CN109991040A - 多用途分层定量取样器 - Google Patents
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Abstract
多用途分层定量取样器属于取样器技术领域，包括助力圆锥、舱室固定桶、取样舱、舱室固定连接杆、把桶、主旋杆、主动轴、从动轴、助力弹簧、止水条、开关旋杆、辅助固定套筒、开度固定装置和加力旋转盘。本发明在复杂的水下环境中通过调节加力旋转盘的角度进而控制取样舱敞口的开度，进而控制取样量；取样舱舱室分层布置，能够满足分层取样的要求，层间采样的纯度不相互干扰；通过改变移动式分舱板的位置来改变舱室容积的大小，进而改变取样的量。本发明的外壁做加螺纹肋处理，使其更易下潜；也可连接电动或机械外力装置，使得取样操作更加简便，可以在多种环境下作业。本发明的造价低、简便，技术易推广。
Description
技术领域
本发明属于取样器技术领域，特别是涉及到一种多用途分层定量取样器。
背景技术
近年来随着基建产业的发展，对建筑材料的需求大量增加。采砂产业蓬勃发展，同时滥采现象尤其突出。严重影响河道的安全运行，有悖于河长制。为了使采砂规范化、合理化、持续化，促进采砂业的规范发展，为了提供相关的理论支撑，开展相关的理论研究很有必要。河道砂样的采集是一重要环节，鉴于当前市场上流行的采砂设备机械化程度高、配套设施复杂、操作复杂、维修保养费用高、多为产业化设备，不能进行分层采样，不适用于学术研究。
因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种多用途分层定量取样器用于解决当前市场上流行的采砂设备机械化程度高不能进行分层采样，不适用于学术研究的技术问题。
多用途分层定量取样器，包括助力圆锥、舱室固定桶、取样舱、舱室固定连接杆、把桶、主旋杆、主动轴、从动轴、助力弹簧、止水条、开关旋杆、辅助固定套筒、开度固定装置和加力旋转盘，
所述助力圆锥的圆面中部与舱室固定桶焊接；
所述舱室固定桶与把桶的一端固定连接，舱室固定桶的两端内部均焊接有固定螺母；
所述把桶的另一端内侧壁上设置有对称布置的内置螺母孔，把桶通过内置螺母孔与辅助固定套筒螺纹连接；
所述取样舱的数量为两个以上，取样舱的横截面为扇环，取样舱的纵向一侧为敞口结构，取样舱的纵向另一侧为封口结构，两个以上的取样舱环绕舱室固定桶的外周依次布置形成圆柱体结构并且取样舱与舱室固定桶之间留有间隙，相邻两个取样舱之间留有间隙；
所述舱室固定连接杆的一端与舱室固定桶的侧壁固定连接，舱室固定连接杆的另一端与取样舱的内环侧壁铰接；
所述主旋杆的两端和中部均设置有外螺纹，主旋杆的一端套装在舱室固定桶的内部并且主旋杆的端头延伸至助力圆锥的内部，主旋杆与舱室固定桶两端的固定螺母螺纹连接，主旋杆的另一端端头设置有与开关旋杆连接的限位凹槽；
所述主动轴的一端穿过舱室固定桶的通孔后与主旋杆固定连接，主动轴的另一端与从动轴铰接，主动轴与从动轴之间设置有助力弹簧；
所述从动轴与取样舱的内环侧壁铰接；
所述止水条固定安装在取样舱的封口面上并且与相邻的取样舱敞口紧密贴合；
所述开关旋杆的一端与限位凹槽的结构一致，开关旋杆的该端通过限位凹槽与主旋杆卡接，开关旋杆在该端侧壁上固定连接有开度固定装置并通过开度固定装置与辅助固定套筒固定连接保持取样舱的开度，开关旋杆的另一端与加力旋转盘焊接，开关旋杆与加力旋转盘焊接处设置有外接动力连接卡槽；
所述加力旋转盘的圆盘中部设置有显示取样舱开度的悬浮刻度盘。
