水庫淤積物低擾動(dòng)切削式取樣刀頭的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種水庫淤積物低擾動(dòng)切削式取樣刀頭，由圓錐式切割器、底座、偏轉(zhuǎn)片、滑動(dòng)盤組成，其圓錐式切割器通過轉(zhuǎn)接管與帶有襯管的取樣管連接，圓錐式切割器內(nèi)腔是一上寬下窄中間有內(nèi)凸臺(tái)的圓錐式切割器、內(nèi)凸臺(tái)上固定有底座、底座上連接有若干偏轉(zhuǎn)片、偏轉(zhuǎn)片上連接有滑動(dòng)盤；底座上沿周線設(shè)有若干圓孔，滑動(dòng)盤上設(shè)有槽孔，偏轉(zhuǎn)片兩端上下面分別設(shè)有銷釘，偏轉(zhuǎn)片一端下面銷釘為轉(zhuǎn)動(dòng)軸插入底座的圓孔內(nèi)、另一端上面銷釘插入滑動(dòng)盤槽孔內(nèi)。本實(shí)用新型通過滑動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)，使偏轉(zhuǎn)片向中心逐漸伸出呈疊狀圓環(huán)并收攏環(huán)口關(guān)閉取樣管口；保持取出樣品原狀特性，為準(zhǔn)確分析淤積物的物理化學(xué)特性提供數(shù)據(jù)；為準(zhǔn)確分析水庫淤積物的變化規(guī)律提供技術(shù)支撐。
【專利說明】水庫淤積物低擾動(dòng)切削式取樣刀頭
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0002]本實(shí)用新型涉及一種水下取樣設(shè)備的關(guān)鍵部件，尤其涉及一種水庫淤積物低擾動(dòng)切削式取樣刀頭。
[0003]【背景技術(shù)】:
[0004]目前，獲取水下淤泥質(zhì)沉積物的取樣器有抓斗式、箱式、冷凍式、重力式等取樣設(shè)備。這些取樣器主要存在兩大問題:取樣時(shí)對(duì)樣品的擾動(dòng)問題和取樣時(shí)樣品泄漏問題。抓斗式取樣器在目前河道取樣中應(yīng)用較為廣泛，但其存在取樣深度淺、成功率低和樣品擾動(dòng)性大等缺點(diǎn)，其運(yùn)用范圍受到了極大限制；隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，在海洋上出現(xiàn)了電視抓斗深海取樣器和箱式取樣器，前者的抓斗上裝有海底電視攝像頭，通過船上的監(jiān)控設(shè)備找到目標(biāo)后操控抓斗進(jìn)行取樣，程振波，吳永華等著有.“深海新型取樣儀器一電視抓斗及使用方法” [J].海岸工程，2011，30(1): 51-54;后者取樣箱為四方體，依靠重力使取樣箱插入海底沉積物中并驅(qū)動(dòng)鏟刀臂轉(zhuǎn)動(dòng)以采集樣品，耿雪樵，徐行等所著“我國海洋取樣設(shè)備的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢”地質(zhì)裝備，2009，10(4): 11-16，這兩種取樣器工作水深較大，但對(duì)樣品擾動(dòng)較大；冰凍式取樣器取樣質(zhì)量較高，其工作原理是在取樣頭內(nèi)裝冷凍液，作業(yè)時(shí)樣品凍結(jié)在內(nèi)腔室，從而獲得低擾動(dòng)沉積物的柱狀原狀樣品和界面水，李國民，劉寶林，等所著“冰凍取樣器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”[J].探礦工程，2003，(Supp1.): 179-182.及郭威，孫友宏，陳晨所著“FPCS型天然氣水合物孔底冷凍保壓取樣器的設(shè)計(jì)” [J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2011，(I): 24-26.，但是其操作復(fù)雜、設(shè)備龐大，取樣成本較高；重力式取樣器原理是取樣器在自身重力作用貫入水底取得柱狀樣品，取樣厚度取決于底質(zhì)硬度和設(shè)備結(jié)構(gòu)形狀與配重，在海洋沉積物取樣方面已有運(yùn)用?？傮w而言，采用重力式取樣器是目前綜合性價(jià)比較高的技術(shù)手段。
