專利名稱：小擾動分層底泥原位取樣器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種分層底泥原位取樣器，適用于江河湖庫以及海洋底泥的原位
取樣，屬于水利工程、土木工程、環(huán)境工程和海洋工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在對水體底泥的取樣過程中，由于受到水下作業(yè)、淤泥流動性和底部封閉問題的 限制，很難取到不擾動或小擾動的原狀樣。 由于淤泥的性質(zhì)很軟，機(jī)械鉆機(jī)鉆孔取樣方式不適用于取沉積底泥，現(xiàn)有的淺水 底泥取樣器也大多采用手工操作的方法。在底泥的原位取樣中，其核心難題有三個(l)如 何降低取樣器插入泥中時對底泥的摩擦擾動；(2)如何封閉取樣器底端防止泥樣泄出；(3) 如何減小取樣器上提時管中水下泄對泥面的沖刷。經(jīng)過專利檢索，現(xiàn)有可用于底泥取樣的 取樣器在這三點上都或多或少的存在問題，中國專利申請?zhí)枮?00720095447. 7，實用新型 名稱為用于超軟土地基上的便攜式原位土地取樣器，雖然下部為圓錐形探頭，但取樣管為 頂在直徑稍大于取樣管的圓錐頭上，只可以起到托起軟土的作用，但對于水下呈流動狀態(tài) 的流動底泥卻不能奏效。而且各段的連接和插入方式也只能用于人可以站在上面進(jìn)行操 作的軟土地基上，而不適用于水下底泥的取樣場合。中國專利申請?zhí)枮?00520026080，實 用新型名稱為淤泥取樣器的下部為尺寸比較大的滾動式取樣頭，在海底取樣時通過使?jié)L動 軸和外殼的縱向通孔重合將淤泥擠入取樣管中，而且在將泥取出海面后，又用下部帶孔的 有機(jī)玻璃管從取樣器有機(jī)玻璃管中取樣，這樣做存在三個問題，第一、滾動式取樣頭尺寸太 大，在沉入泥底時已經(jīng)對底泥的分層產(chǎn)生不可忽視的擾動；第二、取泥時，底泥是擠入取樣 器中，也會對分層產(chǎn)生擾亂；第三、取泥出水后，雙再次放入有機(jī)下部帶孔的有機(jī)玻璃管進(jìn) 行取泥，又會對底泥的分層產(chǎn)生較大的擾動。中國專利申請?zhí)枮?3210082. 5，實用新型名稱 為淺水水體沉積物的分層樣品取樣器，仍為筒式壓入取樣器，盡管取樣器可以取到柱狀樣， 但器壁在壓底泥中時已經(jīng)對底泥的分層產(chǎn)生了擾動，而且在利用葉片將淤泥推進(jìn)到分隔艙 中時，又對底泥產(chǎn)生了擾動，影響了底泥分層的精度。綜上所述，現(xiàn)有可用于底泥取樣的取 樣器都存在著取樣器插入泥中時對底泥分層的擾動，在向上提出時也都沒有考慮管中水下 泄對泥面的沖刷。
發(fā)明內(nèi)容 本實用新型針對底泥取樣中的三個難題，提供一種小擾動分層底泥取樣器，可以 有效的克服底泥取樣的三個核心難題。 本實用新型的小擾動分層底泥原位取樣器，包括外管、內(nèi)管，外管包括外管聯(lián)接 段、外管取樣段，外管聯(lián)接段和外管取樣段以螺紋連接，所述內(nèi)管包括內(nèi)管聯(lián)接段、內(nèi)管取 樣段，內(nèi)管聯(lián)接段和內(nèi)管取樣段以凸頭和凹槽結(jié)構(gòu)相嵌連接，內(nèi)管聯(lián)接段套接在外管聯(lián)接 段內(nèi)，內(nèi)管取樣段套接在外管取樣段內(nèi)，所述外管取樣段、內(nèi)管取樣段分別為開有C型缺口 的C形管段，內(nèi)管聯(lián)接段上端設(shè)置手柄，外管取樣段下端焊接外管錐頭。[0006] 進(jìn)一步的根據(jù)取樣現(xiàn)場情況，本實用新型外管聯(lián)接段，外管取樣段分別由以螺紋
連接的多節(jié)組成，內(nèi)管聯(lián)接段、內(nèi)管取樣段分別由以凸頭和凹槽結(jié)構(gòu)相嵌連接的多節(jié)組成。 本實用新型還包括充氣塞，充氣塞由充氣塞框架、薄膜、導(dǎo)氣管、單向充氣閥和排
氣閥組成，所述充氣塞框架呈圓柱狀，上下為圓形板片，上下板片間由板條相接，板片的直
徑小于所述內(nèi)管的內(nèi)徑，薄膜包裹在充氣塞框架板條外圍并通過該薄膜上下端固定在充氣
