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沉积物分层取样器

阅读:981发布:2020-05-13

专利汇可以提供沉积物分层取样器专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且沉积物 分层取样器,包括半圆取样管,其内部等间距的设置多个 水 平隔板、一侧边缘设有刀口、底部设有 钻头 、顶部设有锥帽;钻头上表面和锥帽下表面的中部各设有一个圆孔,两个圆孔之间安装可旋转的翼板;翼板一侧边缘连接有翼翅板、另一侧边缘等间距的开有多个窄缝,所述窄缝的数量与隔板的数量相等,且每个隔板均位于与之对应的窄缝之中;锥帽顶端与 连接杆 相连。利用本 发明 取样时,在钻进过程中不会对取样器周围的沉积物产生纵向 压实 作用,能保证软弱沉积物夹层进入取样管中,不会造成关键沉积层的缺失,显著提高沉积物的取芯率,保证在设备操作和样品运输过程中不同层位的沉积物样品不会发生混合,为沉积学研究提供可靠的样品。,下面是沉积物分层取样器专利的具体信息内容。

1.一种沉积物分层取样器,其特征在于该取样器包括竖直设置的半圆取样管(1),半圆取样管(1)内部等间距的设置多个半圆形平隔板(2),半圆取样管(1)的一侧边缘设有刀口(5),半圆取样管(1)的底部设有钻头(3)、顶部设有锥帽(4);钻头(3)和锥帽(4)均为可拆卸结构,并分别通过螺栓与半圆取样管(1)连接,钻头(3)上表面和锥帽(4)下表面的中部各设有一个圆孔,两个圆孔之间安装可旋转的翼板(6);所述的翼板(6)包括平板(61),平板(61)上缘中部和下缘中部各设一转轴(64),上下两个转轴(64)分别安装于所述锥帽(4)与钻头(3)的圆孔之中,平板(61)的其中一侧边缘连接有翼翅板(62),平板(61)另一侧边缘等间距的开有多个窄缝(63),所述窄缝(63)的数量与隔板(2)的数量相等,且每个隔板(2)均位于与之对应的窄缝(63)之中;锥帽(4)顶端设有螺纹连接头(7),螺纹连接头(7)与连接杆的底部进行连接。
2.如权利要求1所述的一种沉积物分层取样器,其特征在于所述平板(61)的宽度为半圆取样管(1)的内径与半圆取样管(1)侧壁厚度之和,高度为半圆取样管(1)顶板下表面至底板上表面之间的距离。
3.如权利要求1所述的一种沉积物分层取样器,其特征在于翼板(6)旋转时,所述窄缝(63)的宽度能够使隔板(2)从中通过,窄缝(63)的水平长度等于半圆取样管(1)内径的一半。
4.如权利要求1所述的一种沉积物分层取样器,其特征在于钻头(3)的上表面和锥帽(4)的下表面在靠近刀口(5)一侧均设有一个单向卡舌(11),以防止取样器从沉积物中提起时翼板(6)发生旋转,保证不会发生样品撒漏。
5.如权利要求1所述的一种沉积物分层取样器,其特征在于连接杆的顶部还通过螺纹与T形连接杆(9)进行连接。
6.如权利要求1或5所述的一种沉积物分层取样器,其特征在于所述连接杆由一段或多段螺纹连接杆(8)组成,可以根据取样深度将螺纹连接杆(8)连接至所需的长度,螺纹连接杆(8)上还标有刻度尺。
7.如权利要求1所述的一种沉积物分层取样器,其特征在于所述连接杆上每隔一段固定距离设有一个用于固定横杆(81)的固定圈(81),所述横杆(10)用于将半圆取样管(1)压入沉积物中或从沉积物中拔出;所述固定距离的取值范围是25cm 100cm。
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8.如权利要求1所述的一种沉积物分层取样器,其特征在于所述横杆(10)包括固定环(101),固定环(101)由两个半圆环相互扣合而成,两个半圆环的其中一端是通过旋转轴(104)进行连接,另一端是通过固定卡扣(102)进行连接,两个半圆环的外侧各连接一根水平杆(103);使用时通过固定卡扣(102)将固定环(101)固定在所需高度的横杆固定圈(81)上,在将半圆取样管(1)压入或拔出沉积物的过程中,所述横杆(10)可起到助和保持取样器状态的作用。
9.如权利要求1所述的一种沉积物分层取样器,其特征在于在取样器到达预定深度,旋转T形连接杆(9)进行取样时,所述螺纹连接杆(8)与T形连接杆(9)之间、螺纹连接杆(8)与螺纹连接杆(8)之间以及螺纹连接杆(8)与螺纹连接头(7)之间螺纹的紧固方向与半圆取样管(1)旋转方向一致,以起到越拧越紧的效果。
10.如权利要求1所述的一种沉积物分层取样器,其特征在于所述的单向卡舌(11)是一段固定在钻头(3)上表面或锥帽(4)下表面的弧形弹性片。

