CN112816256A - 一种河床泥沙监测取样器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种河床泥沙监测取样器，安装在取样车体内，该取样器包括用于钻取泥沙层的螺旋取样杆，还包括与螺旋取样杆配合使用的刮泥组件以及驱动螺旋取样杆向泥沙层内旋转钻进或者螺旋退出至泥沙层外驱动组件；所述刮泥组件包括安装在取样车体内的承载板以及固定在承载板上的弹性刮泥板，其中：弹性刮泥板的自由端延伸进螺旋取样杆上的螺旋间槽内，在螺旋间槽内间隔开设有若干个用于嵌入泥沙的卡槽。解决了现有泥沙取样器泥沙不便卸料、卸料时间长的问题，实现了让螺旋间槽内的黏粘的泥沙被轻易刮除并掉落到接料板上的目的，提高了泥沙取样的效率。

Description

一种河床泥沙监测取样器

技术领域

本发明涉及泥沙监测技术领域，具体涉及一种河床泥沙监测取样器。

背景技术

河床泥沙监测是为水利部门研究我国山川地形中水土流失、污染物聚集地等生态环境演变的重要数据支撑。为了获取数据需要在山川河流的河床内进行泥沙取样，在枯水期，河床裸露出来后，科研人员通过对河床内的泥沙进行定点抽取化验等手段来研究泥沙中的物质含量，以便为后续的水利防控工作带来必要的技术支撑。

目前在泥沙取样的过程中，技术人员采用传统的取样器进行取样，该取样器均是利用螺旋取样杆钻探到河床泥沙层内的一定深度后，让泥沙黏贴在螺旋取样杆的螺旋间槽内，当螺旋取样杆从泥沙层中提升起来后，需要人工借助工具将螺旋取样杆拆卸下来，然后借助取样盛器将泥沙从螺旋间槽内的泥沙刮取下来，然后在下个泥沙取样地点进行取样时，需要再次将螺旋取样杆再次进行装载，整个取样卸料过程耗费时间较长，且取样极为不便，因此需要对现有的取样器进行改进，以提高取样效率，让河床泥沙监测时机所需要的样品得到快速化验监测。

发明内容

针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种河床泥沙监测取样器，解决了现有取样器不便于卸料、卸料时间长的问题，实现了让螺旋间槽内黏粘的泥沙并轻易刮除并掉落到接料板上的目的，提高了泥沙取样的效率。

为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种河床泥沙监测取样器，安装在取样车体内，该取样器包括用于钻取泥沙层的螺旋取样杆，还包括与螺旋取样杆配合使用的刮泥组件以及驱动螺旋取样杆向泥沙层内旋转钻进或者螺旋退出至泥沙层外的驱动组件；所述刮泥组件包括安装在取样车体内的承载板以及固定在承载板上的弹性刮泥板，其中：弹性刮泥板的自由端延伸进螺旋取样杆上的螺旋间槽内；螺旋间槽内间隔开设有若干个用于嵌入泥沙的卡槽；所述驱动组件包括固定在取样车体内的导向筒、同轴且转动套设在导向筒内的限位筒、安装在限位筒内的承载盘以及控制承载盘沿导向筒的轴向方向螺旋前进或者后退的控制单元；其中：所述承载盘上固定连接有驱动杆，驱动杆的自由端延伸出导向筒并与螺旋取样杆可拆卸地连接在一起。

进一步的，所述控制单元包括沿导向筒的内壁上轴向开设的螺旋导槽、沿限位筒的轴向方向开设的通槽、一端固定在承载盘上且另一端穿过通槽插接进螺旋导槽内的限位块以及与限位筒带传动连接并驱动限位筒在导向筒内圆周转动的驱动电机，所述螺旋导槽为一对，且相对布置在导向筒的内壁上，两个螺旋导槽的旋向一致。

优选的，所述驱动杆通过卡接件与螺旋取样杆可拆卸地连接；所述卡接件包括开设在螺旋取样杆上的凹槽、与凹槽连通的卡孔、构造在驱动杆上并与凹槽匹配插接的凸块、开设在凸块上的对接孔以及穿过卡孔插接进对接孔内的卡钉。

