專利名稱：一種無擾動沉積物柱芯采樣器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于對水下沉積物柱芯樣品進行采集的采樣裝置，具體地說涉及一種
多方式無擾動沉積物柱芯采樣器。
背景技術(shù)：
沉積物柱芯采樣器是一種廣泛應(yīng)用于環(huán)境、生態(tài)等方面研究的科研儀器，目前所 設(shè)計開發(fā)的沉積物柱芯采樣裝置種類繁多，各具特色，但仍存在不足，主要表現(xiàn)在以下幾方 面 (1)采樣時產(chǎn)生擾動，無法保證沉積物界面水的澄清，甚至破壞沉積層序的原始狀 態(tài)。 (2)采樣方式單一，對采樣環(huán)境要求較高，對不同采樣環(huán)境的綜合適應(yīng)性較差，特 別是大多采樣器只能單一的應(yīng)用于深水或淺水沉積物的采集，無法滿足不同水深條件下的 采集工作，為研究工作帶來很大不便。 (3)對于深水沉積物的采集多數(shù)只能達到40 80cm的厚度，無法滿足某些研究領(lǐng) 域的科學(xué)需要。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是設(shè)計一種無擾動沉積物柱芯采樣器，能夠通過多種方式無擾 動采集更長的沉積物柱芯，采集的沉積物界面水可保持澄清。 為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供的無擾動沉積物柱芯采樣器，主要包括 —連接器，由上連桿和過渡腔體組成；上連桿為一空心金屬管，連接一提放采樣器 的纜繩；過渡腔體中的上法蘭和下法蘭由螺栓連接固定，上法蘭和下法蘭之間形成開放式 結(jié)構(gòu)的腔體；上連桿連接固定于上法蘭上； 腔體與下法蘭之間設(shè)有密封圈； 腔體內(nèi)安裝有單向閥，該單向閥在腔體內(nèi)可上下移動； —配重體，為一中通的圓柱體，固定在兩條配重連桿的一端，該兩條配重桿的另一 端固定在過渡腔體的下法蘭上； 采樣管穿過配重體，采樣管的上端插入腔體中，由密封圈固定和密封，采樣管的上 端為通暢狀態(tài)。 在配重體的上方設(shè)置有可拆卸配重，該可拆卸配重為中通的圓柱體，固定在配重 連桿上。 在配重體的上方設(shè)置有捶擊配重，該捶擊配重為中通的圓柱體，在配重連桿上可 以作上下移動；捶擊配重上連接一繩索。 上桿連由螺栓連接采樣器連桿。 采樣管為有機玻璃管。 配重體、可拆卸配重、配重連桿和上連桿為不銹鋼。[0018] 連接器的上連桿內(nèi)裝有牽弓I架，該牽引架連接一繩索。 本實用新型提供的擾動沉積物柱芯采樣器，通過各組件的不同組合，可實現(xiàn)自由 下落式、捶擊式、連桿式三種采樣方式，能適用于多種復(fù)雜的采樣環(huán)境；所采集的沉積物厚 度可達80 150cm ;并且具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠的特點，彌補了現(xiàn)有沉積 物柱芯采樣裝置的不足。

圖la為配置有可拆卸配重的采樣器的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖lb為配置有錘擊配重的采樣器的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖lc為配置有采樣器連桿的采樣器的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為采樣器中的連接器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式本實用新型的采樣器，是由連接系統(tǒng)、配重(包括配重體、可拆卸配重、捶擊配 重)、采樣管頂端密封系統(tǒng)、采樣器連桿系統(tǒng)、采樣管五部分組成。連接系統(tǒng)由上連桿和過渡 腔體組成，通過螺紋連接在一起，上連桿內(nèi)有牽引支架和螺栓孔用以連接纜繩或上端連桿。 過渡腔體由上、下法蘭和密封圈構(gòu)成，通過密封圈的形變可將采樣管固定于連接系統(tǒng)上。采 樣器配重體通過配重連桿連接于連接系統(tǒng)下端，用以降低采樣器的重心，使其在水中下沉 時保持豎直狀態(tài)?？刹鹦杜渲睾痛窊襞渲匮b配于配重連桿上，可自由滑動。 采樣器無擾動采樣通過采樣器上端腔體內(nèi)靈活的單向閥來實現(xiàn)。