说明书全文

沉积物分层取样器

技术领域

[0001] 本发明涉及沉积物保真取样技术领域,更具体的说,是涉及一种沉积物精准分层取样装置,保证高含率或松散沉积物的沉积层序在取样过程中不被破坏。

背景技术

[0002] 在科学研究过程中,经常需要从河口、海岸、沙滩、湿地、黄土等沉积物中获取沉积物样品,某些方向的研究对取样的要求很高,要求在沉积物取样过程中不能发生沉积物压缩、沉积层缺失、沉积层序变化,由于这些区域的沉积物易发生蠕变、液化、扰动,因此,沉积物的保真取样技术和方法一直是沉积学研究中亟待解决的问题。
[0003] 公告号为CN 109596381A的中国专利公开了“一种保持沉积物原位特性的土芯分层采集器”,沉积物直接从取样器的底端进入取样器中的样品室,可以满足科研活动中对沉积物厌、避光、分层等的需求,但在实际应用中,从底部获取沉积物的取样器在保持沉积物原位特性、分层和压缩等方面存在一系列问题:比如在沉积物进入取样器的过程中必然会造成沉积物压缩,如果遇到沉积物中有软弱夹层,夹层可能进入不到取样器中,造成沉积物序列的缺失,在实际应用中,从底部进入的取样器的取心率基本都在70%以下,也就是说,取样器每进入沉积物中1米,取样器中获得的沉积物高度基本都在0.7米以下,这主要是由于钻入过程中沉积物的压缩、某一层或多层沉积物未能进入取样器等因素造成的。
[0004] 公告号为CN206479350U的中国专利公开了一种“泥炭土取样钻头及泥炭土取样器”的装置,可以有效解决沉积物进入取样器过程中出现的沉积物压缩和软弱沉积层缺失等问题,但进行高含水率或松散沉积物的保真取样时,取样器的晃动会对取样器内沉积物的序列和结构等产生破坏。
[0005] 因此,设计一种沉积物分层取样器,解决沉积物取样过程中出现的沉积物压缩、软弱沉积层缺失以及样品进入取样器后出现的沉积序列破坏等问题,为科学研究、尤其是沉积学研究提供可靠的沉积物样品,是亟待解决的技术问题。