优选的，所述弹性刮泥板与螺旋取样杆之间通过调节件间距实现可调；所述调节件包括安装在取样车体内的调节槽、固定在承载板上的调节块、间隔开设在调节槽内的多个调节孔以及穿过调节块并插接在调节孔内的调节销。

进一步的，还包括用于将刮落的泥沙样品的进行收集的接料组件；所述接料组件包括开设在取样车体上的漏料口、滑动连接在取样车体上的接料板以及驱动接料板控制漏料口打开或封闭的驱动体。

进一步的，所述接料件通过滑动件在取样车体上滑动；所述滑动件包括开设在取样车体内壁上的滑槽、与滑槽配合使用的滑块。

进一步的，所述驱动体包括通过轴承套设在驱动体上的驱动筒、一端与驱动筒铰接且另一端与滑块铰接的连杆。

优选的，所述接料件包括固定在滑块上的卡板、与卡板可拆卸连接的接料板。

优选的，所述接料件包括固定连接在滑块上的支撑板和间隔布置在支撑板两端的支撑杆，其中：两个支撑杆均通过转动轴承转动连接在支撑板上，其中一个支撑杆上套设有放卷筒，另一个支撑杆上套设有收卷筒；所述放卷筒与收卷筒之间跨接有接料膜。

进一步的，套设有收卷筒的支撑杆自由端可拆卸地连接有供人工驱使收卷筒收卷接料膜的摇柄。

本技术方案的原理在于：在取样车体内固定导向筒，并在导向筒内转动套设有导向筒，使得安装在限位筒内的承载盘在控制单元的驱动下，沿着导向筒的轴向方向螺旋前进或者后退，让承载盘上的驱动杆能够实现驱动螺旋取样杆能够向实现旋转钻进或螺旋退出至取样车体内，其目的是让刮泥组件上的弹性刮泥板伴随螺旋取样杆的螺旋前进或者提升，进而使黏粘在螺旋取样杆上构造的螺旋间槽内的泥沙样品能够迎向弹性刮泥板的自由端盘并刮落下。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

相比于现有的螺旋取样杆，本技术方案通过驱动组件让螺旋取样杆产生向泥沙层旋转钻取和螺旋提升的运动轨迹，让螺旋取样杆上的螺旋间槽内的泥沙样品能够始终迎向弹性刮泥板，让弹性刮泥板能将泥沙样品刮落下来，取缔了现有的人工拆卸螺旋取样杆，并对螺旋杆上的泥沙样品进行手动扒取的繁琐程序，节约了取样时间，使得泥沙取样便捷。

以下是本发明的其它有益效果：

1、通过设置的控制单元，使得承载盘上的限位块能够在限位筒上开设的通槽内沿着限位筒的轴向方向滑行，又因为在滑行的过程导向筒内设置的螺旋导槽的限制下，限位筒与导向筒相对同轴转动，使得整个承载盘在限位筒内滑行并沿着螺旋导槽旋进或者后退，使得弹性刮泥板的自由端始终处于螺旋取样杆上的螺旋间槽内。

2、通过设置的控制单元，为了让驱动杆实现旋转钻取和螺旋提升的目的，不采用伺服电机产生升降方式直接对螺旋取样杆进行螺旋升降控制的目的在于：通过控制单元可以让驱动电机直接实现螺旋取样杆的运作方式，节约了该装置的生产成本。再者，本驱动电机可以采用转盘进行替换而实现对限位筒进行驱动旋转，通过人工转动转盘亦可实现螺旋取样杆的钻取和提升控制，在科研人员的野外作业时，在缺电的状况下能够继续进行泥沙取样，节约了取样器的生产成本和野外适用能力。

3、通过设置的调节件，使得不同深度螺旋间槽的螺旋取样杆都能进行刮泥作业，提高本装取样器的灵活适用性。

4、通过设置的接料组件，使得当螺旋取样杆在需要向泥沙层内钻取漏料口能够在驱动杆的下移时下打开，当螺旋取样杆提升时，能够封闭整个取样车体的漏料口，用于承接弹性刮泥板刮落下来的泥沙样品。

