CN111323262A - 污泥取样器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及污泥检测技术领域，具体公开了污泥取样器，其包括内部沿竖直方向设有多个取样单元的取样杆，取样单元包括可沿水平方向伸出的取样套筒；取样套筒的前端设有锥形开口，并设有可封闭锥形开口的密封球；取样套筒的侧壁上设有一端与取样套筒的末端连通的取样通道，取样通道的另一端为与外部连通的辅助取样口，辅助取样口朝向取样套筒的末端；取样套筒与取样杆螺纹连接，取样杆内设有可驱动取样套筒往复转动的驱动机构。取样杆竖直插入污泥中，取样套筒伸出，污泥被压入取样套筒内；取样套管缩回时，污泥被从辅助取样口压入取样套筒内；各取样单元可从远离取样杆的污泥中取样，避免不同深度的污泥交叉污染。

Description

污泥取样器

技术领域

本发明涉及污泥检测技术领域，具体涉及污泥取样器。

背景技术

污水处理以及环境监测时通常需要对污泥进行取样，而不同深度的污泥及其微生物种类等指标往往存在差异，因此，有时候需要对不同深度的污泥分别进行取样，而现有的取样方式通常是将取样器材直接插入污泥中抽取泥样，不能区分各个样品的取样深度，更不能避免各深度取样过程中的不同深度污泥出现交叉污染。

发明内容

本发明的目的在于提供污泥取样器，以能够同时采样不同深度的污泥，并降低不同深度污泥的交叉污染现象。

污泥取样器包括取样杆，取样杆的下端设置为尖端，取样杆内沿竖直方向依次设有多个取样单元，所述取样单元包括可从取样杆内伸出的取样套筒和设置在取样套筒内的分隔盘；所述分隔盘通过连杆与取样杆连接，连杆的一端与取样杆固定连接，连杆的另一端与分隔盘连接，取样套筒套设在分隔盘的外周，且取样套筒仅可沿垂直于取样杆的方向伸缩；

所述取样套筒的前端设有锥形开口，取样套筒内设有可封闭锥形开口的密封球，并设有压簧与密封球远离锥形开口的一侧相抵；连杆贯穿取样套筒的末端，取样套筒的侧壁上设有取样通道，取样通道的一端与取样套筒内部的末端连通，取样通道的另一端为与外部连通的辅助取样口，辅助取样口朝向取样套筒的末端；

所述取样套筒与取样杆螺纹连接，取样杆内设有可驱动取样套筒往复转动的驱动机构。

上述方案的有益效果在于：

(1)在将取样杆插入污泥的过程中，取样杆侧壁会对与取样杆侧壁接触的污泥产生向下的挤压力，从而与取样杆相互接触的污泥存在不同深度污泥的交叉污染现象；而在本基础方案中，取样杆插入到一定深度后，再通过将取样套筒从取样杆中伸出，可以取到离取样杆侧壁更远的污泥，降低不同深度污泥的交叉污染；并可同时取样不同深度的污泥。

(2)将取样杆插入污泥中，通过驱动机构驱动取样套筒转动，而取样套筒与取样杆螺纹连接，从而使得取样套筒可以从取样杆中伸出；取样套筒的前端挤压污泥，使得密封球打开锥形开口，从而污泥进入取样套筒的前端；而在取样套筒缩回取样杆时，密封球将锥形开口封闭，密封球和分隔盘将污泥压实，避免进入取样套筒内的污泥再排出取样套筒。

(3)在取样套筒缩回取样杆的过程中，分隔盘与取样套筒末端的空间逐渐形成负压，且辅助取样口朝向取样套筒的末端，因此污泥将被压入辅助取样口内，且在取样套筒末端负压的作用下，污泥将被从取样通道中吸入取样套筒的末端，从而可以增大取样套筒内提取的污泥量。

优选方案一：作为对基础方案的进一步优化，所述驱动机构包括安装在取样杆顶部的卷扬机、设置在取样杆内并沿取样杆轴向滑动的齿条以及套设在取样套筒外周的驱动筒体；取样杆的下部设有与齿条的下端连接的拉簧，卷扬机通过拉绳与齿条的上端连接；驱动筒体与取样杆转动连接，驱动筒体上设有与齿条啮合的驱动齿轮，取样套筒的末端与驱动筒体花键连接。

