CN107966329A - 一种多梯度自旋转式集沙仪 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多梯度自旋转式集沙仪，该自旋转式集沙仪采用可拆卸组合式结构，将内置于空心立柱的转轴插入底座上的轴套中，空心立柱顶端通过内置套管连接风向标，旋转立杆通过风向标中空管顶端的圆孔插入，并将旋转立杆底端套在内置于立柱的转轴上，旋转立杆顶端安装斜拉绳，在立柱两侧等距离交错焊接若干个卡扣，集沙盒通过卡扣固定于立柱两侧，集沙盒背风口一端固定有集沙袋。该发明所涉及的观测装置，结构简单，拆装方便，利用该装置可以精确、快速地对近地面风沙流输沙量进行观测。
Description
技术领域
本发明涉及水土保持与荒漠化防治技术领域，尤其涉及一种多梯度自旋转式集沙仪。
背景技术
风沙灾害是水土保持与荒漠化防治专业领域的重点研究内容，风沙严重影响沙区道路、铁路交通，易使路基边坡发生侵蚀，也易在路基坡脚和路基顶面产生风沙堆积，影响行车安全，严重的会导致交通中断，给人类社会造成巨大的损失。实践表明，风沙流中的沙量多是贴近地面通过，对近地层如何通过科学的仪器进行近地面风沙流的精确观测，从而充分掌握近地面的风沙流结构特征，探索风沙灾害防治技术，减轻风沙灾害是风沙灾害防治研究人员的重要课题。针对水土保持学科的需要，风沙灾害防治的需要，水土保持监测的需要，近地面风沙观测的实际需要，本发明设计出一种多梯度自旋转式集沙仪。
发明内容
本发明提供了一种多梯度自旋转式集沙仪，能够在风沙活动时精确测量地面不同高度空气中的含沙量。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：
本发明提供一种多梯度的自旋转式集沙仪，该自旋转式集沙仪包括底座、空心立柱、集沙单体、风向标和旋转立杆；
所述空心立柱的底部与所述底座垂直连接，所述集沙单体固定在所述空心立柱的两侧，所述空心立柱顶部通过连接装置与所述风向标连接，所述旋转立杆从所述风向标顶端的孔插入，并与所述空心立柱内置的转轴连接。
进一步地，所述集沙单体包括集沙盒和集沙袋，所述集沙盒固定于空心立柱的两侧，所述集沙袋安置在所述集沙盒的背风口的一端。
进一步地，所述风向标的中部为中空管，所述中空管通过连接装置与所述空心立柱的顶部连接，所述旋转立杆从所述中空管顶端的孔插入，所述中空管的外侧壁一端设有横杆，所述横杆上设有硬质板，在所述中空管的外侧壁与所述横杆位置对称的另一端设有平衡杆，所述平衡杆与所述横杆组合作为所述风向标。
进一步地，所述空心立柱由若干节短空心立柱通过连接装置拼接而成，每节短空心立柱的内部设有转轴和轴承，所述转轴的长度与所述短空心立柱的长度一致，所述轴承焊接在所述短空心立柱的两端，所述轴承与所述转轴焊接。
进一步地，所述转轴的直径为14mm，所述轴承在距离所述短空心立柱口45mm处与所述转轴焊接。
进一步地，所述短空心立柱的截面尺寸为38mm×38mm，壁厚为1mm，长度为1m；
所述连接装置截面的尺寸为35mm×35mm，壁厚为1mm，长度为90mm；
所述集沙盒的截面尺寸为20mm×20mm，壁厚为1mm，长度为20cm。
进一步地，每节所述短空心立柱两侧交错焊接若干个卡扣装置，所述集沙盒通过所述卡扣装置固定在所述空心立柱两侧，相邻两个卡扣装置的竖向间距为50mm。
进一步地，所述旋转立杆的顶端设有斜拉绳。
进一步地，所述横杆与所述中空管焊接，所述平衡杆通过焊接在所述中空管上的螺纹基座与所述中空管螺纹连接。
进一步地，所述集沙袋由200目的尼龙网制成。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明提供的集沙仪在风沙活动时能精确测量地面不同高度空气中的含沙量；所采用的风沙取样装置采用可拆卸组合式设计，操作便利，安装、拆卸方便，便于运输，成本较低；集沙袋透风性强，沙物质采集率高，不会丢失细颗粒物质，拆装、取样方便。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的集沙仪的主视图；
图2为本发明实施例提供的集沙仪的风向标正视图；
图3为本发明实施例提供的集沙仪的空心立柱结构示意图；
图4为本发明实施例提供的集沙仪的底座正视图；
图5为本发明实施例提供的集沙仪的底座俯视图；
图6为本发明实施例提供的集沙仪的集沙单体结构示意图；
图7为本发明实施例提供的集沙仪的连接装置结构示意图。
【附图标记】
