CN109540596A - 一种大口径采样器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大口径采样器，包括采样筒、支撑架、驱动装置和底盖，采样筒、驱动装置安装在支撑架上，底盖铰接在支撑架上，底盖旋转收合时盖住采样筒底部，底盖旋转打开时采样筒底部敞开。将大口径采样器使用一组绳索悬吊放入水中，通过压缩气体控制驱动装置将底盖旋转打开，采样筒插入水底的沉积物中，采样筒内采集一桶沉积物，之后通过压缩气体控制驱动装置将底盖收合，底盖将采样筒底部封死，然后将大口径采样器提拉往上并提出水面，搬运离开。采集的沉积物样本的分层特征很好地保留下来，装置轻便，结构可靠，气源作为动力的驱动装置易损件少，不易发生故障，只需通过气源的开断就可以操作底盖的开合，装置操作简单实用。

Description

一种大口径采样器

技术领域

本发明涉及水底沉积物采集领域，具体是一种大口径采样器。

背景技术

海洋、湖泊、江河等水域水底的沉积物对分析该水域的生态状况，水体污染等方面是一个很重要的参考样品，而沉积物的采集是沉积物分析的前提环节。

现有的泥样采集装置比较简陋且小，采集的沉积物样品数量少，而且采集过程中还容易将沉积物分层等原始数据损坏丢失，采集上来的沉积物杂乱地混合在一起。而一些大口径大容量的精密采样器则结构复杂，操作困难，易损件多，维护保养繁琐，容易在使用过程中损坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大口径采样器，以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种大口径采样器，包括采样筒、支撑架、驱动装置和底盖，采样筒、驱动装置安装在支撑架上，底盖铰接在支撑架上，底盖旋转收合时盖住采样筒底部，底盖旋转打开时采样筒底部敞开。

将大口径采样器使用一组绳索悬吊放入水中，绳索可以绑定在支撑架或采样筒外壁上，将压缩气体使用一段气体管路通入驱动装置内，跟随大口径采样器一同进入水中，放长绳索，大口径采样器沉往水底，过程中通过压缩气体控制驱动装置将底盖旋转打开，大口径采样器到水底时，采样筒插入水底的沉积物中，采样筒内采集一桶沉积物，之后通过压缩气体控制驱动装置将底盖旋转收合，底盖将采样筒底部封死，然后用绳索将大口径采样器提拉往上并提出水面，搬运离开。大口径采样器内的沉积物就去被进行化验等操作。压缩气体可以由氧气瓶、氮气瓶、空气瓶等提供。当底部沉积物密度较大或较硬时，大口径采样器可能无法插入沉积物内，此时可用一根刚性杆代替绳索，刚性杆对大口径采样器向下施力而使取样充分。

进一步的，采样筒包括筒体、顶框、顶盖和环口，筒体上端固定在顶框上，顶盖设置在顶框上，顶盖盖住筒体的上端面，顶框固定在支撑架上，环口为一圆环，环口下端面设有环口切边，环口切边为两段相交圆柱面组成的圆弧曲面，环口上端面与筒体下端面固定连接。

因为采样筒较大，采样筒分为筒体、顶框、顶盖和环口可以方便制造，每个零件加工精度更高，之后组合安装也非常方便，便于把控每个零件的尺寸质量，防止一个零件不合格导致整个采样筒报废。环口切边的两段相交圆柱面组成的圆弧曲面配合底盖实现采样筒底部的敞开与封闭。

进一步的，支撑架包括横架、人字架，横架水平放置，横架位于顶框的上方，横架与顶框固定，筒体的轴线穿过横架，人字架有两个，人字架竖直放置，人字架中间部位固定在横架两端，人字架下端与环口外环面固定，驱动装置包括气缸体，气缸轴和连杆，气缸体共两个，气缸体轴线竖直，气缸体设置在人字架的上部，气缸轴为气缸体朝下的输出轴，连杆共四根，连杆一端与气缸轴下端铰接，另一端与底盖铰接。

