CN109060414A - 一种河流底泥采样装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种河流底泥采样装置，包括：采样机构、保温机构、提升机构和稳定机构，提升机构安装于采样机构的顶端，保温机构位于采样机构的上方，稳定机构固定连接在提升机构上；采样机构包括：顶盖、外套管和内套管，外套管固定在顶盖的底端，外套管嵌入在内套管的内部，外套管和内套管间形成有空腔，空腔内设置有盘管蒸发器，盘管蒸发器与保温机构的排气端相连通；外套管管壁上通过扭矩弹簧连接有密封挡片；内套管的外壁上设置有温度传感器，保温机构上设置有控制器，温度传感器与控制器电性连接。本发明不仅对底泥的扰动小，保持了底泥样品的完整性，而且保压、保温性能良好，便于后续的实验检测。

Description

一种河流底泥采样装置

技术领域

本发明涉及采样器技术领域，更具体的说是涉及一种河流底泥采样装置。

背景技术

底泥是黏土、泥沙、有机质及各种矿物的混合物在经过长时间物理、化学及生物等作用及水体传输而沉积于水体底部形成的，由于底泥可向水体释放污染物造成水体的内源污染，因而对水体底泥的采集和分析成为治理水污染的一个重要途径。

底泥的采样，要求其最大限度的保持底泥样品的完整性、真实性。根据采样原理，可分为抓取式采样器和钻取式采样器两大类，抓取式采样器在设计时并未考虑底泥纵向剖面的特征，在一定程度上破坏了底泥样品纵向剖面的完整性；钻取式采样器通过人为的外力或净水压力作用在采样器上，使底泥从采样器的采样口进入到采样器中，用其采集的底泥样品为柱状，研究者可以通过对底泥分层，以全面地了解底泥的基本特征，但目前常用的钻取式采样器密封性差，采取的样品保真性低，难以满足实验检测的要求。

因此，如何提供一种保真性好的河流底泥采样装置成为了本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种河流底泥采样装置，不仅对底泥的扰动小，保持了底泥样品的完整性，而且保压、保温性能良好，便于后续的实验检测。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种河流底泥采样装置，包括：采样机构、保温机构、提升机构和稳定机构，其中，所述提升机构安装于所述采样机构的顶端，所述保温机构位于所述采样机构的上方，所述稳定机构固定连接在所述提升机构上；

所述采样机构包括：顶盖、外套管和内套管，所述外套管固定在所述顶盖的底端，所述外套管嵌入在所述内套管的内部，所述外套管和所述内套管间形成有空腔，所述空腔内设置有盘管蒸发器，所述盘管蒸发器穿过所述顶盖上的管路孔与所述保温机构的排气端相连通；所述内套管下部的侧壁上开有内套管缺口，所述外套管底部斜切形成钻头，中部的侧壁上开有外套管缺口，所述外套管缺口与所述内套管缺口有叠合部；所述外套管管壁上通过扭矩弹簧连接有密封挡片；

所述内套管的外壁上设置有温度传感器，所述保温机构上设置有控制器，所述温度传感器、所述保温机构均与所述控制器电性连接。

本发明通过采样机构、保温机构、提升机构和稳定机构，即可实现河流底泥样品的完整采样，结构简单，使用方便；采用内套管与外套管结合的结构设置，减小了对底泥样品的扰动；外套管与内套管间设置有盘管蒸发器，并且盘管蒸发器与保温机构的排气管相连，可以实现对内套管的保温处理；内套管上安装有温度传感器，温度传感器与控制器相连，温度传感器检测到底泥样品的初始温度，并将信号传输至控制器，在底泥样品采样提取过程，通过控制器控制保温机构，便可实时调整底泥样品的温度到初始温度，实现了底泥样品的保温处理；在底泥样品提升过程中，通过密封挡片可对内套管进行密封，实现了底泥样品的保压处理，从而大大提高了河流底泥采样的保真性。