在优选方案一中，通过卷扬机提拉齿条，方便对齿条进行驱动；在卷扬机提拉齿条的过程中，拉簧蓄能，卷扬机断开电源后，拉簧将快速拉动齿条向下运动，从而使得驱动筒体可以往复主动。而驱动套筒与驱动筒体花键连接，一方面驱动筒体可以驱动取样套筒转动，另一方面使得取样套筒可以相对于驱动筒体滑动。

优选方案二：作为对优选方案一的进一步优化，所述分隔盘与连杆转动连接，分隔盘与取样套筒花键连接，分隔盘上设有沿分隔盘轴向设置的第一通孔和沿分隔盘径向设置的安装孔，安装孔和第一通孔相贯，安装孔内设有可封堵第一通孔的堵块，安装孔内远离分隔盘中心的一端设有与堵块相抵的弹簧；安装孔的侧壁设有一层膨胀金属，分隔盘内设有线圈，取样套筒内设有永磁体，线圈通过二极管与膨胀金属连接成闭合电路。

在优选方案二中，由于分隔盘与连杆连接，因此在取样套筒从取样杆伸出或缩回的过程中，取样套筒相对于分隔盘都将产生轴向的位移；且由于分隔盘与取样套筒花键连接，因此取样套筒与分隔盘不会相对转动，即取样筒套相对于分隔盘只会往复滑动。由于取样套筒内嵌永磁体，分隔盘内设置形成闭合电路的线圈，因此在永磁体相对线圈运行时，线圈内将形成电流，且永磁体相对于线圈的运动方向改变，电流方向也将改变。

取样套筒从取样杆内伸出的过程中，线圈内产生正向电流；则取样套筒缩回取样杆的过程中，线圈内产生负向电流。由于二极管仅能导通单向电流，即在线圈内产生正向的电流才能形成闭合电路；因此，在取样套筒从取样杆中伸出时，膨胀金属内有电流通过并使膨胀金属发热，则膨胀金属膨胀并挤压堵块，堵块与安装孔的侧壁的摩擦力增大，即使在堵块受到离心力的作用下堵块也不能在安装孔内滑动。

由于分隔盘与取样套筒花键连接，分隔盘将将跟随取样套筒转动；即在取样套筒从取样杆中伸出和缩回取样杆的过程中，分隔盘中的堵块都将受到离心力。在取样套筒伸出取样杆的过程中，膨胀金属膨胀，堵块无法在安装孔内滑动，堵块将第一通孔封堵；而取样套筒缩回取样杆的过程中，膨胀金属已冷却收缩，堵块向外滑动，第一通孔将取样套筒的前端和末端连通，此时取样套筒前端的污泥也将压入取样套筒的末端；即最终污泥将存储在取样套筒的末端，且通过使取样套筒伸出取样杆，污泥将从取样套筒中排出。

优选方案三：作为对优选方案二的进一步优化，所述分隔盘与连杆通过球铰连接；在分隔盘可以相对连杆转动的同时，分隔盘不会脱离连杆。

优选方案四：作为对优选方案三的进一步优化，所述取样套筒前端的内侧壁上设有限位凸棱，所述压簧设置在密封球与限位凸棱之间。通过设置限位凸棱，方便对压簧进行安装，使得压簧始终可以压紧密封球；且限位凸棱对分隔盘也具有限位作用。

优选方案五：作为对优选方案四的进一步优化，所述取样杆的横截面设置为方形，取样杆的下端设置为扁平状的楔形。取样杆的横截面设置为方形，方便在其内部安装齿条、取样套筒等部件；而取样杆的下端设置为扁平状的楔形，有利于取样杆插入淤泥中。

附图说明

图1为本发明实施例一的示意图；

图2为图1中A部分的放大图；

图3为本发明实施例一中分隔盘的剖视图；

图4为本发明实施例一中取样杆尖端的剖视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：取样杆10、取样单元20、取样套筒21、锥形开口211、密封钢212、采样腔213、取样通道214、连杆22、分隔盘23、第一通孔231、堵块232、膨胀金属233、固定盘24、齿条31、拉簧32、驱动筒体33。