发明内容

[0006] 本发明目的是提供一种沉积物分层取样器,以克服现有技术的不足。
[0007] 一种沉积物分层取样器,其特征在于该取样器包括竖直设置的半圆取样管,半圆取样管内部等间距的设置多个半圆形水平隔板,半圆取样管的一侧边缘设有刀口,半圆取样管的底部设有钻头、顶部设有锥帽;钻头和锥帽均为可拆卸结构,并分别通过螺栓与半圆取样管连接,钻头上表面和锥帽下表面的中部各设有一个圆孔,两个圆孔之间安装可旋转的翼板;所述的翼板包括平板,平板上缘中部和下缘中部各设一转轴,上下两个转轴分别安装于所述锥帽与钻头的圆孔之中,平板的其中一侧边缘连接有翼翅板,平板另一侧边缘等间距的开有多个窄缝,所述窄缝的数量与隔板的数量相等,且每个隔板均位于与之对应的窄缝之中;锥帽顶端设有螺纹连接头,螺纹连接头与连接杆的底部进行连接。
[0008] 所述平板的宽度为半圆取样管的内径与半圆取样管侧壁厚度之和,高度为半圆取样管顶板下表面至底板上表面之间的距离。
[0009] 翼板旋转时,所述窄缝的宽度能够使隔板从中通过,窄缝的水平长度等于半圆取样管内径的一半。
[0010] 钻头的上表面和锥帽的下表面在靠近刀口一侧均设有一个单向卡舌,以防止取样器从沉积物中提起时翼板发生旋转,保证不会发生样品撒漏。
[0011] 连接杆的顶部还通过螺纹与T形连接杆进行连接。
[0012] 所述连接杆由一段或多段螺纹连接杆组成,可以根据取样深度将螺纹连接杆连接至所需的长度,螺纹连接杆上还标有刻度尺。
[0013] 所述连接杆上每隔一段固定距离设有一个用于固定横杆的固定圈,所述横杆用于将半圆取样管压入沉积物中或从沉积物中拔出;所述固定距离的取值范围是25cm 100cm。~
[0014] 所述横杆包括固定环,固定环由两个半圆环相互扣合而成,两个半圆环的其中一端是通过旋转轴进行连接,另一端是通过固定卡扣进行连接,两个半圆环的外侧各连接一根水平杆;使用时通过固定卡扣将固定环固定在所需高度的横杆固定圈上,在将半圆取样管压入或拔出沉积物的过程中,所述横杆可起到助和保持取样器状态的作用。
[0015] 在取样器到达预定深度,旋转T形连接杆进行取样时,所述螺纹连接杆与T形连接杆之间、螺纹连接杆与螺纹连接杆之间以及螺纹连接杆与螺纹连接头之间螺纹的紧固方向与半圆取样管旋转方向一致,以起到越拧越紧的效果。
[0016] 所述的单向卡舌是一段固定在钻头上表面或锥帽下表面的弧形弹性片。
[0017] 发明优点相比于现有取样设备和技术方法,本发明所述的取样器具有以下显著优点:
1、利用本发明所述装置进行沉积物取样时,在钻进过程中,不会对取样器周围的沉积物产生纵向压实作用;当要获取的沉积物在深度方向上并不均一或有高含水率的软弱夹层时,能够保证软弱沉积物夹层进入取样管中,不会造成关键沉积层的缺失,可以显著提高沉积物的取芯率。
[0018] 2、沉积物进入本发明所述取样器的取样管后,即按照一定间距进行沉积物分样并分层密封,每一个分层均为独立空间,保证在设备操作和样品运输过程中不同层位的沉积物样品不会发生混合,从而可以为沉积学研究提供可靠的样品。附图说明
[0019] 图1是本发明的分解结构示意图。
[0020] 图2是本发明的整体结构示意图。
[0021] 图3是本发明取样器部分的结构示意图。
[0022] 图4是本发明翼板6的正视图。
[0023] 图5是本发明翼板6的俯视图。
[0024] 图6是本发明横杆10的结构示意图。
[0025] 图7是本发明螺纹连接杆8的结构示意图。
[0026] 其中,1、半圆取样管,2、隔板,3、钻头,4、锥帽,5、刀口, 6、翼板,7、螺纹连接头,8、螺纹连接杆,9、T形连接杆,10、横杆,11、单向卡舌,61、平板,62、翼翅板,63、窄缝,64、转轴,81、横杆固定圈,82、螺帽,83、螺栓,101、固定环,102、固定卡扣,103、水平杆,104、旋转轴。

