CN203350064U - 淤泥质浮泥采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种淤泥质浮泥采集装置，包括以下部件：驱动缸、外套筒、取样筒、耳朵盖板、翻盖、控制圈和控制杆，驱动缸包括缸套、活塞和活塞杆；外套筒固定连接在缸套下方；取样筒可拆卸地安装在外套筒内部；耳朵盖板与活塞杆的下端固定连接，并可以封闭所述取样筒的上端开口；翻盖可翻转地安装在外套筒下端，并可以封闭取样筒的下端开口；控制圈位于取样筒的下方，用于挡住呈打开状态的翻盖；控制杆上端与耳朵盖板相连接，下端与控制圈相连接。驱动缸可以带动耳朵盖板和翻盖分别封闭取样筒的上端开口和下端开口，在取样筒封闭之前，无需提升采样装置，从而可以很好地保存泥样的原状性；并且不受环境、水深等影响。

Description

淤泥质浮泥采集装置

技术领域

本实用新型涉及海岸工程一种淤泥质浮泥采集装置，具体说属于采样和测试技术领域。

背景技术

适航水深资源的开发是利用淤泥质港区航道和呈淤泥特性的沿海航道现行水深以下浮泥层进行通航，这样既可增加航深，又可降低航深的维护费用，延长港口、航道及泊位的维护疏浚周期，提高港口经济效益。我国自20世纪80年代开始在一些港口进行了适航水深的开发和应用，并发布了交通部行业标准《淤泥质海港适航水深应用技术规范》（JTJ/T325-2006），从而在我国作为正式标准加以实施。确定适航浮泥层厚度的特征，前提是采集到水下回淤层中不同层次的浮泥样本，进行颗粒组成分析、泥沙沉降、密实、淤泥流变特性试验等。目前，国内外在原状取土器设计与制造方面取得了很大进展，具有代表性的有：固定式活塞薄壁取土器、单动三重（二重）管取土器等，它们的取土质量均较高，基本满足了工程地质勘探的需求。但它们适用于软粘性土、砂砾、分化岩等地层，由于适航水深涉及的浮泥层含水率极大，使得浮泥呈流动状态，显然，上述这些取土器无法适用于采集不同深度呈流动态浮泥。另外，上述取土器采用直压入式、锤击加压式或压力旋转式取样方式，也不适用于采集浮泥。

一些采集捞取装置由于处于敞开方式，提升过程会影响样本质量，水越深，影响越大。

比如中国实用新型专利201020513399.0公开了一种中闭锁式泥土取样器，为管状结构，包括上部取土管、中部闭锁装置和下部取土管三部分，上部取土管连接中部闭锁装置，中部闭锁装置由轴阀座和轴阀组成，轴阀镶嵌在轴阀座中,中部闭锁装置连接下部取土管，上部取土管为取土内管，外部装有制动外管, 制动外管下端部有垂直导向槽和弧形制动槽，导向槽致使悬挂体仅能垂直向上下移动，弧形制动槽致使轴阀仅能水平轴向转动。但中部轴阀的开启取决于入土的反作用，而处于流态的浮泥层反作用甚微，影响开启，从而降低取样率。

再如中国实用新型专利201220330329.0公开了一种齿型取样器封口装置，封口装置包括卡环式导杆、可开合阻泥片、筒体和齿型封口片；卡环式导杆固定于取土器下端，卡环式导杆滑动式机械连接筒体，筒体上端装有可开合阻泥片，筒体下端通过弹簧连接齿型封口片。提取取土器时，利用泥土的阻力使阻泥片张开，筒体下移，封口片封闭土样。

又如中国实用新型专利201220330330.3公开了一种逆止封闭式取土器，包括活塞、土样管、逆止封闭管和活动管靴；活塞依次连接土样管、逆止封闭管、活动管靴，活塞、土样管、逆止封闭管固定相连在一起，活动管靴与逆止封闭管为滑动式机械连接结构，逆止封闭管内装有活动管靴触动的逆止片。提取取土器时，利用泥土的阻力使活动管靴下滑，带动逆止片封闭土样。

上述三种取土器虽然都可用于水底淤泥质浮泥的采集，但具有局限性，第1种取土器适用于河床表层呈软塑～可塑状态取样。第2、3种取土器会遇到如下问题：浮、流、淤泥，及软～可塑土中含水量、比重、密度、砂粒含量等存在较大差异，形成的阻力不同，浮、流泥阻力最小，而依托阻力控制关闭取土器封口，难以达到高取样率。

另外，第1种取土器下部结构采用真空负压取样，为现行勘探技术普遍采用，适用于具有形态的软～可塑土取样；第2、3种取土器采用了封口装置，对成功采集浮泥是一项进步，但由于封口装置由若干逆止（封口）片组成，封口片同步关闭及封口片间间隙等因素，均会造成具有高含水量浮泥中水的渗漏，影响试样数据准确性。