实施例一：

如图附图1、附图4所示，污泥取样器包括取样杆，取样杆的下端设置为尖端，取样杆10的横截面设置为正方形，取样杆10的内部中空；取样杆10的尖端设置为扁平状，以便于插入淤泥中。取样杆内沿竖直方向依次设有多个取样单元，相邻取样单元之间的距离相等。取样单元包括可从取样杆内伸出的取样套筒和设置在取样套筒内的分隔盘23；分隔盘23通过连杆22与取样杆连接，其中，连杆22的一端与取样杆的内壁固定连接，连杆22垂直于取样杆的轴向，分隔盘23与连杆22的另一端球铰连接，取样套筒套设在分隔盘23的外周，且取样套筒可相对于分隔盘23往复滑动。取样套筒21的右端封闭，且连杆22贯穿取样套筒21的右端侧壁，从而使得分隔盘23设于取样套筒21内，而连杆22可固定在取样杆上。取样套筒21与分隔盘23花键连接，从而取样套筒21仅能相对于分隔盘23滑动，而不能相对于分隔盘23转动。

如附图2所示，取样杆内固定有固定盘24，取样套筒21的前端贯穿固定盘24，且固定盘24与取样套筒21螺纹连接；当取样套筒21相对于固定盘24转动时，取样套筒21将从取样杆内伸出或缩回取样杆内。取样杆的转动由驱动机构进行驱动，驱动机构包括设置在取样杆内腔中的齿条31、套接在取样套筒21外周的驱动筒体33、设置在取样杆的顶端的卷扬机和设置在取样杆下端的拉簧32，驱动筒体33转动连接在取样杆的内壁上，取样套筒21的末端与驱动筒体33花键连接；驱动筒体33的外周一体成型有驱动齿轮，驱动齿轮与齿条31啮合。卷扬机通过拉绳与齿条31的上端连接，拉簧32的一端与齿条31的下端连接，拉簧32的另一端与取样杆内腔的底部连接。卷扬机启动通过收卷拉绳，可以向上提拉齿条31；而卷扬机断电后，在拉簧32的拉力下，齿条31向下滑动；通过齿条31的上下滑动，驱动筒体33将往复滑动。由于驱动筒体33与取样套筒21花键连接，在驱动筒体33往复转动的同时，取样套筒21也将往复转动，从而可以实现取样套筒21从取样杆内伸出和缩回。

取样套筒21的前端设有锥形开口211，取样套筒21内设有可封闭锥形开口211的密封球；取样套筒21前端的内壁上设有限位凸棱，在密封球与限位凸棱之间设置有压簧，从而使得限位凸棱将密封球抵向锥形开口211，以将锥形开口211封闭。取样套筒21的末端与分隔盘23之间为采样腔213，取样套筒21的侧壁上设有取样通道214，取样通道214的一端与采样腔213连通，取样通道214的另一端为与外部连通的辅助取样口，且辅助取样口朝向取样套筒21的末端。

在本实施例中，分隔盘23与取样套筒21花键连接，使得分隔盘23仅能相对于取样套筒21往复滑动。如附图3所示，分隔盘23上设有沿分隔盘23轴向设置的第一通孔231和沿分隔盘23径向设置的安装孔，安装孔和第一通孔231相贯。安装孔内设有堵块232和压簧，压簧使得堵块232受到朝向分隔盘23中心的压力；因此，在分隔盘23静止时，堵块232将第一通孔231封堵。而在分隔盘23转动时，堵块232将受到离心力，若堵块232与安装孔侧壁的摩擦力将小的情况下，堵块232将向外滑动，则第一通孔231将取样套筒21的前端与采样腔213连通。

安装孔的侧壁设有一层膨胀金属233，膨胀金属233采用镍铜合金，铜镍合金中镍的电阻率较大，因此铜镍合金的电阻率大于导线电阻率，从而形成一个发热电阻，通电后膨胀金属233将产生热量；通过加热膨胀金属233，使膨胀金属233膨胀，则堵块232与安装孔侧壁的摩擦力增大，所以堵块232将无法在安装孔内滑动。分隔盘23内设有线圈，取样套筒21内设有永磁体，线圈通过二极管与膨胀金属233连接成闭合电路。在线圈内形成正向电流时，膨胀金属233在电流作用下发热膨胀，从而增大安装孔侧壁与堵块232之间的摩擦力。取样套筒21内嵌永磁体，若分隔盘23内设置形成闭合电路的线圈，在永磁体相对线圈运行时，线圈内将形成电流，永磁体相对于线圈的运动方向改变，电流方向也将改变。

