CN115791250A - 一种采样器及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及沉积物采样技术领域，具体涉及一种采样器。一种采样器，包括：支撑结构，设有支撑立柱，支撑立柱的底面适于与箱涵内的沉积层的表面贴合，支撑立柱远离沉积层的一端设有转轮；伸缩驱动结构，设有手持端和驱动端，手持端设于与箱涵连通的检查井内、驱动端设于箱涵内；取样结构，设于箱涵内，包括具有通孔的壳体和处于绷紧状态的取样绳，支撑立柱设于通孔内，取样绳一端设于手持端、一端经转轮与壳体连接，驱动端与壳体连接，在取样状态下，转动驱动端以驱动壳体沿其长度方向进行移动，取样绳随壳体移动使其处于绷紧状态，直至壳体进入沉积层内进行采样。本发明解决箱涵内空间狭小，人员进入具有一定的危险性且对沉积层形貌破坏问题。

Description

一种采样器及使用方法

技术领域

本发明涉及沉积物采样技术领域，具体涉及一种采样器及使用方法。

背景技术

城市箱涵作为排水基础设施，可以输运城市生活污水以及降雨径流，从而保障城市生活正常运行。城市箱涵作为城市快速发展的产物，原本的天然行洪通道在城市建设中被覆盖到地面以下，箱涵穿越老城区成为了南方城市的常态，由于拆迁成本过高，箱涵复明措施很难落地实施，城市箱涵已经和城市发展融为一体，如何更好的运营和维护城市箱涵已经成为保障城市水环境质量的关键。目前城市箱涵运营和维护面临的最大问题是沉积层的问题，具体包括旱天降低污水处理厂进水浓度、产生有毒气体和腐蚀箱涵结构，以及雨天限制箱涵的过流能力加剧城市内涝的风险和沉积物雨天再悬浮导致的溢流污染问题。由此可见，对城市箱涵沉积层的形态和沉积层的性质展开相关研究的需求迫切。沉积层的形态研究能帮助确定清淤频率和方式，也能对沉积层模拟研究进行验证，从而支撑沉积物控制方法。沉积层的性质研究能帮助确定有毒气体和管道腐蚀产生的机理，沉积层组分能有效反映内部反应机制，为研制相关控制药剂打下坚实基础。

目前关于沉积层形态和性质的研究主要集中在河流、湖泊、水库、海洋等水体的沉积层中，因开放水域的空间大，形态信息收集和采样方式较为直接有效，主要的形态信息收集手段是通过声呐设备采集底泥剖面形态，采样装置包括拖拽式采样器、表层采样器、抓斗式采样器或柱状采样器等。与开放水域的机械式沉积层采样方式不同，城市中与检查井连接的箱涵内部结构复杂、空间狭小，沉积层具有较强粘滞性、沉积物粒径差异大、内部存在有毒气体，采样人员进入箱涵内具有一定的危险性且对沉积层形貌破坏较大，难以形成连贯的记录。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的城市中的箱涵内空间狭小，人员进入具有一定的危险性且对沉积层形貌破坏较大的缺陷，从而提供一种采样器及使用方法。

为了解决上述问题，本发明提供了一种采样器，包括：

支撑结构，所述支撑结构设有支撑立柱，所述支撑立柱的底面适于与箱涵内的沉积层的表面贴合，所述支撑立柱远离沉积层的一端设有转轮；

伸缩驱动结构，所述伸缩驱动结构设有手持端和驱动端，所述手持端设于与箱涵连通的检查井内、所述驱动端设于箱涵内；

取样结构，设于所述箱涵内，所述取样结构包括具有通孔的壳体和处于绷紧状态的取样绳，所述支撑立柱设于通孔内，所述取样绳一端设于手持端、一端经转轮与壳体连接，所述驱动端与壳体连接，在取样状态下，转动所述驱动端以驱动壳体沿其长度方向进行移动，所述取样绳随壳体移动使其处于绷紧状态，直至壳体进入沉积层内进行采样。

