CN106124240A - 一种无扰动柱状沉积物采集器 - Google Patents

Abstract

本发明一种无扰动柱状沉积物采集器，属于样品采集装置技术领域，包括连接杆、T型手柄、采集管、活塞组件和防撞测温装置五部分；与现有技术相比，其结构简单、操作方便，能够使采集人员站在岸边或船上完成沉积物样品采集，既可以从浅水中取样,也可从深水中取样。无需潜入水中,使用简单、方便，省时省力，且采集过程中不扰动底部沉积物，可获取不同深度的分层污染底泥样品，采集样品能真实反映底泥污染状况。该设备亦可测定沉积物的取样深度及沉积物上覆水层的温度。并且在采样管提起时，样品不会漏掉。

Description

一种无扰动柱状沉积物采集器

技术领域

本发明属于样品采集装置技术领域，特别涉及一种无扰动柱状沉积物采集器。

背景技术

水体沉积物底泥的成分对水体周围的自然环境变化、环境污染等具有很好的指示作用。沉积物与水体之间还具有一定的物质交换，对水体生态系统会产生显著的影响。通过沉积物可以追踪污染源的来源、揭示环境变化规律及水生生态系统中水生动植物的组成和环境对动植物分布情况的影响。因此，研究沉积物是对水生生态系统及水质变化等研究最重要的手段之一，是环境学、水文地质学、生物学等诸多学科的重要研究方法之一。在沉积物样品采集中，沉积物采集器的性能对样品采集的质量起到了至关重要的作用。沉积物样品的采集形态、采集质量均会影响到研究结果的科学性与准确性。采集连续完整的柱状沉积物底泥，是开展水体污染调查和获取基础性数据急需解决的技术方法手段，为河湖等水体的污染调查分析提供必要的支撑。

采集水体中的沉积物底泥样品是一项技术性要求很强的工作，要使用专门的采集器。目前国内外的各种沉积物采集产品，在使用过程中都会存在一些不足之处。

抓斗式采样器是一种广泛使用的沉积物采样器，靠自身的重量嵌入沉积物中，在提起的过程中，抓斗靠重力闭合，达到抓取沉积物样品的目的。其缺点是：

(1)只能采集流态沉积物，不能采集深层或是固态沉积物，即不适合含水率低的底泥。

(2)对于以淤泥为主、结构松散的沉积物，由于抓斗式采集器无上盖，在采集器提出水体前，样品会被上覆水冲刷而流失，导致采集效率低下。

(3)采集的样品为混合样品，无法分层分析沉积物。

(4)受到抓斗自重以及软连接的限制，不仅无法控制采集的深度，而且也无法采集到深层的沉积物样品。

重力柱式采样器是另外一种广泛使用的沉积物采样器，依靠自身悬挂加重块使其能够深入沉积物中。其缺点是：为了使重力柱式采样器能够深入沉积物中，需要加载较多的加重块，导致整个采样器笨重，不便于携带与操作。

目前也有采用钻探等采集沉积物的地探设备，但这类设备笨重且不适合静态沉积物采集要求。

综上，各种沉积物采集器存在着共同的缺点是：

不能同时满足操作方便、采样时没有扰动；在采样管提起时，样品不会漏掉、可满足浅水与深水采样；便于携带、操作简便、设备加工价格低、适合野外作业等要求。

因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种无扰动柱状沉积物采集器，其结构简单、操作方便，能够采集流态及固态沉积物，且不会破坏采集的沉积物空间状态，可测定沉积物上覆水温度，在采样管提起时，样品不会漏掉。

为实现上述技术目的，本发明提出如下的技术方案：

一种无扰动柱状沉积物采集器，其特征是：包括连接杆、T型手柄、采集管、采集管上端接口、采集管下端接口、排出口、沉积物防漏托盖、防漏活页、活页转轴、活页底座、活塞杆、拉环、活塞头、橡胶密封圈、带有刻度的绳索、连接管及防撞测温装置；