所述止水条为三棱柱结构，止水条的一条边与取样舱封口侧的内环侧壁铰接，止水条上与该边对应的角通过弹簧与取样舱封口侧的外环侧壁连接。
所述止水条为橡胶止水条。
所述取样舱内部设置有分隔槽和移动式分舱板；所述移动式分舱板通过分隔槽与取样舱内壁连接。
所述助力圆锥和取样舱的外侧壁均设置有螺纹肋。
所述主旋杆与开关旋杆之间设置有外延主杆和外延把桶；所述外延主杆的两端均设置有外螺纹，外延主杆的一端通过螺纹套筒与外延主杆连接，外延主杆的另一端端头设置有与开关旋杆连接的限位凹槽；所述螺纹套筒为两端设置有内螺纹的管状结构；所述外延把桶的一端套装在把桶的外边并且覆盖内置螺母孔后通过螺栓与内置螺母孔固定连接，外延把桶的另一端内侧壁上设置有对称布置的内置螺母孔。
所述辅助固定套筒包括套筒、手持固定把手和内嵌式移动螺母；所述套筒套装在把桶或外延把桶的外部，套筒的外侧壁一端沿周向设置有供内嵌式移动螺母嵌入并滑动的凹槽；所述手持固定把手对称布置在套筒的侧壁两侧，手持固定把手与套筒螺纹连接的同时与把桶或外延把桶上的内置螺母孔螺纹连接；内嵌式移动螺母嵌入式安装在套筒外侧壁的凹槽内。
所述开度固定装置包括开度上固定螺母、连接杆和开度下固定螺母；所述开度上固定螺母固定安装在开关旋杆的侧壁上；所述连接杆的两端均设置有通孔，连接杆的一端通过通孔与开度上固定螺母活动连接，连接杆的另一端通过通孔与开度下固定螺母活动连接；所述开度下固定螺母与辅助固定套筒的内嵌式移动螺母螺纹连接。
通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：
本发明的目的在于提供一种手持和机械助力均可使用的多用途取样器，可以分层、定量取样，填补了现有技术空白，解决了常用取样器结构复杂、操作复杂、使用成本高等问题。同时又不失方便、可以分层采样且基本维持原状、快捷等特性。
在复杂的水下环境中通过调节加力旋转盘的角度进而控制取样舱敞口的开度，进而控制取样量；取样舱舱室分层布置，能够满足分层取样的要求使得层间采样的纯度不相互干扰；同时为了满足取样量多少的要求，通过改变移动式分舱板的位置来改变舱室容积的大小，进而改变取样的量。本发明的外壁做加螺纹肋处理，使其更易下潜；本发明也可连接电动或机械外力装置，使得取样操作更加简便，可以在多种环境下作业；本发明的造价低、简便，技术易推广。
本发明适用于河湖生态的水质采样、河道清淤的淤泥分层采样等。也适用于农业水利中的土壤分层取样，建筑行业的混凝土浇筑前的分层取样，也可以用于粉煤灰等其他粉制物的分层抽样检测，也可用于谷物等的分层取样。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明：
图1为本发明多用途分层定量取样器的结构示意图。
图2为本发明多用途分层定量取样器中把桶和主旋杆的位置关系图。
图3为本发明多用途分层定量取样器中取样舱开启状态下的横断面结构示意图。
图4为本发明多用途分层定量取样器中外延主杆的结构示意图。
图5为本发明多用途分层定量取样器中螺纹套筒的结构示意图。
图6为本发明多用途分层定量取样器中外延把桶的结构示意图。
图7为本发明多用途分层定量取样器中辅助固定套筒的结构示意图。
图8为本发明多用途分层定量取样器中悬浮刻度盘的结构示意图。
图9为本发明多用途分层定量取样器中开关旋杆的结构示意图。
图10为本发明多用途分层定量取样器中加力旋转盘的结构示意图。
图11为本发明多用途分层定量取样器中取样舱的纵剖结构示意图。
图12为本发明多用途分层定量取样器中悬浮刻度盘的表盘结构示意图。
