CN108871848B - 一种冰样品采样器 - Google Patents

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Abstract

一种冰样品采样器，包括工作筒、下钻热融环、下融热水进水管、下融热水回水管、横切喷头进水管、横切喷头回水管、横切喷头；工作筒底端敞口、设下钻热融环；下融热水进水管、下融热水回水管、横切喷头进水管、横切喷头回水管、取冰锁紧机构均设于工作筒的筒壁内。其优点是：本发明采用热融切冰样，解决了在不干扰上部冰样的情况下断开冰样；热水喷头和吸水口形成传热介质的循环回路，回收了带有余热的传热介质，节约了传热介质的加热能耗；采用可靠的冰样夹紧上提机构，避免了冰样掉落的问题。本发明所采冰样口径大，可从海底深度采样，所采冰样现场即可使用，节省人力、适用于多学科的要求。

Description

一种冰样品采样器
技术领域
本发明属于冰层现场探测设备技术领域，具体涉及一种冰样品采样器。
背景技术
随着极地科考的深入开展，各学科对冰上取样的需求也提出各种要求。如何按要求采集到冰样，一直以来是科学家们关注的课题。现有技术中有两种方式：一种是筒状钻具，筒的前部装着刀口，筒的后部装有手动旋转把手和汽油机带动旋转连轴器，旋转筒状钻具，通过施加重力将筒压入冰中，然后拔出钻筒，获得冰芯样。另一种就是在取样现场挖环形坑，将样品从坑中取出，获得冰样。
上述两种方式，第一种取样方式，直径不超过120mm，在现场需要人力作为旋转转筒的动力，或汽油机旋转时的人力做把持支架，人力消耗较大。汽油机在寒冷的现场启动困难。第二种取样方式，工作量大，受现场环境的影响大，大风、大雪和寒冷给采样带来困难。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种安全、工作效率高的冰样品采样器。它能在极地考察现场冰层取样和江河湖海冬季结冰层上采样。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种冰样品采样器，包括一工作筒，其特征在于：所述工作筒无底壁，即所述工作筒的底部敞口；所述工作筒的底端，设置一下钻热融环，所述下钻热融环的形状与所述工作筒的形状相匹配；还包括一下融热水进水管、一下融热水回水管、一横切喷头进水管、一横切喷头回水管、一横切喷头；
所述下融热水进水管设置于所述工作筒的筒壁内，所述下融热水进水管的上端设置于所述工作筒的顶端上方，所述下融热水进水管的下端与所述下钻热融环连通；
所述下融热水回水管设置于所述工作筒的筒壁内，所述下融热水回水管的上端设置于所述工作筒的顶端上方，所述下融热水回水管的下端与所述下钻热融环连通；
所述横切喷头进水管设置于所述工作筒的筒壁内，所述横切喷头进水管的上端设置于所述工作筒的顶端上方，所述横切喷头进水管的下端与所述横切喷头连通；所述横切喷头设置于所述下钻热融环的上方、所述工作筒的周壁上，所述横切喷头朝向所述工作筒的中心部位；
所述横切喷头回水管设置于所述工作筒的筒壁内，所述横切喷头回水管的上端设置于所述工作筒的顶端上方，所述横切喷头回水管的下端设置于所述下钻热融管的上方、所述工作筒的周壁上；所述横切喷头回水管的管口朝向所述工作筒的中心部位，并且与所述横切喷头在同一水平面上；
所述工作筒的下部的筒壁内还设置一取冰锁紧机构，所述取冰锁紧机构包括一推拉杆、一冰样夹紧上连杆、一冰样夹紧下连杆；所述冰样夹紧上连杆的一端固定连接于所述工作筒的下部的筒壁内，所述冰样夹紧上连杆的另一端与所述冰样夹紧下连杆的一端活动连接；所述冰样夹紧上连杆与所述冰样夹紧下连杆的连接端可穿出所述工作筒的下部的筒壁；所述冰样夹紧下连杆的另一端在所述工作筒的下部的筒壁内与所述推拉杆的下端连接，所述冰样夹紧下连杆的该端，在所述推拉杆的推、拉作用下可沿所述工作筒的筒壁上下移动；所述推拉杆上端设置于所述工作筒的顶端上方，所述推拉杆下端穿过所述冰样夹紧上连杆的固定端与所述冰样夹紧下连杆连接；
所述取冰锁紧机构在所述工作筒的下部的筒壁内设置两套以上，且所述取冰锁紧机构之间具有适当的间隔。