支撑架的横架使用不锈钢槽钢等强度大的金属件，人字架使用不锈钢钢板加工得到，连接使用螺栓螺钉，也可以直接焊接固定，支撑架的强度高充分保证了整个装置的稳定使用，横架与顶框固定，人字架下端与环口外环面固定，上下全部连接固定在一起可以防止采样筒晃动，增强结构稳定。驱动装置是驱动底盖旋转的装置，气缸体从外界得到驱动气源，带动气缸轴上下运动，铰接在气缸轴下端的连杆就带动底盖开合，实现采样筒的封闭与敞开，气源驱动可靠不易发生故障。

进一步的，底盖共两个，每块底盖包括两块侧板和一块弧形板，弧形板的弧形面为一个圆柱面的一部分，弧形板沿弧形面轴线的长度大于筒体直径，侧板的一边与弧形板的两端弧形边连接，侧板上设有连接孔，连接孔位于弧形板的弧面轴线上，侧板上还设有驱动孔，连接孔与人字架下部铰接，驱动孔与连杆的一端铰接，弧形板的弧面半径与环口切边的弧面半径相同，弧形板的弧形面与环口切边的曲面紧靠，两个弧形板的弧面轴线分别与环口切边的两个圆柱面轴线重合，弧形板的圆弧包角大于环口切边的单个圆柱面圆弧包角。

侧板可以做成扇形，美观且节省材料，使装置尽可能轻便，弧形板的轴线就是底盖连接孔的连线，两个底盖可以分别绕各自的连接孔轴线旋转，由驱动孔上连接的连杆驱动，气缸轴下降时，连杆向两边分开，底盖被推动向外打开，底盖绕连接孔旋转，弧形板的弧形面到连接孔的半径是不变的，弧形面的轴线也与环口切边的圆柱面轴线重合，弧形板的弧形面与环口切边的曲面紧贴，气缸轴上升时，连杆向中央收拢，底盖被收合，两个弧形板分别覆盖住环口切边的下端面，直至气缸轴到最顶端时，底盖弧形板的两条内侧边贴紧在一起，采样筒底面被封死，采样筒内的沉积物样本就不会漏出来了。

进一步的，环口侧面设有环口槽，环口槽为半圆形通槽，大口径采样器还包括插槽板，插槽板一端为半圆形，半圆形直径等于环口的内圈直径。

大口径采样器采集沉积物拖拽上岸后，因为底盖所用板材存在一定的壁厚，所以采样筒底部并没有完全封闭，两个底盖所接触的两条边的两旁仍有少量空隙，而且大口径采样器振动磕碰时，底盖也可能发生抖动旋转，所以沉积物可能洒落出来，使用插槽板插入环口侧边的环口槽内，钢板一端圆形面与环口内圈接触，这样采样筒内的样本就完全可靠地封死，不会洒落出来。

作为优化，支撑架还包括导向座，导向座通过紧固件固定在人字架中部，导向座内设有导向孔，气缸轴穿过导向孔。导向座可以使气缸轴上下运动稳定，防止偏离轴线发生翘曲等状况，损坏驱动装置。导向座通过螺钉螺栓等方式固定到人字架上。

作为优化，采样筒还包括合页，顶框中部设有横梁，顶盖分两半，顶盖通过合页安装到横梁上。有时我们只需要取用一小份样品，而从采样筒下端去取用的话太过麻烦，倒出来的沉积物也可能无处安放，所以顶盖分两半，通过合页安装到顶框上，这样顶盖就可以掀起，方便外界从顶端取用采样筒内的少量样品。

作为优化，筒体为有机玻璃材质筒体。有机玻璃材质的筒体轻盈、牢固、透明，轻盈的特性可以有效减轻装置整体重量，牢固即为采样筒结实耐用，透明的筒体则使得外界就可以观察内部沉积物的某些特征，尤其是一些土质断面的特征，例如沉积物分层情况。

作为优化，导向座与气缸轴之间设有直线导向轴承。直线导向轴承是一种线性轴承，其内设置有很多小钢珠，轴穿过其轴孔，而直线导向轴承的外圈固定在轴原先的轴孔内，它能有效的减小轴在孔中轴向往复运动的摩擦力，导向座与气缸轴之间设置直线导向轴承可以在导向的同时大大减小气缸轴的磨损。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采样筒可根据需求制作不同的大小，有机玻璃的采样筒轻便，采集的沉积物样本原始状况(主要为土质分层情况)能够被很好地保留下来，大口径采样器方便运输及使用，装置结构可靠，气源作为动力的驱动装置易损件少，不易发生故障，只需通过气源的开断就可以操作底盖的开合，装置操作简单实用。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明采样筒的结构示意图；