[0005]對(duì)此，近年來黃河水利科學(xué)研究院借鑒深海淤積物保真取樣原理，改造并研制出基于重力式活塞技術(shù)的低擾動(dòng)柱狀深水庫區(qū)取樣設(shè)備:楊勇，張慶霞，陳豪，鄭軍所著“深水水庫低擾動(dòng)取樣設(shè)備設(shè)計(jì)及性能分析[C]”.第五屆黃河國際論壇論文，2012.09;楊勇，鄭軍，陳豪所著“深水水庫低擾動(dòng)取樣器機(jī)械設(shè)計(jì)水利水電科技進(jìn)展，2012，32 (S2): 18-19:設(shè)計(jì)的取樣器內(nèi)徑90mm、管長10m，主要由導(dǎo)流裝置、觸發(fā)裝置、取樣裝置等部分組成。當(dāng)取樣器下放到距離河底還有一段距離時(shí)，平衡重塊先觸及河床，杠桿失去平衡，觸發(fā)釋放機(jī)構(gòu)動(dòng)作，取樣管主體自由下落，在自重和慣性的作用下插入淤積物中，取樣管下端采用爪簧結(jié)構(gòu)來切斷并托住淤積物。由于活塞產(chǎn)生的吸力使取樣管內(nèi)壁與樣品之間的摩擦力平衡抵消，這樣，在取樣管內(nèi)便充滿了低擾動(dòng)的淤積樣品。在三門峽庫區(qū)進(jìn)行的深水取樣初步試驗(yàn)表明，對(duì)于硬質(zhì)河床淤積泥沙達(dá)到穩(wěn)定干容重，能夠取得厚度3m以上的柱狀樣品；但是，對(duì)于黃河軟質(zhì)淤積泥沙層，重力式活塞取樣器存在兩方面的問題:1)爪簧裝置的干擾問題。為了使取出的樣品在提升過程中不脫落，往往在取樣管底部增加爪簧以支撐沉積物。如果泥質(zhì)太軟，對(duì)爪簧密封片的推力有限，爪簧無法保證處于張開狀態(tài)，會(huì)對(duì)樣品造成較大擾動(dòng)。因此，必須設(shè)計(jì)合理的機(jī)械結(jié)構(gòu)，使抓簧在下扎時(shí)保持張開狀態(tài)，而在提升樣品時(shí)，及時(shí)閉合，完成取樣動(dòng)作。2)泄露問題。爪簧簧片之間以及爪簧和襯管之間存在間隙，軟質(zhì)泥沙相對(duì)更容易從間隙中泄露，由于庫區(qū)船只一般相對(duì)較小，取樣器更加容易產(chǎn)生擺動(dòng)、打轉(zhuǎn)，這些動(dòng)作都會(huì)加劇樣品的流失。中國專利CN2083189公開了一種“水下泥沙原狀樣取樣器”其基本結(jié)構(gòu)是有數(shù)個(gè)側(cè)通槽的鋸齒形環(huán)刀與簧片管滑動(dòng)配合，管內(nèi)有若干個(gè)簧片起承托泥沙作用，簧片管，兩半合管、棄土管、中接頭、重錘套管、上接頭依次螺紋聯(lián)接，中接頭下部有球閥，兩半合管內(nèi)壁裝土樣筒，該取樣器雖然拆卸方便，但也存在以下不足:1、需要使用鉆桿先伸入水下，如果水深較大，尤其水深超過60米，需要操縱連接鉆桿，增加購買鉆桿的費(fèi)用和連接鉆桿的時(shí)間，成本較高；2、如果水深較大，錘擊工作費(fèi)時(shí)費(fèi)力，通過錘擊取樣，對(duì)樣品產(chǎn)生較大擾動(dòng)，難以保證樣品原狀性；3、簧片始終向內(nèi)收縮用力剮蹭樣品，樣品表面受擾動(dòng)較大，尤其難以獲得較稀軟樣品；4、取出樣品在鐵皮桶內(nèi)，無法用肉眼辨別樣品分層、顏色和性狀，不易切割分層分析樣品。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0007]為了解決獲取水庫淤泥質(zhì)沉積物的低擾動(dòng)樣品困難問題，本實(shí)用新型目的就是提供一種設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡單、易操作和取樣效率高的水庫淤積物低擾動(dòng)切削式取樣刀頭，從而為準(zhǔn)確分析水庫淤積物物理化學(xué)特性提供技術(shù)支撐。
[0008]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是以下述方式實(shí)現(xiàn)的:
[0009]一種水庫淤積物低擾動(dòng)切削式取樣刀頭，由圓錐式切割器、底座、偏轉(zhuǎn)片、滑動(dòng)盤組成，其圓錐式切割器通過轉(zhuǎn)接管與帶有襯管的取樣管連接，圓錐式切割器內(nèi)腔是一上寬下窄中間有內(nèi)凸臺(tái)的圓錐式切割器、內(nèi)凸臺(tái)上固定有底座、底座上連接有若干偏轉(zhuǎn)片、偏轉(zhuǎn)片上連接有滑動(dòng)盤；底座上沿周線設(shè)有若干圓孔，滑動(dòng)盤上設(shè)有槽孔，偏轉(zhuǎn)片兩端上下面分別設(shè)有銷釘，偏轉(zhuǎn)片一端下面銷釘作為轉(zhuǎn)動(dòng)軸插入底座的圓孔內(nèi)、偏轉(zhuǎn)片另一端上面銷釘插入滑動(dòng)盤的槽孔內(nèi)隨著滑動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)封閉取樣管口。
[0010]在滑動(dòng)盤上焊接有一滑塊，滑塊外接一拉動(dòng)滑塊帶動(dòng)滑動(dòng)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的拉動(dòng)鋼絲。
