CN114486385B - 一种野外调查用河流底泥采集装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于环境监测设备的技术领域，具体公开了一种野外调查用河流底泥采集装置，包括取样筒和底座，底座的上端设有吊环，下端连接有第一套筒，取样筒的上端穿插于第一套筒内，且第一套筒外套装有重力环和承重环，承重环和第一套筒固定连接，且重力环位于承重环的上方，承重环的上端用于承接重力环，承重环的下端连接有顶杆，顶杆沿套筒的轴向延伸，且顶杆的下端的端部设为尖端且连接有倒刺，第一驱动机构用于驱动活塞沿第一套筒的轴向往复移动，电葫芦用于沿第一套筒的轴向提升重力环，且工作时，抽吸机构用于使取样筒的上端形成负压环境。能够实现对硬质泥层和具有树枝等杂物的采样点采样，且能避免采样器和硬质泥层之间发生剧烈撞击。

Description

一种野外调查用河流底泥采集装置

技术领域

本发明涉及环境监测设备的技术领域，尤其是一种野外调查用河流底泥采集装置。

背景技术

在环境学研究中，大都是通过起吊设备对筒状采样器起吊，以利用采样器自重冲击底泥，从而采集河流及湖泊等水体中的底泥沉积物以对其物理化学性质和生态效应等方面进行研究，但在现有的采样器在实际使用中存在以下问题：

1）现有的采样器大都是用于采集松散的软质泥层，而对于比较硬的底泥，则采样器进入的难度较大，无法实现采集硬质泥层，且由于采样器和硬质泥层之间的剧烈撞击还会导致采样器损坏；

2）当采样点处存在树枝等杂物时，若现有的采样器无法依靠自重冲击冲破树枝的阻挡，则不能完成该采样点的采样工作。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明的目的是要提供一种野外调查用河流底泥采集装置，能够实现对硬质泥层和具有树枝等杂物的采样点采样，且能避免采样器和硬质泥层之间发生剧烈撞击，有效延长采样器的使用寿命。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：

设计一种野外调查用河流底泥采集装置，包括取样筒、底座、第一驱动机构、电葫芦和抽吸机构，所述底座的上端设有吊环，下端连接有第一套筒，所述取样筒的上端穿插于第一套筒内，且所述第一套筒外套装有重力环和承重环，所述承重环和第一套筒固定连接，且所述重力环位于承重环的上方，所述承重环的上端用于承接重力环，所述承重环的下端连接有顶杆，所述顶杆沿套筒的轴向延伸，且所述顶杆的下端的端部设为尖端且连接有倒刺，其中，所述第一驱动机构用于驱动活塞沿第一套筒的轴向往复移动，所述电葫芦用于沿第一套筒的轴向提升重力环，且工作时，所述抽吸机构用于使取样筒的上端形成负压环境。

进一步，所述第一驱动机构包括双螺杆泵、活塞杆和设于第一套筒内的第一活塞，所述第一活塞和第一套筒的上端之间构成密封的第一腔体，所述双螺杆泵和第一腔体管连接，所述取样筒的上端和盖帽连接，且所述活塞杆的上端连接吊环，下端自上至下依次穿过底座上的第一通孔、第一活塞上的第二通孔和盖帽上的第三通孔、并与设于取样筒内的第二活塞连接，所述第一通孔和第二通孔均与活塞杆采用往复式动密封结构；

其中，所述第二活塞、活塞杆和吊环构成上述抽吸机构。

进一步，所述取样筒和盖帽可拆卸连接。

进一步，所述盖帽的外径大于取样筒的外径，且所述套筒的下端可拆卸连接有用于对盖帽限位的挡圈。

进一步，还包括清洗机构，所述清洗机构包括套设于取样筒外的第二套筒，所述第二套筒的内壁均布有与取样筒外壁接触的刷毛，所述第二套筒和挡圈可拆卸连接，且所述挡圈和取样筒间隙配合，其中，所述第一套筒的上端通过电动开关阀与第一套筒的下端管连接。

进一步，所述底座设有密封的第二腔体，且所述螺杆泵和电葫芦均设于第二腔体内。

进一步，所述电葫芦的钢丝绳的自由端自底座上的穿线孔伸出并与同轴套装于套筒上的重力环连接，且所述穿线孔处安装有防水密封套。

进一步，所述第二腔体内设有用于将其分隔为第一腔室和第二腔室的隔板，所述电葫芦的卷线盘和驱动电机分别设于第一腔室和第二腔室，所述驱动电机的转轴穿过隔板上的第四通孔与卷线盘同轴连接，且所述转轴和第四通孔之间设有旋转式动密封结构，且所述穿线孔连通第一腔室。