图13为本发明多用途分层定量取样器中悬浮刻度盘的轴线剖面示意图。
图中，1-助力圆锥、2-舱室固定桶、3-取样舱、4-舱室固定连接杆、5-把桶、6-主旋杆、7-主动轴、8-从动轴、9-助力弹簧、10-止水条、11-开关旋杆、12-辅助固定套筒、13-开度固定装置、14-加力旋转盘、15-限位凹槽、16-弹簧、17-外延主杆、18-外延把桶、19-螺纹套筒、20-内置螺母孔、21-悬浮刻度盘、22-外接动力连接卡槽、23-螺纹肋、24-指针、25-刻度盘本体、26-调零螺钉、27-刻度表盘、301-分隔槽、302-移动式分舱板、1201-套筒、1202-手持固定把手、1203-内嵌式移动螺母、1301-开度上固定螺母、1302-连接杆、1303-开度下固定螺母。
具体实施方式
如图所示，多用途分层定量取样器，包括助力圆锥1、舱室固定桶2、取样舱3、舱室固定连接杆4、把桶5、主旋杆6、主动轴7、从动轴8、助力弹簧9、止水条10、开关旋杆11、辅助固定套筒12、开度固定装置13和加力旋转盘14，
所述助力圆锥1的圆面中部与舱室固定桶2焊接；
所述舱室固定桶2与把桶5的一端固定连接，舱室固定桶2的两端内部均焊接有固定螺母；所述把桶5的另一端内侧壁上设置有对称布置的内置螺母孔20，把桶5通过内置螺母孔20与辅助固定套筒12螺纹连接；
所述取样舱3的数量为两个以上，优选取样仓3为三个，每个取样仓3所占圆心角为110°，三个取样仓3均匀布置。取样舱3的横截面为扇环，取样舱3的纵向一侧为敞口结构，取样舱3的纵向另一侧为封口结构，三个的取样舱3环绕舱室固定桶2的外周依次布置形成圆柱体结构并且取样舱3与舱室固定桶2之间留有间隙，相邻两个取样舱3之间留有10°圆心角的间隙，以保证顺利完成取样舱3的开闭操作。取样舱3内部设置有分隔槽301和移动式分舱板302；所述移动式分舱板302通过分隔槽301与取样舱3内壁连接。分隔槽301与移动式分舱板302的连接处做设置密封条等防水处理。
所述舱室固定连接杆4的一端与舱室固定桶2的侧壁固定连接，舱室固定连接杆4的另一端与取样舱3的内环侧壁铰接；
所述主旋杆6的两端和中部均设置有外螺纹，主旋杆6的一端套装在舱室固定桶2的内部并且主旋杆6的端头延伸至助力圆锥1的内部，主旋杆6在该端连接处留有富裕的螺纹长度，主旋杆6与舱室固定桶2两端的固定螺母螺纹连接，主旋杆6的另一端端头设置有与开关旋杆11连接的限位凹槽15，限位凹槽15为四棱柱型凹槽结构，主旋杆6逆时针旋转时，整体取样舱3上移至取样舱3开度达到最大停止，主旋杆6顺时针旋转时，取样舱3下降直至取样舱3紧闭；
所述主动轴7的一端穿过舱室固定桶2的通孔后与主旋杆6固定连接，主动轴7的另一端与从动轴8铰接，主动轴7与从动轴8之间设置有助力弹簧9；
所述从动轴8与取样舱3的内环侧壁铰接；
所述止水条10固定安装在取样舱3的封口面上并且与相邻的取样舱3敞口紧密贴合，止水条10为橡胶止水条，止水条10为三棱柱结构，止水条10的一条边与取样舱3封口侧的内环侧壁铰接，止水条10上与该条边对应的角通过弹簧16与取样舱3封口侧的外环侧壁连接。
所述开关旋杆11的一端为四棱柱结构与限位凹槽15的结构一致，开关旋杆11的该端插入限位凹槽15与主旋杆6卡接，开关旋杆11在该端侧壁上固定连接有开度固定装置13并通过开度固定装置13与辅助固定套筒12固定连接保持取样舱3的开度，开关旋杆11的另一端与加力旋转盘14焊接，开关旋杆11与加力旋转盘14焊接处设置有外接动力连接卡槽22，以便连接机械动力装置；
