專利名稱：一種水體表層沉積物采樣器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域河流、湖泊、水庫以及淺海沉積物采集技術(shù)，尤其是一種水體 表層沉積物采樣器。
背景技術(shù)：
沉積物是河流、湖泊、水庫以及海洋等水體的重要組成部分，它能夠通過沉淀-溶解、吸 附-解吸等多種途徑與上覆水體之間進行物質(zhì)交換，對于水體中各種污染物的遷移轉(zhuǎn)化和底棲 生物起著重要作用，因此沉積物監(jiān)測是水體環(huán)境調(diào)査和科研工作中的重要環(huán)節(jié)。沉積物樣品 采集是實現(xiàn)沉積物監(jiān)測的必要前提。目前，較為常用表層沉積物采樣器為蚌式采樣器，該采 樣器的主要特征和存在的問題是1)依靠人為投拋并借助采樣器自身重量使其插入沉積物， 這種采樣方式會使得取樣深度難以控制，具有一定的盲目性；2)通過繩索牽引并借助采樣器 自身重量實現(xiàn)采樣器的開啟與閉合，這種采樣器的開/合控制方式往往效果欠佳，以造成提升 過程中樣品回落。 發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種水體表層沉積物采樣器，該沉積物采樣器結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、 使用方便且采樣效果良好。 本發(fā)明的技術(shù)方案
水體表層沉積物采樣器，包括取樣斗、支撐系統(tǒng)和提升系統(tǒng)
取樣斗是由無底面的棱柱和倒置的棱錐上下連接構(gòu)成的腔體，棱柱與棱錐具有相等的底 邊數(shù)和底邊長度，棱錐由三角形的錐側(cè)板合攏而成，錐側(cè)板與棱柱的底邊相連且能夠繞底邊 轉(zhuǎn)動，取樣斗是一個能夠?qū)崿F(xiàn)開合的腔體；
支撐系統(tǒng)由第一加厚框、支撐桿、加厚環(huán)、套管、第一擴展盤、承壓桿、直立桿組成， 第一加厚框水平固定于棱柱上端并與"廠'形支撐桿的斜邊末端相連，支撐桿的水平邊末端則 與加厚環(huán)相連，加厚環(huán)的環(huán)心位于棱柱的中軸線上并與套管底部相連，套管的頂部與第一擴 展盤相連，第一擴展盤的兩頭分別與兩段承壓桿水平相連，在承壓桿上設(shè)有直立桿，直立桿
的頂端連接第一軸支架，第一轉(zhuǎn)軸水平固定于第一軸支架上；
提升系統(tǒng)由第二連動桿、提升盤、提升桿、第二擴展盤、第一連動桿和旋轉(zhuǎn)桿組成，錐 側(cè)板的內(nèi)壁靠下設(shè)有第六軸支架，第六轉(zhuǎn)軸固定于第六軸支架上并與第二連動桿相連，第二 連動桿的另一端通過第四轉(zhuǎn)軸和第四軸支架與提升盤相連，提升桿垂直固定于提升盤上且軸 心線與套管的軸心線重合，提升桿的另一端與第二擴展盤相連，在第二擴展盤上設(shè)有兩個第 三軸支架，第三轉(zhuǎn)軸固定于第三軸支架上并與第一連動桿相連，第一連動桿的另一端通過第 二轉(zhuǎn)軸和第二軸支架與旋轉(zhuǎn)桿相連，旋轉(zhuǎn)桿的中部設(shè)有軸孔以連接第一轉(zhuǎn)軸，由旋轉(zhuǎn)桿和第 一連動桿的縱軸線形成的豎直投影與承壓桿的縱軸線重合。
該采樣器還包括加長系統(tǒng)，它由加長套管和加長提升桿組成，加長套管是一段兩端設(shè)有 法蘭盤的套管，加長提升桿是一段兩端設(shè)有穿孔臺和連接孔的提升桿，加長套管和加長提升桿的長度相等。