可选地，所述壳体的外表面设有齿条，所述驱动端设有驱动齿轮，所述齿条和驱动齿轮啮合设置。

可选地，所述支撑结构还包括连接横杆和连接立柱，所述连接立柱与支撑立柱相对设置，所述连接横杆设于连接立柱和支撑立柱之间，所述连接立柱朝向沉积层设置的一端设有水平设置的套接筒，所述伸缩驱动结构部分设于套接筒内，所述伸缩驱动结构与套接筒转动连接。

可选地，所述支撑立柱设有至少三个支撑端，所述支撑端的底面与沉积层表面贴合。

可选地，所述伸缩驱动结构包括驱动杆和延长杆，所述延长杆与驱动杆连接，每一所述延长杆上设有滑轮。

可选地，所述壳体的底部相对设置的内壁上分别设有一块密封挡板，每一安装有密封挡板的内壁上设有一个限位端，所述限位端内设有限位块，所述限位块与取样绳固定连接。

可选地，相对设置的所述密封挡板间设有至少一根弹性元件，所述弹性元件的两端分别与密封挡板连接，所述弹性元件固定于壳体的内壁上，所述弹性元件在取样状态下处于拉伸状态。

可选地，还包括横撑结构，所述横撑结构包括伸缩撑杆，所述伸缩撑杆的两端与箱涵的内壁贴合，所述伸缩驱动结构搭接在所述伸缩撑杆上。

可选地，所述伸缩撑杆设有两根间隔设置限位柱，所述伸缩驱动结构设于所述限位柱之间。

一种采样器的使用方法，转动所述手持端以带动驱动端，驱动端驱动壳体沿长度方向进行移动，所述取样绳随壳体移动使其处于绷紧状态，以使壳体进入沉积层。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的采样器，包括：支撑结构，支撑结构设有支撑立柱，支撑立柱的底面适于与箱涵内的沉积层的表面贴合，支撑立柱远离沉积层的一端设有转轮；伸缩驱动结构，伸缩驱动结构设有手持端和驱动端，手持端设于与箱涵连通的检查井内、驱动端设于箱涵内；取样结构，设于箱涵内，取样结构包括具有通孔的壳体和处于绷紧状态的取样绳，支撑立柱设于通孔内，取样绳一端设于手持端、一端经转轮与壳体连接，驱动端与壳体连接，在取样状态下，转动驱动端以驱动壳体沿其长度方向进行移动，取样绳随壳体移动使其处于绷紧状态，直至壳体进入沉积层内进行采样。在取样状态下，采样人员站在检查井内，无需进入箱涵内，通过一边转动手持端、一边慢慢向箱涵内输送取样绳，通过转动手持端带动驱动端驱动壳体在长度方向上朝向沉积层方向运动，使壳体进入到沉积层内进行采样。采样过程中，采样人员无需进入箱涵内部、不会对采样层的形貌造成破坏，从而形成连贯的采样记录，提升采样的质量和效率。

2.本发明提供的采样器，壳体的外表面设有齿条，驱动端设有驱动齿轮，齿条与驱动齿轮啮合设置，以通过驱动齿轮的转动带动齿条，再由齿条带动壳体沿其长度方向进行移动。

3.本发明提供的采样器，支撑结构还包括连接横杆和连接立柱，连接立柱和支撑立柱相对设置，连接横杆设于连接立柱和支撑立柱之间，以使支撑结构形成“冂”结构。连接立柱朝向沉积层设置的一端设有水平设置的套接筒，伸缩驱动结构部分设于套接筒内，伸缩驱动结构与套接筒转动连接，套接筒以对伸缩驱动结构起到支撑和限位作用，以保证伸缩驱动结构的驱动端与壳体的连接的准确度。

4.本发明提供的采样器，支撑立柱设有至少三个支撑端，支撑端的底面与沉积层表面贴合，三个支撑端构成一个支撑面。

5.本发明提供的采样器，伸缩驱动结构包括驱动杆和延长杆，延长杆与驱动杆连接，每一延长杆上设有滑轮，滑轮的设计以通过取样绳。

6.本发明提供的采样器，壳体的底部相对设置的内壁上分别设有一块密封挡板，每一安装有密封挡板的内壁上设有一个限位端，限位端内设有限位块，限位块与取样绳固定连接，限位端和限位块以起到限制密封挡板的作用。

