CN105158020A - 一种拖缆控制式水底淤积物采样球 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种拖缆控制式水底淤积物采样球，包括密封腔、驱动马达、活塞、套筒及叶瓣，密封腔上方设有开口，活塞设在开口处，套筒设在活塞上端，叶瓣设有若干个，叶瓣中上部与密封腔的外端转动连接，叶瓣的上端与套筒连接，叶瓣的下端为自由端，驱动马达设在密封腔内，并通过螺杆与活塞连接；驱动马达带动活塞及与活塞连接的套筒上下移动，套筒的上下移动带动叶瓣闭合或开启，取样前，叶瓣为张开状态，取样时，叶瓣完全闭合在一起形成球形。与现有技术相比，本发明能够解决目前现有的水下采样装置难以做到的在尽量降低取样装置破坏性的基础上所取得样品的代表性和兼顾对不同淤积物-水体系统的适应性等问题。

Description

一种拖缆控制式水底淤积物采样球

技术领域

本发明涉及一种水底淤积物采样装置，尤其是涉及一种拖缆控制式水底淤积物采样球。

背景技术

在环保领域的对水底淤积物(如违法倾倒的固体废弃物)采样取证工作以研究水体环境的污染种类、污染程度以及污染物的迁移演化规律；在考古领域的水底泥层下取样以结合C14同位素方法分析水底遗迹的年代规律等工作都需要方便有效、可靠性强、适应性好的水底淤积物采样装置，以能够在不同的水体环境中最大限度的连续采取水底淤积物样品以用于后续的分析化验，以期获得包括水底淤积物及其蕴含的水样在内的元素、化合物组分的科研数据。如何在尽量降低取样装置破坏性的基础上做到取样的代表性和兼顾对不同淤积物-水体系统的适应性是本领域的技术难点。

目前在上述领域应用的主要是普通的挖斗型挖掘设备(类似船载挖掘机的挖掘臂)，这类设备不是特别针对水底淤积物的取样而设计的，其应用中的主要问题在于(1)挖掘臂前段的挖斗没有闭合的结构，不能同时采样淤积物及其蕴含的废水，没有充分的样品原位代表性；(2)一般这类挖斗的破坏性较强且不易控制，对于考古领域的水底泥层下取样基本不适用。

授权公告号为CN102435460B的中国发明专利公开了一种深水底泥采样装置，这一发明的主要目的在于能确保抓斗(底泥采样器的主要部件)能够在下水过程中工作正常，不会因抓斗在下水过程中关闭而影响采泥过程；然而，这种挖斗的破坏性同样较强且不易控制，对于考古领域的水底泥层下取样不适用。

授权公告号为CN202511997U的中国实用新型专利公开了一种水底采样器，该装置包括钢管、活塞、取样缸筒。钢管分为两截由接口连接，其下方固定连接取样缸筒，活塞上方连接的活塞推杆置于钢管内。该水底采样器的原理是利用钢管内人工造成的真空负压作用提取水底泥沙类物质。该专利从原理来看，主要是利用类似唧筒的负压作用吸取样品；另外，根据该实用新型文本的描述：“这种水底采样器仅适用于水底泥沙、细沙、中细沙和泥草混合物情况，不适合大颗粒砂石的采集要求”；根据该描述，该吸取式水底采样器采集的样品应该是粘度较小、流动性较强的砂质和水体混合物，对于含有粘度较大的泥状水底淤积物的采样基本不适用，即使采集到样品也不具有均匀性，因而不可能具有科研意义上的原位代表性。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种拖缆控制式水底淤积物采样球，以解决目前现有的水底淤积物采样装置破坏性较强且采样不具有原位代表性的问题，还能够兼顾对不同淤积物-水体系统的适应性。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种拖缆控制式水底淤积物采样球，包括密封腔、驱动马达、活塞、套筒及叶瓣，所述的密封腔上方设有开口，所述的活塞设在开口处，所述的套筒设在活塞上端，所述的叶瓣设有若干个，所述的叶瓣中上部与密封腔的外端转动连接，所述的叶瓣的上端与套筒连接，所述的叶瓣的下端为自由端，所述的驱动马达设在密封腔内，并通过螺杆与活塞连接；