再者,现有技术均未涉及采样时试样上部开口封盖，难以保证整个样本原状性。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种采样质量更高的淤泥质浮泥采集装置，以克服现有技术的上述缺陷。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：一种淤泥质浮泥采集装置，包括以下部件：驱动缸，包括缸套、活塞和活塞杆，所述活塞与缸套内壁滑动配合，活塞杆的上端与活塞固定连接；外套筒，固定连接在所述缸套下方；取样筒，可拆卸地安装在外套筒内部，取样筒的上、下两端均设有开口；耳朵盖板，与所述活塞杆的下端固定连接，并可以封闭所述取样筒的上端开口；翻盖，可翻转地安装在外套筒下端，并可以封闭所述取样筒的下端开口；控制圈，位于取样筒的下方，用于挡住呈打开状态的翻盖；控制杆，上端与耳朵盖板相连接，下端与控制圈相连接。

优选地，还包括一个钻杆接头与所述缸套的上端螺纹连接。

优选地，所述缸套的下端固定连接一个塞盖，塞盖上设有供活塞杆穿过的中心孔。

优选地，所述塞盖上还设有排气孔。

优选地，所述外套筒由中间筒、半合管和翻板架连接而成，所述中间筒的上端与缸套的下端螺纹连接；所述半合管由两个半圆管拼合而成，半合管的上端与中间筒的下端螺纹连接，半合管的下端与翻板架螺纹连接；所述翻盖安装在翻板架上；所述取样筒外壁的上、下两端各设有凸缘，所述半合管的两端位于所述凸缘之间。

更优地，所述中间筒的侧壁上开有通孔，所述耳朵盖板的两端从通孔中伸出并与所述控制杆相连接。

更优地，所述翻盖通过销轴安装在翻板架上，销轴上套有扭簧。

优选地，所述翻盖有两个，左右对称地安装在外套筒下端，两个翻盖上各设有半圆形密封垫。

更优地，所述两个翻盖的端部通过斜面相搭接。

更优地，所述控制圈的两侧分别与所述两个翻盖相接触，且其中一侧的上边缘高于另一侧的上边缘。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

（1）采集装置到达指定深度后，通过钻杆内施加压力，使驱动缸驱动耳朵盖板和翻盖分别封闭取样筒的上端开口和下端开口，从而可以很好地保持泥样的原状性，提高采样率；并且不受环境、水深等影响。

（2）驱动缸可以由勘察现场所具备的水压、气压提供动力，无需另配设备。

（3）整个采集装置模块化设计，标准化结构，成本低，且各零件间螺纹旋紧连接，拆卸简便。

（4）本实用新型可用于水下浮泥层不同深度的浮泥采样，并使样本处于天然、密闭、原始状态，依据行业规范（JTJ/T325-2006）为室内进行颗粒组成分析、泥沙沉降、密实、淤泥流变特性试验等提供原始样本，为航道确定适航水深、港池维护提供依据。

附图说明

图1为本实用新型一种淤泥质浮泥采集装置的剖视结构示意图。

图2为本实用新型淤泥质浮泥采集装置经局部剖切后的立体示意图。

图3为本实用新型淤泥质浮泥采集装置上半部分的结构分解示意图。

图4为本实用新型淤泥质浮泥采集装置下半部分的结构分解示意图。

图5为本实用新型中的翻盖处于打开状态的结构示意图。

图6为本实用新型中的翻盖处于闭合状态的结构示意图。

图7为本实用新型中取样筒的安装方式示意图。

图8为本实用新型中两个翻盖在闭合状态下的搭接示意图。

1、缸套              2、活塞3、活塞杆

4、耳朵盖板          5、中间筒6、取样筒

7、半合管            8、翻板架9、翻盖

10、控制杆           11、控制圈12、销轴

13、塞盖             14、密封圈15、钻杆接头

16、扭簧             20、外套筒41、凸耳

51、通孔             61、凸缘62、凸缘

91、斜面             7a、半圆管7b、半圆管

9a、右侧的翻盖       9b、左侧的翻盖       111、控制圈左侧

112、控制圈右侧      131、排气孔

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明，本领域技术人员由此可以更清楚地了解本实用新型的其他优点及功效。

需要说明的是，说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，仅用以配合具体实施方式，供本领域技术人员更清楚地了解本实用新型的构思，并非用以限制本实用新型的保护范围。任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型的功效及目的达成的情况下，均应仍落在本实用新型的保护范围之内。为了便于理解，下文中所称的“上”、“下”、“左、“右”方向是根据说明书附图的布图方向来进行描述的。