所述连接杆的上端部与T型手柄通过螺纹配合连接，连接杆的下部外侧通过连接管与采集管拆卸式紧固连接；所述采集管为中空且两端开口的圆筒状结构，采集管的两端部分别与采集管上端接口、采集管下端接口通过螺纹配合连接；所述采集管上端接口的顶盖上开设有排出口；所述采集管下端接口的底部安装有沉积物防漏托盖，采集管下端接口与沉积物防漏托盖通过螺纹配合连接；所述沉积物防漏托盖的横截面为圆形，沉积物防漏托盖底部设置有防漏活页、活页转轴和活页底座；所述防漏活页的形状为半圆形，数量为两片，两片防漏活页对称布置并通过活页转轴转动连接；所述活页底座固定连接在沉积物防漏托盖的底部内侧壁上，与沉积物防漏托盖同心布置；所述活塞杆与采集管同轴设置，活塞杆一部分位于采集管内部，另外一部分穿过排出口延伸至采集管外部，活塞杆的顶端设有拉环，并与拉环螺纹配合连接，活塞杆的底端连接有活塞头，活塞杆与活塞头通过螺纹配合连接；所述活塞头上具有凹槽，数量为两个，两个凹槽内均设有橡胶密封圈；所述带有刻度的绳索的一端与拉环连接，带有刻度的绳索的另一端为自由端；所述连接管数量为两个，分别安装在采集管上端接口、采集管下端接口的外侧壁上；所述防撞测温装置安装在连接杆上，防撞测温装置底部所在的平面高于采集管顶部所在平面，防撞测温装置包括防护套和测温组件；所述防护套置于测温组件外部，通过固定螺母与连接杆连接；所述测温组件为长方形盒式结构，该长方形盒式结构包括侧盖、盒体及温度计；所述侧盖盖合在所述盒体上；所述盒体的上端部的出水口处设置有活页板、活页板托、活页板轴和轴托，所述活页板的数量为两个，两个活页板通过活页板轴转动连接；所述活页板托设置在盒体上端部内侧壁上；所述活页板轴位于轴托上；所述盒体的下端部的进水口处设置有活动盖板、活动盖板限位板和止挡板，其中活动盖板位于活动盖板限位板和止挡板之间，并在活动盖板限位板和止挡板之间沿竖直方向移动；所述温度计通过固定槽安装在盒体内部。

进一步，所述连接杆数量为一个以上，相邻连接杆之间通过螺纹连接。

进一步，所述采集管的长度为0.6m,直径为0.06m。

进一步，所述活塞杆上部设置有卡环，且卡环与活塞杆拆卸式紧固连接。

通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：本发明一种无扰动柱状沉积物采集器，其结构简单、操作方便，能够使采集人员站在岸边或船上完成沉积物样品采集，既可以从浅水中取样，也可从深水中取样。无需潜入水中，使用简单、方便，省时省力，且采集过程中不扰动底部沉积物，可获取不同深度的分层污染底泥样品，采集样品能真实反映底泥污染状况。该设备亦可测定沉积物的取样深度及沉积物上覆水层的温度。并且在采样管提起时，样品不会漏掉。综上，该无扰动柱状沉积物采集器便于携带、操作简便、设备加工价格低、适合野外作业等要求。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明：

图1为本发明一种无扰动柱状沉积物采集器结构示意图。

图2为本发明一种无扰动柱状沉积物采集器处于使用状态结构示意图。

图3为本发明一种无扰动柱状沉积物采集器的沉积物防漏托盖处于闭合状态时结构示意图。

图4为本发明一种无扰动柱状沉积物采集器的沉积物防漏托盖处于开启状态时结构示意图。

图5为本发明一种无扰动柱状沉积物采集器的防撞测温装置顶端处于开启状态结构示意图。

图6本发明一种无扰动柱状沉积物采集器的防撞测温装置顶端处于开启状态出水口处结构示意图。

图7为本发明一种无扰动柱状沉积物采集器的防撞测温装置顶端处于开启状态时俯视图。

图8为本发明一种无扰动柱状沉积物采集器的防撞测温装置顶端处于开启状态时仰视图。

图9为本发明一种无扰动柱状沉积物采集器的防撞测温装置顶端处于闭合状态结构示意图。

图10本发明一种无扰动柱状沉积物采集器的防撞测温装置顶端处于闭合状态出水口处结构示意图。

图11为本发明一种无扰动柱状沉积物采集器的防撞测温装置顶端处于闭合状态时俯视图。

图12为本发明一种无扰动柱状沉积物采集器的防撞测温装置顶端处于闭合状态时仰视图。

图中：1-连接杆、2-T型手柄、3-采集管、4-采集管上端接口、5-采集管下端接口、6-排出口、7-沉积物防漏托盖、8-防漏活页、9-活页转轴、10-活页底座、11-活塞杆、12-拉环、13-活塞头、14-橡胶密封圈、15-带有刻度的绳索、16-连接管、17-防撞测温装置、1701-防护套、1702-侧盖、1703-盒体、1704-活页板、1705-活页板托、1706-活页板轴、1707-轴托、1708-活动盖板、1709-活动盖板限位板、1710-止挡板、1711-温度计、18-卡环。