图3为本发明支撑架、驱动装置、底盖的结构示意图；

图4为图3中的视图A；

图5为本发明底盖的结构示意图；

图6为本发明除去筒体、顶框、顶盖的主视示意图；

图7为本发明环口槽、插槽板的主视示意图；

图8为图7中的视图L-L。

图中：1-采样筒、11-筒体、12-顶框、13-顶盖、14-环口、15-合页、141-环口切边、142-环口槽、2-支撑架、21-横架、22-人字架、23-导向座、231-导向孔、3-驱动装置、31-气缸体、32-气缸轴、33-连杆、4-底盖、41-侧板、42-弧形板、43-连接孔、44-驱动孔、5-插槽板。

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。

如图1所示，一种大口径采样器，包括采样筒1、支撑架2、驱动装置3和底盖4，采样筒1、驱动装置3安装在支撑架2上，底盖4铰接在支撑架2上，底盖4旋转收合时盖住采样筒1底部，底盖4旋转打开时采样筒1底部敞开。

将大口径采样器使用一组绳索悬吊放入水中，绳索可以绑定在支撑架2或采样筒1外壁上，将压缩气体使用一段气体管路通入驱动装置3内，跟随大口径采样器一同进入水中，放长绳索，大口径采样器沉往水底，过程中通过压缩气体控制驱动装置3将底盖4旋转打开，大口径采样器到水底时，采样筒1插入水底的沉积物中，采样筒1内采集一桶沉积物，之后通过压缩气体控制驱动装置3将底盖4旋转收合，底盖4将采样筒1底部封死，然后用绳索将大口径采样器提拉往上并提出水面，搬运离开。大口径采样器内的沉积物就去被进行化验等操作。压缩气体可以由氧气瓶、氮气瓶、空气瓶等提供。当底部沉积物密度较大或较硬时，大口径采样器可能无法插入沉积物内，此时可用一根刚性杆代替绳索，刚性杆对大口径采样器向下施力而使取样充分。

如图2所示，采样筒1包括筒体11、顶框12、顶盖13和环口14，筒体11上端固定在顶框12上，顶盖13设置在顶框12上，顶盖13盖住筒体11的上端面，顶框12固定在支撑架2上，环口14为一圆环，环口14下端面设有环口切边141，环口切边141为两段相交圆柱面组成的圆弧曲面，环口14上端面与筒体11下端面固定连接。

因为采样筒1较大，采样筒1分为筒体11、顶框12、顶盖13和环口14可以方便制造，每个零件加工精度更高，之后组合安装也非常方便，便于把控每个零件的尺寸质量，防止一个零件不合格导致整个采样筒1报废。环口切边141的两段相交圆柱面组成的圆弧曲面配合底盖4实现采样筒1底部的敞开与封闭。顶框12与支撑架2的固定可采用螺栓螺母或焊接等方式。

如图3所示，支撑架2包括横架21、人字架22，横架21水平放置，横架21位于顶框12的上方，横架21与顶框12固定，筒体11的轴线穿过横架21，人字架22有两个，人字架22竖直放置，人字架22中间部位固定在横架21两端，人字架22下端与环口14外环面固定，驱动装置3包括气缸体31，气缸轴32和连杆33，气缸体31共两个，气缸体31轴线竖直，气缸体31设置在人字架22的上部，气缸轴32为气缸体31朝下的输出轴，连杆33共四根，连杆33一端与气缸轴32下端铰接，另一端与底盖4铰接，底盖4共两个，如图5所示，每块底盖4包括两块侧板41和一块弧形板42，弧形板42的弧形面为一个圆柱面的一部分，弧形板42沿弧形面轴线的长度大于筒体11直径，侧板41的一边与弧形板42的两端弧形边连接，侧板41上设有连接孔43，连接孔43位于弧形板42的弧面轴线上，侧板41上还设有驱动孔44，连接孔43与人字架22下部铰接，驱动孔44与连杆33的一端铰接，如图6所示，弧形板42的弧面半径与环口切边141的弧面半径相同，弧形板42的弧形面与环口切边141的曲面紧靠，两个弧形板41的弧面轴线分别与环口切边141的两个圆柱面轴线重合，弧形板41的圆弧包角大于环口切边141的单个圆柱面圆弧包角。