优选的，所述工作筒为圆形，相应的，所述下钻热融管为圆形。
优选的，所述横切喷头为一个以上。
优选的，所述下融热水进水管、所述下融热水回水管、所述横切喷头进水管、所述横切喷头回水管通过软管、阀门与热水发生装置的相应管口连通。
优选的，所述横切喷头回水管的管口与所述横切喷头一一相对。
优选的，所述推拉杆的上端连接一手柄。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用热力学的方法作为钻筒的动力，融切冰样，是节约热能配套传热介质的循环泵送系统；冰样的下端切断，采用垂直于冰样的热水喷头和吸水口，解决了在不干扰上部冰样的情况下断开冰样；热水喷头和吸水口形成传热介质的循环回路，回收了带有余热的传热介质，节约了传热介质的加热能耗；采用可靠的冰样夹紧上提机构，避免了冰样掉落的问题。上提机构在钻取和提取冰洋的过程中对冰样都避免形成干扰。本发明所采冰样口径大，可从海底深度采样，所采冰样现场即可使用，节省人力、适用于多学科的要求。
附图说明
图1是本发明的剖视结构示意图；
图2是图1中A-A向剖视结构示意图；
图3是图2中B-B向剖视结构示意图；
图4是图3中C处放大图。
图中标记为：
1、工作筒；2、下钻热融环；3、下融热水进水管；4、下融热水回水管；5、横切喷头进水管；6、横切喷头回水管；7、横切喷头；81、推拉杆；82、冰样夹紧上连杆；83、冰样夹紧下连杆；84、手柄。
具体实施方式
下面结合附图实施例，对本发明做进一步描述：
实施例一
如图1、2、3、4所示，一种冰样品采样器，包括圆形的工作筒1、下钻热融环2、下融热水进水管3、下融热水回水管4、横切喷头进水管5、横切喷头回水管6、横切喷头7；工作筒1无底壁，即工作筒1的底部敞口；工作筒1的最底端，设置圆形的下钻热融环2；下融热水进水管3设置于工作筒1的筒壁内，下融热水进水管3的上端设置于工作筒1的顶端上方，下融热水进水管3的下端与下钻热融环2连通；下融热水回水管4设置于工作筒1的筒壁内，下融热水回水管4的上端设置于工作筒1的顶端上方，下融热水回水管4的下端与下钻热融环2连通；
横切喷头进水管5设置于工作筒1的筒壁内，横切喷头进水管5的上端设置于工作筒1的顶端上方，横切喷头进水管5的下端与横切喷头7连通；一个以上的横切喷头7设置于下钻热融环2的上方、工作筒1的周壁上，横切喷头7朝向工作筒1的中心部位；
横切喷头回水管6设置于工作筒1的筒壁内，横切喷头回水管6的上端设置于工作筒1的顶端上方，横切喷头回水管6的下端设置于下钻热融环2的上方、工作筒1的周壁上；横切喷头回水管6的管口朝向工作筒1的中心部位，并且与横切喷头7在同一水平面上；而且，横切喷头回水管6的管口与横切喷头7一一相对，即，横切喷头7朝向与之相对应的横切喷头回水管6的管口；
工作筒1的下部的筒壁内还设置两套以上的取冰锁紧机构，且两个相邻的取冰锁紧机构之间具有适当的间隔；取冰锁紧机构包括推拉杆81、冰样夹紧上连杆82、冰样夹紧下连杆83、手柄84；冰样夹紧上连杆82的一端固定连接于工作筒1的下部的筒壁内，冰样夹紧上连杆82的另一端与冰样夹紧下连杆83的一端活动连接；冰样夹紧上连杆82与冰样夹紧下连杆83的连接端可穿出工作筒1的下部的筒壁；冰样夹紧下连杆83的另一端在工作筒1的下部的筒壁内与推拉杆81的下端连接，冰样夹紧下连杆83的这端，在推拉杆81的推、拉作用下可沿工作筒1的筒壁上下移动，从而将冰样夹紧上连杆82与冰样夹紧下连杆83的连接端拉入工作筒的筒壁或推出工作筒的筒壁；推拉杆81上端设置于工作筒1的顶端上方，推拉杆81下端穿过冰样夹紧上连杆82的固定端与冰样夹紧下连杆83连接；推拉杆81的上端连接手柄84。
下融热水进水管3、下融热水回水管4、横切喷头进水管5、横切喷头回水管6通过软管、阀门与热水发生装置的相应的管口连通。
本发明工作原理和工作过程如下：
如图1至4所示，1)在需采取冰样的现场选取采样点，将本发明放在采样点上，其中：下钻热融环2接触冰面；下融热水进水管3、下融热水回水管4、横切喷头进水管5、横切喷头回水管6通过软管、阀门与热水发生装置的相应的管口连通。
