CN111855280B - 一种水下底质原样芯动力惯采器 - Google Patents
一种水下底质原样芯动力惯采器 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种水下底质原样芯动力惯采器,包括高频振动部件、取样护套管、通气管、堵头、气泵、水平器和样本管;所述取样护套管垂直设置于所述高频振动部件的下表面,且其内壁内紧贴设置有所述样本管;所述取样护套管下端固定连接有一所述堵头;所述堵头内环设有一气囊;所述高频振动部件上部设置有所述气泵;且所述气泵的一侧设置有气囊通气阀,另一侧设置有一水平器;所述取样护套管一侧外壁设置有所述通气管。本发明该惯采器取样效率高;实现了原位取样的芯样本完整,且杜绝了样本漏失问题,保证了取样的垂直性和样本的保真性;取样器经久耐用,取样安全、取样手段便捷,操作简单高效。
Description
技术领域
本发明涉及土木、水利、环境工程技术领域,更具体地说是涉及一种水下底质原样芯动力惯采器。
背景技术
地质资料是水利、环境、土木工程等设计、建设和营运管理所依据的重要资料。目前,底质取样的装备发展相对落后,亟需研发底质取样的装备。
经检索,有关底质取样的专利极少。申请号为201811148041X,名称:铲式海底表层取样器,该发明采取取样仓后部存料腔套装在样仓套内,取样仓与样仓套可拆卸连接;样仓套与支架铰接;至少三个取样仓围绕支架轴线排布;取料口挡板固定连接在支架上,与取样仓的取料口配合,向上方翘起;释放重锤套装在释放导管中;释放挂钩铰接在释放导管上;释放重锤上部连接释放回收绳索,下部连接样品回收绳索,样品回收绳索的另一端连接取料口;开关绳索的一端连接取样仓或样仓套,另一端与释放挂钩配合;释放挂钩的上部与释放重锤的上部配合,释放挂钩的下部与释放重锤的侧面配合的技术方案。但是,该专利存在只能获得底床表面的组成物质,难以获取表层1m以下的地质样本,且取样仓缺乏防漏装置。此外,其采样工艺复杂。申请号:2019111912371,名称:一种石油地质取样用装置,该发明公开了一种石油地质取样用装置,包括钻筒和操作杆,操作杆转动安装在钻筒的顶面上,钻筒内侧面在靠近底端的位置开设有两个切割放置槽,每个切割放置槽的一端均具有贯穿孔,贯穿孔在钻筒侧壁内部延伸至钻筒侧壁的顶面,切割放置槽远离贯穿孔的一端固定切割绳,切割绳的末端穿过贯穿孔后卷绕在操作杆上,使用时通过操作杆将钻筒压入土壤,待土壤完全进入钻筒后,转动操作杆以牵引切割绳,使切割绳拉直并切断土壤,这样钻筒就能很容易的拔出了,得到的土壤受到的扰动非常小,可以保持真实的土壤状态。但是,该专利存在因底质较硬时钻筒不容易压入底床,细粉砂海床上取样困难;切割绳转动破坏地质原样芯体;另外,切割绳容易被水下水草或底床内碎石等杂物折断。申请号:2015102380724,名称:便携式滩涂地质取样器,该发明采用取样器护架固定连接刀口与护顶,取样器护架的空心管道下口在刀口处,上口露出在地面之上,弹簧花瓣的花瓣弹性片连接空心圆柱体,花瓣弹性片的顶部相对,空心圆柱体分别与存样衬管和刀口可拆卸的密封配合,存样衬管的上端在护顶的内孔中,护顶与顶帽可拆卸连接,存样衬管连通大气与刀口的技术方案。但是,该专利存在取样设备难以贯入底床;弹簧花瓣容易被泥沙碎石所卡,使其密封失效,获取的样本存在泄露;另外,弹簧花瓣在盐度环境下的不均匀锈蚀,加剧问题的严重性。
总体而言,无论是国外还是国内,目前虽然有一些现场底质取样装备。但这些设备仍存在贯入底床困难,取样效率较低,样本损坏或样本漏失等问题。