具体实施方式

一种无扰动柱状沉积物采集器，请参照图1-图10，包括连接杆1、T型手柄2、采集管3、采集管上端接口4、采集管下端接口5、排出口6、沉积物防漏托盖7、防漏活页8、活页转轴9、活页底座10、活塞杆11、拉环12、活塞头13、橡胶密封圈14、带有刻度的绳索15、连接管16及防撞测温装置17；

所述连接杆1的上端部与T型手柄2通过螺纹配合连接，连接杆1的下部外侧通过连接管16与采集管3拆卸式紧固连接；所述采集管3为中空且两端开口的圆筒状结构，采集管3的两端部分别与采集管上端接口4、采集管下端接口5通过螺纹配合连接；所述采集管上端接口4的顶盖上开设有排出口6；所述采集管下端接口5的底部安装有沉积物防漏托盖7，采集管下端接口5与沉积物防漏托盖7通过螺纹配合连接；所述沉积物防漏托盖7的横截面为圆形，沉积物防漏托盖7底部设置有防漏活页8、活页转轴9和活页底座10；所述防漏活页8的形状为半圆形，数量为两片，两片防漏活页8对称布置并通过活页转轴9转动连接；

所述活页底座10固定连接在沉积物防漏托盖7的底部内侧壁上，与沉积物防漏托盖7同心布置；所述活塞杆11与采集管3同轴设置，活塞杆11一部分位于采集管3内部，另外一部分穿过排出口6延伸至采集管3外部，活塞杆11的顶端设有拉环12，并与拉环12螺纹配合连接，活塞杆11的底端连接有活塞头13，活塞杆11与活塞头13通过螺纹配合连接；所述活塞头13上具有凹槽，数量为两个，两个凹槽内均设有橡胶密封圈14；所述带有刻度的绳索15的一端与拉环12连接，带有刻度的绳索15的另一端为自由端；所述连接管16数量为两个，分别安装在采集管上端接口4、采集管下端接口5的外侧壁上；所述防撞测温装置17安装在连接杆1上，防撞测温装置17底部所在的平面高于采集管3顶部所在平面，防撞测温装置17包括防护套1701和测温组件；所述防护套1701置于测温组件外部，通过固定螺母与连接杆1连接；所述测温组件为长方形盒式结构，该长方形盒式结构包括侧盖1702、盒体1703及温度计1711；所述侧盖1702盖合在所述盒体1703上；所述盒体1703的上端部的出水口处设置有活页板1704、活页板托1705、活页板轴1706和轴托1707，所述活页板1704的数量为两个，两个活页板1704通过活页板轴1706转动连接；所述活页板托1705设置在盒体1703上端部内侧壁上；所述活页板轴1706位于轴托1707上；所述盒体1703的下端部的进水口处设置有活动盖板1708、活动盖板限位板1709和止挡板1710，其中活动盖板1708位于活动盖板限位板1709和止挡板1710之间，并在活动盖板限位板1709和止挡板1710之间沿竖直方向移动；

所述温度计1711通过固定槽安装在盒体1703内部。

所述采集管3，参见图1和图2，主要包括采集管上端接口4、采集管下端接口5和沉积物防漏托盖7。圆筒形状的采集管3的上端和下端外侧均有螺纹，采集管上端接口4和采集管下端接口5的内侧有螺纹，采集管上端接口4、采集管下端接口5和采集管3的上端和下端可以分别通过螺纹旋转连接；采集管上端接口4的顶盖有一个排出口6，活塞杆11穿过该排出口6进入采集管3内部，由于排出口6的直径略大于活塞杆11的直径，采集沉积物过程中采集管3腔体内的空气和多余的水分可以从排出口6处排到采集管3外；采集管上端接口4和采集管下端接口5的外侧壁均安有连接管16，作用是将连接杆1和采集管3相连接；采集管下端接口5底部有沉积物防漏托盖7，两者通过螺旋连接；

沉积物防漏托盖7底部设有防漏活页8、活页转轴9和活页底座10见图3和图4，两片半圆形的防漏活页8构成整体形状为圆形的防漏盖，在防漏活页8下面沉积物防漏托盖7内壁边缘有一圈活页底座10，起到支撑防漏活页8的作用，在支撑的作用下防漏活页8不会向下开口。当沉积物进入采集管3时，防漏活页8向上打开，沉积物采集完毕后，防漏活页8闭合，用于防止进入采集管3中的沉积物回落出去。