所述的套管由上套管、半管對和下套管組成，上套管的底端設(shè)有法蘭盤，頂端則與第一 擴展盤相連，下套管的頂端設(shè)有法蘭盤，底端則與加厚環(huán)相連，半管對為沿著一段兩端設(shè)有 法蘭盤的套管的縱軸線截成的兩半，半管對處于上套管和下套管之間并通過法蘭盤使三者連 成一體，半管對的作用是方便拆裝加長提升桿；加長套管能夠通過法蘭盤與上套管、半管對 和下套管連成一體。
提升桿由上提升桿和下提升桿組成，上提升桿的頂端則與第二擴展盤相連，底部有穿孔 臺和連接孔，下提升桿的頂部有穿孔臺和連接孔，底端則與提升盤相連> 上提升桿通過連接 孔、"["形螺桿、兩端設(shè)孔的"I "形墊片和螺母與下提升桿連成一體，當(dāng)采樣器處于開啟 狀態(tài)時，上提升桿的下端伸出上套管，下提升桿的上端伸出下套管，二者伸出套管部分的長 度之和等于半管對的長度，所述的加長提升桿能夠通過連接孔、"["形螺桿、兩端設(shè)孔的"I " 形墊片和螺母與上提升桿和下提升桿連成一體。
在第一擴展盤的盤面中央設(shè)有直徑等同于套管內(nèi)徑的圓孔，圓孔周圍均勻分布著四個螺 桿穿孔，第二擴展盤上也設(shè)有四個螺桿穿孔且通過螺桿和螺母與第一擴展盤固定在一起，當(dāng) 兩個擴展盤固定在一起時正好使取樣斗處于開啟狀態(tài)。
旋轉(zhuǎn)桿的末端設(shè)有第一穿孔，承壓桿的末端設(shè)有第二穿孔，第一穿孔和第二穿孔可通過 繩索或鐵絲相連，當(dāng)兩個擴展盤處于分離狀態(tài)時，可拉緊繩索使取樣斗處于閉合狀態(tài)。
本發(fā)明的有益效果是1)該采樣器結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，操作方便，可根據(jù)需要進行安
裝與拆卸，易于攜帶和維護；2)該采樣器配備不同長度的加長系統(tǒng)，可用于水深為0 3.0m 水體的表層沉積物樣品采集，僅需2 3人即可完成現(xiàn)場采樣工作，無需機械或電動驅(qū)動；3) 與繩索牽引型蚌式表層沉積物采樣器相比，該采樣器的開/合狀態(tài)能夠得到直接控制，有利于 采樣器順利插入沉積物，同時可有效防止采樣器提升過程中的沉積物回落，因此取樣效果較 好。


圖1為本發(fā)明開啟狀態(tài)正視圖
圖2為本發(fā)明開啟狀態(tài)側(cè)視圖
圖3為圖1的F-G俯視圖
圖4為圖1的F-G以上部分俯視圖
圖5為圖1的垂直剖面圖
圖6為本發(fā)明閉合狀態(tài)垂直剖面圖
圖7為圖2和圖3中ABCDE垂直剖面圖
圖8為提升盤俯視圖
圖9為套管及加長系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖.
圖9a套管與提升桿(含半管對)圖9b套管與提升桿(不含半管對)
圖9c加長套管圖9d加長提升桿圖中l(wèi).旋轉(zhuǎn)桿2.第一轉(zhuǎn)軸3.承壓桿4.第一擴展盤5.支撐桿6.棱柱7.錐側(cè)板 8.第一穿孔9.第一軸支架IO.直立桿11.第二穿孔12.套管13.第一加厚框 14.第五軸支架15.第三轉(zhuǎn)軸16.第二轉(zhuǎn)軸17.螺桿18.第二擴展盤19.螺母 20.第二軸支架21.第一連動桿22.第三軸支架23.加厚環(huán)24.第二連動桿 25.提升桿26.第四軸支架27.第四轉(zhuǎn)軸28.轉(zhuǎn)鼓29.第六轉(zhuǎn)軸30.第六軸支架 31.第五轉(zhuǎn)軸32.提升盤33.第二加厚框34.法蘭盤35.穿孔臺36.連接孔37.半管對
具體實施方式