附图说明

图1为本发明实施例中河床泥沙监测取样器的内部结构示意图。

图2为本发明实施例中驱动组件的整体结构示意图。

图3为图2在A处的放大结构示意图。

图4为本发明一个实施例中接料件安装结构示意图。

图5为本发明另一实施例中卡槽的结构示意图。

图6为图1在B处的放大结构示意图。

图7为本发明实施例中滑槽的内部结构示意图。

图8为本发明另一实施例中接料件安装结构示意图。

图9为本发明另一实施例中接料件的整体结构示意图。

附图标记：

1、取样车体；11、检修门；12、漏料口；13、滑槽；14、穿槽；2、导向筒；21、螺旋导槽；22、横板；3、螺旋取样杆；31、螺旋间槽；32、卡槽；320、刮入端口；321、刮出端口；33、凹槽；34、卡钉；35、卡孔；4、承载板；41、弹性刮泥板；42、调节块；43、调节槽；44、调节孔；45、调节销；5、驱动杆；51、凸块；52、对接孔；6、限位筒；61、皮带轮；62、驱动电机；63、传动带；64、通槽；65、承载盘；66、限位块；7、连杆；71、铰链；72、驱动筒；73、轴承；8、接料板；81、燕尾槽；82、支撑板；83、支撑杆；84、收卷筒；840、放卷筒；85、接料膜；86、摇柄；87、插钉；88、插孔；89、转动轴承；9、滑块；91、卡板；92、连接板。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明中的技术方案进一步说明。

参照图1所示，根据本发明实施例提出了一种河床泥沙监测取样器，安装在取样车体1内，该取样器包括用于钻取泥沙层的螺旋取样杆3，还包括与螺旋取样杆3配合使用的刮泥组件以及驱动螺旋取样杆3向泥沙层内旋转钻进或者螺旋退出至泥沙层外的驱动组件；所述刮泥组件包括安装在取样车体1内的承载板4以及固定在承载板4上的弹性刮泥板41，其中：弹性刮泥板41的自由端延伸进螺旋取样杆3上的螺旋间槽31内；当螺旋取样杆3在提升至车体内后，螺旋取样杆3在螺旋提升的过程中，弹性刮泥板41的自由端始终能够插进在整个螺旋取样杆3的螺旋间槽31内，让黏贴在螺旋间槽31内的泥沙样品能够迎向弹性刮泥板41，并被弹性刮泥板41刮落。

参照图1、图4以及图5所示，需要说明的是整个螺旋取样杆3的螺旋间槽31内等间距开设有若干个卡槽32，每一个卡槽32的深度取值范围在2至4毫米，在本实施例中该些卡槽32的设置是为了让螺旋取样杆3在钻取至河床泥沙层内时，在各个卡槽32内均能嵌入泥沙，这些泥沙依靠自身的粘性、卡槽32限位的作用会在螺旋取样杆3在提升过程中黏粘在螺旋取样杆3上，以便后续让弹性刮泥板41刮泥作业。在本实施例中，弹性刮泥板41为橡胶材质制成能便于弹性刮泥板41的自由端能将伸出入卡槽32内的泥沙刮掉。每一个卡槽32的开设结构为（图5）：卡槽32截面在竖直平面上的正投影呈四边形，每个卡槽32在迎向弹性刮泥板41的一侧为刮入端口320，在刮入端口320相对的另一侧为弹性刮泥板41将泥沙样品刮掉的刮出端口321，刮入端口320和刮出端口321均设置成平滑的曲面，以便弹性刮泥板41的自由端更好地由刮入端口320开始伸入到卡槽32内，将黏粘在卡槽32内的泥沙样品从刮出端口321处刮落下来，需要说明的是弹性刮泥板41的自由端被配置有更好地伸入卡槽32内的刮刃口（图为示出）。为了让弹性刮泥板41在螺旋取样杆3的上升时始终在螺旋处于整个螺旋间槽31内，则需要驱动组件驱动螺旋取样杆3旋转钻进或者螺旋提升。