支撑架2的横架21使用不锈钢槽钢等强度大的金属件，人字架22使用不锈钢钢板加工得到，连接使用螺栓螺钉，也可以直接焊接固定，支撑架2的强度高充分保证了整个装置的稳定使用，横架21与顶框12固定，人字架22下端与环口14外环面固定，上下全部连接固定在一起可以防止采样筒1晃动，增强结构稳定。驱动装置3是驱动底盖4旋转的装置，气缸体31从外界得到驱动气源，带动气缸轴32上下运动，铰接在气缸轴下端的连杆33就带动底盖4开合，实现采样筒1底部的封闭与敞开，气源驱动可靠不易发生故障。侧板41可以做成扇形，美观且节省材料，使装置尽可能轻便，弧形板42的轴线就是底盖连接孔43的连线，两个底盖4可以分别绕各自的连接孔43轴线旋转，由驱动孔44上连接的连杆33驱动，气缸轴32下降时，连杆33向两边分开，底盖4被推动向外打开，底盖4绕连接孔43旋转，如图6所示，弧形板42的弧形面到连接孔43的半径是不变的，弧形面的轴线也与环口切边141的圆柱面轴线重合，弧形板42的弧形面与环口切边141的曲面紧贴，气缸轴32上升时，连杆33向中央收拢，底盖4被收合，两个弧形板42分别覆盖住环口切边141的下端面，直至气缸轴32到最顶端时，底盖4弧形板42的两条内侧边贴紧在一起，采样筒1底面被封死，采样筒1内的沉积物样本就不会漏出来了。

如图7所示，环口14侧面设有环口槽142，环口槽142为半圆形通槽，大口径采样器还包括插槽板5，如图8所示，插槽板5一端为半圆形，半圆形直径等于环口14的内圈直径。

大口径采样器采集沉积物拖拽上岸后，因为底盖4所用板材存在一定的壁厚，所以采样筒1底部并没有完全封闭，两个底盖4所接触的两条边的两旁仍有少量空隙，而且大口径采样器振动磕碰时，底盖4也可能发生抖动旋转，所以沉积物可能洒落出来，使用插槽板5插入环口14侧边的环口槽142内，钢板一端圆形面与环口14内圈接触，这样采样筒1内的样本就完全可靠地封死，不会洒落出来。

如图4所示，支撑架2还包括导向座23，导向座23通过紧固件固定在人字架22中部，导向座23内设有导向孔231，气缸轴32穿过导向孔231。导向座23可以使气缸轴32上下运动稳定，防止偏离轴线发生翘曲等状况，损坏驱动装置3。导向座23通过螺钉螺栓等方式固定到人字架22上。

如图2所示，采样筒1还包括合页15，顶框12中部设有横梁121，顶盖13分两半，顶盖13通过合页15安装到横梁121上。有时我们只需要取用一小份样品，而从采样筒1下端去取用的话太过麻烦，倒出来的沉积物也可能无处安放，所以顶盖13分两半，通过合页安装到顶框12上，这样顶盖13就可以掀起，方便外界从顶端取用采样筒1内的少量样品。

筒体11为有机玻璃筒体。有机玻璃材质的筒体11轻盈、牢固、透明，轻盈的特性可以有效减轻装置整体重量，牢固即为采样筒1结实耐用，透明的筒体11则使得外界就可以观察内部沉积物的某些特征，尤其是一些土质断面的特征，例如沉积物分层情况。

导向座23与气缸轴32之间设有直线导向轴承。直线导向轴承是一种线性轴承，其内设置有很多小钢珠，轴穿过其轴孔，而直线导向轴承的外圈固定在轴原先的轴孔内，它能有效的减小轴在孔中轴向往复运动的摩擦力，导向座23与气缸轴32之间设置直线导向轴承可以在导向的同时大大减小气缸轴32的磨损。

