CN106950075B - 一种磁力约束单向流阀负压式潮间带浅水沉积物采集器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海洋沉积物采集技术领域，具体地说是一种磁力约束单向流阀负压式潮间带浅水沉积物采集器，包括T型杆、采样管托架、采样管、单向流阀和磁力夹钳，所述采样管下端在采样时插入底泥中，所述采样管上部外侧设有磁铁托架，第一磁铁相对吸住套置于采样管上并通过所述磁铁托架支承，单向流阀置于采样管中，所述单向流阀设有阀盖，且所述阀盖在采样管放入水中时被顶起、在采到泥样后落下，在单向流阀外侧设有与所述第一磁铁相吸引的磁性环面，所述第一磁铁通过所述磁力夹钳与所述磁性环面分离。本发明利用磁力固定单向流阀保证采样顺利进行，且采样后单向流阀可利用磁力夹钳快速解除磁力约束并取出，拆卸方便并有效延长装置的使用寿命。

Description

一种磁力约束单向流阀负压式潮间带浅水沉积物采集器

技术领域

本发明涉及海洋沉积物采集技术领域，具体地说是一种磁力约束单向流阀负压式潮间带浅水沉积物采集器。

背景技术

底质沉积物样品采集是海洋潮间带环境调查的重要组成部分,沉积物样品可用于相关的海岸带地质、生态环境研究与分析。底质沉积物样品采集可分为不分层采样与分层采样两种，前者以箱式采泥器或抓斗采泥器实现，后者以各类柱状采泥器实现。

目前已有的柱状采泥器主要包括重力式柱状采泥器、活塞式柱状采泥器、多通道柱状采泥器、小型柱状采泥器等，其中前三者使用时需要大型机械设备辅助，不适合于潮间带人力采样操作，而箱式采泥器也因为体积重量大不适合在潮间带使用，故目前适用于海洋潮间带的沉积物采集器主要为两种：抓斗式和小型手持柱状采泥器，其中抓斗式采泥器设计、操作简单，但会破坏样品垂直结构，而分层样品可以提供关于底泥环境更加精确详细的数据，因而在采得样品量充足情况下，分层采样优于不分层采样，所以最适宜潮间带沉积物采样的工具是手持小型柱状采泥器。

目前市场已有的小型手持柱状采泥器主要包括单向流阀负压式和橘皮闭合重力式两种，后者通体由不锈钢制成，相对沉重且结构复杂，不利于长时间大规模采样。而现有技术中的单向流阀负压式小型沉积物采集器的单向阀均为固定式的，即固定安装于采样器上部，再接上有机玻璃管进行采样，这种结构势必造成设备可靠性的风险，即单向阀或上部结构与采样管密封连接部位因频繁拆卸以及取样操作发生任何故障时都将使设备彻底不可用，这也是潮间带现场采样实践中经常遇到的困境。同时，市面已有小型柱状样采集器多为进口，价格昂贵，且替换采样管有限，不利于大规模采样。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁力约束单向流阀负压式潮间带浅水沉积物采集器，利用磁力将单向流阀固定于采样管中并利用所述单向流阀制造真空负压，使样品离开水面后不会从采样管中脱落，操作简单且成本低廉，另外采样后单向流阀可利用磁力夹钳快速解除磁力约束并取出，拆卸方便，使单向流阀可随时更换，并有效延长装置的使用寿命。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种磁力约束单向流阀负压式潮间带浅水沉积物采集器，包括T型杆、采样管托架、采样管、单向流阀和磁力夹钳，所述T型杆、采样管托架和采样管依次相连，所述采样管的两端均为开口端，且所述采样管下端在采样时插入底泥中，在所述采样管上部外侧设有磁铁托架，两个第一磁铁相对吸住套置于所述采样管上并通过所述磁铁托架支承，单向流阀置于所述采样管中，所述单向流阀设有阀盖，且所述阀盖在采样管放入水中时被顶起、在采到泥样后落下，在所述单向流阀外侧设有与所述第一磁铁相吸引的磁性环面，所述第一磁铁通过所述磁力夹钳与所述磁性环面分离。

所述单向流阀包括隔离板、阀盖、T型架和所述磁性环面，所述阀盖设置于所述隔离板上方，所述T型架的横杆设置于所述隔离板下方，所述T型架的竖杆穿过所述隔离板中部的通孔后与所述阀盖相连，所述磁性环面固设于所述隔离板外侧。

所述磁性环面包括磁性不锈钢环层和硅胶环层，其中硅胶环层设置于磁性不锈钢环层外侧。

所述阀盖包括不锈钢板层和硅胶板层，其中硅胶板层设置于阀盖靠近所述隔离板的一侧。

所述隔离板为有机玻璃制成。

所述采样管托架包括支承片、圆筒、连接螺杆和连接螺母，所述支承片设置于圆筒上侧，所述圆筒的两侧设有圆孔，所述采样管与所述采样管托架相连的一端两侧分别设有连接孔，采样管托架与采样管相连时，所述连接螺杆穿过圆筒上的圆孔和采样管上的连接孔后通过连接螺母固定。