以下是驱动组件的结构和实现原理：

参照图1、图2以及图3所示，所述驱动组件包括固定在取样车体1内的导向筒2、同轴且转动套设在导向筒2内的限位筒6、安装在限位筒6内的承载盘65以及控制承载盘65沿导向筒2的轴向方向螺旋前进或者后退的控制单元。在本实施例中所述导向筒2通过横板22固定在取样车体1的内壁上。所述控制单元包括沿导向筒2的内壁上轴向开设的一对螺旋导槽21，具体布置方式为：两个螺旋导槽21在导向筒2的内侧壁相对布置，且二者的旋向相同，在限位筒6的轴向方向开设有两个通槽64，每一个通槽64分别与一个螺旋导槽21配合使用；该控制单元还包括一端固定在承载盘65上且另一端穿过通槽64并插接进螺旋导槽21内的限位块66，以及与限位筒6带传动连接并驱动限位筒6在导向筒2内圆周转动的驱动电机62，带传动方式的具体结构为：所述驱动电机62固定在取样车体1上，该限位筒6的一端穿过开设在横板22上的穿孔（图中未示出）并通过轴承73与横板22转动连接，在限位筒6上还安装有皮带轮61。驱动电机62的输出轴上也安装有皮带轮61，两个皮带轮61之间通过传动带63进行联动，当驱动电机62驱动传动带63转动，从而带动限位筒6在横板22上转动，同时位于限位筒6内的承载盘65在限位块66的作用下被限制在通槽64内并不会与限位筒6产生相对的圆周转动，又因为两个螺旋导槽21的旋向一致，在限位筒6带动承载盘65一起产生的扭矩力的情况下，限位块66只能沿着螺旋导槽21的轨迹走，同时螺旋导槽21在每处的位置不同，因此迫使限位块66沿着通槽64的长度方向滑行，进而使得整个承载盘65在导向筒2内呈现出旋转前进或者后退的运动状态，在承载盘65上固定连接有驱动杆5，驱动杆5的自由端延伸出导向筒2并与螺旋取样杆3可拆卸地连接在一起，当承载盘65出现上述运动状态时，驱动杆5也会带动螺旋取样杆3实现旋转钻取或者螺旋提升两种状态，一方面促使螺旋取样杆3向泥沙层内进行钻取泥沙样品，并向上螺旋提升；另一方面让螺旋取样杆3实现螺旋提升的轨迹，让弹性刮泥板41的自由端能够始终处于螺旋取样杆3的螺旋间槽31内进行刮泥作业。

需要说明的是，为了节约本取样器的生产成本和野外运作能力，所述与限位筒6带传动连接的驱动电机62可以由现有技术的转盘进行替换使用，亦可达到让限位筒6通过人工转动转盘实现圆周转动，使得该取样器在缺电的情况下依旧能够通过人工手动进行钻取泥沙样品。

参照图1和图6所示，所述驱动杆5通过卡接件与螺旋取样杆3可拆卸地连接；所述卡接件包括开设在螺旋取样杆3上的凹槽33、与凹槽33连通的卡孔35、构造在驱动杆5上并与凹槽33匹配插接的凸块51、开设在凸块51上的对接孔52以及穿过卡孔35并插接进对接孔52内的卡钉34。在本实施例中所述卡钉34采用螺钉，工作人员将螺钉旋进对接孔52内，实现螺旋取样杆3的更换和维修。

参照图1和图4所示，所述弹性刮泥板41与螺旋取样杆3之间通过调节件实现间距可调；所述调节件包括安装在取样车体1内的调节槽43、固定在承载板4上的调节块42、间隔开设在调节槽43内的多个调节孔44以及穿过调节块42插接在调节孔44内的调节销45。通过调节销45插接在不同的调节孔44内，使得弹性刮泥板41的自由端插入到螺旋间槽31内的不同深度位置，以实现能够在不同深度的螺旋取样杆3的替换，为了便于工作人员对调节销45进行调节，在取样车体1上铰接有检修门11，用于工作人员维护、替换螺旋取样杆3。