因此,如何提供一种能够解决贯入底床困难,取样效率较低,样本损坏或样本漏失等问题的水下底质原样芯动力惯采器是本领域亟需解决的技术问题之一。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种水下底质原样芯动力惯采器。
为解决上述技术问题,本发明采取了如下技术方案:
一种水下底质原样芯动力惯采器,包括高频振动部件、取样护套管、通气管、堵头、气泵、水平器和样本管;所述取样护套管垂直设置于所述高频振动部件的下表面,且其内壁内紧贴设置有所述样本管;所述取样护套管下端固定连接有一所述堵头;所述堵头内环设有一气囊;所述高频振动器上部设置有所述气泵;且所述气泵的一侧设置有气囊通气阀,另一侧设置有一水平器;
所述取样护套管一侧外壁设置有所述通气管;所述通气管上端连接所述气囊通气阀,再连接所述气泵的出气嘴;所述通气管下端连接所述堵头内的所述气囊。
进一步,所述高频振动部件上位于所述水平器与所述气泵之间的位置设置有样本通气阀,且所述气泵的出气嘴通过连接所述样本通气阀接入所述取样护套管的顶端。
进一步,所述高频振动部件一侧面设置有一电池;且所述高频振动部件上位于所述气囊通气阀远离所述气泵的一侧设置有振动开关。
进一步,所述气泵的上端设置有打气开关。
进一步,所述取样护套管为空心圆管,其上端与下端的外壁均设置有螺纹;且所述取样护套管上端通过螺纹固定且垂直设置于所述高频振动部件的底表面;其作用是封堵取样护套管的下部,防止取样物从取样护套管内漏出。
进一步,所述气囊为可膨胀收缩的空心密闭环,且其壁面上设置有充气嘴,且所述通气管下端连接所述堵头内的所述气囊的充气嘴,其作用是封堵取样护套管的下部,防止取样物从管内漏出。
进一步,所述堵头为空心圆管,其内壁上部亦设有螺纹,下部设有环状凹槽;所述堵头上端通过螺纹固定连接于所述取样护套管的内壁底部,其作用是封堵取样护套管的下部,防止取样物从取样护套管内漏出。
进一步,所述样本管为上端开小孔、下端敞口的空心圆管,其作用是储存贯入的底质样本。
进一步,所述通气管是一根空心的耐压管道,其作用是输送压缩空气。
进一步,所述高频振动部件为电磁振动器、气动振动器和电动偏心振动器的一种,其振动频率大于60赫兹,振幅小于5mm。其作用是将贯采器周围的泥土液化,降低贯入底床的阻力,并同时提供贯入动力。
进一步,所述样本管通气阀是一个阻止或容许气体流通的部件,其作用是控制压缩空气进入样本管内。
进一步,所述气囊通气阀是一个阻止或容许气体流通的部件,其作用是控制压缩空气进入气囊内。
进一步,所述电池为蓄电池,其作用是为高频振动部件和气泵提供电力。
进一步,所述振动开关是接通电流的部件,其作用是控制高频振动部件的启闭。
进一步,所述打气开关是按下开关键接通电流以后能够在规定时间内自动断电的部件,其作用是控制气泵的启闭。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果:
1)上述本发明系统,在工作时,高频振动液化取样护套管周围土体,降低贯采器的贯入阻力,使得贯采器贯入底床容易,可轻松将样本从取样护套管内取出,实现了自动取样,从而取样效率高;2)上述本发明结构独特的现场贯采器,实现了原位取样的垂直性,底质的原芯样本完整,且杜绝了样本漏失问题,保证了取样的垂直性和样本的保真性;3)上述本发明的取样器经久耐用,取样安全、取样手段便捷,操作简单高效。本发明为江河湖库海的水下底质取样提供一种底质原样芯高保真、操作简单高效的取样工具。
附图说明
图1为本发明一种水下底质原样芯动力惯采器的结构示意图;
图中:1、高频振动部件;2、取样护套管;3、通气管;4、气囊;5、堵头;6、气泵;7、水平器;8、样本管;9、样本管通气阀;10、气囊通气阀;11、电池;12、振动开关;13、打气开关。