进一步，所述倒刺包括设于尖端的套囊，所述套囊通过软管与第一腔体连接。

进一步，所述取样筒由若干节透明的管筒依次可拆卸连接而成，所述管筒的下端的端部设为刃口。

与现有技术相比，本发明提供的一种野外调查用河流底泥采集装置和测量方法与众不同，首先，通过起吊设备将本装置投送于水底，并使取样筒的下端和顶杆的下端接触底泥且处于竖立状态；其次，利用电葫芦提升重力环后再释放以撞击承重环，进而将顶杆钉入底泥中，使第一套筒固定于底泥，而在实际工作中，可多次撞击承重环实现将顶杆钉入一定深度，且具体撞击次数不限，根据实际情况而定；然后，利用第一驱动机构驱动取样筒向下移动直至取样筒插入一定深度的底泥中，具体深度根据实际采样要求设定；最后，启动抽吸机构动作，并控制起吊设备提升本装置，完成取样，具体地，利用抽吸机构抽吸取样筒的上端，使其上端形成负压环境，以使底泥进入并固定于取样筒内，有效防止起吊设备提升过程中底泥从取样筒内脱落。

本装置能够利用顶杆和倒刺配合以使套筒抓牢于水底，进而通过第一驱动机构驱动采样器插入底泥完成取样，从而实现可对硬质泥层和具有树枝等杂物的采样点采样，并且能够替代传统采样器靠自重直接撞击于底泥，以避免采样器受到剧烈撞击而损坏，延长使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

附图1为一种野外调查用河流底泥采集装置的结构示意图。

附图2为附图1中的B处放大图。

附图3为附图1中的A处放大图。

图中：1.吊环，2.活塞杆，3.底座，4.第二腔体，5.双螺杆泵，6.第一通孔，7.第一套筒，8.重力环，9.第一活塞，10.第二通孔，11.盖帽，12.取样筒，13.第二活塞，14.挡圈，15.第二套筒，16.顶杆，17.套囊，18.刃口，19.承重环，20.钢丝绳，21.卷线盘，22.驱动电机，23.隔板，24.第一腔体，25.环形槽。

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至3所示，作为本发明一优选实施例的一种野外调查用河流底泥采集装置，包括取样筒12、底座3、第一驱动机构、电葫芦和抽吸机构，底座3的上端设有吊环1，利用吊环1和水面上的起吊设备的吊钩或吊绳连接，底座3的下端连接有第一套筒7，取样筒12的上端穿插于第一套筒7内，且第一套筒7外套装有重力环8和承重环19，该重力环8可沿第一套筒7轴向移动，承重环19和第一套筒7固定连接，且重力环8位于承重环19的上方，承重环19的上端用于承接重力环8，承重环19的下端连接有顶杆16，顶杆16沿套筒的轴向延伸，且顶杆16的下端的端部设为尖端且连接有倒刺，其中，第一驱动机构用于驱动活塞沿第一套筒7的轴向往复移动，电葫芦用于沿第一套筒7的轴向提升重力环8，且工作时，抽吸机构用于使取样筒12的上端形成负压环境。

应用本发明提供的野外调查用河流底泥采集装置时，首先，通过起吊设备将本装置投送于水底，并使取样筒12的下端和顶杆16的下端接触底泥且处于竖立状态；其次，利用电葫芦提升重力环8后再释放以撞击承重环19，进而将顶杆16钉入底泥中，使第一套筒7固定于底泥，而在实际工作中，可多次撞击承重环19实现将顶杆16钉入一定深度，且具体撞击次数不限，根据实际情况而定；然后，利用第一驱动机构驱动取样筒12向下移动直至取样筒12插入一定深度的底泥中，具体深度根据实际采样要求设定；最后，启动抽吸机构动作，并控制起吊设备提升本装置，完成取样，具体地，利用抽吸机构抽吸取样筒12的上端，使其上端形成负压环境，以使底泥进入并固定于取样筒12内，有效防止起吊设备提升过程中底泥从取样筒12内脱落。

本装置能够利用顶杆16和倒刺配合以使套筒抓牢于水底，进而通过第一驱动机构驱动采样器插入底泥完成取样，从而实现可对硬质泥层和具有树枝等杂物的采样点采样，并且能够替代传统采样器靠自重直接撞击于底泥，以避免采样器受到剧烈撞击而损坏，延长使用寿命。

优选地，重力环8的内孔设有直线轴承，第一套筒7穿插于直线轴承内，以降低重力环8和第一套筒7之间的摩擦力，进而保证重力环8下降时，重力环8具有更大的动能撞击承重环19，进一步保证顶杆16的尖端能够插入底泥中，且能增加每次撞击承重环19时顶杆16进入底泥的长度。