2)开通下融热水进水管3、下融热水回水管4，建立下融热水的循环回路，下钻热融环2温度提高融化冰体，利用重力或人力通过手柄84施以向下的力，下钻热融环2和工作筒1被压入冰体。同时，横切喷头进水管5、横切喷头回水管6与热水发生装置的相应管口阀门关闭。
3)当下压本发明到一定的深度，冰样装满工作筒1后，关闭下融热水进水管3、下融热水回水管4；开通横切喷头进水管5、横切喷头回水管6与热水发生器的相应管口阀门，热水由横切喷头7喷出，握住手柄84转动工作筒1，将冰样底部切断；横切喷头7喷出的含有余热的水通过横切喷头回水管6被吸回热水发生器，加热后可连续使用。
4)确认冰样底部切断，关闭横切喷头进水管5、横切喷头回水管6与热水发生器的相应管口阀门。提拉手柄84和推拉杆81，冰样夹紧上连杆82和冰样夹紧下连杆83向冰样方向凸起，可夹紧冰样。
5)继续提拉手柄84和推拉杆81，将冰样取出冰面。
6)将含有冰样的本发明放到选定位置，向回推压手柄84和推拉杆81，松开对冰样的夹持，提取工作筒1，脱离冰样。冰样获取工作的一个过程完成。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种冰样品采样器，包括一工作筒，其特征在于：所述工作筒无底壁，即所述工作筒的底部敞口；所述工作筒的底端，设置一下钻热融环，所述下钻热融环的形状与所述工作筒的形状相匹配；还包括一下融热水进水管、一下融热水回水管、一横切喷头进水管、一横切喷头回水管、一横切喷头；
所述下融热水进水管设置于所述工作筒的筒壁内，所述下融热水进水管的上端设置于所述工作筒的顶端上方，所述下融热水进水管的下端与所述下钻热融环连通；
所述下融热水回水管设置于所述工作筒的筒壁内，所述下融热水回水管的上端设置于所述工作筒的顶端上方，所述下融热水回水管的下端与所述下钻热融环连通；
所述横切喷头进水管设置于所述工作筒的筒壁内，所述横切喷头进水管的上端设置于所述工作筒的顶端上方，所述横切喷头进水管的下端与所述横切喷头连通；所述横切喷头设置于所述下钻热融环的上方、所述工作筒的周壁上，所述横切喷头朝向所述工作筒的中心部位；
所述横切喷头回水管设置于所述工作筒的筒壁内，所述横切喷头回水管的上端设置于所述工作筒的顶端上方，所述横切喷头回水管的下端设置于所述下钻热融管的上方、所述工作筒的周壁上；所述横切喷头回水管的管口朝向所述工作筒的中心部位，并且与所述横切喷头在同一水平面上；
所述工作筒的下部的筒壁内还设置一取冰锁紧机构，所述取冰锁紧机构包括一推拉杆、一冰样夹紧上连杆、一冰样夹紧下连杆；所述冰样夹紧上连杆的一端固定连接于所述工作筒的下部的筒壁内，所述冰样夹紧上连杆的另一端与所述冰样夹紧下连杆的一端活动连接；所述冰样夹紧上连杆与所述冰样夹紧下连杆的连接端可穿出所述工作筒的下部的筒壁；所述冰样夹紧下连杆的另一端在所述工作筒的下部的筒壁内与所述推拉杆的下端连接，所述冰样夹紧下连杆的该端，在所述推拉杆的推、拉作用下可沿所述工作筒的筒壁上下移动；所述推拉杆上端设置于所述工作筒的顶端上方，所述推拉杆下端穿过所述冰样夹紧上连杆的固定端与所述冰样夹紧下连杆连接；
所述取冰锁紧机构在所述工作筒的下部的筒壁内设置两套以上，且所述取冰锁紧机构之间具有适当的间隔。
2.根据权利要求1所述的冰样品采样器，其特征在于：所述工作筒为圆形，相应的，所述下钻热融管为圆形。
3.根据权利要求2所述的冰样品采样器，其特征在于：所述横切喷头为一个以上。
4.根据权利要求3所述的冰样品采样器，其特征在于：所述下融热水进水管、所述下融热水回水管、所述横切喷头进水管、所述横切喷头回水管通过软管、阀门与热水发生装置的相应管口连通。
5.根据权利要求4所述的冰样品采样器，其特征在于：所述横切喷头回水管的管口与所述横切喷头一一相对。
6.根据权利要求5所述的冰样品采样器，其特征在于：所述推拉杆的上端连接一手柄。
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