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。
实施例
参照图1所示一种水下底质原样芯动力惯采器,包括高频振动部件1、取样护套管2、通气管3、堵头5、气泵6、水平器7和样本管8;取样护套管2垂直设置于高频振动部件1的下表面,且其内壁内紧贴设置有样本管8;取样护套管2下端固定连接有一堵头5;堵头内5环设有一气囊4;高频振动部件1上部设置有气泵6;且气泵6的一侧设置有气囊通气阀10,另一侧设置有一水平器7;取样护套管2一侧外壁设置有通气管3;通气管3上端连接气囊通气阀10,再连接气泵6的出气嘴;通气管3下端连接堵头5内的气囊4。
高频振动部件1上位于水平器7与气泵6之间的位置设置有样本通气阀9,且气泵6的出气嘴通过连接样本通气阀9接入取样护套管2的顶端;高频振动部件1一侧面设置有一电池11;且高频振动部件1上位于气囊通气阀10远离气泵6的一侧设置有振动开关12;气泵6的上端设置有打气开关13。
本实施例中,高频振动部件1为高频电磁振动器,其振动频率100赫兹,振幅小于3mm,其作用是将贯采器周围的泥土液化,降低贯入底床的阻力,并同时提供贯入动力。
本实施例中,取样护套管2为空心圆管,长3.0m,内径62mm,壁厚3mm,上端和下端的外壁均设有螺纹,由不锈钢钢制作,上端通过螺纹固定且垂直设置在高频振动部件1的底表面,其作用是贯入取样过程中保护样本管8不被毁损。
本实施例中,样本管8为上端开小孔Φ3、下端敞口的空心圆管,长3.0m,内径60mm,壁厚3mm,由PVC制作,其作用是储存贯入的底质样本。
本实施例中,堵头5为空心圆管,长0.1m,内径60mm,壁厚5mm,内壁的上部设有螺纹,内壁的下部设有环状凹槽,由不锈钢钢制作,上端通过螺纹固定且垂直设置在高频振动部件1外壳的底表面,其作用是封堵取样护套管2的下部,防止取样物从取样护套管2内漏出。
本实施例中,气囊4为可膨胀收缩的空心密闭环,壁面上设置以充气嘴,其作用是封堵取样护套管2的下部,防止取样物从管内漏出。
本实施例中,气泵6是电力驱动机械转动不停地从一个封闭空间排除空气或从封闭空间添加空气的一种装置,其所用电压12V,最大气压0.6Mpa,其作用是为气囊4提供压缩空气,驱使气囊膨胀。
本实施例中,电池11是干电池,电压12V,容量200AH,其作用是为高频振动部件1和气泵6提供电力。
本实施例中,振动开关12是接通电流的部件,其作用是控制高频振动部件1的启闭。
本实施例中,打气开关13是控制通电流接通后能够在规定时间内自动断电的部件,其作用是控制气泵6的启闭。
本实施例中,水平器7是一个密闭透明的扁平容器内充满液体和一个气泡部件,透明窗口Φ10mm,气泡大小为Φ3mm,其作用是判别取样护套管2是否垂直。
本实施例中,样本管通气阀9是一个阻止或容许气体流通的部件,管径Φ6mm,壁厚2mm,其作用是控制压缩空气进入样本管8内。
本实施例中,气囊通气阀10是一个阻止或容许气体流通的部件,管径Φ6mm,壁厚2mm,其作用是控制压缩空气进入气囊4内。
工作原理:
本发明该水下底质原样芯动力惯采器在现场取样前,先卸下堵头5,将样本管8放入取样护套管2内,样本管8的开口朝向堵头5,然后安装堵头5,再安装好电池11。随后进行现场取样工作,将本发明的惯采器直立于取样点位置,观看水平器7中的气泡,调整水下底质原样芯动力惯采器的垂直姿态直到气泡居中,以保证取样护套管2垂直于水平面,然后按下振动开关12的开启键让高频振动部件1工作,此时水下底质原样芯动力惯采器将不断惯入底床,直到取样深度时按下振动开关12的停止键让高频振动部件1停止工作,再按下打气开关13的开启键让气泵工作,压缩空气打入气囊4内,气囊4膨胀直到将取样护套管2堵塞封闭后气泵6自动停止。将水下底质原样芯动力惯采器从底床中提取出来,移至安全作业地点,卸下堵头5,打开样本管通气阀9,再按下打气开关13的开启键让气泵6工作,调节气囊通气阀10,让压缩空气将样本管8从取样护套管2中推出。