所述采样管托架上侧设有支承片，所述支承片中部垂直设有一个托架杆，所述T型杆下端通过一个螺杆与所述托架杆相连，在所述T型杆下端以及所述托架杆上端均设有与所述螺杆螺纹连接的内置螺母。

所述磁力夹钳包括两个交叉铰接的夹持杆，在所述两个夹持杆的铰接处设有一个铰接轴，每个夹持杆在所述铰接轴前侧的部分为夹爪臂，每个夹持杆在所述铰接轴后侧的部分为动力臂，两个夹爪臂内侧均设有第二磁铁，拆卸单向流阀时所述两个第二磁铁分别吸住两个第一磁铁。

所述采样管采用有机玻璃制成，所述采样管上下两端管壁均设有45度倒角。

所述采样管两端在采样完成后均通过胶塞封堵。

本发明的优点与积极效果为：

1、本发明利用了负压原理，使采得的样品出水后不会掉落并在采样过程中稳固保留在采样管内，而且单向流阀使水流在采样管中只能自下向上流动，使样品进入采样管后不被后续动作扰动。

2、本发明在采样管上部外侧设有磁铁托架，使两个半圆形的磁铁可以稳固套置于采样管上，并利用所述两个磁铁以磁力吸住单向流阀外侧的磁性环面，使单向流阀在采样过程中固定牢靠。

3、本发明中的单向流阀可利用磁力夹钳快速解除磁力约束并取出，所述磁力夹钳应用了杠杆原理，可以在取样结束后，快速将固定单向流阀的两个半圆形磁铁分离拆下，从而取出单向流阀，拆卸方便且提高了装置的可靠性，有效延长装置的使用寿命，另外本发明各部件间可快速组装拆卸，也方便运输与使用。

4、本发明的采样管采用有机玻璃材质，使采样的可视性良好，并且垂直结构保存完整。

5、本发明中单向流阀的阀盖、磁性环面外侧面上以及用于密封的采样管座上均使用了硅胶板，有效保证装置的水密性。

6、本发明的T型杆、采样管托架等部件均采用不锈钢材质，有效提高部件的耐腐蚀性，延长了装置的使用寿命。

7、本发明采样管的管口设有45°的倒角，利于扎入底泥中。

附图说明

图1为本发明的结构示意图，

图2为图1中T型杆的示意图，

图3为图1中托架杆的示意图，

图4为图3中采样管托架的示意图，

图5为图1中单向流阀的示意图。

其中，1为T型杆，2为采样管托架，3为单向流阀，4为采样管，5为连接孔，6为连接螺杆，7为连接螺母，8为螺母，9为螺杆，10为托架杆，11为内置螺母，12为支承片，13为圆筒，14为隔离板，15为阀盖，16为T型架，17为磁性环面，18为第一磁铁，19为磁铁托架，20为胶塞，21为磁力夹钳，22为动力臂，23为夹爪臂，24为铰接轴，25为第二磁铁。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1所示，本发明包括T型杆1、采样管托架2、采样管4和单向流阀3，其中T型杆1、采样管托架2和采样管4依次相连，所述采样管4的两端均为开口端，且所述采样管4下端(即远离所述采样管托架2的一端)在采样时插入底泥中，在所述采样管4上部外侧设有磁铁托架19，两个呈半圆形的第一磁铁18凹口相对吸住套置于所述采样管4上，且所述两个第一磁铁18置于所述磁铁托架19上，单向流阀3置于所述采样管4中，在所述单向流阀3外侧设有一圈磁性环面17，所述单向流阀3通过所述两个第一磁铁18吸住所述磁性环面17固定于采样管4内，所述磁性环面17包括磁性不锈钢环层和硅胶环层，其中硅胶环层设置于磁性不锈钢环层外侧，当单向流阀3通过磁力固定时，所述磁性环面17外侧的硅胶环层在压力作用下实现与采样管4内壁紧密贴合，保证密封。

如图1和图5所示，所述单向流阀3除所述磁性环面17外还包括隔离板14、阀盖15和T型架16，其中隔离板14为有机玻璃制成，所述隔离板14设置于同样由有机玻璃制成的采样管4中，阀盖15设置于所述隔离板14上方，所述阀盖15由不锈钢板层和硅胶板层叠合胶连而成，其中硅胶板层设置于阀盖15靠近所述隔离板14的一侧，T型架16由不锈钢柱制成，所述T型架16的横杆设置于所述隔离板14下方，T型架16的竖杆穿过所述隔离板14中部的通孔后与阀盖15相连，磁性环面17固设于所述隔离板14外圆周面上。如图1所示，采样时作业人员手持T型杆1将采样管4垂直向下放入水中，水流入采样管4中并将所述单向流阀3内的阀盖15顶开，当采样管4采到表层柱状泥样后停顿片刻，由于阀盖15上设有不锈钢板层，所述阀盖15在不锈钢板层的重力作用下落下，将单向流阀3的隔离板14中部通孔盖住，使水体不能经隔离板14中心孔向下流动，同时阀盖15下侧的硅胶板层使采样管4中泥样上覆水与单向流阀3的隔离板14间保持气密性。