7.本发明提供的采样器，相对设置的密封挡板间设有至少一根弹性元件，弹性元件的两端分别与密封挡板连接，弹性元件固定于壳体的内壁上，弹性元件在取样状态下处于拉伸状态。处于拉伸状态的弹性元件与两端的密封挡板成一定角度，使密封挡板在取样状态下与壳体的内壁贴合，保证顺利取样。

8.本发明提供的采样器，横撑结构包括伸缩撑杆，伸缩撑杆的两端与箱涵的内壁贴合，伸缩驱动结构搭接在伸缩撑杆上，伸缩撑杆以对伸缩驱动结构进行支撑。

9.本发明提供的采样器，伸缩撑杆设有两个间隔设置的限位柱，伸缩驱动结构设于限位柱之间，限位柱以对伸缩驱动结构进行限位。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。

图1为本发明的实施方式中提供的横撑结构设于箱涵内的示意图；

图2为本发明的实施方式中提供的采样器的示意图；

图3为本发明的实施方式中提供的支撑结构的示意图；

图4为本发明的实施方式中提供的支撑结构的延长杆的示意图；

图5为本发明的实施方式中提供的支撑结构的驱动端的示意图；

图6为本发明的实施方式中提供的壳体的示意图；

图7为本发明的实施方式中提供的壳体底部的密封端部与弹性元件的示意图；

图8为本发明实施方式中提供的沉积层取样位置的示意图。

附图标记说明：1、横撑结构；11、伸缩撑杆；12、箱涵；13、限位柱；14、伸出端；2、支撑结构；21、套接筒；22、连接横杆；23、支撑端；24、连接立柱；25、支撑立柱；3、伸缩驱动结构；31、延长杆；32、滑轮；33、驱动端；4、取样结构；41、壳体；42、齿条；43、通孔；44、取样绳；451、弹性元件；452、密封挡板；453、限位端；454、限位孔；455、限位块；5、沉积层。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本发明提供的采样器，包括：支撑结构，支撑结构设有支撑立柱，支撑立柱的底面适于与箱涵内的沉积层的表面贴合，支撑立柱远离沉积层的一端设有转轮；伸缩驱动结构，伸缩驱动结构设有手持端和驱动端，手持端设于与箱涵连通的检查井内、驱动端设于箱涵内；取样结构，设于箱涵内，取样结构包括具有通孔的壳体和处于绷紧状态的取样绳，支撑立柱设于通孔内，取样绳一端设于手持端、一端经转轮与壳体连接，驱动端与壳体连接，在取样状态下，转动驱动端以驱动壳体沿其长度方向进行移动，取样绳随壳体移动使其处于绷紧状态，直至壳体进入沉积层内进行采样。

在取样状态下，采样人员站在检查井内，无需进入箱涵内，通过一边转动手持端、一边慢慢向箱涵内输送取样绳，通过转动手持端带动驱动端驱动壳体在长度方向上朝向沉积层方向运动，使壳体进入到沉积层内进行采样。采样过程中，采样人员无需进入箱涵内部、不会对采样层的形貌造成破坏，从而形成连贯的采样记录，提升采样的质量和效率。

实施例2

如图1－图8所示的采样器的一种具体实施方式，包括：伸缩驱动结构3和支撑结构2，支撑结构2设有套接筒21，伸缩驱动结构3部分设于套接筒21内、且套接筒21与伸缩驱动结构3转动连接。为对沉积层5进行采样，还包括取样结构4，取样结构4与伸缩驱动结构3的驱动端33连接。

如图1所示，横撑结构1包括伸缩撑杆11，伸缩撑杆11的两端与箱涵12的内壁贴合。为适应不同宽度的箱涵12，伸缩撑杆11设有伸出端14，即，伸出端14与伸缩撑杆11转动连接，通过转动调节伸缩撑杆11的长度。为限制伸缩驱动结构3的位置，伸缩撑杆11上设有两个间隔设置的限位柱13，其中，伸缩驱动结构3的手持端设于两根限位柱13之间。

