TWI508767B - Sediment continuous collection equipment - Google Patents

Description

沉積物連續收集設備

本發明是有關於一種收集設備，特別是指一種沉積物連續收集設備。

流體在流動過程中會移動微粒(Particle)，這些微粒最終會成為累積於流域底部的一層固體微粒，也就是所謂沉積物(Sediment)，如此的過程稱為沉積作用，在地表上，不僅河流會產生沉積作用，在海洋及湖泊中也會累積沉積物。

沉積物研究在古氣候學(Paleoclimatology)領域中相當活躍，而特別在海洋沉積物的研究中，不管是沉積物形成過程或是沉積物類型分佈等調查資料，對於海底電纜(submarine communications cable)鋪設、鑽油平台(oil platform)設計、海底礦產與能源開採等各種工程評估也至關重要。由於海洋中的微粒在沉積之前於海水中懸浮的時間相當長，為了研究沉積物的形成過程與分佈，目前多採用能依照預定時序(time-series)採樣懸浮物分佈狀態的儀器進行研究。

參閱圖1，為美國US7,069,771號專利所揭露的沉積物連續收集設備1，具有一集物斗11、一安裝於該集物斗1下端開口的收集管12，及一安裝於該集物斗11內的隔間裝置13。該隔間裝置13能依預定時間陸續放出數個能落 入該收集管12內的隔間片131，該等隔間片131的直徑實質上等於該收集管12的內徑。在將該沉積物連續收集設備1繫上重物後，就能沉置於海床靜置一段時間以蒐集分析樣本，在蒐集的期間內，海水中的微粒會經由該集物斗11落入該收集管12，而每隔一段時間，該隔間裝置13就會放出隔間片131，當需要取回沉積物的採樣樣本時，能利用該等隔間片131分辨出該流域不同時段內的沉積情況。

然而，該收集管12採用積累式的收集方式，位於最下方的沉積物將會因為上方的沉積物陸續累積而受到壓縮，導致最終樣本的沉積物團聚而無法忠實呈現該時段內的沉積物分佈狀態，造成研究原始資料失真。

此外，如圖2所示，由麥克連研究實驗室公司(McLANE Research Laboratories,Inc.)所推出的沉積物連續收集設備2(PARFLUX Mark 78H Sediment Trap)，可以將不同時段內的沉積物樣品收集至不同採樣瓶(sample bottle)中，該沉積物連續收集設備2具有一架體21、一安裝於該架體21的集物斗22、一安裝於該集物斗22下方的轉盤23、數環形設置於該轉盤23的採樣瓶24，及一能依預定時間轉動該轉盤23以陸續將該等採樣瓶24與該集物斗22相連通的馬達25。

雖然，此種轉盤式的收集方式，可以確保不同時段內的沉積物被收集於不同的採樣瓶24內，減少採樣失真的問題，但此種結構所能設置的採樣瓶24數量有限，因此，採樣時間的間隔設定，將受限於採樣瓶24的數量，譬如上述機種只能安裝13個或21個採樣瓶24，仍具有研究限制的缺憾，而且，該轉盤23的直徑會因為採樣瓶24數量增加而加大，使得該沉積物連續收集設備2的整體體積龐大，還具有運輸不便且採樣位置受限的缺點。

因此，本發明之目的，即在提供一種縮短採樣 時段間隔且縮小整體體積的沉積物連續收集設備。

於是本發明沉積物連續收集設備，包含一架體單元、一收集單元、一收集袋及一驅動單元。

該收集單元安裝於該架體單元，並包括一內徑由上朝下漸縮的收集斗、一連接於該收集斗底端的連接管，及一固定座，該固定座具有一供該連接管末端穿設的收集槽、一連通該收集槽的入口槽縫，及一連通該收集槽的出口槽縫。

該收集袋包括二可撓袋壁、一由該等袋壁界定的收集空間，及一夾鏈組合，該等袋壁相互疊合且沿一長方向延伸穿經該入口槽縫、該收集槽及該出口槽縫，該等袋壁的底側緣相連結，該收集空間沿該長方向為連續的，該夾鏈組合具有一設置於其中一袋壁的頂側緣的公夾鏈、一對應於該公夾鏈且設置於另外一袋壁的頂側緣的母夾鏈，及分別夾扣於該公夾鏈與該母夾鏈且設置於該固定座的一開鏈器與一閉鏈器，該開鏈器對應該入口槽縫，該閉鏈器對應該出口槽縫，在該開鏈器與該閉鏈器之間的該公夾鏈及該母夾鏈被分離且形成一供該連接管穿設的開口，在其餘位置的該公夾鏈及該母夾鏈被連接。