塞框架的上下板片上，導(dǎo)氣管通入充氣塞框架內(nèi)，導(dǎo)氣管的上端設(shè)置所述單向充氣閥和排氣閥。 本實用新型的外管取樣段在C型缺口處設(shè)置外管C型缺口加強(qiáng)筋，所述內(nèi)管取樣 段在C型缺口處設(shè)置內(nèi)管C型缺口加強(qiáng)筋。 通過采用以上的技術(shù)方案，可實現(xiàn)以下的有益技術(shù)效果 (1)先將取樣器一次插入全部泥中，將淤泥稍微向外排外，不會擾亂淤泥的分層， 避免了現(xiàn)有自上往下插入的筒式取樣器對底泥分層的摩擦擾動； (2)下部錐形頭與外管為封閉連接，取樣器在提出水中時為封閉狀態(tài)，底泥不會泄 出； (3)取樣器在插入水中底泥取樣時，由于封閉問題，泥面以上不可避免的會進(jìn)入 水，在上提時，由于水的下泄，會沖刷泥面，本實用新型采用柔性充氣活塞來保護(hù)泥面，不會 對泥面產(chǎn)生破壞； (4)取樣器取泥時為旋切方式將各層泥同時切入取樣器中，不會擾亂泥層的分布， 泥面分層準(zhǔn)確； (5)取樣器取泥出水后，平放在地面上打開C缺口，可以精確的取到分層的泥樣。
圖1是本實用新型小擾動分層底泥原位取樣器內(nèi)、外管結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本實用新型小擾動分層底泥原位取樣器內(nèi)、外管結(jié)構(gòu)B-B向示意圖； 圖3是本實用新型小擾動分層底泥原位取樣器內(nèi)、外管結(jié)構(gòu)A局部剖視圖； 圖4是本實用新型小擾動分層底泥原位取樣器充氣塞結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1.外管上端手柄；2.內(nèi)管上端手柄；3.外管連接內(nèi)螺紋；4.外管連接外螺 紋；5.內(nèi)管凸接頭；6.內(nèi)管凹槽；7.外管聯(lián)接段；8.內(nèi)管聯(lián)接段；9.外管取樣段；IO.內(nèi)管 取樣段；ll.外管C型缺口加強(qiáng)筋；12.內(nèi)管C型缺口加強(qiáng)筋；13.外管錐頭；14.單向充氣 閥；15.導(dǎo)氣管；16.充氣塞框架；17.薄膜；18.排氣閥。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明 如圖1、圖2所示，本實用新型的小擾動分層底泥取樣器包括外管、內(nèi)管組成。外 管由多段組成，最上端的一段帶有手柄1 ，與最上端聯(lián)接的是無C型缺口外管聯(lián)接段7，與外 管聯(lián)接段7聯(lián)接的是帶C型缺口外管取樣段9，最下端的取樣段也帶有C型缺口 ，并在下端 帶有外管錐頭13 ;為了提高帶C型缺口取樣段的強(qiáng)度，在缺口上設(shè)置了外管C型缺口加強(qiáng) 筋11 。本實用新型的加強(qiáng)筋是通過在管壁上開C型缺口的同時，在C型缺口處留有幾小段 未去除管壁作為C型缺口的加強(qiáng)筋，內(nèi)管最上端也帶有手柄2，最上端與無C型缺口內(nèi)管聯(lián)接段8相聯(lián)，與內(nèi)管聯(lián)接段8聯(lián)接的是帶C型缺口內(nèi)管取樣段10，內(nèi)管最下端的取樣段也 帶有C型缺口 ，為了提高帶C型缺口內(nèi)管取樣段的強(qiáng)度，在C型缺口上設(shè)置了內(nèi)管C型缺口 加強(qiáng)筋12。內(nèi)管取樣段10的最下端頂在外管錐頭13的平面上；如圖3所示，外管各段間 的聯(lián)接依靠內(nèi)外螺紋3、4相聯(lián)，內(nèi)管各段之間的聯(lián)接為凸接頭5和凹槽6的嵌聯(lián)方式，如圖 4所示，本實用新型為防止水下泄還設(shè)置有充氣塞，充氣塞的充氣塞框架16呈圓柱狀，上下 為圓形不銹鋼片，上下鋼片間為四根鋼條相接，鋼片的直徑小于內(nèi)管的內(nèi)徑，可在內(nèi)管內(nèi)輕 易穿過，在充氣塞框架外包裹著薄膜17，薄膜17材料為橡膠，橡膠膜上下固定在充氣塞框 架的上下鋼片上，周邊在充氣時可以膨脹鼓起。與橡膠膜相通的是導(dǎo)氣管15，導(dǎo)氣管的上端 為單向充氣閥14和排氣閥18，單向充氣閥14可以實現(xiàn)向橡膠膜中充氣，停止氣體也不會外 泄，而排氣閥18是在取樣器取樣完成后排出橡膠膜中的空氣。 基于本實用新型的小擾動分層底泥原位取樣器的工作方法，包括如下步驟 第一步探測水深和底泥厚度，選擇合適的取樣段和聯(lián)接段長度。