优选的，采样时，所述密封挡片直立，所述内套管限制所述密封挡片下翻，采样结束，所述内套管上提，所述密封挡片在所述扭矩弹簧的作用下下翻，将所述内套管密封。通过密封挡片保证了底泥样品的密封性，实现了样品的保压要求。

优选的，所述内套管的外壁上设置有上限位块和下限位块，所述外套管的内壁上设置有与所述上限位块和所述下限位块相适配的上限位板和下限位板。通过设置相互适配的上限位块、上限位板以及下限位块和下限位板，使得内套管仅可在限定的范围内上下移动，避免了内套管移动到外套管的外部。

优选的，所述保温机构包括压缩机、冷凝器、四通阀、管路控制元件和输送管，所述压缩机、冷凝器、四通阀和管路控制元件通过输送管相连，所述输送管的排气端通过设置在所述顶盖上的所述管路孔与所述盘管蒸发器连通。采样时，开启保温机构，冷凝器输送的制冷剂在盘管蒸发器中循环，利用制冷剂气化将内套管中的底泥样品进行保温处理。

优选的，所述管路控制元件包括减震螺旋管、干燥过滤器、毛细管和单向阀，所有管路控制元件之间均由输送管互相连接，且在输送管外表面包覆有保温材料，以防止传输过程中制冷工质相变。

优选的，所述提升机构包括把手和延长钢管，所述延长钢管的两端设有外丝，所述延长钢管一端穿过所述顶盖与所述内套管螺纹连接，另一端与连接管螺纹连接，最上端的所述延长钢管与所述把手焊接连接。通过内套管可将多根延长钢管连接起来，可根据水深的需要增减延长钢管的根数。

优选的，所述稳固机构中设有至少3个稳定锚，所述稳定锚通过绕线机构拉紧固定，所述绕线机构固定在所述把手上。稳定锚可提高采样机构的稳定性，从而减小了河流底泥采样的扰动。

优选的，所述绕线机构包括底座、绕线棘轮和绕线棘爪，所述底座固定在所述把手上，所述绕线棘轮通过转轴与所述底座转动连接，所述绕线棘爪用于对所述绕线棘轮制动。通过绕线机构可调整稳定锚的长度，且可对稳定锚进行拉紧固定。

优选的，钻头的切面与取样插面之间的角度为45°～70°，使得采样时更加省力。

优选的，内套管采用有机玻璃制作而成，有机玻璃内壁光滑，可降低与底泥样品间的摩擦力，从而减小样品的扰动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明的结构示意图。

图2附图为图1A-A面的剖视图。

图3附图为本发明采样机构的结构示意图。

图4附图为本发明保温机构的结构示意图。

图5附图为本发明绕线机构的结构示意图。

其中，图中，

1-顶盖；2-外套管；201-钻头；202-外套管缺口；203-密封挡片；204-上限位板；205-下限位板；3-内套管；301-内套管缺口；302-温度传感器；303-上限位块；304-下限位块；4-盘管蒸发器；5-压缩机；6-冷凝器；7-四通阀；8-输送管；9-减震螺旋管；10-干燥过滤器；11-毛细管；12-单向阀；13-把手；14-延长钢管；15-连接管；16-稳定锚；17-底座；18-绕线棘轮；19-绕线棘爪；20-缆绳；21-摇杆；22-限位片；23-顶盖吊板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅附图1-5，本发明提供了一种河流底泥采样装置，包括：采样机构、保温机构、提升机构和稳定机构，其中，提升机构安装于采样机构的顶端，保温机构位于采样机构的上方，稳定机构固定连接在提升机构上。

采样机构包括：顶盖1、外套管2和内套管3，外套管2固定在顶盖1的底端，外套管2嵌入在内套管3的内部，外套管2和内套管3间形成有空腔，空腔内设置有盘管蒸发器4，盘管蒸发器4穿过顶盖1上的管路孔与保温机构的排气端相连通；内套管3下部的侧壁上开有内套管缺口301，外套管2底部斜切形成钻头201，钻头201的切面与取样插面之间的角度为45°～70°，使得采样时更加省力；外套管2中部的侧壁上开有外套管缺口202，外套管缺口202与内套管缺口301有叠合部；外套管2管壁上通过扭矩弹簧连接有密封挡片203；