[0011]偏轉(zhuǎn)片形狀為半圓環(huán)形。
[0012]偏轉(zhuǎn)片為彈簧鋼薄片，偏轉(zhuǎn)片至少為六片。
[0013]轉(zhuǎn)接管上與取樣管之間、下與滑動(dòng)盤之間設(shè)有橡膠調(diào)整片。
[0014]圓錐式切割器的外徑小于或等于155毫米。
[0015]圓錐式切割器下半部內(nèi)徑小于或等于90毫米。
[0016]偏轉(zhuǎn)片上下兩面的銷釘直徑小于6毫米。
[0017]本實(shí)用新型的積極效果是:
[0018]1、本實(shí)用新型配合安裝在取樣設(shè)備上使用，取樣時(shí)樣品直接進(jìn)入取樣襯管中，對(duì)樣品擾動(dòng)??；通過滑動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)，位于滑動(dòng)盤槽孔內(nèi)的銷釘從槽孔外端向內(nèi)滑動(dòng)，偏轉(zhuǎn)片向內(nèi)逐漸伸出，若干偏轉(zhuǎn)片旋轉(zhuǎn)呈疊狀圓環(huán)，環(huán)口逐漸收攏，直至關(guān)閉密封取樣管管口，避免取樣過程減少樣品的泄漏；盡可能保持了取出樣品原狀特性，為準(zhǔn)確分析淤積物的物理化學(xué)特性提供數(shù)據(jù)；有利于開展水庫淤積物低擾動(dòng)取樣工作，能夠補(bǔ)充并完善黃河泥沙實(shí)測資料，從而為準(zhǔn)確分析掌握水庫淤積物的淤積變化規(guī)律提供了技術(shù)支撐。
[0019]2、只使用取樣器，不需要鉆桿，大大節(jié)約成本且穩(wěn)定可靠；取樣器上端用鋼纜連接，下放入水中；只要有足夠鋼纜，可以適應(yīng)不同水深取樣要求；下放、提升時(shí)間較快，節(jié)約時(shí)間成本，提高水庫底部淤積物取樣效率。
[0020]3、不使用錘擊，利用切割器自重力使其尖下端插入水庫底部淤積物，進(jìn)行取樣，利用活塞的吸力抵消樣品進(jìn)入襯管的摩擦力，對(duì)樣品擾動(dòng)?。换钊恍枰馁M(fèi)燃料動(dòng)力，節(jié)省費(fèi)用和時(shí)間成本。
[0021]4、襯管是透明PC管，能用肉眼清晰辨別取出樣品分層、顏色和性狀，易于切割分段進(jìn)行樣品分析。
[0022]【專利附圖】

【附圖說明】:
[0023]圖1為本實(shí)用新型的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2為偏轉(zhuǎn)片結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖3為偏轉(zhuǎn)片關(guān)閉、封閉取樣管管口的工作狀態(tài)示意圖。
[0026]圖4為偏轉(zhuǎn)片打開、取樣管取樣時(shí)的工作狀態(tài)示意圖。
[0027]【具體實(shí)施方式】:
[0028]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明:
[0029]由圖1、圖2、圖3、圖4可以看出:本水庫淤積物低擾動(dòng)切削式取樣刀頭，由圓錐式切割器1、底座2、偏轉(zhuǎn)片3、滑動(dòng)盤4組成，其圓錐式切割器I通過轉(zhuǎn)接管5與帶有襯管7的取樣管6連接，圓錐式切割器I內(nèi)腔是一上寬下窄中間有內(nèi)凸臺(tái)的圓錐式切割器1、內(nèi)凸臺(tái)上固定有底座2、底座2上連接有若干偏轉(zhuǎn)片3、偏轉(zhuǎn)片3上連接有滑動(dòng)盤4 ;底座2上沿周線設(shè)有若干圓孔，滑動(dòng)盤4上設(shè)有的槽孔10，偏轉(zhuǎn)片3兩端上下面分別設(shè)有銷釘(8、9)，偏轉(zhuǎn)片一端下面銷釘9作為轉(zhuǎn)動(dòng)軸插入底座2的圓孔內(nèi)、偏轉(zhuǎn)片另一端上面銷釘8插入滑動(dòng)盤4的槽孔10內(nèi)隨著滑動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)封閉取樣管口。
[0030]由圖1還可以看出:在滑動(dòng)盤4上焊接有一滑塊，滑塊外接一拉動(dòng)滑塊帶動(dòng)滑動(dòng)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的拉動(dòng)鋼絲。
[0031]由圖1—圖4還可以看出:偏轉(zhuǎn)片3用很薄的彈簧鋼薄片制成，偏轉(zhuǎn)片3形狀為半圓環(huán)形。
[0032]由圖3、圖4還可以看出:偏轉(zhuǎn)片3至少為六片。