本發(fā)明可通過以下實施例并結(jié)合附圖進一步詳述，但本實施例所敘述的技術(shù)內(nèi)容是說明
性的，而不是限定性的，不應(yīng)依此來局限本發(fā)明的保護范圍。
一種水體表層沉積物采樣器，由取樣斗、支撐系統(tǒng)、提升系統(tǒng)和加長系統(tǒng)組成； 取樣斗是一個由棱柱6、第五軸支架14、第五轉(zhuǎn)軸31、轉(zhuǎn)鼓28和棱錐構(gòu)成的腔體，棱
柱6呈柱筒狀且無上底和下底，棱錐的錐頂朝下且無底，棱柱6與棱錐具有相等的底邊數(shù)和
底邊長度，在棱柱6每塊側(cè)壁的底部中間位置均設(shè)有"n"形第五軸支架14，第五軸支架14
的三塊板均垂直穿透棱柱6的側(cè)壁，第五轉(zhuǎn)軸31水平固定于第五軸支架14上且軸心線位于 棱柱6的側(cè)壁正下方，棱錐由塊相互分離的三角形錐側(cè)板7合攏而成，在每塊錐側(cè)板7的頂 部均設(shè)有轉(zhuǎn)鼓，棱柱6的側(cè)壁和錐側(cè)板7通過第五轉(zhuǎn)軸31和轉(zhuǎn)鼓28相連接，因此取樣斗是 一個能夠?qū)崿F(xiàn)開合的腔體，為了減小腔體閉合時棱柱6與錐側(cè)板7之間的間隙，可在棱柱6 內(nèi)側(cè)壁的底端設(shè)第二加厚框33，第二加厚框33的橫截面呈圓弧形；
支撐系統(tǒng)由第一加厚框13、支撐桿5、加厚環(huán)23、套管12、第一擴展盤4、承壓桿3、 直立桿10、第一軸支架9和第一轉(zhuǎn)軸2組成，第一加厚框13水平固定于棱柱6的上端并與"廠' 形支撐桿5的斜邊末端相連，連接點均位于第一加厚框13的頂角處，支撐桿5的水平邊末端 與加厚環(huán)23相連，加厚環(huán)23的環(huán)心位于棱柱6的中軸線上并與套管12底部相連，套管12 由上套管、半管對37和下套管組成(見圖9a)，上套管的底端設(shè)有法蘭盤34，頂端則與第一擴 展盤4相連，下套管的頂端設(shè)有法蘭盤34，底端則與加厚環(huán)23相連，半管對37為沿一段兩 端設(shè)有法蘭盤的套管的縱軸線分成的兩半，半管對(圖9a)處于上套管和下套管之間并通過法 蘭盤34、螺桿和螺母使三者連成一體，套管12的頂部與第一擴展盤4相連，在第一擴展盤4 的盤面中央設(shè)有直徑等同于套管12內(nèi)徑的圓孔，圓孔周圍均勻分布著四個螺桿穿孔，第一擴 展盤4的兩頭分別與兩段承壓桿3水平相連，承壓桿3的末端設(shè)有第二穿孔11，在承壓桿3 上設(shè)有直立桿IO，直立桿10的頂端連接第一軸支架9，第一轉(zhuǎn)軸2水平固定于第一軸支架9 上；
提升系統(tǒng)由第六軸支架30、第六轉(zhuǎn)軸29、第二連動桿24、第四軸支架26、第四轉(zhuǎn)軸27、 提升盤32、提升桿25、第二擴展盤18、第三軸支架22、第三轉(zhuǎn)軸15、第一連動桿21、第二 軸支架20、第二轉(zhuǎn)軸16和旋轉(zhuǎn)桿1組成，錐側(cè)板7的內(nèi)壁上設(shè)有第六軸支架30，第六轉(zhuǎn)軸 29固定于第六軸支架30上并與第二連動桿24相連，第二連動桿24的另一端通過第四轉(zhuǎn)軸27和第四軸支架26與提升盤32相連，提升桿25由上提升桿和下提升桿組成(見圖9b)，上 提升桿的底部設(shè)有穿孔臺35和連接孔36，頂端則與第二擴展盤18相連，下提升桿的頂部設(shè) 有穿孔臺35和連接孔36，底端則與提升盤32相連，上提升桿通過連接孔36、"["形螺桿、 兩端設(shè)孔的"I "形墊片和螺母與下提升桿連成一體，當(dāng)采樣器處于開啟狀態(tài)時，上提升桿 的下端伸出上套管，下提升桿的上端伸出下套管，二者伸出套管部分的長度之和等于半管對 (圖9b)的長度，提升桿25垂直固定于提升盤32上且軸心線與套管12的軸心線重合，提升桿 25的另一端與第二擴展盤18相連，第二擴展盤18上設(shè)有四個螺桿穿孔且通過螺桿17和螺 母19與第一擴展盤4固定在一起，當(dāng)兩個擴展盤固定在一起時正好使取樣斗處于開啟狀態(tài)， 在第二擴展盤18上設(shè)有兩個第三軸支架22，第三轉(zhuǎn)軸15固定于第三軸支架22上并與第一 連動桿21相連，第一連動桿21的另一端通過第二轉(zhuǎn)軸16和第二軸支架20與旋轉(zhuǎn)桿1相連， 旋轉(zhuǎn)桿1的末端設(shè)有第一穿孔8，第一穿孔8和第二穿孔11可通過繩索或鐵絲相連，當(dāng)兩個 擴展盤處于分離狀態(tài)時，可拉緊繩索使取樣斗處于閉合狀態(tài)，旋轉(zhuǎn)桿1的中部設(shè)有軸孔以連 接第一轉(zhuǎn)軸2，由旋轉(zhuǎn)桿1和第一連動桿21的縱軸線形成的垂直投影與承壓桿3的縱軸線重 合；加長系統(tǒng)是為了使采樣器能夠適應(yīng)不同水深而設(shè)計的，它由加長套管(圖9c)和加長提升 桿(圖9d)組成，加長套管(圖9c)是一段兩端設(shè)有法蘭盤34的套管，加長套管(圖9c)能夠通過 法蘭盤34、螺桿和螺母與上套管、半管對(圖9a)和下套管連成一體，加長提升桿(圖9d)是一 段兩端設(shè)有穿孔臺35和連接孔36的提升桿，加長提升桿(圖9d)能夠通過連接孔36、"["形 螺桿、兩端設(shè)孔的"I "形墊片和螺母與上提升桿和下提升桿連成一體，加長套管(圖9c)和 加長提升桿(圖9d)的長度相等，因此能夠同時對套管12和提升桿25進行等長度加長。
本實施例中，棱柱為正六棱柱，棱柱底邊長度為15cm、高度為25 cm、柱壁厚度為0.6 cm; 棱錐為正六棱錐，錐側(cè)板底邊長度為15cm、高度為13.5cm、板壁厚度為0.6cm;支撐桿的 垂直高度為12.5 cm;第一擴展盤、第二擴展盤的長寬均為12.5 cm;兩段承壓桿的長度均為 19.0 cm、寬度均為3.0cm;直立桿高度為10.0 cm，其位置距離承壓桿的末端為10.0 cm;旋 轉(zhuǎn)桿的總長度為20.0 cm;第三轉(zhuǎn)軸和第二轉(zhuǎn)軸之間的距離為3.0 cm;取樣斗處于丌啟狀態(tài)時， 提升桿下端伸出加厚環(huán)的長度為9.0cm，提升桿的直徑為1.7 cm;上套管和下套管的長度均 為5.0cm、內(nèi)徑均為3.0cm、管壁厚度為0.7 cm;半管對的長度為7.0 cm、內(nèi)徑為3.0 cm、 管壁厚度為0.7cm;提升盤的直徑為6.5 cm;第六轉(zhuǎn)軸與第四轉(zhuǎn)軸之間的距離為34.5 cm;棱 柱側(cè)壁的底端與錐側(cè)板的上端之間的間隙為0.25 cm。采樣器的錐側(cè)板采用硬質(zhì)不銹鋼材料制 造，其余部件采用普通不銹鋼材料制造。除轉(zhuǎn)軸與連動桿或轉(zhuǎn)鼓以及螺桿與螺母之間的連接 方式以外，其余固定連接方法均為焊接。