具体实施方式

[0027] 如图1-7所示,一种沉积物分层取样器,其特征在于该取样器包括竖直设置的半圆取样管1,半圆取样管1内部等间距的设置多个半圆形水平隔板2,半圆取样管1的一侧边缘设有刀口5,半圆取样管1的底部设有钻头3、顶部设有锥帽4;钻头3和锥帽4为可拆卸结构,并分别通过螺栓与半圆取样管1连接,钻头3的上表面和锥帽4的下表面各设有一个圆孔,两个圆孔之间安装可旋转的翼板6;所述的翼板6包括平板61,平板61上缘中部和下缘中部各设有转轴64,上下两个转轴64分别安装于所述锥帽4与钻头3的圆孔之中,平板61的其中一侧边缘连接有翼翅板62,平板61另一侧边缘等间距的开有多个窄缝63,所述窄缝63的数量与隔板2的数量相等,且每个隔板2均位于与之对应的窄缝63之中;钻头3的上表面和锥帽4的下表面在靠近刀口5一侧均设有一个单向卡舌11,以防止取样器从沉积物中提起时翼板6发生旋转,保证不会发生样品撒漏;锥帽4顶端设有螺纹连接头7,螺纹连接头7与连接杆的底部进行连接,连接杆的顶部则通过螺纹与T形连接杆9进行连接;所述连接杆由一段或多段螺纹连接杆8组成,可以根据取样深度将螺纹连接杆8连接至所需的长度,螺纹连接杆8上标有刻度尺;
所述连接杆上每隔一段固定距离设有一个横杆固定圈81,横杆固定圈81用来固定横杆
10,所述横杆10用于将半圆取样管1压入沉积物中或从沉积物中拔出;所述固定距离的取值范围是25cm 100cm。
~
[0028] 所述平板61的宽度为半圆取样管1内径与半圆取样管1侧壁厚度之和,高度为半圆取样管1顶板下表面至底板上表面之间的距离。
[0029] 所述窄缝63的宽度能够使得翼板6旋转时使隔板2能够恰好从中通过,窄缝63的水平长度等于半圆取样管1内径的一半。
[0030] 所述横杆10包括固定环101,固定环101由两个半圆环相互扣合而成,两个半圆环的其中一端是通过旋转轴104进行连接,另一端是通过固定卡扣102进行连接,两个半圆环的外侧各连接一根水平杆103;使用时通过固定卡扣102将固定环101固定在所需高度的横杆固定圈81上,在将半圆取样管1压入或取出沉积物的过程中,所述横杆10可起到助力和保持取样器状态的作用。
[0031] 固定下部部件,顺时针旋转上部部件时,所述螺纹连接杆8与T形连接杆9之间、螺纹连接杆8与螺纹连接杆8之间以及螺纹连接杆8与螺纹连接头7之间螺纹的紧固方向与半圆取样管1旋转方向一致,以起到越拧越紧的效果。
[0032] 所述的单向卡舌头11是一段固定在钻头3的上表面或锥帽4的下表面的弧形弹性钢丝。使得翼板6旋转时可以卡入卡舌中,起到防止翼板6回转的作用。
[0033] 所述翼翅板64与所述平板61呈一夹,其作用是当所述半圆取样管1压入沉积物中预定深度后,翼翅板64插入土中后能起到固定翼板6防止其旋转的作用,通过T形连接杆9的扭动使得半圆取样管1以设有刀口5一侧为前进方向旋转至少180度时,所述平板61完全封住半圆取样管1带有刀口5的一侧,相应地,翼翅板64与平板61的夹角也应向刀口5方向倾斜,以起到半圆取样管1旋转时聚拢沉积物的作用。
[0034] 以利用本发明所述取样器进行沙滩沉积物取样为例,沉积物分层取样器的工作过程如下:(1)将钻头3和锥帽4通过螺栓安装到半圆取样管1上,并在钻头3的上表面和锥帽4的下表面的两个圆孔之间安装翼板6;
(2)根据取样深度,确定一次取样所需螺纹连接杆8的数量,并将螺纹连接杆8依次连接牢固,然后将螺纹连接杆8下端通过螺纹连接头7固定到半圆取样管1上端,并将螺纹连接杆
8顶端连接T形连接杆9,将横杆10固定在合适位置的横杆固定圈81上;
(3)将取样器的钻头3放置于取样地点,并利用螺纹连接杆8和横杆10使取样器处于竖直状态,顺时针旋转翼板6至极限状态;
(4)采用多人按压横杆10或一人站到横杆10上跳跃等方式使取样器在沉积物中下行,根据螺纹连接杆8进入沉积物中的深度,随时向上调整横杆10在螺纹连接杆8上的位置,直至取样器钻至沉积物中预定深度,并在此过程中保持取样器处于竖直状态;
(5)取样器到达预定深度后,在水平方向上顺时针旋转T形连接杆9至少180度,保证沉积物进入半圆取样管1中,且翼板6越过单向卡舌11并对半圆取样管1中的沉积物进行分层密封;
(6)利用横杆10将取样器从沉积物中拔出,在上提的过程中可随时向下调整横杆10在螺纹连接杆8上的位置,直至取样器完全从沉积物中拔出;
(7)将钻头3、锥帽4和翼板6从半圆取样管1上拆下,根据研究需求,现场将沉积物分装到样品袋中,或者直接将半圆取样管1密封后带回实验室,进行后期处理;
(8)在上一次取样完成后,可更换一个新的半圆取样管1并重复上述步骤(1)(7),进行~
下一次的沉积物取样。
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