如图1和图3～4所示，所述采样管托架2包括支承片12、圆筒13、连接螺杆6和连接螺母7，其中支承片12和圆筒13均为不锈钢制成，且所述支承片12焊接在圆筒13上侧，所述圆筒13的两侧设有圆孔用于安插所述连接螺杆6，所述连接螺杆6端部伸出圆筒13后通过连接螺母7固定，如图1所示，在采样管4与所述采样管托架2相连的一端两侧分别设有连接孔5，当采样管托架2与采样管4相连时，先将所述圆筒13内的连接螺杆6卸下，然后将所述圆筒13套在采样管4端部，再将连接螺杆6穿过圆筒13上的圆孔和采样管4上的连接孔5，连接螺杆6穿过圆筒13和采样管4后通过连接螺母7固定，从而实现采样管托架2和采样管4的连接。

如图2～3所示，在所述采样管托架2的支承片12上侧中部垂直设有一个托架杆10，所述T型杆1下端通过一螺杆9与所述托架杆10相连，在所述T型杆1下端以及所述托架杆10上端均设有与所述螺杆9螺纹连接的内置螺母11。

如图1所示，本发明中的单向流阀3可利用一个磁力夹钳21快速解除磁力约束，所述磁力夹钳21包括两个交叉铰接的夹持杆，在所述两个夹持杆的铰接处设有一个铰接轴24，每个夹持杆在所述铰接轴24前侧的部分为呈弧状的夹爪臂23，且每个夹爪臂23内侧均固设有第二磁铁25，每个夹持杆在所述铰接轴24后侧的部分为供人手握持的动力臂22，所述磁力夹钳21应用杠杆原理，使用时通过人手握持动力臂22驱动前侧的夹爪臂23张合，在取样结束后，前侧夹爪臂23先闭合并使两个夹爪臂23内侧的第二磁铁25分别吸住套置于采样管4上的两个呈半圆形的第一磁铁18，然后人手驱动动力臂22转动使前侧夹爪臂23张开，从而快速将两个第一磁铁18与单向流阀3上的磁性环面17分离，使单向流阀3接触磁力约束，然后即可取出所述单向流阀3，整个过程拆卸方便。本实施例中，所述动力臂22长度为夹爪臂23的三倍。

所述采样管4由于采用有机玻璃制成，使得采样时样品的可视性良好，所述采样管4上下两端管壁均设有45度倒角以利于采集沉积物。本实施例适用于水深2米以内的泥沙底质潮间带浅水区，所述T型杆1的竖杆长度为1米，采样管托架2上的托架杆10长度为1米。

本发明的工作原理为：

采样前，将T型杆1、采样管托架2和采样管4依次相连，两个半圆形的第一磁铁18凹口相对吸住并套置于采样管4上，所述两个第一磁铁18通过磁铁托架19支承，单向流阀3置于所述采样管4中，第一磁铁18吸住单向流阀3外侧的磁性环面17，从而将单向流阀3固定于采样管4内壁上，且所述磁性环面17外侧硅胶环层在压力作用下与采样管4内壁紧密贴合，保证气密性。

采样时，作业人员手持T型杆1将采样管4垂直向下放入水中，所述单向流阀3设有隔离板14、阀盖15和T型架16，水流入采样管4中先将阀盖15顶开，再经采样管4上部、采样管4与采样管托架2的圆筒13之间的空隙流出，阀盖15下侧的T型架16在阀盖15被顶开时勾住所述隔离板14，当采样管4下端触到水底时，双手用力压T型杆1，使采样管4垂直插入底泥中，采到表层柱状泥样后，停顿片刻，由于阀盖15上设有不锈钢板层，所述阀盖15在不锈钢板层的重力作用下落下，将单向流阀3的隔离板14中央孔盖住，使水体不能经隔离板14向下流动，阀盖15的硅胶板层使采样管4中泥样上覆水与单向流阀3的隔离板14间保持气密性，将采样管4缓慢地拉出水面时，由于单向流阀3与泥样上覆水间不存在空气，来自采样管4下方的大气压使柱状泥样与上覆水保持在采样管4中而不掉落,完成采样。