該驅動單元安裝於該架體單元，並包括一靠近該入口槽縫的供給輪、一靠近該出口槽縫的捲收輪，及一能依預定時序間歇地驅動該捲收輪轉動的馬達，該供給輪與該捲收輪相互平行且供該收集袋的相反兩端捲設，當該馬達驅動該捲收輪轉動時，能帶動該收集袋由該入口槽縫朝該出口槽縫移動。

利用對應於該入口槽縫與該出口槽縫的該開鏈器與該閉鏈器，讓每個採樣時段中的沉積物能經由該收集斗與該連接管而落入位於鄰近該開口的收集空間，並透過依預定時序驅動該捲收輪轉動的該馬達，使得容裝有沉積 物樣品的收集空間部分會在下一個採樣時段被帶動而朝該出口槽縫移動，讓待測樣本在進入該出口槽縫後被該等袋壁夾持，從而於該收集袋形成該採樣時段的待測樣本區，依照不同的採樣需求而設定該馬達，能夠讓最終捲收於該捲收輪的收集袋形成多數個相間隔的待測樣本區。

本發明之功效在於：由於該收集袋的兩端捲設於該供給輪與該捲收輪，且該收集空間沿該長方向呈連續，只需要延伸該收集袋的長度就可以大幅增加待測樣本區的數量，從而具有縮短採樣時段間隔之優點，透過縮短採樣時段加上夾持式捲收待測樣本區的設計，能避免沉積物的團聚與壓縮等採樣失真的情況，達到提高採樣精確度之功效，此外，該收集袋採用捲收式設計，還能大幅縮小數量龐大的待測樣本區所占用的空間，而具有縮小整體體積、方便運輸且適用於更多採樣地點之功效。

3‧‧‧架體單元

31‧‧‧底板

32‧‧‧環形頂板

33‧‧‧安裝板

34‧‧‧支桿

4‧‧‧收集單元

41‧‧‧收集斗

42‧‧‧連接管

43‧‧‧固定座

44‧‧‧夾塊

45‧‧‧通道

451‧‧‧收集槽

452‧‧‧入口槽縫

453‧‧‧出口槽縫

5‧‧‧收集袋

51‧‧‧袋壁

52‧‧‧凝膠

53‧‧‧收集空間

531‧‧‧收集室

54‧‧‧壓合部

55‧‧‧開口

6‧‧‧驅動單元

61‧‧‧供給輪

62‧‧‧捲收輪

63‧‧‧導輪

64‧‧‧馬達

65‧‧‧減速機構

7‧‧‧夾鏈組合

71‧‧‧公夾鏈

72‧‧‧母夾鏈

73‧‧‧開鏈器

74‧‧‧閉鏈器

80‧‧‧沉積物

81‧‧‧待測樣本區

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的較佳實施例詳細說明中清楚地呈現，其中：圖1是一種沉積物連續收集設備的立體圖；圖2是另一種沉積物連續收集設備的側視圖；圖3是本發明沉積物連續收集設備之較佳實施例的一立體組合圖；圖4是該較佳實施例的一局部立體分解圖；圖5是該較佳實施例的一局部剖視圖；圖6是沿圖5中線VI-VI的一剖視圖；圖7是圖6的一局部放大圖；圖8是該較佳實施例的一使用示意圖；及圖9是該較佳實施例之一收集袋的一使用示意圖。

參閱圖3、圖4與圖5，本發明沉積物連續收集設備之較佳實施例，包含一架體單元3、一收集單元4、一收集袋5及一驅動單元6。

該架體單元3包括一底板31、一環形頂板32、一位於該底板31與該頂板32間的安裝板33，及數分別連接該底板31、該頂板32與該安裝板33的支桿34。

該收集單元4安裝於該架體單元3，並包括一頂端緣安裝於該頂板32且內徑由上朝下漸縮的收集斗41、一連接於該收集斗41底端且穿設於該安裝板33的連接管42，及一安裝於該安裝板33與該底板31間固定座43。