参照图1、图3、图4、图6以及图7所示，作为本发明的其它实施例，该取样还包括用于将刮落的泥沙样品进行收集的接料组件；所述接料组件包括开设在取样车体1上的漏料口12、滑动连接在取样车体1上的接料件以及驱动接料件滑动以使接料件控制漏料口12打开或封闭的驱动体。在本实施例中所述驱动体包括通过轴承73套设在驱动杆5上的驱动筒72、一端与驱动筒72铰接且另一端与滑块9铰接的连杆7。所述漏料口12开设在导向筒2的正下方，接料件通过滑动件在取样车体1上滑动，滑动件包括开设在取样车体1内壁上的滑槽13、与滑槽13配合使用的滑块9。在本实施例中所述接料件包括固定在滑块9上的卡板91和可拆卸地与卡板91连接的接料板8，具体的布置方式为:所述卡板91穿过开设在滑槽13内底壁上的穿槽14与接料板8插接，在卡板91的自由端的截面呈燕尾状设计且与接料板8上开设的燕尾槽81进行适配，便于接料板8的拆卸，方便工作人员将承接在接料板8上的泥沙样品取下来。使用时，连杆7通过现有技术中的铰链71与滑块9、驱动筒72铰接，当螺旋取样杆3在驱动杆5的驱动下螺旋下移时，连杆7驱动滑块9朝向背离漏料口12的方向滑动，使得接料板8逐渐远离漏料口12，为螺旋取样杆3钻取泥沙层留出钻取通道，当螺旋取样杆3在承载盘65的作用下螺旋提升后，滑块9朝向漏料口12的方向滑动，从而使得接料板8向漏料口12处移动，当接料板8处于漏料口12下方时，此时弹性刮泥板41刚好处于螺旋间槽31的最上端，此时当螺旋取样杆3继续上移时，弹性刮泥板41即可对黏贴在螺旋间槽31内的泥沙样品进行刮泥作业，此时弹性刮泥板41继续移动，使得泥沙样品洒落并铺在接料板8上。

参照图8、图9并结合图7所示，作为本发明的其他实施例，所述接料件可以为另一种设计方式，该方式的接料件包括固定连接在滑块9上的支撑板82和间隔布置在支撑板82两端的支撑杆83，具体为：所述支撑板82固定连接在连接板92的一端，连接板92的另一端也竖直穿过穿槽14并固定在滑块9上，其两个支撑杆83均通过转动轴承89转动连接在支撑板82上，其中一个支撑杆83上套设有放卷筒840，另一个支撑杆83上套设有收卷筒84；所述放卷筒840与收卷筒84之间跨接有接料膜85。所述接料膜85盘卷在放卷筒840上，在本实施例中接料膜85为现有技术中PE材质流延膜，接料膜85用于与上述接料板8承接住泥沙样品后，通过驱动收卷筒84进行收卷，即可将洒落在接料膜85上的泥沙平移至收卷筒84的筒身边缘位置，让技术人员能够加快收取泥沙样品的速度，同时将接料膜85黏粘过泥沙的部分收卷至收卷筒84上，未黏粘泥沙的部分会从放卷筒840上放卷下来并在收卷筒84的驱动下重新放卷至漏料口12所在的漏料位置上。为了确保收卷筒84的收卷作业，在套设有收卷筒84的支撑杆83设计为中空结构，且支撑杆83的自由端可拆卸地连接有供人工驱使收卷筒84收卷接料膜85的摇柄86。人使用摇柄86即可让收卷筒84实现收卷。当收卷筒84上的接料膜85均被黏粘泥沙后，为了确保河床底部不同区域样品的不会混淆影响后续化验数据，需要将收卷筒84进行更换。在支撑杆83上开设有插孔88，所述摇柄86的一端插入中空的支撑杆83时，即可通过插钉87将摇柄86固定在支撑杆83上。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求书范围当中。

Claims (10)