[0033]轉(zhuǎn)接管5上與取樣管6之間、下與滑動(dòng)盤4之間設(shè)有橡膠調(diào)整片。
[0034]圓錐式切割器的外徑小于或等于155毫米。
[0035]圓錐式切割器下半部內(nèi)徑小于或等于90毫米。
[0036]偏轉(zhuǎn)片上下兩面的銷釘(8、9)直徑小于6毫米。
[0037]本實(shí)用新型的操作程序:
[0038]取樣器在開啟取樣狀態(tài)時(shí)，偏轉(zhuǎn)片是打開狀態(tài)，將取樣器向水下插入淤積沉積物中，沉積物樣品順利通過切割器內(nèi)部，取樣器取樣完畢后拉動(dòng)鋼絲，鋼絲連接著滑塊，拉動(dòng)滑塊帶動(dòng)滑動(dòng)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，滑動(dòng)盤轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)偏轉(zhuǎn)片旋轉(zhuǎn)，逐漸關(guān)閉取樣管管口，防止樣品泄漏，最后將取樣器上升，低擾動(dòng)樣品順利從水庫底部取出。
【權(quán)利要求】
1.一種水庫淤積物低擾動(dòng)切削式取樣刀頭，由圓錐式切割器(I)、底座(2)、偏轉(zhuǎn)片(3)、滑動(dòng)盤(4)組成，其特征在于:圓錐式切割器(I)通過轉(zhuǎn)接管(5)與帶有襯管(7)的取樣管(6)連接，圓錐式切割器(I)內(nèi)腔是一上寬下窄中間有內(nèi)凸臺(tái)的圓錐式切割器(I)、內(nèi)凸臺(tái)上固定有底座(2 )、底座(2 )上連接有若干偏轉(zhuǎn)片(3 )、偏轉(zhuǎn)片(3 )上連接有滑動(dòng)盤(4 );底座(2)上沿周線設(shè)有若干圓孔，滑動(dòng)盤(4)上設(shè)有的槽孔(10)，偏轉(zhuǎn)片(3)兩端上下面分別設(shè)有銷釘(8、9)，偏轉(zhuǎn)片一端下面銷釘(9)作為轉(zhuǎn)動(dòng)軸插入底座(2)的圓孔內(nèi)、偏轉(zhuǎn)片另一端上面銷釘(8)插入滑動(dòng)盤(4)的槽孔(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水庫淤積物低擾動(dòng)切削式取樣刀頭，其特征在于:在滑動(dòng)盤(4)上焊接有一滑塊，滑塊外接一拉動(dòng)滑塊帶動(dòng)滑動(dòng)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的拉動(dòng)鋼絲。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水庫淤積物低擾動(dòng)切削式取樣刀頭，其特征在于:偏轉(zhuǎn)片(3)形狀為半圓環(huán)形。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水庫淤積物低擾動(dòng)切削式取樣刀頭，其特征在于:偏轉(zhuǎn)片(3)為彈簧鋼薄片，偏轉(zhuǎn)片(3)至少為六片。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水庫淤積物低擾動(dòng)切削式取樣刀頭，其特征在于:轉(zhuǎn)接管(5)上與取樣管(6)之間、下與滑動(dòng)盤(4)之間設(shè)有橡膠調(diào)整片。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的水庫淤積物低擾動(dòng)切削式取樣刀頭，其特征在于:圓錐式切割器的外徑小于或等于155毫米。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水庫淤積物低擾動(dòng)切削式取樣刀頭，其特征在于:圓錐式切割器下半部內(nèi)徑小于或等于90毫米。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的水庫淤積物低擾動(dòng)切削式取樣刀頭，其特征在于:偏轉(zhuǎn)片上下兩面的銷釘(8、9)直徑小于6毫米。
【文檔編號(hào)】G01N1/12GK203422245SQ201320413564
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年7月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月12日
【發(fā)明者】楊勇, 鄭軍, 張雷, 張彬, 張小成, 高俊生, 杜新武, 陳豪 申請人:黃河水利委員會(huì)黃河水利科學(xué)研究院