所述主旋杆6与开关旋杆11之间设置有外延主杆17和外延把桶18；所述外延主杆17的两端均设置有外螺纹，外延主杆17的一端通过螺纹套筒19与外延主杆17连接，外延主杆17的另一端端头设置有与开关旋杆11连接的限位凹槽15；所述螺纹套筒19为两端设置有内螺纹的管状结构；所述外延把桶18的一端套装在把桶5的外边并且覆盖内置螺母孔20后通过螺栓与内置螺母孔20固定连接，外延把桶18的另一端内侧壁上设置有对称布置的内置螺母孔20。
所述辅助固定套筒12包括套筒1201、手持固定把手1202和内嵌式移动螺母1203；所述套筒1201套装在把桶5或外延把桶18的外部，套筒1201的外侧壁一端沿周向设置有供内嵌式移动螺母1203嵌入并滑动的凹槽，内嵌式移动螺母1203与凹槽接触部分做粗糙处理，以增大摩擦；所述手持固定把手1202对称布置在套筒1201的侧壁两侧，手持固定把手1202与套筒1201螺纹连接的同时与把桶5或外延把桶18上的内置螺母孔20螺纹连接；内嵌式移动螺母1203嵌入式安装在套筒1201外侧壁的凹槽内。
所述开度固定装置13包括开度上固定螺母1301、连接杆1302和开度下固定螺母1303；所述开度上固定螺母1301固定安装在开关旋杆11的侧壁上；所述连接杆1302的两端均设置有通孔，连接杆1302的一端通过通孔与开度上固定螺母1301活动连接，连接杆1302的另一端通过通孔与开度下固定螺母1303活动连接；所述开度下固定螺母1303与辅助固定套筒12的内嵌式移动螺母1203螺纹连接。
所述加力旋转盘14的圆盘中部设置有显示取样舱3开度的悬浮刻度盘21。
所述助力圆锥1和取样舱3的外侧壁均设置有螺纹肋23。
舱室固定桶2的侧壁上按照取样舱3的布置情况进行弧状开孔，开孔大小需满足主旋杆6和主动轴7活动的区间范围；从动轴8与取样舱3铰接，与主动轴7铰接，铰接处削去部分，使得取样舱3关闭时从动轴8与主动轴7主轴线在同一直线上，主动轴7与主旋杆6焊接；各取样舱3与舱室固定桶2通过舱室固定连接杆4铰接。外延把桶18与把桶5的连接端做开孔处理，开孔处内置固定螺母，外延时通过螺钉连接。
取样器各部件大多采用不锈钢材质，以满足取样器在强度、防腐蚀性等方面的需求，延长取样器的使用寿命。取样器的总体外部外加螺纹肋23，以便更好的下潜，其下端为圆锥体结构的助力圆锥1，上端为由取样舱3拼合而成的圆柱体结构，把桶5的顶端通过辅助固定套筒12设置手持固定把手1202，以保证主旋杆6旋转时取样舱3能正常打开；取样舱3的内部每隔一定距离设置分隔槽301，移动式分舱板302插入分隔槽301将取样舱3内部分成若干纵向排布的舱室，分隔槽301和移动式分舱板302接触部分都做防水布置，同时为了满足取样量多少的要求，可以通过改变移动式分舱板302的位置来改变舱室容积的大小。
外延把桶18连接把桶5后再连接辅助固定套筒12，外延主杆17连接主旋杆6后再连接开关旋杆11和加力旋转盘14，达到延长其作业深度的目的。外延把桶18和外延主杆17的使用个数根据作业深度确定。
辅助固定套筒12上的手持固定把手1202，逆时针旋转加力旋转盘14，加力旋转盘14带动开关旋杆11转动，开关旋杆11带动主旋杆6转动，主旋杆6带动主转轴3、从动轴4分别转动，取样舱3以与舱室固定连接杆4的连接点为轴心转动，取样舱3敞口端打开，取样开始，取样器旋转一周后取样结束。顺时针旋转加力旋转盘14，进而带动主旋杆6、主转轴3转动，从动轴4归位，取样舱3转动归位，取样舱3敞口端与止水条10紧密贴合，取样舱3关闭，取样结束。将取样器取出，即完成一次取样。每次取样时，观察加力旋转盘14上的悬浮刻度盘21，以确定取样舱3开度，并通过内嵌式移动螺母1203、开度上固定螺母1301、开度下固定螺母1303一起固定取样舱3的开度，然后进行分层、定量取样。