本發(fā)明的使用方法1)根據(jù)采樣站點的實際水深，若需要安裝加長系統(tǒng)，選擇適宜長度 的加長系統(tǒng)；水平放置采樣器，拆下半管對(圖9b)并使上提升桿和下提升桿分離，將加長提 升桿(圖9d)的下端與下提升桿相連，從加長提升桿(圖9d)的上端套下加長套管(圖9c)，通過 法蘭盤34將下套管與加長套管(圖9c)相連，將加長提升桿(圖9d)的上端與上提升桿相連，再 通過法蘭盤34將半管對(圖9a)安裝于上套管和下套管之間；2)開啟取樣斗使用螺桿17和螺母19通過第一擴展盤4、第二擴展盤18上的四個螺桿穿孔將二者固定在一起，這一操作 能夠通過提升桿25、提升盤32以及第二連動桿24的傳遞作用使錐側(cè)板7處于開啟狀態(tài)；3) 采樣器插入沉積物手握承壓桿3，將采樣器垂直插入沉積物，并通過水深確定采樣器的插 入深度；4)閉合取樣斗(摳抓取樣)拆下螺桿17和螺母19使第一擴展盤4、第二擴展盤18 分開，手握旋轉(zhuǎn)桿1和承壓桿3的末端用力使二者靠近，這一操作可通過旋轉(zhuǎn)桿1、第一連 動桿21、第二擴展盤18、提升桿25、提升盤32以及連動桿24的傳遞作用使錐側(cè)板7趨于 合攏，并通過預(yù)先設(shè)定的提升高度使取樣斗剛好完全閉合，采用繩索或鐵絲通過第一穿孔8 和第二穿孔11將旋轉(zhuǎn)桿1和承壓桿3固定在一起；5)采樣器拔出水面手握承壓桿3，垂 直向上用力將采樣器往上提升，在提升過程中也可手握套管12，最后將采樣器拔出水面;6)
取出沉積物樣品將沉積物樣品袋或桶置于取樣斗下方，拆下繩索或鐵絲，輕輕向上推動旋
轉(zhuǎn)桿，沉積物樣品即可滑落到取樣斗中，再使用刮泥板將殘留在取樣斗中的樣品挖出，清洗 采樣器、晾干，然后保存。
權(quán)利要求1.一種水體表層沉積物采樣器，其特征在于，包括取樣斗、支撐系統(tǒng)和提升系統(tǒng)取樣斗是由無底面的棱柱和倒置的棱錐上下連接構(gòu)成的腔體，棱柱與棱錐具有相等的底邊數(shù)和底邊長度，棱錐由三角形的錐側(cè)板合攏而成，錐側(cè)板與棱柱的底邊相連且能夠繞底邊轉(zhuǎn)動，取樣斗是一個能夠?qū)崿F(xiàn)開合的腔體；支撐系統(tǒng)由第一加厚框、支撐桿、加厚環(huán)、套管、第一擴展盤、承壓桿、直立桿組成，第一加厚框水平固定于棱柱上端并與 id="icf0001" file="Y2008201441590002C1.tif" wi="6" he="3" top= "63" left = "86" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>形支撐桿的斜邊末端相連，支撐桿的水平邊末端則與加厚環(huán)相連，加厚環(huán)的環(huán)心位于棱柱的中軸線上并與套管底部相連，套管的頂部與第一擴展盤相連，第一擴展盤的兩頭分別與兩段承壓桿水平相連，在承壓桿上設(shè)有直立桿，直立桿的頂端連接第一軸支架，第一轉(zhuǎn)軸水平固定于第一軸支架上；提升系統(tǒng)由第二連動桿、提升盤、提升桿、第二擴展盤、第一連動桿和旋轉(zhuǎn)桿組成，錐側(cè)板的內(nèi)壁靠下設(shè)有第六軸支架，第六轉(zhuǎn)軸固定于第六軸支架上并與第二連動桿相連，第二連動桿的另一端通過第四轉(zhuǎn)軸和第四軸支架與提升盤相連，提升桿垂直固定于提升盤上且軸心線與套管的軸心線重合，提升桿的另一端與第二擴展盤相連，在第二擴展盤上設(shè)有兩個第三軸支架，第三轉(zhuǎn)軸固定于第三軸支架上并與第一連動桿相連，第一連動桿的另一端通過第二轉(zhuǎn)軸和第二軸支架與旋轉(zhuǎn)桿相連，旋轉(zhuǎn)桿的中部設(shè)有軸孔以連接第一轉(zhuǎn)軸，由旋轉(zhuǎn)桿和第一連動桿的縱軸線形成的豎直投影與承壓桿的縱軸線重合。