以取样套筒21从取样杆内伸出的过程中，线圈内产生的电流为正向电流；则取样套筒21缩回取样杆的过程中，线圈内产生负向电流。二极管仅能导通单向电流，即在线圈内产生正向的电流才能形成闭合电路。因此，在取样套筒21从取样杆中伸出时，膨胀金属233内有电流通过并使膨胀金属233发热膨胀；即取样套筒21从取样杆中伸出的过程中，堵块232将第一通孔231封闭，取样套筒21缩回取样杆的过程中，第一通孔231连通取样套筒21的前端和采样腔213。

具体实施过程如下：

在取样套筒21完全缩回取样的状态下，将取样杆插入污泥中；当所有的取样单元被污泥淹没后，启动卷扬机拉动齿条31向上滑动，从而驱动筒体33带动取样套筒21转动，则取样套筒21从取样杆内伸出。封堵锥形开口211的密封球受到挤压，使得锥形开口211打开，且取样套筒21的前端内形成负压，则污泥将被挤压入取样套筒21的前端。

使卷扬机断开电源，则齿条31在拉簧32的作用下迅速向下滑动，同时驱动取样套筒21反向转动并缩回取样杆中，第一通孔231将取样套筒21的前端和末端连通，此时取样套筒21前端的污泥也将压入取样套筒21的末端，同时采样腔213将形成负压，采样腔213还将通过取样通道214吸入污泥；最终污泥将存储在取样套筒21的末端；而通过使取样套筒21伸出取样杆，污泥将从取样套筒21中排出。

实施例二：

实施例二与实施例一的区别在于，实施例二中，线圈通过三极管与膨胀金属连接，另外三级管也可采用N沟道mos管开关电路。具体为，线圈连接在三极管的栅极，三级管的原极和漏极分别连接可充电电源的正级和负极，膨胀金属串联在三极管和可充电电源的电路中。

在实施例二中，三极管起到开关作用，线圈内形成正向电流时，三极管使得可充电电源和膨胀金属形成的串联电路导通，从而保证膨胀金属产生足够的热量发热膨胀。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.污泥取样器，包括取样杆，取样杆的下端设置为尖端，取样杆内沿竖直方向依次设有多个取样单元，其特征在于，所述取样单元包括可从取样杆内伸出的取样套筒和设置在取样套筒内的分隔盘；所述分隔盘通过连杆与取样杆连接，连杆的一端与取样杆固定连接，连杆的另一端与分隔盘连接，取样套筒套设在分隔盘的外周，且取样套筒仅可沿垂直于取样杆的方向伸缩；

所述取样套筒的前端设有锥形开口，取样套筒内设有可封闭锥形开口的密封球，并设有压簧与密封球远离锥形开口的一侧相抵；连杆贯穿取样套筒的末端，取样套筒的侧壁上设有取样通道，取样通道的一端与取样套筒内部的末端连通，取样通道的另一端为与外部连通的辅助取样口，辅助取样口朝向取样套筒的末端；

所述取样套筒与取样杆螺纹连接，取样杆内设有可驱动取样套筒往复转动的驱动机构。

2.根据权利要求1所述的污泥取样器，其特征在于：所述驱动机构包括安装在取样杆顶部的卷扬机、设置在取样杆内并沿取样杆轴向滑动的齿条以及套设在取样套筒外周的驱动筒体；取样杆的下部设有与齿条的下端连接的拉簧，卷扬机通过拉绳与齿条的上端连接；驱动筒体与取样杆转动连接，驱动筒体上设有与齿条啮合的驱动齿轮，取样套筒的末端与驱动筒体花键连接。

3.根据权利要求2所述的污泥取样器，其特征在于：所述分隔盘与连杆转动连接，分隔盘与取样套筒花键连接，分隔盘上设有沿分隔盘轴向设置的第一通孔和沿分隔盘径向设置的安装孔，安装孔和第一通孔相贯，安装孔内设有可封堵第一通孔的堵块，安装孔内远离分隔盘中心的一端设有与堵块相抵的弹簧；安装孔的侧壁设有一层膨胀金属，分隔盘内设有线圈，取样套筒内设有永磁体，线圈通过二极管与膨胀金属连接成闭合电路。

4.根据权利要求3所述的污泥取样器，其特征在于：所述分隔盘与连杆通过球铰连接。

5.根据权利要求4所述的污泥取样器，其特征在于：所述取样套筒前端的内侧壁上设有限位凸棱，所述压簧设置在密封球与限位凸棱之间。

6.根据权利要求5所述的污泥取样器，其特征在于：所述取样杆的横截面设置为方形，取样杆的下端设置为扁平状的楔形。

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