且进一步增大重力环下降时的动能，可将重力环的下端设为斜面，从而导流，降低水对重力环的阻力。

需要补充说明的是，第一驱动机构和电葫芦均与控制器电连接，且该控制器连接有控制手柄，进而可通过人工进行操控，且优选地，可在底座3上安装摄像头，该摄像头和控制器电连接，进而可获取水下图像，便于人工操控。

在上述实施例的基础之上，第一驱动机构包括双螺杆泵5、活塞杆2和设于第一套筒7内的第一活塞9，第一活塞9和第一套筒7的上端之间构成密封的第一腔体24，双螺杆泵5和第一腔体24管连接，可利用双螺杆泵5既能向第一腔体24内排水，又能抽出第一腔体24内的水，取样筒12的上端和盖帽11连接，且活塞杆2的上端连接吊环1，下端自上至下依次穿过底座3上的第一通孔6、第一活塞9上的第二通孔10和盖帽11上的第三通孔、并与设于取样筒12内的第二活塞13连接，第一通孔6和第二通孔10均与活塞杆2采用往复式动密封结构，具体地，第一通孔6和第二通孔10内设有沟槽，且沟槽内安装有O型圈，进而实现活塞杆2轴向移动的过程中，有效避免第一通孔6和第二通孔10出现泄漏，保证第一腔体24的密封性。

具体工作原理为：待顶杆16固定于底泥中后，利用双螺杆泵5向第一腔体24内排水，增加第一腔体24内的水压，从而推动第一活塞9推动取样筒12向下移动，进而实现驱动取样筒12插入底泥中进行取样，而在具体采样时，活塞杆2推动第二活塞13移动至取样筒12下端，以排尽取样筒12内的空气，避免取样筒12内的空气阻挡底泥进入取样筒12。

需要注意的是，通过向第一腔体24内注入水，消除空腔，可降低本装置的浮力，以提高本装置对底泥的压力，从而便于取样筒12进入底泥。

其中，所述第二活塞13、活塞杆2和吊环1构成上述抽吸机构，当取样完成后，利用起吊设备提升吊环1，以带动活塞杆2向上移动，从而通过拉动第二活塞13向上移动，从而使取样筒12内的底泥和第二活塞13之间形成负压，进而吸附注取样筒12内的底泥，避免提升过程中，底泥从取样筒12脱落；另外，在提升过程中，可通过双螺杆泵5排出第一腔体24内的水，以使取样筒12能够进入第一套筒7内，降低起吊设备的气吊行程，也可利用第一套筒7保护取样筒12，避免起吊过程中取样筒12被碰伤。

在实际生产中，取样筒12和盖帽11可拆卸连接，以方便两者之间的拆装，便于清洗。

在上述实施例的基础之上，盖帽11的外径大于取样筒12的外径，且第一套筒7的下端可拆卸连接有用于对盖帽11限位的挡圈14，以避免取样筒12脱离第一套筒7，具体地，该盖帽11和取样筒12的上端螺纹连接。

为了更好的技术效果，在上述实施例的基础之上，本装置还包括清洗机构，利用清洗机构清洗取样管的外表面，以便于观察取样管内的情况，清洗机构包括套设于取样筒12外的第二套筒15，第二套筒15的内壁均布有与取样筒12外壁接触的刷毛，进而在取样筒12进入套筒的过程中，利用刷毛刷洗取样筒12的外表面，具体地，第二套筒15和挡圈14可拆卸连接，两者可采用螺栓连接，便于拆卸，且挡圈14和取样筒12间隙配合，其中，所述第一套筒7的上端通过电动开关阀与第一套筒7的下端管连接，可在提升取样筒12的过程中打开电动开关阀，进而实现在第一活塞9的挤压下使第一腔体24内的水进入第一套筒7的下端、并沿挡圈14和取样筒12之间的间隙流出，从而冲刷取样筒12的外表面，保证清洗的更加彻底。

在上述实施例的基础之上，底座3设有密封的第二腔体4，且螺杆泵和电葫芦均设于第二腔体4内，且电葫芦的钢丝绳20的自由端自底座3上的穿线孔伸出并与同轴套装于套筒上的重力环8连接，且穿线孔处安装有防水密封套，防止外界的水沿穿线孔进入第二腔体4内。

在上述实施例的基础之上，第二腔体4内设有用于将其分隔为第一腔室和第二腔室的隔板23，所述电葫芦的卷线盘21和驱动电机22分别设于第一腔室和第二腔室，所述驱动电机22的转轴穿过隔板23上的第四通孔与卷线盘21同轴连接，且所述转轴和第四通孔之间设有旋转式动密封结构，且所述穿线孔连通第一腔室，进一步增强防水性，如果第一腔室内进水，仍然不会影响电葫芦的正常工作。