内套管3的外壁上设置有温度传感器302，保温机构上设置有控制器，温度传感器302、保温机构均与控制器电性连接。

本发明通过采样机构、保温机构、提升机构和稳定机构，即可实现河流底泥样品的完整采样，结构简单，使用方便；采用内套管3与外套管2结合的结构设置，减小了对底泥样品的扰动；外套管2与内套管3间设置有盘管蒸发器4，并且盘管蒸发器4与保温机构的排气管相连，可以实现对内套管3的保温处理；内套管3上安装有温度传感器302，温度传感器302与控制器相连，温度传感器302检测到底泥样品的初始温度，并将信号传输至控制器，在底泥样品采样提取过程，通过控制器控制保温机构，便可实时调整底泥样品的温度到初始温度，实现了底泥样品的保温处理；在底泥样品提升过程中，通过密封挡片203可对内套管3进行密封，实现了底泥样品的保压处理，从而大大提高了河流底泥采样的保真性。

为了保证采样时底泥进入内套管3时可以有较大的行程，内套管缺口301对泥样的产生的径向挤压作用，进而能避免因挤压而对泥样结构的破坏。

采样时，密封挡片203直立，内套管3限制密封挡片203下翻，采样结束，内套管3上提，密封挡片203在扭矩弹簧的作用下下翻，将内套管3密封。通过密封挡片203保证了底泥样品的密封性，实现了样品的保压要求。

内套管3的外壁上设置有上限位块303和下限位块304，外套管2的内壁上设置有与上限位块303和下限位块304相适配的上限位板204和下限位板205。通过设置相互适配的上限位块303、上限位板204以及下限位块304和下限位板205，使得内套管3仅可在限定的范围内上下移动，避免了内套管3移动到外套管2的外部。

保温机构包括压缩机5、冷凝器6、四通阀7、管路控制元件和输送管8，压缩机5、冷凝器6、四通阀7和管路控制元件通过输送管8相连，输送管8的排气端通过设置在顶盖1上的管路孔与盘管蒸发器4连通。采样时，开启保温机构，冷凝器6输送的制冷剂在盘管蒸发器4中循环，利用制冷剂气化将内套管3中的底泥样品进行保温处理。

管路控制元件包括减震螺旋管9、干燥过滤器10、毛细管11和单向阀12，所有管路控制元件之间均由输送管8互相连接，且在输送管8外表面包覆有保温材料，以防止传输过程中制冷工质相变。

提升机构包括把手13和延长钢管14，延长钢管14的两端设有外丝，延长钢管14一端穿过顶盖1与内套管3螺纹连接，另一端与连接管15螺纹连接，最上端的延长钢管14与把手13焊接连接。通过内套管3可将多根延长钢管14连接起来，可根据水深的需要增减延长钢管14的根数。

稳固机构中设有至少3个稳定锚16，稳定锚16通过绕线机构拉紧固定，绕线机构固定在把手13上。稳定锚16可提高采样机构的稳定性，从而减小了河流底泥采样的扰动。

绕线机构包括底座17、绕线棘轮18和绕线棘爪19，底座17固定在把手13上，绕线棘轮18通过转轴与底座17转动连接，绕线棘爪19用于对绕线棘轮18制动。通过绕线机构可调整稳定锚16的长度，且可对稳定锚16进行拉紧固定。在稳定锚16上连接有缆绳20，该缆绳20穿过开设在延长钢管14上的缆绳孔与绕线棘轮18上的转轴相连，通过设置的摇杆21使转轴转动并缠绕缆绳20。

内套管3采用有机玻璃制作而成，有机玻璃内壁光滑，可降低与底泥样品间的摩擦力，从而减小样品的扰动。

钻头上方的外套管两侧对称设置有一对限位片22，当限位片22竖向插入底泥中时，其能限位外套管2在度泥中的转动，从而能减小取样过程中对底泥的破坏，有助于采样的精确性。