悬浮刻度盘21在整体插入加力旋转盘14的预留槽之前调零。悬浮刻度盘21包括指针24、刻度盘本体25、调零螺钉26和刻度表盘27。刻度盘本体25整体为改装后的指南针结构，与指南针的差别在于在指南针的基础上加装可以自由转动的刻度表盘27和调节刻度表盘27转动的调零螺钉26，刻度表盘27的内侧标有度数，外侧标有容积值。容积值的标注需要进行大量的非流体样品的取样实验，进行数据统计、分析，在相应角度下，取样舱3不同的开度，对应着不同体积；所标参数为取样器旋转一周时的实验条件下所测的。
刻度表盘27上的大、小刻分度间隔排列，盘面的相邻一大一小刻分度之间为10°，相邻的两个大刻分度之间为20°。刻度盘本体25的中央预留有插孔，供指针24与刻度表盘27连接；指针24指向始终为南。取样前通过调零螺钉26调节刻度表盘27进行调零，使得指针24与刻度表盘27的零刻度对齐完成调零。
本发明为多用途取样器，由于其取样的物理性质不同，例如，形态差异。其使用要分情况来定:当采集液态等流动性较好的物质时，取样舱3的开度设置作用微乎其微；当采集固体等粘滞性较强的物质时，可以通过控制取样舱3的开度大小来完成定量取样，同时可以做到省力。
通过本取样器，可很好的弥补其他普通取样器的缺陷。在复杂的水下环境中通过调节加力旋转盘14的角度进而控制取样舱3的开度，进而控制取样量，取样舱3分层布置，以达到分层取样的目的，使得能够满足分层取样的要求；同时为了满足取样量多少的要求，可以通过改变移动式分舱板302的位置来改变取样舱3内部各舱室容积的大小；本发明在开关旋杆11与加力旋转盘14焊接处做锯齿状处理，也可连接电动、机械外力装置，使得其更易在多种环境下作业；本发明的造价低、简便，技术易推广。
Claims (8)
1.多用途分层定量取样器，其特征是：包括助力圆锥(1)、舱室固定桶(2)、取样舱(3)、舱室固定连接杆(4)、把桶(5)、主旋杆(6)、主动轴(7)、从动轴(8)、助力弹簧(9)、止水条(10)、开关旋杆(11)、辅助固定套筒(12)、开度固定装置(13)和加力旋转盘(14)，
所述助力圆锥(1)的圆面中部与舱室固定桶(2)焊接；
所述舱室固定桶(2)与把桶(5)的一端固定连接，舱室固定桶(2)的两端均焊接有固定螺母；
所述把桶(5)的另一端内侧壁上设置有对称布置的内置螺母孔(20)，把桶(5)通过内置螺母孔(20)与辅助固定套筒(12)螺纹连接；
所述取样舱(3)的数量为两个以上，取样舱(3)的横截面为扇环，取样舱(3)的纵向一侧为敞口结构，取样舱(3)的纵向另一侧为封口结构，两个以上的取样舱(3)环绕舱室固定桶(2)的外周依次布置形成圆柱体结构并且取样舱(3)与舱室固定桶(2)之间留有间隙，相邻两个取样舱(3)之间留有间隙；
所述舱室固定连接杆(4)的一端与舱室固定桶(2)的侧壁固定连接，舱室固定连接杆(4)的另一端与取样舱(3)的内环侧壁铰接；
所述主旋杆(6)的两端和中部均设置有外螺纹，主旋杆(6)的一端套装在舱室固定桶(2)的内部并且主旋杆(6)的端头延伸至助力圆锥(1)的内部，主旋杆(6)与舱室固定桶(2)两端的固定螺母螺纹连接，主旋杆(6)的另一端端头设置有与开关旋杆(11)连接的限位凹槽(15)；
所述主动轴(7)的一端穿过舱室固定桶(2)的通孔后与主旋杆(6)固定连接，主动轴(7)的另一端与从动轴(8)铰接，主动轴(7)与从动轴(8)之间设置有助力弹簧(9)；