如图1、图2所示，本实用新型一种淤泥质浮泥采集装置包括一个驱动缸，它包括缸套1、活塞2和活塞杆3，活塞2的柱面上设有密封圈与缸套1内壁密封配合，并可在缸套1的内腔中上下运动，活塞杆3的上端通过螺纹与活塞2固定连接，活塞杆3的下端延伸到一个外套筒20中并与一个耳朵盖板4通过螺纹固定连接；活塞杆3的中段可以设置为方形截面或六边形截面，以便于利用扳手拧螺纹。外套筒20固定连接在所述缸套1的下方。在外套筒20内部还可拆卸地安装一个取样筒6，取样筒6的上、下两端均设有开口，其中取样筒6的上端开口与所述耳朵盖板4正对，并可以被耳朵盖板4的底面封闭，耳朵盖板4的底面上设有O型密封圈14，可与取样筒6的上端开口密封配合。取样筒6的下端超过外套筒20的下端，在外套筒20的下端安装有可翻转的翻盖9。在本实用新型的优选实施例中，翻盖9有两个，左右对称地安装在外套筒20下端。当翻盖9向内翻转时，可以封闭取样筒6的下端开口，两个翻盖9的上表面各设有一层半圆形密封垫，以保证密封效果。在取样筒6的下方、间隔一定距离设有一个内径与取样筒6相同的控制圈11，当翻盖9向外翻开时，翻盖9的下端可以被控制圈11挡住，使其保持打开状态；控制圈11与控制杆10的下端相连接，控制杆10的上端与耳朵盖板4相连接。缸套1的上端通过螺纹与一个钻杆接头15连接，钻杆接头15呈中空管状，与缸套1的内腔相通，可以将外部的气压或水压导入缸套1的内腔中，推动活塞2向下运动。钻杆接头15上端设有外螺纹，可以螺纹连接若干长度的钻杆，钻杆长度从勘察平台垂直延伸到水面，再延伸到采样点。

如图1、图3所示，为了限制活塞2的运动范围，在缸套1的下端固定连接一个塞盖13，塞盖13与缸套1的内壁螺纹配合，塞盖13上设有供活塞杆3穿过的中心孔，还设有排气孔131，在活塞2的运动过程中，排气孔131可以起到平衡活塞2下方压力的作用。

进一步地，参照图1-图4，外套筒20可以由中间筒5、半合管7和翻板架8连接而成，其中中间筒5的上端与缸套1的下端螺纹连接；而半合管7由两片半圆管7a、7b（见图7）拼合而成，半合管7的上端与中间筒5的下端螺纹连接，半合管7的下端与翻板架8螺纹连接；所述翻盖9通过销轴12安装在翻板架8上，销轴12上套有扭簧16，扭簧16作用于翻盖9上一个闭合扭矩，也就是对翻盖9施加使其向内翻转（闭合）的作用力。当然，本实用新型并不排除翻盖9也可以在其它的外力作用下实现翻转。

结合图4、图7，在取样筒6外壁的上、下两端各设有凸缘61、62，而半合管7的两端位于所述凸缘61、62之间，从而将取样筒6轴向限位。

如图4-图6所示，在中间筒5的侧壁上开有矩形的通孔51，耳朵盖板4可以从通孔51放入中间筒5的内部，耳朵盖板4两端的凸耳41从通孔51中伸到中间筒5的外部，并与控制杆10相连接。当耳朵盖板4在活塞杆的带动下向下运动时，通孔51也可以为耳朵盖板4两端的凸耳41提供活动空间。耳朵盖板4向下运动时，一方面可以封闭取样筒6的上端开口；另一方面，耳朵盖板4又通过控制杆10带动控制圈11向下运动，当控制圈11与翻盖9脱离接触时，翻盖9在扭簧的作用下向内翻转闭合，将取样筒6的下端开口封闭。

如图8所示，在本实用新型的一个优选实施例中，两个翻盖的端部都设有斜面91，闭合状态下，所述两个翻盖9a、9b的端部通过斜面91相搭接，这样可以增加接触面，增强密封效果。但这种搭接，需要控制两个翻盖9a、9b先后完成翻转，即右侧的翻盖9a需要先翻上去，然后，左侧的翻盖9b再翻上去，使它们的斜面91相重叠，形成搭接。本实用新型可以通过合理地设置控制圈的形状，来达到这种效果。如图5所示，与右侧的翻盖9a相接触的控制圈右侧112轴向长度短一些，而与左侧的翻盖9b相接触的控制圈左侧111轴向长度要长一些，也就是说，控制圈左侧111的上边缘高于右侧112的上边缘，这样，当控制圈在控制杆10的带动下向下运动时，右侧的翻盖9a先与控制圈右侧112脱离接触，会先翻上去；然后左侧的翻盖9b再与控制圈左侧111脱离接触，后翻上去，形成搭接。