上述应用实例的效果为:提供了一套水下底质原样芯动力惯采器,它具有如下功能:
1)自动且轻松地惯入底质进行取样;
2)适合取样深度3m以内;
3)杜绝了样本泄露,保证了取样的垂直性和样本的保真性;
4)可轻松地将样本从取样护套管内取出,避免了对原样的破坏;
5)取样安全、取样手段便捷,操作简单高效。
以上所述,仅是本发明较佳实施例而已,并非对本发明的技术范围作任何限制,故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一种水下底质原样芯动力惯采器,其特征在于,包括高频振动部件(1)、取样护套管(2)、通气管(3)、堵头(5)、气泵(6)、水平器(7)和样本管(8);所述取样护套管(2)垂直设置于所述高频振动部件(1)的下表面,且其内壁内紧贴设置有所述样本管(8);所述取样护套管(2)下端固定连接有一所述堵头(5);所述堵头(5)内环设有一气囊(4);所述高频振动部件(1)上部设置有所述气泵(6);且所述气泵(6)的一侧设置有气囊通气阀(10),另一侧设置有一水平器(7);
所述取样护套管(2)一侧外壁设置有所述通气管(3);所述通气管(3)上端连接所述气囊通气阀(10),再连接所述气泵(6)的出气嘴;所述通气管(3)下端连接所述堵头(5)内的所述气囊(4);
所述高频振动部件(1)上位于所述水平器(7)与所述气泵(6)之间的位置设置有样本通气阀(9),且所述气泵(6)的出气嘴通过连接所述样本通气阀(9)接入所述取样护套管(2)的顶端。
2.根据权利要求1所述的一种水下底质原样芯动力惯采器,其特征在于,所述高频振动部件(1)一侧面设置有一电池(11);且所述高频振动部件(1)上位于所述气囊通气阀(10)远离所述气泵(6)的一侧设置有振动开关(12)。
3.根据权利要求2所述的一种水下底质原样芯动力惯采器,其特征在于,所述气泵(6)的上端设置有打气开关(13)。
4.根据权利要求1所述的一种水下底质原样芯动力惯采器,其特征在于,所述取样护套管(2)为空心圆管,其上端与下端的外壁均设置有螺纹;且所述取样护套管(2)上端通过螺纹固定且垂直设置于所述高频振动部件(1)的底表面。
5.根据权利要求1所述的一种水下底质原样芯动力惯采器,其特征在于,所述气囊(4)为可膨胀收缩的空心密闭环,且其壁面上设置有充气嘴,且所述通气管(3)下端连接所述堵头(5)内的所述气囊(4)的充气嘴。
6.根据权利要求1所述的一种水下底质原样芯动力惯采器,其特征在于,所述堵头(5)为空心圆管,其内壁上部亦设有螺纹,下部设有环状凹槽;所述堵头(5)上端通过螺纹固定连接于所述取样护套管(2)的内壁底部。
7.根据权利要求1所述的一种水下底质原样芯动力惯采器,其特征在于,所述样本管(8)为上端开小孔、下端敞口的空心圆管。
8.根据权利要求1所述的一种水下底质原样芯动力惯采器,其特征在于,所述通气管(3)是一根空心的耐压管道。
9.根据权利要求1所述的一种水下底质原样芯动力惯采器,其特征在于,所述高频振动部件(1)为电磁振动器、气动振动器和电动偏心振动器的一种,其振动频率大于60赫兹,振幅小于5mm。
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