周向均布的支撑立柱及设置在支撑立柱顶部的顶架2。支撑立柱由上支撑立柱1a，下支撑立柱1b及连接上、下支撑立柱的弹性连接结构组成。弹性连接结构包括固定在上支撑立柱下端的上支撑平板104，固定在下支撑立柱上端的下支撑平板101及设置在上、下支撑平板之间的预应力弹簧103。下支撑平板顶面上设有若干绕下支撑立柱周向均布连接柱102。上支撑平板上设有若干与各连接柱相对应的连接通孔105。各连接柱与下支撑立柱相平行，且各连接柱的上端往上延伸并穿过连接通孔。各连接柱外侧面上、位于上支撑平板上方分别设有环形挡块106。连接柱为圆柱体。连接通孔为圆孔，且连接通孔的内径大于连接柱外径。预应力弹簧位于各连接柱之间，且预应力弹簧的上端固定在上支撑平板上，预应力弹簧的下端固定在下支撑平板上。各支撑立柱下部分别设有配重块11，具体说是，下支撑立柱中部设有配重块。

采集箱体位于顶架下方。支撑立柱与采集箱体的轴线平行。采集箱体的下端开口、上端封闭。采集箱体顶部设有与采集箱体同轴的连接轴套6。连接轴套内壁上设有与连接轴套轴线平行的导向键槽。导向键槽由连接轴套底部往上延伸，并贯穿连接轴套顶面。连接轴套内设有连接轴9。连接轴上设有与导向键槽适配的键10，且键可沿导向键槽移动。连接轴与连接轴套之间可沿导向键槽相对移动。顶架上设有用于驱动连接轴转动的驱动电机8。驱动电机的转子通过联轴器与连接轴相连接。驱动电机外设有防水密封罩7。

外套通过连接杆12与支撑立柱相连接，且采集箱体可相对于外套转动。外套内侧面上设有环形凹槽14，且环形凹槽上方和下方的外套与采集箱体之间分别设有密封圈。与环形凹槽相对的采集箱体侧面上设有若干过水通孔。外套的外侧面上还设有与环形凹槽相通的抽吸口20。抽吸口处设有过滤网。采集箱体外侧面上部设有限位挡块21，且限位挡块位于外套上方。采集箱体顶面上还设有往上延伸的进水管4，且采集箱体顶上、位于进水管内还设有与采集箱体内腔相通的进水口。进水管内还设有可使水流由外界流向采集箱体内腔的单向阀5。水泵的进水口通过抽吸管道22与抽吸口相连接。水泵的出口通过排水管道与沉积物收集容器的内腔连通。

采集箱体下端面上设有若干周向均布的凸齿15，且凸齿为V形凸齿。采集箱体内同轴（与采集箱体同轴）的设有可上下滑动的浮动隔套16。浮动隔套可由采集箱体下端口往下移出。浮动隔套外侧面上设有环形凹槽161。采集箱体内侧面上设有环形凸起，且环形凸起的端部延伸至环形凹槽内。环形凹槽截面为矩形。环形凸起截面为矩形。环形凹槽的槽宽大于环形凸起的宽度（环形凸起的宽度是指环形凸起的上、下侧面之间的间距）。采集箱体内设有与采集箱体轴线平行或同轴的竖直杆17。竖直杆的上端与采集箱体连为一体，竖直杆的下端设有沿采集箱体径向延伸的搅拌杆18。搅拌杆上设有若干往下延伸的刷毛19。刷毛的下端与采集箱体下端面齐平或位于采集箱体下端面下方。

如图3所示，本发明的抽吸式采泥器的具体使用过程如下：

将抽吸式采泥器放置于船上，随船一同移动；在采集岩礁基质上沉积物（底泥）时；

通过绳索25将抽吸式采泥器随机下放到海底（绳索的下端固定在顶架上），其中水泵24和沉积物收集容器23置于船上；而驱动电机通过防水电缆26与船上的电力系统连接。

当抽吸式采泥器下放到海底后，通过支撑立柱将采集装置支撑在岩礁基质上方，而采集箱体在自重作用下使采集箱体的下端口下沉到岩礁基质上的沉积物27表面上；

接着，驱动电机通过连接轴及连接轴套带动采集箱体转动（由于各支撑立柱下部分别设有配重块，支撑架被固定在岩礁基质上）；在采集箱体转动过程中配合其自重作用以及凸齿，采集箱体将逐渐往下沉入沉积物内部，直至采集箱体下端口抵靠在岩礁基质上，甚至在凸齿作用下采集箱体下端能够切入岩礁基质内；将采集箱体内、外的沉积物完全隔离。

而在采集箱体往下移动的过程中，浮动隔套在自重作用下将随之一同往下移动，避免在采集箱体旋转过程中浮动隔套外部的沉积物进入到浮动隔套内，同时也防止浮动隔套内的沉积物逸出；进一步保持浮动隔套内沉积物的原始量。