1、底座，2、立柱，3、集沙盒，4、集沙袋，5、卡扣，6、平衡杆，7、硬质板，8、横杆，9、旋转立杆，10、中空管，11、螺纹基座，12、螺栓，13、转轴，14、轴承，15、连接装置，16、轴套，17、条形孔，18、集沙单体，19、斜拉绳。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
实施例一
本发明实施例所述的多梯度的自旋转式集沙仪，所述自旋转式集沙仪为可拆卸组合式结构，图1为该自旋转式集沙仪的主视图，如图1所示：包括底座1、空心立柱2、集沙单体18、风向标和旋转立杆9；
所述空心立柱2的底部与所述底座1垂直连接，所述集沙单体18固定在所述空心立柱2的两侧，所述空心立柱2顶部通过连接装置15与所述风向标连接，所述旋转立杆9从所述风向标顶端的孔插入，并与所述空心立柱2内置的转轴13连接。
所述旋转立杆9的顶端设有斜拉绳19。
所述斜拉绳19是为了防止集沙仪倾倒。从旋转立杆9顶端连接三根绳子，并将绳子拉紧固定在地上(同时确保集沙仪竖直向上)。实际操作中，俯视图中看的话，三根绳子两两夹角为120°左右。
图2为风向标正视图，如图2所示：所述风向标的中部为中空管10，所述中空管10通过连接装置15与所述空心立柱2的顶部连接，所述旋转立杆9从所述中空管10顶端的孔插入，所述中空管10的外侧壁一端设有横杆8，所述横杆8上设有硬质板7，在所述中空管10的外侧壁与所述横杆8位置对称的另一端设有平衡杆6，所述平衡杆6与所述横杆8组合作为所述风向标。
所述横杆8与所述中空管10焊接，所述平衡杆6通过焊接在所述中空管10上的螺纹基座11与所述中空管10螺纹连接。
所述横杆8上设有两个螺栓12，所述硬纸板7通过所述螺栓12安置在横杆8上。
所述平衡杆6可以拆卸，可根据横杆8的重量进行重量调配，用于实现风向标的平衡。
所述风向标的重心位于中空管10上，使集沙仪能轴心转动。
图3为空心立柱的结构示意图，如图3所示：所述空心立柱2采用铝合金方管制成，由若干节短空心立柱通过连接装置15拼接而成，可以根据实际要求，拼接成所需要的高度。每节短空心立柱的内部设有转轴13和轴承14，所述转轴13的长度与所述短空心立柱的长度一致，所述轴承14固定在所述短空心立柱的两端，所述轴承14与所述转轴13焊接。
所述短空心立柱的截面尺寸为38mm×38mm，壁厚为1mm，长度为1m；一般空心立柱2可连接至2m高度进行实验。在保证加工精度的前提下，可以加高至4m高度正常使用。
所述转轴13的直径为14mm，所述轴承14在距离所述短空心立柱口45mm处与所述转轴13焊接。
每节所述短空心立柱两侧交错焊接若干个卡扣装置5，所述集沙盒3通过所述卡扣装置5固定在所述空心立柱2两侧，相邻两个卡扣装置5的竖向间距为50mm。
如果只看空心立柱同一侧的话，那么竖向间距就是100mm，因为是两侧交错设置，所以此处是说的50mm，在图3中看的话很清晰。
图4为集沙仪的结构底座正视图，图5为集沙仪的底座俯视图；如图4、图5所示：底座1采用钢板制成，尺寸为180mm×180mm，厚度为6mm，在底座1的四角均设有条形孔17，可从条形孔17处插入固定钎将底座1固定于地面防止底座1移位，底座1中部焊接有轴套16，轴套16深度为40mm，轴套16用于连接内置于空心立柱2的转轴13的底端。
图6为集沙单体结构示意图，如图6所示：所述集沙单体18包括集沙盒3和集沙袋4，所述集沙盒3固定于空心立柱2的两侧，所述集沙袋4安置在所述集沙盒3的背风口的一端。
所述集沙盒3的截面尺寸为20mm×20mm，壁厚为1mm，长度为20cm。
所述集沙袋4由200目的尼龙网制成。
图7为连接装置的结构示意图，如图7所示：所述连接装置15截面的尺寸为35mm×35mm，壁厚为1mm，长度为90mm。
在一个具体的实施例中，所述连接装置15可以为一个内置套管或者外置套管。
实施例二
本发明实施例为所述自旋转式集沙仪在实际中的应用，详细如下：
a、集沙盒3和集沙袋4在室内绑扎完成(整体称为集沙单体18)，并分组装箱，每组43个集沙单体18，集沙盒3的进沙口朝下放置，防止杂物进入集沙袋4，依次编号，标签可贴于集沙盒3上，箱体密封防尘；
b、地表有风沙活动时，在预定观测位置组装集沙仪，最后安装集沙单体18，安装集沙盒3至卡扣5上时，由上至下或由下至上依次按编号迅速安装，同时使集沙盒3进沙口背对来风方向，全部安装完毕后，抬起风向标，迅速将空心立柱2旋转180°后，放下风向标，使中空管10重新与空心立柱2连接，同时在地面水平放置3个集沙单体18并使集沙盒3进沙口正对来风方向，记录输沙观测开始时刻，人远离观测设备；