如图2所示，伸缩驱动结构3包括首尾连接在一起的三根延长杆31和一根驱动杆，其中，伸缩驱动结构3的轴线方向与伸缩撑杆11的轴线方向垂直设置。如图4所示，相邻的延长杆31与延长杆31之间、延长杆31与驱动杆之间通过销子固定连接在一起。为驱动壳体41沿长度方向进行移动，如图5所示，驱动杆的一端设有驱动齿轮，即，驱动杆的驱动端33设有驱动齿轮。为便于取样绳44的通过，每一延长杆31上设于滑轮32。

如图3所示，支撑结构2设有相对设置的支撑立柱25和连接立柱24、以及设于支撑立柱25和连接立柱24之间的连接横杆22，以使支撑结构2形成“冂”结构。为便于支撑，支撑立柱25的底部设有四个支撑端23，且支撑端23的底面与沉积层5表面贴合，支撑立柱25远离沉积层5的一端设有转轮。为给伸缩驱动结构3提供支撑，连接立柱24朝向沉积层5设置的一端设有水平设置的套接筒21，伸缩驱动结构3部分设于套接筒21内，且伸缩驱动结构3与套接筒21转动连接，以通过套接筒21和限位柱13对伸缩驱动结构3进行限位。需要注意的是，支撑结构2设有第一滑道。

如图6、图7所示，取样结构4包括设于箱涵12内的壳体41和处于绷紧状态的取样绳44，壳体41具有通孔43，支撑立柱25设于通孔43内。为在采样完成后封闭壳体41的底部，壳体41底部相对设置的内壁上分别设有一块密封挡板452，密封挡板452的转动端与内部转动连接，每一安装密封挡板452的内壁上伸出有限位端453，限位端453内设有限位块455，限位孔454与取样绳44固定连接，同时，密封挡板452上远离转动端的一端设有相应的限位孔454。在取样状态下，限位端453穿过限位孔454，限位孔454放入密限位端453内对密封挡板452起到限位作用，即，密封挡板452与壳体41的内壁贴合，限位端453上的限位块455对密封挡板452进行限位。为使密封挡板452闭合，如图7所示，相对设置的密封挡板452间设有两根弹性元件451，弹性元件451的两端分别与密封挡板452连接，弹性元件451固定于壳体41的内壁上，在取样状态下，弹性元件451处于拉伸状态。具体的，弹性元件451为弹簧。为便于看清箱涵12内的具体情况，还包括照明光源。为便于取样绳44在壳体41的移动，壳体41的内壁上设有第二滑道，且第二滑道的宽度小于限位块455的宽度。

具体实施过程中，安装过程中，采样人员在地面上先将壳体41套设于支撑立柱25的外周，以限位块455对密封挡板452进行限位使密封挡板452与壳体41的内壁贴合，限位块455与取样绳44进行连接，取样绳44沿第二滑道伸出到达支撑结构2的转轮，经转轮后通过第一滑道到达伸缩驱动结构3上，此时，取样绳44处于紧绷状态，以使壳体41与支撑立柱25保持相对静止。同时，将驱动杆的驱动端33与壳体41连接、且驱动杆部分设于套接筒21内。当安装完成后，采样人员进入检查井内，在箱涵12的内壁上搭设伸缩撑杆11，然后在照明光源的灯光照射下慢慢向箱涵12里面伸入支撑结构2和取样结构4结构，通过将驱动杆和延长杆31连接以增加伸缩驱动结构3的整体长度，直至支撑立柱25的支撑端23的底面与沉积层5的表面贴合，需要注意的是，取样绳44会随着壳体41向箱涵12内部移动而边长，但会始终处于绷紧状态。开始S1点取样后，壳体41的底面会与沉积层5的表面接触，取样绳44处于自由状态，转动延长杆31的手持端带动驱动齿轮进行转动，驱动齿轮通过与齿条42的啮合驱动壳体41朝向沉积层5移动，直至壳体41进入预设的深度。当需要抽出壳体41时，采样人员拽动取样绳44，由取样绳44带动限位块455脱离限位端453，由于弹性元件451的拉伸作用带动密封挡板452以转动端为中心进行转动，直至密封挡板452由垂直变为水平。由于第二滑道的宽度小于限位块455的宽度，拽动取样绳44会通过限位块455带动壳体41向上运动，从而拔出壳体41。再将相邻延长杆31分离，直至壳体41到达检查井内，将样本装入相应的试样袋中，清洗壳体41。再进行S2点处取样，其中，S2－S11点的取样重复S1点的取样过程。