本发明的工作原理：

首先，将船抛锚定位，然后将绳索穿过顶盖吊板23并系牢，根据水深安装延长钢管14，握住延长钢管14将采样机构缓慢放至水底，放置时保持延长钢管14位于竖直方向。

通过把手13调整外套管2与内套管3缓慢竖直插入泥底后，然后在采样机构四周方向放入4个稳定锚16，并以采样机构为中心对称沉入水中，摇动绕线机构中的摇杆21将稳定锚16上的缆绳20收紧，锁住绕线机构的转轴，从而将才采样机构稳固定位。

开启制冷系统，控制器控制冷凝器6输送的制冷剂在盘管蒸发器4中循环，利用制冷剂气化将内套管3中的底泥样品进行保温处理。

在内套管3插入河流底部的时候，密封挡片203直立，内套管3限制密封挡片203下翻，采样结束，内套管3上提，密封挡片203在扭矩弹簧的作用下下翻，将内套管3密封。

提出采样机构后，卸下延长钢管14后将采样机构放入保温箱快速送至实验室。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种河流底泥采样装置，其特征在于，包括：采样机构、保温机构、提升机构和稳定机构，其中，所述提升机构安装于所述采样机构的顶端，所述保温机构位于所述采样机构的上方，所述稳定机构固定连接在所述提升机构上；

所述采样机构包括：顶盖、外套管和内套管，所述外套管固定在所述顶盖的底端，所述外套管嵌入在所述内套管的内部，所述外套管和所述内套管间形成有空腔，所述空腔内设置有盘管蒸发器，所述盘管蒸发器穿过所述顶盖上的管路孔与所述保温机构的排气端相连通；所述内套管下部的侧壁上开有内套管缺口，所述外套管底部斜切形成钻头，中部的侧壁上开有外套管缺口，所述外套管缺口与所述内套管缺口有叠合部；所述外套管管壁上通过扭矩弹簧连接有密封挡片；

所述内套管的外壁上设置有温度传感器，所述保温机构上设置有控制器，所述温度传感器与所述控制器电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种河流底泥采样装置，其特征在于，采样时，所述密封挡片直立，所述内套管限制所述密封挡片下翻，采样结束，所述内套管上提，所述密封挡片在所述扭矩弹簧的作用下下翻，将所述内套管密封。

3.根据权利要求1所述的一种河流底泥采样装置，其特征在于，所述内套管的外壁上设置有上限位块和下限位块，所述外套管的内壁上设置有与所述上限位块和所述下限位块相适配的上限位板和下限位板。

4.根据权利要求1所述的一种河流底泥采样装置，其特征在于，所述保温机构包括压缩机、冷凝器、四通阀、管路控制元件和输送管，所述压缩机、冷凝器、四通阀和管路控制元件通过输送管相连，所述输送管的排气端通过设置在所述顶盖上的所述管路孔与所述盘管蒸发器连通。

5.根据权利要求4所述的一种河流底泥采样装置，其特征在于，所述管路控制元件包括减震螺旋管、干燥过滤器、毛细管和单向阀，所有管路控制元件之间均由输送管互相连接，且在输送管外表面包覆有保温材料。

6.根据权利要求1所述的一种河流底泥采样装置，其特征在于，所述提升机构包括把手和延长钢管，所述延长钢管的两端设有外丝，所述延长钢管一端穿过所述顶盖与所述内套管螺纹连接，另一端与连接管螺纹连接，最上端的所述延长钢管与所述把手焊接连接。

7.根据权利要求6所述的一种河流底泥采样装置，其特征在于，所述稳固机构中设有至少3个稳定锚，所述稳定锚通过绕线机构拉紧固定，所述绕线机构固定在所述把手上。

8.根据权利要求7所述的一种河流底泥采样装置，其特征在于，所述绕线机构包括底座、绕线棘轮和绕线棘爪，所述底座固定在所述把手上，所述绕线棘轮通过转轴与所述底座转动连接，所述绕线棘爪用于对所述绕线棘轮制动。