c、观测10-30分钟后，或者近地面集沙袋4内沙量达到其容量的1/3左右时，收起地面的3个集沙单体18，同时抬起风向标，迅速将空心立柱2旋转180°后，放下风向标，使中空管10重新与空心立杆2连接，终止观测，记录观测结束时刻，卸下该组集沙单体18并装箱，将集沙盒3进沙口朝上放置，防止沙粒倒出，箱体密封防尘；
d、换上下一组集沙单体18，或者将集沙仪搬至下一个观测点，按步骤b、c再次进行下一轮观测；
e、在室内，每次拆开一个集沙单体18，用电子天平称量集沙袋4内的沙物质的质量，记录好编号、观测位置及高度，称量完毕后重新绑扎好备用。
本领域技术人员应能理解上述自旋转式集沙仪的各部件尺寸仅为举例，其他现有的或今后可能出现的自旋转式集沙仪的各部件尺寸如可适用于本发明实施例，也应包含在本发明保护范围以内，并在此以引用方式包含于此。
本领域技术人员应能理解上述自旋转式集沙仪的各部件的连接方式仅为举例，其他现有的或今后可能出现的自旋转式集沙仪的各部件的连接方式如可适用于本发明实施例，也应包含在本发明保护范围以内，并在此以引用方式包含于此。
综上所述，本发明实施例所述的自旋转式集沙仪在风沙活动时能精确测量近地面不同高度空气中的含沙量；所采用的风沙取样装置采用可拆卸组合式设计，操作便利，安装、拆卸方便，便于运输，成本较低；集沙袋透风性强，沙物质采集率高，不会丢失细颗粒物质，拆装、取样方便。
本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种多梯度的自旋转式集沙仪，其特征在于，该自旋转式集沙仪包括底座(1)、空心立柱(2)、集沙单体(18)、风向标和旋转立杆(9)；
所述空心立柱(2)的底部与所述底座(1)垂直连接，所述集沙单体(18)固定在所述空心立柱(2)的两侧，所述空心立柱(2)顶部通过连接装置(15)与所述风向标连接，所述旋转立杆(9)从所述风向标顶端的孔插入，并与所述空心立柱(2)内置的转轴(13)连接。
2.根据权利要求1所述的自旋转式集沙仪，其特征在于，所述集沙单体(18)包括集沙盒(3)和集沙袋(4)，所述集沙盒(3)固定于空心立柱(2)的两侧，所述集沙袋(4)安置在所述集沙盒(3)的背风口的一端。
3.根据权利要求2所述的自旋转式集沙仪，其特征在于，
所述风向标的中部为中空管(10)，所述中空管(10)通过连接装置(15)与所述空心立柱(2)的顶部连接，所述旋转立杆(9)从所述中空管(10)顶端的孔插入，所述中空管(10)的外侧壁一端设有横杆(8)，所述横杆(8)上设有硬质板(7)，在所述中空管(10)的外侧壁与所述横杆(8)位置对称的另一端设有平衡杆(6)，所述平衡杆(6)与所述横杆(8)组合作为所述风向标。
4.根据权利要求3所述的自旋转式集沙仪，其特征在于，
所述空心立柱(2)由若干节短空心立柱通过连接装置(15)拼接而成，每节短空心立柱的内部设有转轴(13)和轴承(14)，所述转轴(13)的长度与所述短空心立柱的长度一致，所述轴承(14)焊接在所述短空心立柱的两端，所述轴承(14)与所述转轴(13)焊接。
5.根据权利要求4所述的自旋转式集沙仪，其特征在于，所述转轴(13)的直径为14mm，所述轴承(14)在距离所述短空心立柱口45mm处与所述转轴(13)焊接。
6.根据权利要求5所述的自旋转式集沙仪，其特征在于，
所述短空心立柱的截面尺寸为38mm×38mm，壁厚为1mm，长度为1m；
所述连接装置(15)截面的尺寸为35mm×35mm，壁厚为1mm，长度为90mm；
所述集沙盒(3)的截面尺寸为20mm×20mm，壁厚为1mm，长度为20cm。
7.根据权利要求6所述的自旋转式集沙仪，其特征在于，每节所述短空心立柱两侧交错焊接若干个卡扣装置(5)，所述集沙盒(3)通过所述卡扣装置(5)固定在所述空心立柱(2)两侧，相邻两个卡扣装置(5)的竖向间距为50mm。
8.根据权利要求7所述的自旋转式集沙仪，其特征在于，所述旋转立杆(9)的顶端设有斜拉绳(19)。
9.根据权利要求8所述的自旋转式集沙仪，其特征在于，所述横杆(8)与所述中空管(10)焊接，所述平衡杆(6)通过焊接在所述中空管(10)上的螺纹基座(11)与所述中空管(10)螺纹连接。
10.根据权利要求9所述的自旋转式集沙仪，其特征在于，所述集沙袋(4)由200目的尼龙网制成。
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