所述的驱动马达带动活塞及与活塞连接的套筒上下移动，套筒的上下移动带动叶瓣闭合或开启，取样前，所述的叶瓣为张开状态，取样时，所述的叶瓣完全闭合在一起形成球形。这种瓣形开合结构的采样装置，抓着力强并有较好的密封性，能够最大限度的采取胶状、泥沙状等不同形态的水底淤积物，并保证所采样本的完整性和原位代表性。

所述的密封腔内设有振动马达及与振动马达相连的偏心铁。偏心铁用于产生振动，利于采样装置在抵达水/淤泥界面阻力较大时能够方便的插入淤泥内部进行采样。

优选地，所述的振动马达设置有两个。

所述的密封腔由耐锈蚀耐水压的特种不锈钢制成。

所述的密封腔外侧中央安装有设有监控摄像头，在监控摄像头周围设有聚光灯，用于观察采样球所抵达的位置以及水底的情况。

所述的套筒上方设有用于吊放密封腔及叶瓣的主缆绳。

所述的活塞与密封腔上方的开口处设有密封圈。

所述的螺杆下端与驱动马达连接，上端伸入到活塞内部并与活塞配合连接。

所述的叶瓣共设有4个，4个叶瓣闭合时围成球形。

所述的叶瓣中上部与密封腔的外端通过叶瓣转轴转动连接。

所述的叶瓣的上端通过铰接件与套筒连接。

所述的叶瓣是一套可以更换的组件。采样球的尺寸大小可以根据任务目标如采样量来确定，并能够适应不同深度水体底部淤积物的采样要求。

使用本发明的装置可以方便操作人员以较为精确可控的方式深入不同深度的水体底部，相对无损的采取胶状、泥沙状等不同形态的水底淤积物及其蕴含的水份一起做为样本，并能够保证所采样本的完整性和原位代表性。

与现有技术相比，本发明通过一系列特殊的模块化结构设计，能够在避免使用复杂的机械控制设备的前提下，通过四个可开合金属叶瓣形成的“采样球”结构，能够在尽量降低取样过程中破坏性的基础上，做到所取样品的代表性和兼顾对不同淤积物-水体系统的适应性。整个装置结构简单，易于操作和维护，且可以连续作业，通过加装不同规格的金属叶瓣套件可以适应不同的采样深度和采样量，特别可以适用于较深的水体和含有粘度较大的泥状水底淤积物的采样。整个装置具有高效、简便、经济的特点，因而将会具有较广泛的应用前景。

附图说明

图1为本发明拖缆控制式水底淤积物采样球的结构示意图；

图2为采样球张开状态的仰视图。

图中标号：1为电缆、2为振动马达、3为偏心铁、4为密封腔、5为聚光灯、6为监控摄像头、7为主缆绳、8为密封圈、9为套筒、10为活塞、11为叶瓣、12为驱动马达、13为叶瓣转轴、14为螺杆、15为铰接件。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

一种拖缆控制式水底淤积物采样球，如图1、图2所示，包括密封腔4、驱动马达12、活塞10、套筒9及叶瓣11。密封腔4由耐锈蚀耐水压的特种不锈钢制成。密封腔4上方设有开口，活塞10设在开口处，活塞10与密封腔4上方的开口处设有密封圈8。套筒9设在活塞10上端，叶瓣11共设有4个，4个叶瓣11闭合时围成球形，叶瓣11中上部与密封腔4的外端通过叶瓣转轴13转动连接，叶瓣11的上端通过铰接件15与套筒9连接，叶瓣11的下端为自由端，驱动马达12设在密封腔4内，螺杆14下端与驱动马达12连接，上端伸入到活塞10内部并与活塞10配合连接。

套筒9上方设有用于吊放密封腔4及叶瓣11的主缆绳7。密封腔4内设有两个振动马达2及与振动马达2相连的偏心铁3。偏心铁3用于产生振动，利于采样装置在抵达水/淤泥界面阻力较大时能够方便的插入淤泥内部进行采样。密封腔4内设置的振动马达2、驱动马达12通过电缆1外接电源。密封腔4外侧中央安装有设有监控摄像头6，在监控摄像头6周围设有四个聚光灯5，用于观察采样球所抵达的位置以及水底的情况。

驱动马达12带动活塞10及与活塞10连接的套筒9上下移动，套筒9的上下移动带动叶瓣11闭合或开启，取样前，叶瓣11为张开状态，取样时，叶瓣11完全闭合在一起形成球形。这种瓣形开合结构的采样装置，抓着力强并有较好的密封性，能够最大限度的采取胶状、泥沙状等不同形态的水底淤积物，并保证所采样本的完整性和原位代表性。