所述活塞杆11和活塞头13构成活塞组件，活塞杆11顶端内侧有螺纹，拉环12底座外侧有螺纹，可将活塞杆11和拉环12旋接。拉环12上连接一条带有刻度的绳索15，取样时通过人工拉动带有刻度的绳索15带动活塞组件，通过带有刻度的绳索15上的刻度精确的测量沉积物在水下的深度。活塞杆11上部设有一个卡环18，卡环18可拆卸，卡环18到活塞头13的距离的长度为采集管3的长度，作用是防止推动活塞杆11时活塞头13出露到采集管3外部。活塞头13的直径与采集管3的内径相同，在采集沉积物拉动活塞杆11过程中，可以使采集管3见图2内部处于真空状态。圆柱体活塞头13的柱面上有两个圆形环状的小凹槽，凹槽内各放置一根环形的橡胶密封圈14，能够使采集管3和活塞头13之间保持良好的密封和摩擦效果。活塞头13中心孔内侧和活塞杆11底端外侧有螺纹，活塞头13与活塞杆11通过旋转连接，若将卡环18和采集管下端接口5卸掉后，便可推动活塞杆11将活塞头13推出采集管3，旋转拆掉活塞头13，方便其清洁、保养及定期更换橡胶密封圈14。

所述T型手柄2下端外侧有螺纹，连接杆1内侧有螺纹，两者可以旋接在一起。依据取样深度，可以采用多个连接杆1相连，组成一根适宜长度的连接长杆，便于沉积物的采集。

所述连接杆1上端与T型手柄2相连,连接杆1侧面与采集管3相连。连接管16上具有螺母，起到连接和固定连接杆1和采集管3的作用。

所述防撞测温装置17安装在连接杆1上，高度略高于采集管3，目的是在采集管3插入沉积物中进行采集时，收集沉积物上覆水体，进行上覆水的温度测定。该防撞测温装置17主要包括防护套1701和测温组件。该测温组件是一个透明的长方形盒子，结构见图5到图12，包括侧盖1702和盒体1703，温度计1711安装在盒体1703内部，温度计1711卡在温度计上固定槽和温度计下固定槽上起到固定，稍微用力一拔即可将温度计1711拆卸下来。所述盒体1703的上端部的出水口处设置有活页板1704、活页板托1705、活页板轴1706和轴托1707，所述活页板1704的数量为两个，两个活页板1704通过活页板轴1706转动连接；所述活页板托1705设置在盒体1703上端部内侧壁上；所述活页板轴1706位于轴托1707上；所述盒体1703的下端部的进水口处设置有活动盖板1708、活动盖板限位板1709和止挡板1710，其中活动盖板1708位于活动盖板限位板1709和止挡板1710之间，并在活动盖板限位板1709和止挡板1710之间沿竖直方向移动；

防护套1701为金属材质，包住了内部测温组件的各个棱角，起到保护测温组件、防止因撞击而损坏的作用。防护套1701由固定螺母固定在连接杆1上，旋转防护套固定螺母将防护套1701的上盖卸掉，可取出内部的测温组件，方便更换内部的温度计1711。

采集沉积物之前，推动活塞杆11使活塞头13位于采集管3内部的最低端见图1。此时沉积物防漏托盖7的防漏活页8处于闭合状态见图3。防撞测温装置17下端的活动盖板1708和上端的活页板1704分别处于底端和闭合状态见图9和12。手握T型手柄2将采集器向下放入水中，在采集器下降的过程中，在水体浮力的作用下防漏活页8向上张开见图4，但由于活塞头13仍位于低端，水体不能进入采集管3内部。水体从防撞测温装置17下端的进水口进入，从防撞测温装置17上端的出水口流出，防撞测温装置17下端的活动盖板1708和上端的活页板1704分别处于顶端和开启状态见图5和图8。采集器到达水体底部沉积物上方停止。用力下压或用重力锤向下撞击T型手柄2，在这一过程中，沉积物通过沉积物防漏托盖7进入采集管下端接口5，使防漏活页8向上张开见图4。与此同时向上用力拉带有刻度的绳索15，活塞杆11带动活塞头13向上移动，使采集管3内处于真空状态,在真空吸力的作用下将沉积物以柱状分层渐渐吸入到采集管3内。此过程的防撞测温装置17状态见图5、图6、图7和图8。当带有刻度的绳索15拉不动时，活塞头13已经移动到了采集管3的顶部，沉积物采集完毕，此时沉积物防漏托盖7的防漏活页8由处于闭合状态见图3。防撞测温装置17内收集的液体即为沉积物上覆水体，稳定一段时间后，温度计1711显示的温度即为上覆水体的温度，近似于沉积物的环境温度，状态见图9、图10、图11和图12。采集完毕后向上取出采集器，此时沉积物防漏托盖7的防漏活页8处于闭合状态见图3，沉积物不会发生掉漏现象。防撞测温装置17下端的活动盖板1708和上端的活页板1704分别处于底端和闭合状态见图9、图10、图11和图12，采集的上覆水不能流出。将采集器向上取到岸边或船中，读取并记录上覆水的温度，用手指推下端活动盖板1708，采集的水体流出，用于测定下一个取样点。旋转沉积物防漏托盖7，推动活塞杆11将沉积物从出口推出,用刀片分层收集样品。沉积物采集工作结束。