下面对本实用新型的使用方法进行说明。

如图1、图2所示，采样前，使翻盖9张开，翻盖9下端支撑在控制圈11上，使采集装置处于待采样状态。将本装置连接在钻杆下面，插入水底的淤泥中，当土质较硬时，控制圈可以起到导向作用。随着采集装置不断下降，上部浮泥依次经过控制圈11内壁、取样筒6的下端开口、上端开口，由通孔51排出，直到指定深度。然后，将空气压缩机的气压或高压水泵的水压通过钻杆内孔导入缸套1中，推动活塞2向下运动，使耳朵盖板4向下运动，封闭取样筒6的上端开口；同时，控制圈11随之下移，控制圈11与翻盖9脱离接触，翻盖9在扭簧作用下瞬间关闭，将取样筒6下端开口封闭。这样，浮泥样本就被密封在取样筒6中，提起钻杆，在勘探平台上完成采集装置中取样筒6的取出操作。步骤如下：①先使控制圈11朝上，钻杆接头15朝下，整个采集装置与勘探平台基本垂直；②卸下控制杆10下端的两个螺帽，往上取出控制圈11，旋下翻板架8；③在取样筒6的下端开口处（当前朝上）旋上一个密封盖；④然后将采集装置倒过来，使取样筒6上的密封盖朝下，钻杆接头15朝上；⑤旋开活塞杆3，取出耳朵盖板4，旋开中间筒5；⑥在取样筒6的上端开口处也旋上一个密封盖，然后分开半合管7的左右两个半圆管；⑦取出取样筒6，写上编号、入土深度等标识，贴在取样筒6上，在取样筒6与密封盖之间的缝隙处绕上密封带并进行蜡封，储存在样本箱内，统一运送至试验室进行试验。

本实用新型设计独特，结构简易、实用，用于采集水下浮泥层中不同深度原始状态下的浮泥样本，用于开展颗粒组成分析、泥沙沉降、密实、淤泥流变特征试验等，为确定适航水深、港池维护提供依据。

Claims (10)

1.一种淤泥质浮泥采集装置，其特征是，包括以下部件：

驱动缸，包括缸套、活塞和活塞杆，所述活塞与缸套内壁滑动配合，活塞杆的上端与活塞固定连接；

外套筒，固定连接在所述缸套下方；

取样筒，可拆卸地安装在外套筒内部，取样筒的上、下两端均设有开口；

耳朵盖板，与所述活塞杆的下端固定连接，并可以封闭所述取样筒的上端开口；

翻盖，可翻转地安装在外套筒下端，并可以封闭所述取样筒的下端开口；

控制圈，位于取样筒的下方，用于挡住呈打开状态的翻盖；

控制杆，上端与耳朵盖板相连接，下端与控制圈相连接。

2.根据权利要求1所述的淤泥质浮泥采集装置，其特征是，还包括一个钻杆接头与所述缸套的上端螺纹连接。

3.根据权利要求1所述的淤泥质浮泥采集装置，其特征是，所述缸套的下端固定连接一个塞盖，塞盖上设有供活塞杆穿过的中心孔。

4.根据权利要求1所述的淤泥质浮泥采集装置，其特征是，所述塞盖上还设有排气孔。

5.根据权利要求1所述的淤泥质浮泥采集装置，其特征是，所述外套筒由中间筒、半合管和翻板架连接而成，所述中间筒的上端与缸套的下端螺纹连接；所述半合管由两个半圆管拼合而成，半合管的上端与中间筒的下端螺纹连接，半合管的下端与翻板架螺纹连接；所述翻盖安装在翻板架上；所述取样筒外壁的上、下两端各设有凸缘，所述半合管的两端位于所述凸缘之间。

6.根据权利要求5所述的淤泥质浮泥采集装置，其特征是，所述中间筒的侧壁上开有通孔，所述耳朵盖板的两端从通孔中伸出并与所述控制杆相连接。

7.根据权利要求5所述的淤泥质浮泥采集装置，其特征是，所述翻盖通过销轴安装在翻板架上，销轴上套有扭簧。

8.根据权利要求1所述的淤泥质浮泥采集装置，其特征是，所述翻盖有两个，左右对称地安装在外套筒下端，两个翻盖上各设有半圆形密封垫。

9.根据权利要求8所述的淤泥质浮泥采集装置，其特征是，所述两个翻盖的端部通过斜面相搭接。

10.根据权利要求9所述的淤泥质浮泥采集装置，其特征是，所述控制圈的两侧分别与所述两个翻盖相接触，且其中一侧的上边缘高于另一侧的上边缘。

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