采样完成后，将样品取出水面并将盛有样品的采样管4下端的多余泥样抹平，立即用胶塞20封堵采样管4下端，然后拆卸下连接螺杆6，将采样管4与采样管托架2分离，之后利用磁力夹钳21夹爪臂23内侧的第二磁铁25分别吸住两个半圆形的第一磁铁18，然后双手用力转动动力臂22，将所述第一磁铁18与单向流阀3的磁性环面17分离，从而使单向流阀3解除磁力约束，然后取出单向流阀3，再以另一枚胶塞20封堵采样管4上端，完成取样。

Claims (10)

1.一种磁力约束单向流阀负压式潮间带浅水沉积物采集器，其特征在于：包括T型杆(1)、采样管托架(2)、采样管(4)、单向流阀(3)和磁力夹钳(21)，所述T型杆(1)、采样管托架(2)和采样管(4)依次相连，所述采样管(4)的两端均为开口端，且所述采样管(4)下端在采样时插入底泥中，在所述采样管(4)上部外侧设有磁铁托架(19)，两个第一磁铁(18)相对吸住套置于所述采样管(4)上并通过所述磁铁托架(19)支承，单向流阀(3)置于所述采样管(4)中，所述单向流阀(3)设有阀盖(15)，且所述阀盖(15)在采样管(4)放入水中时被顶起、在采到泥样后落下，在所述单向流阀(3)外侧设有与所述第一磁铁(18)相吸引的磁性环面(17)，所述第一磁铁(18)通过所述磁力夹钳(21)与所述磁性环面(17)分离。

2.根据权利要求1所述的磁力约束单向流阀负压式潮间带浅水沉积物采集器，其特征在于：所述单向流阀(3)包括隔离板(14)、阀盖(15)、T型架(16)和所述磁性环面(17)，所述阀盖(15)设置于所述隔离板(14)上方，所述T型架(16)的横杆设置于所述隔离板(14)下方，所述T型架(16)的竖杆穿过所述隔离板(14)中部的通孔后与所述阀盖(15)相连，所述磁性环面(17)固设于所述隔离板(14)外侧。

3.根据权利要求1或2所述的磁力约束单向流阀负压式潮间带浅水沉积物采集器，其特征在于：所述磁性环面(17)包括磁性不锈钢环层和硅胶环层，其中硅胶环层设置于磁性不锈钢环层外侧。

4.根据权利要求2所述的磁力约束单向流阀负压式潮间带浅水沉积物采集器，其特征在于：所述阀盖(15)包括不锈钢板层和硅胶板层，其中硅胶板层设置于阀盖(15)靠近所述隔离板(14)的一侧。

5.根据权利要求2所述的磁力约束单向流阀负压式潮间带浅水沉积物采集器，其特征在于：所述隔离板(14)为有机玻璃制成。

6.根据权利要求1所述的磁力约束单向流阀负压式潮间带浅水沉积物采集器，其特征在于：所述采样管托架(2)包括支承片(12)、圆筒(13)、连接螺杆(6)和连接螺母(7)，所述支承片(12)设置于圆筒(13)上侧，所述圆筒(13)的两侧设有圆孔，所述采样管(4)与所述采样管托架(2)相连的一端两侧分别设有连接孔(5)，采样管托架(2)与采样管(4)相连时，所述连接螺杆(6)穿过圆筒(13)上的圆孔和采样管(4)上的连接孔(5)后通过连接螺母(7)固定。

7.根据权利要求1或6所述的磁力约束单向流阀负压式潮间带浅水沉积物采集器，其特征在于：所述采样管托架(2)上侧设有支承片(12)，所述支承片(12)中部垂直设有一个托架杆(10)，所述T型杆(1)下端通过一个螺杆(9)与所述托架杆(10)相连，在所述T型杆(1)下端以及所述托架杆(10)上端均设有与所述螺杆(9)螺纹连接的内置螺母(11)。

8.根据权利要求1所述的磁力约束单向流阀负压式潮间带浅水沉积物采集器，其特征在于：所述磁力夹钳(21)包括两个交叉铰接的夹持杆，在所述两个夹持杆的铰接处设有一个铰接轴(24)，每个夹持杆在所述铰接轴(24)前侧的部分为夹爪臂(23)，每个夹持杆在所述铰接轴(24)后侧的部分为动力臂(22)，两个夹爪臂(23)内侧均设有第二磁铁(25)，拆卸单向流阀(3)时所述两个第二磁铁(25)分别吸住两个第一磁铁(18)。

9.根据权利要求1所述的磁力约束单向流阀负压式潮间带浅水沉积物采集器，其特征在于：所述采样管(4)采用有机玻璃制成，所述采样管(4)上下两端管壁均设有45度倒角。

10.根据权利要求1或9所述的磁力约束单向流阀负压式潮间带浅水沉积物采集器，其特征在于：所述采样管(4)两端在采样完成后均通过胶塞(20)封堵。