Claims (4)

1.一种无扰动柱状沉积物采集器，其特征是：包括连接杆(1)、T型手柄(2)、采集管(3)、采集管上端接口(4)、采集管下端接口(5)、排出口(6)、沉积物防漏托盖(7)、防漏活页(8)、活页转轴(9)、活页底座(10)、活塞杆(11)、拉环(12)、活塞头(13)、橡胶密封圈(14)、带有刻度的绳索(15)、连接管(16)及防撞测温装置(17)；

所述连接杆(1)的上端部与T型手柄(2)通过螺纹配合连接，连接杆(1)的下部外侧通过连接管(16)与采集管(3)拆卸式紧固连接；所述采集管(3)为中空且两端开口的圆筒状结构，采集管(3)的两端部分别与采集管上端接口(4)、采集管下端接口(5)通过螺纹配合连接；所述采集管上端接口(4)的顶盖上开设有排出口(6)；所述采集管下端接口(5)的底部安装有沉积物防漏托盖(7)，采集管下端接口(5)与沉积物防漏托盖(7)通过螺纹配合连接；所述沉积物防漏托盖(7)的横截面为圆形，沉积物防漏托盖(7)底部设置有防漏活页(8)、活页转轴(9)和活页底座(10)；所述防漏活页(8)的形状为半圆形，数量为两片，两片防漏活页(8)对称布置并通过活页转轴(9)转动连接；所述活页底座(10)固定连接在沉积物防漏托盖(7)的底部内侧壁上，与沉积物防漏托盖(7)同心布置；所述活塞杆(11)与采集管(3)同轴设置，活塞杆(11)一部分位于采集管(3)内部，另外一部分穿过排出口(6)延伸至采集管(3)外部，活塞杆(11)的顶端设有拉环(12)，并与拉环(12)螺纹配合连接，活塞杆(11)的底端连接有活塞头(13)，活塞杆(11)与活塞头(13)通过螺纹配合连接；所述活塞头(13)上具有凹槽，数量为两个，两个凹槽内均设有橡胶密封圈(14)；所述带有刻度的绳索(15)的一端与拉环(12)连接，带有刻度的绳索(15)的另一端为自由端；所述连接管(16)数量为两个，分别安装在采集管上端接口(4)、采集管下端接口(5)的外侧壁上；所述防撞测温装置(17)安装在连接杆(1)上，防撞测温装置(17)底部所在的平面高于采集管(3)顶部所在平面，防撞测温装置(17)包括防护套(1701)和测温组件；所述防护套(1701)置于测温组件外部，通过固定螺母与连接杆(1)连接；所述测温组件为长方形盒式结构，该长方形盒式结构包括侧盖(1702)、盒体(1703)及温度计(1711)；所述侧盖(1702)盖合在所述盒体(1703)上；所述盒体(1703)的上端部的出水口处设置有活页板(1704)、活页板托(1705)、活页板轴(1706)和轴托(1707)，所述活页板(1704)的数量为两个，两个活页板(1704)通过活页板轴(1706)转动连接；所述活页板托(1705)设置在盒体(1703)上端部内侧壁上；所述活页板轴(1706)位于轴托(1707)上；所述盒体(1703)的下端部的进水口处设置有活动盖板(1708)、活动盖板限位板(1709)和止挡板(1710)，其中活动盖板(1708)位于活动盖板限位板(1709)和止挡板(1710)之间，并在活动盖板限位板(1709)和止挡板(1710)之间沿竖直方向移动；所述温度计(1711)通过固定槽安装在盒体(1703)内部。

2.根据权利要求1所述的一种无扰动柱状沉积物采集器，其特征是：所述连接杆(1)数量为一个以上，相邻连接杆(1)之间通过螺纹连接。

3.根据权利要求1所述的一种无扰动柱状沉积物采集器，其特征是：所述采集管(3)的长度为0.6m,直径为0.06m。

4.根据权利要求1所述的一种无扰动柱状沉积物采集器，其特征是：所述活塞杆(11)上部设置有卡环(18)，且卡环(18)与活塞杆(11)拆卸式紧固连接。