在上述实施例的基础之上，上述倒刺包括设于尖端的套囊17，套囊17通过软管与第一腔体24连接，工作时，待顶杆16插入底泥后，双螺杆泵5向第一腔体24内注水，第一腔体24内的水会厌软管流入第一腔体24，并胀大套囊17，从而形成倒刺，使顶杆16的尖端稳定的固定于底泥中，以避免推动取样筒12向下移动的过程中反向推出顶杆16，且当取样完成后，通过双螺杆泵5抽出第一腔体24内的水，消除套囊17内的水压，从而使套囊17缩小，以使倒刺消失，便于拔出顶杆16；需要注意的是，倒刺并不仅限于这一种结构，也可以设置为尖端的螺旋叶片等等，且均在本申请的保护范围之内。

在具体生产中，可在顶杆16的尖端开设环形槽25，套囊17安装粘接于环形槽25内，进而避免套囊17沿顶杆16轴向移动，具体可将膨胀后的套囊17设为倒锥形，增大拔出顶杆16的阻力。

为了更好的技术效果，以便于适用于多种深度的取样能力，取样筒12由若干节透明的管筒依次可拆卸连接而成，可根据采样深度选择使用得当管套的数量，且管筒的下端的端部设为刃口18，通过刃口18切改硬质的底泥或杂物，便于取样筒12插入底泥。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种野外调查用河流底泥采集装置，包括取样筒，其特征在于，还包括底座、第一驱动机构、电葫芦和抽吸机构，所述底座的上端设有吊环，下端连接有第一套筒，所述取样筒的上端穿插于第一套筒内，且所述第一套筒外套装有重力环和承重环，所述承重环和第一套筒固定连接，且所述重力环位于承重环的上方，所述承重环的上端用于承接重力环，所述承重环的下端连接有顶杆，所述顶杆沿套筒的轴向延伸，且所述顶杆的下端的端部设为尖端且连接有倒刺，其中，所述第一驱动机构用于驱动活塞沿第一套筒的轴向往复移动，所述电葫芦用于沿第一套筒的轴向提升重力环，且工作时，所述抽吸机构用于使取样筒的上端形成负压环境；

所述第一驱动机构包括双螺杆泵、活塞杆和设于第一套筒内的第一活塞，所述第一活塞和第一套筒的上端之间构成密封的第一腔体，所述双螺杆泵和第一腔体管连接，所述取样筒的上端和盖帽连接，且所述活塞杆的上端连接吊环，下端自上至下依次穿过底座上的第一通孔、第一活塞上的第二通孔和盖帽上的第三通孔、并与设于取样筒内的第二活塞连接，所述第一通孔和第二通孔均与活塞杆采用往复式动密封结构；

其中，所述第二活塞、活塞杆和吊环构成上述抽吸机构。

2.根据权利要求1所述的野外调查用河流底泥采集装置，其特征在于，所述取样筒和盖帽可拆卸连接。

3.根据权利要求2所述的野外调查用河流底泥采集装置，其特征在于，所述盖帽的外径大于取样筒的外径，且所述套筒的下端可拆卸连接有用于对盖帽限位的挡圈。

4.根据权利要求3所述的野外调查用河流底泥采集装置，其特征在于，还包括清洗机构，所述清洗机构包括套设于取样筒外的第二套筒，所述第二套筒的内壁均布有与取样筒外壁接触的刷毛，所述第二套筒和挡圈可拆卸连接，且所述挡圈和取样筒间隙配合，其中，所述第一套筒的上端通过电动开关阀与第一套筒的下端管连接。

5.根据权利要求4所述的野外调查用河流底泥采集装置，其特征在于，所述底座设有密封的第二腔体，且所述螺杆泵和电葫芦均设于第二腔体内。

6.根据权利要求5所述的野外调查用河流底泥采集装置，其特征在于，所述电葫芦的钢丝绳的自由端自底座上的穿线孔伸出并与同轴套装于套筒上的重力环连接，且所述穿线孔处安装有防水密封套。

7.根据权利要求6所述的野外调查用河流底泥采集装置，其特征在于，所述第二腔体内设有用于将其分隔为第一腔室和第二腔室的隔板，所述电葫芦的卷线盘和驱动电机分别设于第一腔室和第二腔室，所述驱动电机的转轴穿过隔板上的第四通孔与卷线盘同轴连接，且所述转轴和第四通孔之间设有旋转式动密封结构，且所述穿线孔连通第一腔室。

8.根据权利要求7所述的野外调查用河流底泥采集装置，其特征在于，所述倒刺包括设于尖端的套囊，所述套囊通过软管与第一腔体连接。

9.根据权利要求1所述的野外调查用河流底泥采集装置，其特征在于，所述取样筒由若干节透明的管筒依次可拆卸连接而成，所述管筒的下端的端部设为刃口。