單向閥由單向閥 主體和橡膠墊組成，使用鋁質(zhì)和橡膠材料制造，可單向開啟。采樣器下落時，采樣管內(nèi)水壓 增大，單向閥開啟，采樣管內(nèi)的水壓可由采樣器上方開放式空腔釋放，保證采樣管內(nèi)暢通水 道，防止表層沉積物因水壓而受到擾動，使沉積物界面水保持澄清，從而實現(xiàn)無擾動采樣； 采樣器上提時，單向閥關(guān)閉，采樣管上端形成真空，使沉積物在采樣器上提過程中保留在采 樣管中。 使用纜繩和連桿系統(tǒng)分別可組成自由下落式重力采樣器和連桿式采樣器，可以實 現(xiàn)不同水深下沉積物柱芯樣品的采集。選用纜繩、連接系統(tǒng)、配重、采樣管頂端密封系統(tǒng)、采 樣管可組成自由下落式重力采樣器，可用于深水區(qū)域沉積物柱芯的采集，采樣器在下端配 重的作用下，重心較低，可在水中豎直下落，當(dāng)采樣管下沉到沉積物界面時，采樣管在采樣 器自身重力的作用下插入沉積層中。選用采樣器頂端連桿系統(tǒng)、連接系統(tǒng)、配重、采樣管頂 端密封系統(tǒng)、采樣管可組成連桿式采樣器，可用于淺水區(qū)域沉積物柱芯的采集，采樣器上端 連桿由lm或2m長的不銹鋼管組成，由螺栓逐段連接并與采樣器連接系統(tǒng)上端連接，采集樣 品時，根據(jù)水深的不同，選取不同長度和數(shù)量的連桿進行連接，通過連桿在水面以上施加外 力，使采樣管插入沉積層中。 沉積物采集厚度的增加根據(jù)采樣環(huán)境的不同，分別選擇采樣器可拆卸配重、捶擊 配重、采樣器上端連桿組件來實現(xiàn)。采集深水區(qū)域沉積物柱芯時，使用自由下落式重力采樣 器組合，采樣器依靠自重提供的沖擊力插入沉積層中，因此采樣器配重的重量直接決定了 沉積物柱芯的采集深度，本采樣器配置有可拆卸配重，配重重量為5Kg和10Kg兩種，通過配 重的搭配可調(diào)整采樣器的自重，以達到增加沉積物采集厚度的目的。此外，在一些深水沉積物較為致密的情況下，即使增加采樣器的自重，所采集的沉積物厚度也很難增加，因此采樣 器設(shè)計增加了捶擊配重，捶擊配重可在配重連桿上自由滑動，捶擊配重兩側(cè)各有一不銹鋼 環(huán)用以連接繩索，采樣時通過連接捶擊配重的繩索的牽引，使捶擊配重向下捶擊采樣器配 重體，使采樣管插入致密的沉積物中，以增加所采集沉積物的厚度。采集淺水區(qū)域沉積物柱 芯時，使用連桿式采樣器組合，通過采樣器上端連桿施加外力或進行捶擊，使采樣管插入沉 積層中，以達到增加采樣厚度的目的。 本實用新型所提供的沉積物柱芯采樣器，可有效實現(xiàn)沉積物柱芯的無擾動采集， 所采集沉積物界面水可保持澄清；通過組件的不同組合，可實現(xiàn)多種采樣方式，可適用于不 同水深和復(fù)雜環(huán)境下沉積物的無擾動采集，彌補了原有采樣器采樣方式單一的不足；沉積 物樣品的采集厚度可達80 150cm，彌補了原有采樣器采樣厚度較小的不足；具有結(jié)構(gòu)簡 單、重量輕、便于攜帶和操作的特點，對環(huán)境、生態(tài)等方面的研究具有重要意義。 下面結(jié)構(gòu)附圖對本實用新型作進一步的說明。 采樣器由連接器(如圖2所示)、配重(包括配重體、可拆卸配重、捶擊配重)、采 樣管頂端密封系統(tǒng)4、采樣器連桿系統(tǒng)11、采樣管9五部分組成。通過纜繩1和連桿裝置11 可組成自由下落式采樣器(如圖1A所示)和連桿式采樣器(如圖1C所示)，分別可以滿足 深水湖泊和淺水湖泊沉積物柱芯的采樣工作，同時可以增加采樣深度。 連接器主要由上連桿3和過渡腔體5組成。上連桿3為一空心鋁合金管，內(nèi)裝有 牽引架2，牽引架2可以連接纜繩1用以提放采樣器。過渡腔體5由腔體15和上法蘭16、 下法蘭14組成，上法蘭16和下法蘭14之間用螺栓連接。上連桿3由螺紋連接于上法蘭16 上。腔體15與下法蘭14之間有密封圈13，有機玻璃采樣管9上端插入腔體中15，依靠密 封圈13被壓縮后的形變來固定和密封。腔體15的四周為開放式設(shè)計，以保證采樣管9插 入腔體后，其上端保持通暢的狀態(tài)，采樣時采樣管上端水壓能夠順利釋放。 采樣器配重由不銹鋼材料制造，通過兩條不銹鋼配重連桿6與采樣器空腔15和上 法蘭16、下法蘭14連接在一起。配重體8形狀為一中通的圓柱體，采樣管9可以穿過配重 體插入采樣器上端的空腔15，通過采樣器上端密封圈13和下端的配重體8可以將采樣管9 牢固的連接在一起。采樣管9可以選用65mm直徑的有機玻璃管，長度為150cm和200cm兩 種。 