從下往上分段將 取樣器外管連接內(nèi)螺紋3和外管連接外螺紋4擰緊，并使內(nèi)管凸接頭5和內(nèi)管凹槽6相嵌， 然后將內(nèi)管置入外管中； 第二步固定外管上端手柄1，旋轉(zhuǎn)內(nèi)管上端手柄2，使外管取樣段9、內(nèi)管取樣段 10缺口錯開，從而封閉內(nèi)管取樣段10的C型缺口 ，將取樣器緩慢向下壓入泥中至預(yù)定深度， 旋轉(zhuǎn)內(nèi)管上端手柄2使外管取樣段9和內(nèi)管取樣段10的C型缺口旋轉(zhuǎn)從而打開內(nèi)管取樣 段10的C型缺口，手持外管手柄1、內(nèi)管手柄2將取樣器傾斜一小角度并旋轉(zhuǎn)，使淤泥被旋 切進(jìn)入帶C型缺口內(nèi)管取樣段10 ; 第三步提著單向充氣閥14和排氣閥18利用導(dǎo)氣管15把充氣塞框架16和薄膜 17從內(nèi)管上端開口放至泥面，旋轉(zhuǎn)內(nèi)管上端手柄2使外管取樣段9、內(nèi)管取樣段10的C型 缺口錯開，從而封閉內(nèi)管取樣段10，關(guān)閉排氣閥18，從單向充氣閥14向橡膠膜中吹入空氣； 將內(nèi)外管一起提出水面，排出充氣塞上部水，平放在地上測量長度進(jìn)行分層取樣。
權(quán)利要求一種小擾動分層底泥原位取樣器，其特征是包括外管、內(nèi)管，所述外管包括外管聯(lián)接段(7)、外管取樣段(9)，外管聯(lián)接段(7)和外管取樣段(9)以螺紋連接，所述內(nèi)管包括內(nèi)管聯(lián)接段(8)、內(nèi)管取樣段(10)，內(nèi)管聯(lián)接段(8)和內(nèi)管取樣段(10)以凸頭和凹槽結(jié)構(gòu)相嵌連接，內(nèi)管聯(lián)接段(8)套接在外管聯(lián)接段(7)內(nèi)，內(nèi)管取樣段(10)套接在外管取樣段(9)內(nèi)，所述外管取樣段(9)、內(nèi)管取樣段(10)分別為開有C型缺口的C形管段，內(nèi)管聯(lián)接段(8)上端設(shè)置手柄，外管取樣段(9)下端焊接外管錐頭(13)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的小擾動分層底泥原位取樣器，其特征是所述外管聯(lián)接段 (7)，外管取樣段(9)分別由以螺紋連接的多節(jié)組成，內(nèi)管聯(lián)接段(8)、內(nèi)管取樣段(10)分別 由以凸頭和凹槽結(jié)構(gòu)相嵌連接的多節(jié)組成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的小擾動分層底泥原位取樣器，其特征是還包括充氣塞，所述 充氣塞由充氣塞框架(16)、薄膜(17)、導(dǎo)氣管(15)、單向充氣閥(14)和排氣閥(18)組成， 所述充氣塞框架(16)呈圓柱狀，上下為圓形板片，上下板片間由板條相接，板片的直徑小 于所述內(nèi)管的內(nèi)徑，薄膜(17)包裹在充氣塞框架(16)外圍并通過該薄膜(17)上下端固定 在充氣塞框架(16)的上下板片上，導(dǎo)氣管(15)通入充氣塞框架(16)內(nèi)，導(dǎo)氣管(15)的上 端設(shè)置所述單向充氣閥(14)和排氣閥(18)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的小擾動分層底泥原位取樣器，其特征是所述外 管取樣段(9)在C型缺口處設(shè)置外管C型缺口加強(qiáng)筋(ll)，所述內(nèi)管取樣段(10)在C型缺 口處設(shè)置內(nèi)管C型缺口加強(qiáng)筋(12)。
專利摘要本實用新型提供一種用于采集水中沉積物的小擾動分層底泥原位取樣器，本取樣器由C型內(nèi)管和外管、外管錐頭、內(nèi)外管手柄、充氣塞組成，其中外管和內(nèi)管套在一起，分別由多節(jié)固定連接組成，通過頂部內(nèi)管手柄可以旋轉(zhuǎn)內(nèi)管使內(nèi)外管的C型口重合或封閉。本實用新型對底泥擾動小，不改變底泥的分層和物化性質(zhì)；且本實用新型重量輕、攜帶和操作方便，適合于江河湖庫底泥和疏浚泥吹填堆場的取樣工作，具有廣泛的推廣應(yīng)用價值。
文檔編號G01N1/16GK201497660SQ20092023428
公開日2010年6月2日 申請日期2009年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月6日
發(fā)明者張春雷, 朱偉, 李磊, 汪順才, 鐘小春 申請人:河海大學(xué)