本实施例的拖缆控制式水底淤积物采样球使用时，在一次水底采样工作中，采样球可以在叶瓣11完全张开的状态下由主缆绳7吊放到水下。在这一过程中，岸上或船只上的操作人员可以通过聚光灯5照亮水体，并通过监控摄像头6观察采样球所抵达的位置以及水底的情况。如果确认水底淤积物层符合采样要求，可以先启动安装在密封腔4中的振动马达2一段时间，使得叶瓣11尖端通过缓慢振动方式逐渐插入水底淤积层，阻力较大时也可以交替启动左右两个振动马达2，使得采样球在“摇摆”状态下下插。当确认到达预定的采样深度后，启动驱动马达12，通过螺杆14驱动活塞10上行，活塞10顶端的套筒9及铰接件15随之会驱动叶瓣11逐渐闭合，并在这一过程中挖取样品水底淤积物及其蕴含的水份并保留在四个叶瓣11完全闭合组成的采样球体内。然后再利用主缆绳吊放缆7将采样球起吊出水，并移动到样品承接容器的上方，反向开启驱动马达12驱动活塞10下行，打开叶瓣11以释放出样品。

如果对初次采样得到的水底淤积物及其蕴含的水份样品的分析表明初次采样的采样深度或采样量不够，操作人员还可以很方便的通过更换与叶瓣转轴13相连接的四个可开合的叶瓣11，通过更换更大型的叶瓣11套件以获得更大的采样深度或采样量。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种拖缆控制式水底淤积物采样球，其特征在于，包括密封腔(4)、驱动马达(12)、活塞(10)、套筒(9)及叶瓣(11)，所述的密封腔(4)上方设有开口，所述的活塞(10)设在开口处，所述的套筒(9)设在活塞(10)上端，所述的叶瓣(11)设有若干个，所述的叶瓣(11)中上部与密封腔(4)的外端转动连接，所述的叶瓣(11)的上端与套筒(9)连接，所述的叶瓣(11)的下端为自由端，所述的驱动马达(12)设在密封腔(4)内，并通过螺杆(14)与活塞(10)连接；

所述的驱动马达(12)带动活塞(10)及与活塞(10)连接的套筒(9)上下移动，套筒(9)的上下移动带动叶瓣(11)闭合或开启，取样前，所述的叶瓣(11)为张开状态，取样时，所述的叶瓣(11)闭合在一起形成球形。

2.根据权利要求1所述的一种拖缆控制式水底淤积物采样球，其特征在于，所述的密封腔(4)内设有振动马达(2)及与振动马达(2)相连的偏心铁(3)。

3.根据权利要求2所述的一种拖缆控制式水底淤积物采样球，其特征在于，所述的振动马达(2)设置有两个。

4.根据权利要求1所述的一种拖缆控制式水底淤积物采样球，其特征在于，所述的密封腔(4)外侧中央安装有设有监控摄像头(6)，在监控摄像头(6)周围设有聚光灯(5)。

5.根据权利要求1所述的一种拖缆控制式水底淤积物采样球，其特征在于，所述的套筒(9)上方设有用于吊放密封腔(4)及叶瓣(11)的主缆绳(7)。

6.根据权利要求1所述的一种拖缆控制式水底淤积物采样球，其特征在于，所述的活塞(10)与密封腔(4)上方的开口处设有密封圈(8)。

7.根据权利要求1所述的一种拖缆控制式水底淤积物采样球，其特征在于，所述的螺杆(14)下端与驱动马达(12)连接，上端伸入到活塞(10)内部并与活塞(10)配合连接。

8.根据权利要求1所述的一种拖缆控制式水底淤积物采样球，其特征在于，所述的叶瓣(11)共设有4个，4个叶瓣(11)闭合时围成球形。

9.根据权利要求1所述的一种拖缆控制式水底淤积物采样球，其特征在于，所述的叶瓣(11)中上部与密封腔(4)的外端通过叶瓣转轴(13)转动连接。

10.根据权利要求1所述的一种拖缆控制式水底淤积物采样球，其特征在于，所述的叶瓣(11)的上端通过铰接件(15)与套筒(9)连接。