2. 如權(quán)利要求1所述的水體表層沉積物采樣器，其特征在于，該采樣器還包括加長系統(tǒng)， 它由加長套管和加長提升桿組成，加長套管是一段兩端設(shè)有法蘭盤的套管，加長提升桿是一 段兩端設(shè)有穿孔臺和連接孔的提升桿，加長套管和加長提升桿的長度相等。
3. 如權(quán)利要求1所述的水體表層沉積物采樣器，其特征在于，所述的套管由上套管、半 管對和下套管組成，上套管的底端設(shè)有法蘭盤，頂端則與第一擴展盤相連，下套管的頂端設(shè) 有法蘭盤，底端則與加厚環(huán)相連，半管對為沿著一段兩端設(shè)有法蘭盤的套管的縱軸線截成的 兩半，半管對處于上套管和下套管之間并通過法蘭盤二者連成一體，加長套管能夠通過法蘭 盤與上套管、半管對和下套管連成一體。
4. 如權(quán)利要求1所述的水體表層沉積物采樣器，其特征在于，提升桿ttl上提升桿和下提 升桿組成，上提升桿的頂端則與第二擴展盤相連，底部有穿孔臺和連接孔，下提升桿的頂部 有穿孔臺和連接孔，底端則與提升盤相連，上提升桿通過連接孔、"["形螺桿、兩端設(shè)孔的"I "形墊片和螺母與下提升桿連成一體，當(dāng)采樣器處于丌啟狀態(tài)時，上提升桿的下端伸出 上套管，下提升桿的上端伸出下套管，二者伸出套管部分的長度之和等于半管對的長度，權(quán) 利要求2所述的加長提升桿能夠通過連接孔、"["形螺桿、兩端設(shè)孔的"I "形墊片和螺母 與上提升桿和下提升桿連成一體。
5. 如權(quán)利要求1所述的水體表層沉積物采樣器，其特征在于，在第一擴展盤的盤面中央 設(shè)有直徑等同于套管內(nèi)徑的圓孔，圓孔周圍均勻分布著四個螺桿穿孔，第二擴展盤上也設(shè)有 四個螺桿穿孔且通過螺桿和螺母與第一擴展盤固定在一起，當(dāng)兩個擴展盤固定在一起時正好 使取樣斗處于開啟狀態(tài)。
6.如權(quán)利要求1所述的水體表層沉積物采樣器，其特征在于，旋轉(zhuǎn)桿的末端設(shè)有第一穿孔， 承壓桿的末端設(shè)有第二穿孔，第一穿孔和第二穿孔可通過繩索或鐵絲相連，當(dāng)兩個擴展盤處 于分離狀態(tài)時，可拉緊繩索使取樣斗處于閉合狀態(tài)。
專利摘要一種水體表層沉積物采樣器，由取樣斗、支撐系統(tǒng)、提升系統(tǒng)和加長系統(tǒng)組成；取樣斗是一個由棱柱和棱錐構(gòu)成的腔體，棱錐由三角形錐側(cè)板合攏而成，錐側(cè)板通過轉(zhuǎn)鼓、轉(zhuǎn)軸和軸支架與棱柱的側(cè)壁相連且能夠圍繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動；支撐系統(tǒng)由支撐桿、套管、第一擴展盤、承壓桿和直立桿組成，對取樣斗起支撐作用；提升系統(tǒng)由連動桿、提升盤、提升桿、第二擴展盤和旋轉(zhuǎn)桿組成，并能夠通過支撐系統(tǒng)控制取樣斗的開啟與閉合；加長系統(tǒng)由加長套管和加長提升桿組成，能夠同時對套管和提升桿進行等長度加長，使采樣器適應(yīng)不同水深。該采樣器取樣效果好，且結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、造價低廉，易于攜帶和維護。
文檔編號G01N1/12GK201355315SQ200820144159
公開日2009年12月2日 申請日期2008年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月9日
發(fā)明者春 常, 田勝燕, 祝凌燕, 郝永俊 申請人:南開大學(xué)