1.一种河床泥沙监测取样器，安装在取样车体（1）内，该取样器包括用于钻取泥沙层的螺旋取样杆（3），其特征在于：

还包括与螺旋取样杆（3）配合使用的刮泥组件以及驱动螺旋取样杆（3）向泥沙层内旋转钻进或者螺旋退出至泥沙层外的驱动组件；

所述刮泥组件包括安装在取样车体（1）内的承载板（4）以及固定在承载板（4）上的弹性刮泥板（41），其中：

所述弹性刮泥板（41）的自由端延伸进螺旋取样杆（3）上的螺旋间槽（31）内，在螺旋间槽（31）内间隔开设有若干个用于嵌入泥沙的卡槽（32）；

所述驱动组件包括固定在取样车体（1）内的导向筒（2）、同轴且转动套设在导向筒（2）内的限位筒（6）、安装在限位筒（6）内的承载盘（65）、以及控制承载盘（65）沿导向筒（2）的轴向方向螺旋前进或后退的控制单元，其中：

所述承载盘（65）上固定连接有驱动杆（5），驱动杆（5）的自由端延伸出导向筒（2）并与螺旋取样杆（3）可拆卸地连接在一起。

2.根据权利要求1所述的河床泥沙监测取样器，其特征在于：所述控制单元包括沿导向筒（2）的内壁上轴向开设的螺旋导槽（21）、沿限位筒（6）的轴向方向开设的通槽（64）、一端固定在承载盘（65）上且另一端穿过通槽（64）插接进螺旋导槽（21）内的限位块（66）以及与限位筒（6）带传动连接并驱动限位筒（6）在导向筒（2）内圆周转动的驱动电机（62），其中：

所述螺旋导槽（21）为一对，且相对布置在导向筒（2）的内壁上，两个螺旋导槽（21）的旋向一致。

3.根据权利要求1或2所述的河床泥沙监测取样器，其特征在于：所述驱动杆（5）通过卡接件与螺旋取样杆（3）可拆卸地连接；

所述卡接件包括开设在螺旋取样杆（3）上的凹槽（33）、与凹槽（33）连通的卡孔（35）、构造在驱动杆（5）上并与凹槽（33）匹配插接的凸块（51）、开设在凸块（51）上的对接孔（52）以及穿过卡孔（35）并插接进对接孔（52）内的卡钉（34）。

4.根据权利要求1或2所述的河床泥沙监测取样器，其特征在于：所述弹性刮泥板（41）与螺旋取样杆（3）之间通过调节件实现间距可调；

所述调节件包括安装在取样车体（1）内的调节槽（43）、固定在承载板（4）上的调节块（42）、间隔开设在调节槽（43）内的多个调节孔（44）以及穿过调节块（42）并插接在调节孔（44）内的调节销（45）。

5.根据权利要求1或2所述的河床泥沙监测取样器，其特征在于：还包括用于将刮落的泥沙样品进行收集的接料组件；

所述接料组件包括开设在取样车体（1）上的漏料口（12）、滑动连接在取样车体（1）上的接料件以及驱动接料件控制漏料口（12）打开或封闭的驱动体。

6.根据权利要求5所述的河床泥沙监测取样器，其特征在于：所述接料件通过滑动件在取样车体（1）上滑动连接；

所述滑动件包括开设在取样车体（1）内壁上的滑槽（13）、与滑槽（13）配合使用的滑块（9）。

7.根据权利要求6所述的河床泥沙监测取样器，其特征在于：所述驱动体包括通过轴承（73）套设在驱动杆（5）上的驱动筒（72）、一端与驱动筒（72）铰接且另一端与滑块（9）铰接的连杆（7）。

8.根据权利要求7所述的河床泥沙监测取样器，其特征在于：所述接料件包括固定在滑块（9）上的卡板（91）、与卡板（91）可拆卸连接的接料板（8）。

9.根据权利要求7所述的河床泥沙监测取样器，其特征在于：所述接料件包括固定连接在滑块（9）上的支撑板（82）和间隔布置在支撑板（82）两端的支撑杆（83），其中：

两个支撑杆（83）均通过转动轴承（89）转动连接在支撑板（82）上，其中一个支撑杆（83）上套设有放卷筒（840），另一个支撑杆（83）上套设有收卷筒（84）；

所述放卷筒（840）与收卷筒（84）之间跨接有接料膜（85）。

10.根据权利要求9所述的河床泥沙监测取样器，其特征在于：套设有收卷筒（84）的支撑杆（83）的自由端可拆卸地连接有供人工驱使收卷筒（84）收卷接料膜（85）的摇柄（86）。

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