作为替代的实施方式，延长杆31的数量还可为1根、2根、4根甚至更多根。

作为替代的实施方式，支撑端23的数量还可为3个、5个甚至更多个。

作为替代的实施方式，弹性元件451的数量还可为1根、3根、4根甚至更多根。

作为替代的实施方式，弹性元件451还可为橡胶等弹性物。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种采样器，其特征在于，包括：

支撑结构(2)，所述支撑结构(2)设有支撑立柱(25)，所述支撑立柱(25)的底面适于与箱涵(12)内的沉积层(5)的表面贴合，所述支撑立柱(25)远离沉积层(5)的一端设有转轮；

伸缩驱动结构(3)，所述伸缩驱动结构(3)设有手持端和驱动端(33)，所述手持端设于与箱涵(12)连通的检查井内、所述驱动端(33)设于箱涵(12)内；

取样结构(4)，设于所述箱涵(12)内，所述取样结构(4)包括具有通孔(43)的壳体(41)和处于绷紧状态的取样绳(44)，所述支撑立柱(25)设于通孔(43)内，所述取样绳(44)一端设于手持端、一端经转轮与壳体(41)连接，所述驱动端(33)与壳体(41)连接，在取样状态下，转动所述驱动端(33)以驱动壳体(41)沿其长度方向进行移动，所述取样绳(44)随壳体(41)移动使其处于绷紧状态，直至壳体(41)进入沉积层(5)内进行采样。

2.根据权利要求1所述的采样器，其特征在于，所述壳体(41)的外表面设有齿条(42)，所述驱动端(33)设有驱动齿轮，所述齿条(42)和驱动齿轮啮合设置。

3.根据权利要求1所述的采样器，其特征在于，所述支撑结构(2)还包括连接横杆(22)和连接立柱(24)，所述连接立柱(24)与支撑立柱(25)相对设置，所述连接横杆(22)设于连接立柱(24)和支撑立柱(25)之间，所述连接立柱(24)朝向沉积层(5)设置的一端设有水平设置的套接筒(21)，所述伸缩驱动结构(3)部分设于套接筒(21)内，所述伸缩驱动结构(3)与套接筒(21)转动连接。

4.根据权利要求3所述的采样器，其特征在于，所述支撑立柱(25)设有至少三个支撑端(23)，所述支撑端(23)的底面与沉积层(5)表面贴合。

5.根据权利要求3所述的采样器，其特征在于，所述伸缩驱动结构(3)包括驱动杆和延长杆(31)，所述延长杆(31)与驱动杆连接，每一所述延长杆(31)上设有滑轮(32)。

6.根据权利要求1－5任一项所述的采样器，其特征在于，所述壳体(41)的底部相对设置的内壁上分别设有一块密封挡板(452)，每一安装有密封挡板(452)的内壁上设有一个限位端(453)，所述限位端(453)内设有限位块(455)，所述限位块(455)与取样绳(44)固定连接。

7.根据权利要求6所述的采样器，其特征在于，相对设置的所述密封挡板(452)间设有至少一根弹性元件(451)，所述弹性元件(451)的两端分别与密封挡板(452)连接，所述弹性元件(451)固定于壳体(41)的内壁上，所述弹性元件(451)在取样状态下处于拉伸状态。

8.根据权利要求7所述的采样器，其特征在于，还包括横撑结构(1)，所述横撑结构(1)包括伸缩撑杆(11)，所述伸缩撑杆(11)的两端与箱涵(12)的内壁贴合，所述伸缩驱动结构(3)搭接在所述伸缩撑杆(11)上。

9.根据权利要求8所述的采样器，其特征在于，所述伸缩撑杆(11)设有两根间隔设置限位柱(13)，所述伸缩驱动结构(3)设于所述限位柱(13)之间。

10.一种采样器的使用方法，其特征在于，转动所述手持端以带动驱动端(33)，驱动端(33)驱动壳体(41)沿长度方向进行移动，所述取样绳(44)随壳体(41)移动使其处于绷紧状态，以使壳体(41)进入沉积层(5)。

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