使用本装置时，使用将一根绳索的一端绑在支撑架2上，使用气路软管接入气缸体31的气源接口，将装置放入水中，使用压缩气体控制气缸轴32下降，打开底盖4，之后放长绳索，使装置深入水底的沉积物中，改变压缩气体方向，使气缸轴32上升，底盖4靠近收合，将采样筒1底部封闭，然后提拉绳索将装置提出水，装置上岸或上船后，将插槽板5插入环口槽142内，防止样本洒落或流出来。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.一种大口径采样器，其特征在于：所述大口径采样器包括采样筒(1)、支撑架(2)、驱动装置(3)和底盖(4)，所述采样筒(1)、驱动装置(3)安装在支撑架(2)上，所述底盖(4)铰接在支撑架(2)上，所述底盖(4)旋转收合时盖住采样筒(1)底部，底盖(4)旋转打开时采样筒(1)底部敞开。

2.根据权利要求1所述的一种大口径采样器，其特征在于：所述采样筒(1)包括筒体(11)、顶框(12)、顶盖(13)和环口(14)，所述筒体(11)上端固定在顶框(12)上，所述顶盖(13)设置在顶框(12)上，顶盖(13)盖住筒体(11)的上端面，所述顶框(12)固定在支撑架(2)上，所述环口(14)为一圆环，环口(14)下端面设有环口切边(141)，所述环口切边(141)为两段相交圆柱面组成的圆弧曲面，环口(14)上端面与筒体(11)下端面固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种大口径采样器，其特征在于：所述支撑架(2)包括横架(21)、人字架(22)，所述横架(21)水平放置，横架(21)位于顶框(12)的上方，横架(21)与顶框(12)固定，所述筒体(11)的轴线穿过横架(21)，所述人字架(22)有两个，人字架(22)竖直放置，人字架(22)中间部位固定在横架(21)两端，人字架(22)下端与环口(14)外环面固定，所述驱动装置(3)包括气缸体(31)，气缸轴(32)和连杆(33)，所述气缸体(31)共两个，气缸体(31)轴线竖直，气缸体(31)设置在人字架(22)的上部，所述气缸轴(32)为气缸体(31)朝下的输出轴，所述连杆(33)共四根，连杆(33)一端与气缸轴(32)下端铰接，另一端与底盖(4)铰接，所述底盖(4)共两个，每块底盖(4)包括两块侧板(41)和一块弧形板(42)，所述弧形板(42)的弧形面为一个圆柱面的一部分，弧形板(42)沿弧形面轴线的长度大于筒体(11)直径，所述侧板(41)的一边与弧形板(42)的两端弧形边连接，所述侧板(41)上设有连接孔(43)，所述连接孔(43)位于弧形板(42)的弧面轴线上，所述侧板(41)上还设有驱动孔(44)，所述连接孔(43)与人字架(22)下部铰接，所述驱动孔(44)与连杆(33)的一端铰接，所述弧形板(42)的弧面半径与环口切边(141)的弧面半径相同，弧形板(42)的弧形面与环口切边(141)的曲面紧靠，两个弧形板(41)的弧面轴线分别与环口切边(141)的两个圆柱面轴线重合，弧形板(41)的圆弧包角大于环口切边(141)的单个圆柱面圆弧包角。

4.根据权利要求3所述的一种大口径采样器，其特征在于：所述环口(14)侧面设有环口槽(142)，所述环口槽(142)为半圆形通槽，所述大口径采样器还包括插槽板(5)，所述插槽板(5)一端为半圆形，半圆形直径等于环口(14)的内圈直径。

5.根据权利要求4所述的一种大口径采样器，其特征在于：所述支撑架(2)还包括导向座(23)，所述导向座(23)通过紧固件固定在人字架(22)中部，导向座(23)内设有导向孔(231)，所述气缸轴(32)穿过导向孔(231)。

6.根据权利要求4所述的一种大口径采样器，其特征在于：所述采样筒(1)还包括合页(15)，所述顶框(12)中部设有横梁(121)，所述顶盖(13)分两半，顶盖(13)通过合页(15)安装到横梁(121)上。

7.根据权利要求4所述的一种大口径采样器，其特征在于：所述筒体(11)为有机玻璃筒体。

8.根据权利要求5所述的一种大口径采样器，其特征在于：所述导向座(23)与气缸轴(32)之间设有直线导向轴承。