在深水湖泊采集沉積物柱芯時，采樣器依靠自重提供的沖擊力插入沉積層中，因 此采樣器配重的重量直接決定了沉積物柱芯的采集深度。為了增加采樣深度，配置可拆卸 配重7，其配重的重量是可調(diào)整的。 此外，不同的湖泊的沉積物具有不同的性質(zhì)，其致密程度也不相同。在一些沉積物 較為致密的湖泊中，即使增加采樣器的重量也很難增加沉積物柱芯的采集深度。因此，本實 用新型在自由下落式采樣器上增加了捶擊配重IO(請參閱圖lb)。捶擊配重10同采樣器配 重體8形狀相同，可以在配重連桿6上自由滑動。在沉積物較為致密的情況下，通過連接捶 擊配重的繩索使其向下捶擊采樣器配重體8，使采樣管9插入致密的沉積物中。 采樣管頂端封閉系統(tǒng)4由采樣器上端腔體內(nèi)裝有的單向閥12實現(xiàn)。單向閥由單 向閥主體和橡膠墊組成，使用鋁質(zhì)和橡膠材料制造，可單向開啟。采樣器下落時，采樣管9 內(nèi)水壓增大，單向閥12開啟，采樣管9內(nèi)的水壓可由采樣器上方開放式空腔15釋放，保證 采樣管9內(nèi)暢通水道，防止表層樣品因水壓而受到擾動；當(dāng)采樣器上提時，采樣管內(nèi)的水壓減小，單向閥12將采樣管9頂端密封，采樣管9上端形成真空，防止樣品在采樣管9下端外 溢。 在湖泊水深小于5m時，自由下落式采樣器將無法使用，因此配置了采樣器連桿系 統(tǒng)11。采樣器連桿11由不銹鋼材料制造，分為lm和2m兩種不同長度，連桿與連桿間由螺 栓進行連接。采集樣品時，根據(jù)水深的不同，選取不同長度和數(shù)量的連桿進行連接。采樣時 通過連桿在水面以上施加外力，使采樣管插入沉積層中。
權(quán)利要求一種無擾動沉積物柱芯采樣器，其特征在于，包括一連接器，由上連桿和過渡腔體組成；上連桿為一空心金屬管，連接一提放采樣器的纜繩；過渡腔體中的上法蘭和下法蘭由螺栓連接固定，上法蘭和下法蘭之間形成開放式結(jié)構(gòu)的腔體；上連桿連接固定于上法蘭上；腔體與下法蘭之間設(shè)有密封圈；腔體內(nèi)安裝有單向閥，該單向閥在腔體內(nèi)可上下移動；一配重體，為一中通的圓柱體，固定在兩條配重連桿的一端，該兩條配重桿的另一端固定在過渡腔體的下法蘭上；采樣管穿過配重體，采樣管的上端插入腔體中，由密封圈固定和密封，采樣管的上端為通暢狀態(tài)。
2. 如權(quán)利要求1所述的無擾動沉積物柱芯采樣器，其特征在于，在配重體的上方設(shè)置 有可拆卸配重，該可拆卸配重為中通的圓柱體，固定在配重連桿上。
3. 如權(quán)利要求1所述的無擾動沉積物柱芯采樣器，其特征在于，在配重體的上方設(shè)置 有捶擊配重，該捶擊配重為中通的圓柱體，在配重連桿上可作上下移動；捶擊配重上連接一 繩索。
4. 如權(quán)利要求1所述的無擾動沉積物柱芯采樣器，其特征在于，上桿連由螺栓連接采 樣器連桿。
5. 如權(quán)利要求1所述的無擾動沉積物柱芯采樣器，其特征在于，采樣管為有機玻璃管。
6. 如權(quán)利要求1所述的無擾動沉積物柱芯采樣器，其特征在于，配重體、可拆卸配重、 配重連桿和上連桿為不銹鋼。
7. 如權(quán)利要求1所述的無擾動沉積物柱芯采樣器，其特征在于，連接器的上連桿內(nèi)裝 有牽引架，該牽引架連接一繩索。
專利摘要一種無擾動沉積物柱芯采樣器，可實現(xiàn)自由下落式、配重捶擊式和連桿式三種采樣方式。包括一連接器，由上連桿和過渡腔體組成；上連桿為一空心金屬管，連接一提放采樣器的纜繩；過渡腔體中的上法蘭和下法蘭由螺栓連接固定，上法蘭和下法蘭之間形成開放式結(jié)構(gòu)的腔體；上連桿連接固定于上法蘭上；腔體與下法蘭之間設(shè)有密封圈；腔體內(nèi)安裝有單向閥，該單向閥在腔體內(nèi)可上下移動；一配重體，為一中通的圓柱體，固定在兩條配重連桿的一端，該兩條配重桿的另一端固定在過渡腔體的下法蘭上；采樣管穿過配重體，采樣管的上端插入腔體中，由密封圈固定和密封，采樣管的上端為通暢狀態(tài)。本實用新型具有方便攜帶和操作的特點。
文檔編號G01N1/08GK201440115SQ200920168770
公開日2010年4月21日 申請日期2009年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月19日
發(fā)明者李鍵, 陳敬安 申請人:中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所