參閱圖4、圖6與圖7，該固定座43具有一對夾塊44及一由該等夾塊44共同界定的通道45。該通道45具有一供該連接管42末端穿設的收集槽451、一連通該收集槽451的入口槽縫452，及一連通該收集槽451的出口槽縫453。該連接管42末端的橫截面中央較寬，兩端分別朝該入口槽縫452、該出口槽縫453遞減寬度。

參閱圖7、圖8與圖9，該收集袋5包括二可撓袋壁51、一塗佈於該等袋壁51內表面的凝膠52、一由該等袋壁51界定的收集空間53、數壓合部54，及一夾鏈組合7。

該等袋壁51相互疊合且沿一長方向延伸穿經該入口槽縫452、該收集槽451及該出口槽縫453，該等袋壁51的底側緣相連結。該收集空間53沿該長方向為連續的。該等壓合部54沿該長方向間隔設置且連接該等袋壁51，並將該收集空間53分隔出數收集室531，該等收集室531 上半部相互連通，下半部被該等壓合部54相互阻隔。在本實施例中，該收集袋5沿該長方向延伸一至少100cm的長度。

該夾鏈組合7具有一設置於其中一袋壁51的頂側緣的公夾鏈71、一對應於該公夾鏈71且設置於另外一袋壁51的頂側緣的母夾鏈72，及分別夾扣於該公夾鏈71與該母夾鏈72且設置於該固定座43的一開鏈器73與一閉鏈器74。該開鏈器73對應該入口槽縫452，該閉鏈器74對應該出口槽縫453，在該開鏈器73與該閉鏈器74之間的該公夾鏈71及該母夾鏈72被分離且形成一供該連接管42穿設的開口55，在其餘位置的該公夾鏈71及該母夾鏈72被連接。

參閱圖4、圖5與圖6，該驅動單元6安裝於該架體單元3，並包括一靠近該入口槽縫452的供給輪61、一靠近該出口槽縫453的捲收輪62、一平行於該供給輪61且位於該供給輪61與該固定座43間的導輪63、一能依預定時序間歇地驅動該捲收輪62轉動的馬達64，及一設置於該馬達64與該捲收輪62間的減速機構65。在本實施例中，該馬達64為步進馬達。

該供給輪61與該捲收輪62分別安裝於該安裝板33與該底板31間且相互平行，並供該收集袋5的相反兩端捲設。當該馬達64驅動該捲收輪62轉動時，能帶動該收集袋5由該入口槽縫452朝該出口槽縫453移動。

參閱圖5、圖7與圖8，將一重物(圖未示)連接於該架體單元3後即可沉置於採樣地點，在取回樣本之前的採樣期間中，利用對應於該入口槽縫452與該出口 槽縫453的該開鏈器73與該閉鏈器74，讓每個採樣時段期間的沉積物80，能經由該收集斗41與該連接管42而落入位於鄰近該開口55的收集室531，透過依預定時序驅動該捲收輪62轉動的該馬達64，使得容裝有沉積物80樣品的收集室531會在下一個採樣時段被帶動而朝該出口槽縫453移動，裝有待測樣本的收集室531在進入該出口槽縫453後，塗佈於該等袋壁51內表面的凝膠52會穩固夾持待測樣本，從而於該收集室531形成該採樣時段的待測樣本區81。

配合參閱圖9，依照不同的採樣需求而設定該馬達64的驅動時段間隔，能夠讓最終被捲收於該捲收輪62的收集袋5形成多數個相間隔的待測樣本區81。

綜上所述，由於該收集袋5的兩端捲設於該供給輪61與該捲收輪62且該收集空間53沿該長方向呈連續，只需要延伸該收集袋53的長度就可以大幅增加待測樣本區81的數量，從而具有縮短採樣時段間隔之優點，透過縮短採樣時段加上夾持式捲收待測樣本區81的設計，能避免沉積物80的團聚與壓縮等採樣失真的情況，達到提高採樣精確度之功效，此外，該收集袋5採用捲收式設計，還能大幅縮小數量龐大的待測樣本區81所占用的空間，而具有縮小整體體積、方便運輸且適用於更多採樣地點之功效，故確實能達到本發明的創作目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