另外，在采集箱体旋转过程中，搅拌杆将对浮动隔套内侧的沉积物进行搅拌；而搅拌杆上的刷毛将岩礁基质表面上的沉积物进行绞刷，使其脱离岩礁基质表面，进一步为精确评估岩礁基质上的沉积物组成和来源提供基础。

再接着，利用水泵将采集箱体内所的海水和沉积物通过抽吸口，抽吸管道及排水管道全部抽吸到沉积物收集容器内；在这个过程中外界的海水由进水管进入采集箱体内，由于进水管往上延伸，进水管的上端口远离岩礁基质上的沉积物，这样可以避免采集箱体外的沉积物被吸入采集箱体内。

待沉积物收集容器内的沉积物沉淀后，即可对岩礁基质上的沉积物的沉积水平进行有效的评估；同时为精确评估岩礁基质上的沉积物组成和来源提供样本。通过收集容器内的沉积物的体积除以采集箱体的横截面积则相当于岩礁基质上的沉积物的沉积厚度，从而有效的评估沉积水平。

Claims (8)

1.一种近岸海底抽吸式采泥器，其特征是，包括水泵（24），沉积物收集容器（23），支撑架，圆筒状的采集箱体（3）及套设在采集箱体上的外套（13），所述支撑架包括至少三根绕采集箱体周向均布的支撑立柱及设置在支撑立柱顶部的顶架（2），且各支撑立柱下部分别设有配重块（11）；所述采集箱体位于顶架下方，采集箱体的下端开口、上端封闭，采集箱体顶部设有与采集箱体同轴的连接轴套（6），连接轴套内壁上设有与连接轴套轴线平行的导向键槽，连接轴套内设有连接轴（9），连接轴上设有与导向键槽适配的键（10），且键可沿导向键槽移动；顶架上设有用于驱动连接轴转动的驱动电机（8），驱动电机外设有防水密封罩（7）；所述采集箱体下端面上设有若干周向均布的凸齿（15），采集箱体内同轴的设有可上下滑动的浮动隔套（16）；采集箱体内设有与采集箱体轴线平行或同轴的竖直杆（17），竖直杆与采集箱体连为一体，竖直杆的下端设有沿采集箱体径向延伸的搅拌杆（18），搅拌杆上设有若干往下延伸的刷毛（19）；

所述外套通过连接杆（12）与支撑立柱相连接，且采集箱体可相对于外套转动；外套内侧面上设有环形凹槽（14），且环形凹槽上方和下方的外套与采集箱体之间分别设有密封圈，与环形凹槽相对的采集箱体侧面上设有若干过水通孔，外套的外侧面上还设有与环形凹槽相通的抽吸口（20）；采集箱体顶面上还设有往上延伸的进水管（4），且采集箱体顶上、位于进水管内还设有与采集箱体内腔相通的进水口；水泵的进水口通过抽吸管道（22）与抽吸口相连接，水泵的出口通过排水管道与沉积物收集容器的内腔连通。

2.根据权利要求1所述的一种近岸海底抽吸式采泥器，其特征是，所述支撑立柱由上支撑立柱（1a），下支撑立柱（1b）及连接上、下支撑立柱的弹性连接结构组成；所述弹性连接结构包括固定在上支撑立柱下端的上支撑平板（104），固定在下支撑立柱上端的下支撑平板（101）及设置在上、下支撑平板之间的预应力弹簧（103）；所述下支撑平板顶面上设有若干绕下支撑立柱周向均布连接柱（102），上支撑平板上设有若干与各连接柱相对应的连接通孔（105），各连接柱与下支撑立柱相平行，且各连接柱的上端往上延伸并穿过连接通孔，各连接柱外侧面上、位于上支撑平板上方分别设有环形挡块（106）；所述连接柱为圆柱体，所述连接通孔为圆孔，且连接通孔的内径大于连接柱外径；所述预应力弹簧位于各连接柱之间，且预应力弹簧的上端固定在上支撑平板上，预应力弹簧的下端固定在下支撑平板上。

3.根据权利要求1所述的一种近岸海底抽吸式采泥器，其特征是，所述浮动隔套外侧面上设有环形凹槽，所述采集箱体内侧面上设有环形凸起，且环形凸起的端部延伸至环形凹槽内；所述环形凹槽的槽宽大于环形凸起的宽度。

4.根据权利要求1所述的一种近岸海底抽吸式采泥器，其特征是，所述采集箱体外侧面上部设有限位挡块（21），且限位挡块位于外套上方。

5.根据权利要求1所述的一种近岸海底抽吸式采泥器，其特征是，所述进水管内设有可使水流由外界流向采集箱体内腔的单向阀。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种近岸海底抽吸式采泥器，其特征是，所述抽吸口处设有过滤网。

7.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种近岸海底抽吸式采泥器，其特征是，所述导向键槽由连接轴套底部往上延伸，并贯穿连接轴套顶面。

8.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种近岸海底抽吸式采泥器，其特征是，所述刷毛的下端与采集箱体下端面齐平或位于采集箱体下端面下方。