所述从动轴(8)与取样舱(3)的内环侧壁铰接；
所述止水条(10)固定安装在取样舱(3)的封口面上并且与相邻的取样舱(3)敞口紧密贴合；
所述开关旋杆(11)的一端与限位凹槽(15)的结构一致，开关旋杆(11)的该端通过限位凹槽(15)与主旋杆(6)卡接，开关旋杆(11)在该端侧壁上固定连接有开度固定装置(13)并通过开度固定装置(13)与辅助固定套筒(12)固定连接保持取样舱(3)的开度，开关旋杆(11)的另一端与加力旋转盘(14)焊接，开关旋杆(11)与加力旋转盘(14)焊接处设置有外接动力连接卡槽(22)；
所述加力旋转盘(14)的圆盘中部设置有显示取样舱(3)开度的悬浮刻度盘(21)。
2.根据权利要求1所述的多用途分层定量取样器，其特征是：所述止水条(10)为三棱柱结构，止水条(10)的一条边与取样舱(3)封口侧的内环侧壁铰接，止水条(10)上与该边对应的角通过弹簧(16)与取样舱(3)封口侧的外环侧壁连接。
3.根据权利要求1或2所述的多用途分层定量取样器，其特征是：所述止水条(10)为橡胶止水条。
4.根据权利要求1所述的多用途分层定量取样器，其特征是：所述取样舱(3)内部设置有分隔槽(301)和移动式分舱板(302)；所述移动式分舱板(302)通过分隔槽(301)与取样舱(3)内壁连接。
5.根据权利要求1所述的多用途分层定量取样器，其特征是：所述助力圆锥(1)和取样舱(3)的外侧壁均设置有螺纹肋(23)。
6.根据权利要求1所述的多用途分层定量取样器，其特征是：所述主旋杆(6)与开关旋杆(11)之间设置有外延主杆(17)和外延把桶(18)；所述外延主杆(17)的两端均设置有外螺纹，外延主杆(17)的一端通过螺纹套筒(19)与外延主杆(17)连接，外延主杆(17)的另一端端头设置有与开关旋杆(11)连接的限位凹槽(15)；所述螺纹套筒(19)为两端设置有内螺纹的管状结构；所述外延把桶(18)的一端套装在把桶(5)的外边并且覆盖内置螺母孔(20)后通过螺栓与内置螺母孔(20)固定连接，外延把桶(18)的另一端内侧壁上设置有对称布置的内置螺母孔(20)。
7.根据权利要求6所述的多用途分层定量取样器，其特征是：所述辅助固定套筒(12)包括套筒(1201)、手持固定把手(1202)和内嵌式移动螺母(1203)；所述套筒(1201)套装在把桶(5)或外延把桶(18)的外部，套筒(1201)的外侧壁一端沿周向设置有供内嵌式移动螺母(1203)嵌入并滑动的凹槽；所述手持固定把手(1202)对称布置在套筒(1201)的侧壁两侧，手持固定把手(1202)与套筒(1201)螺纹连接的同时与把桶(5)或外延把桶(18)上的内置螺母孔(20)螺纹连接；内嵌式移动螺母(1203)嵌入式安装在套筒(1201)外侧壁的凹槽内。
8.根据权利要求7所述的多用途分层定量取样器，其特征是：所述开度固定装置(13)包括开度上固定螺母(1301)、连接杆(1302)和开度下固定螺母(1303)；所述开度上固定螺母(1301)固定安装在开关旋杆(11)的侧壁上；所述连接杆(1302)的两端均设置有通孔，连接杆(1302)的一端通过通孔与开度上固定螺母(1301)活动连接，连接杆(1302)的另一端通过通孔与开度下固定螺母(1303)活动连接；所述开度下固定螺母(1303)与辅助固定套筒(12)的内嵌式移动螺母(1203)螺纹连接。
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