3‧‧‧架體單元

31‧‧‧底板

33‧‧‧安裝板

34‧‧‧支桿

4‧‧‧收集單元

41‧‧‧收集斗

42‧‧‧連接管

43‧‧‧固定座

44‧‧‧夾塊

45‧‧‧通道

451‧‧‧收集槽

452‧‧‧入口槽縫

453‧‧‧出口槽縫

5‧‧‧收集袋

6‧‧‧驅動單元

61‧‧‧供給輪

62‧‧‧捲收輪

63‧‧‧導輪

64‧‧‧馬達

Claims (10)

1. 一種沉積物連續收集設備，適用於水下進行沉積物連續收集，且包含：一架體單元；一收集單元，安裝於該架體單元，並包括一內徑由上朝下漸縮的收集斗、一連接於該收集斗底端的連接管，及一固定座，該固定座具有一供該連接管末端穿設的收集槽、一連通該收集槽的入口槽縫，及一連通該收集槽的出口槽縫；一收集袋，包括二可撓袋壁、一由該等袋壁界定的收集空間，及一夾鏈組合，該等袋壁相互疊合且沿一長方向延伸穿經該入口槽縫、該收集槽及該出口槽縫，該等袋壁的底側緣相連結，該收集空間沿該長方向為連續的，該夾鏈組合具有一設置於其中一袋壁的頂側緣的公夾鏈、一對應於該公夾鏈且設置於另外一袋壁的頂側緣的母夾鏈，及分別夾扣於該公夾鏈與該母夾鏈且設置於該固定座的一開鏈器與一閉鏈器，該開鏈器對應該入口槽縫，該閉鏈器對應該出口槽縫，在該開鏈器與該閉鏈器之間的該公夾鏈及該母夾鏈被分離且形成一供該連接管穿設的開口，在其餘位置的該公夾鏈及該母夾鏈被連接；及一驅動單元，安裝於該架體單元，並包括一靠近該入口槽縫的供給輪、一靠近該出口槽縫的捲收輪，及一能依預定時序間歇地驅動該捲收輪轉動的馬達，該供給輪與該捲收輪相互平行且供該收集袋的相反兩端捲設，當該馬達驅動該捲收輪轉動時，能帶動該收集袋由該入口槽縫朝該出口槽縫移動。
2. 如請求項1所述的沉積物連續收集設備，其中，該驅動單元的馬達為步進馬達。
3. 如請求項1所述的沉積物連續收集設備，其中，該驅動單元還包括一設置於該馬達與該捲收輪間的減速機構。
4. 如請求項1所述的沉積物連續收集設備，其中，該驅動單元還包括一平行於該供給輪且位於該供給輪與該固定座間的導輪。
5. 如請求項1所述的沉積物連續收集設備，其中，該收集單元的固定座具有一對夾塊及一由該等夾塊共同界定的通道，該通道具有該收集槽、該入口槽縫，及該出口槽縫。
6. 如請求項5所述的沉積物連續收集設備，其中，該收集單元的連接管末端的橫截面中央較寬，兩端分別朝該入口槽縫、該出口槽縫遞減寬度。
7. 如請求項1所述的沉積物連續收集設備，其中，該收集袋沿該長方向延伸一至少100cm的長度。
8. 如請求項7所述的沉積物連續收集設備，其中，該收集袋還包括一塗佈於該等袋壁內表面的凝膠。
9. 如請求項8所述的沉積物連續收集設備，其中，該收集袋還包括數沿該長方向間隔設置且連接該等袋壁的壓合部，該等壓合部將該收集空間分隔出數收集室，該等收集室上半部相互連通，下半部被該等壓合部相互阻隔。
10. 如請求項1所述的沉積物連續收集設備，其中，該架體單元包括一底板、一環形頂板、一位於該底板與該頂板間的安裝板，及數分別連接該底板、該頂板與該安裝板的支桿，該收集斗頂端緣安裝於該頂板，該連接管穿設於該安裝板，該固定座、該供給輪與該捲收輪安裝於該安裝板與該底板間。