一種天然河道表層底泥采集裝置制造方法
【專利摘要】一種天然河道表層底泥采集裝置，包括主架、支架、取樣桿和取樣頭，主架設(shè)置在支架上，取樣桿安裝在主架上，取樣頭連接在取樣桿的一端；所述主架包括固定座、套筒和套筒移動(dòng)機(jī)構(gòu)，套筒設(shè)置在固定座上，套筒與套筒移動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，套筒的兩端設(shè)置有定位卡頭；所述支架包括支腿、受力盤和連接架；所述取樣頭包括取樣箱、推拉套桿、轉(zhuǎn)動(dòng)桿和采樣閥門。首先將主架連接在支架上，支架固定在地面上；調(diào)節(jié)好取樣桿的長度，將取樣桿穿過主架中的套筒，取樣頭連接在取樣桿的最頂端；通過套筒移動(dòng)機(jī)構(gòu)使取樣桿向前移動(dòng)，帶動(dòng)取樣頭運(yùn)行取泥。該裝置實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離表層底泥采集，使采樣定位準(zhǔn)確、省時(shí)省力、攜帶方便，適于較淺的河道表層底泥采集。
【專利說明】一種天然河道表層底泥采集裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種采集天然河道表層底泥的裝置，可以實(shí)現(xiàn)沿河岸道路對河道各代表性斷面表層底泥快速采集，屬于水污染治理【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著流域點(diǎn)源和面源污染治理力度的加強(qiáng)及治理措施的完善，流域河道水質(zhì)不斷得到改善，而河道底泥往往扮演著河道水體污染物的源和匯的功能，當(dāng)歷史積存于河道底泥中的污染物濃度高于上覆水體時(shí)，污染物就會(huì)逐漸釋放于水體中，使水體再次受到污染，因此水體底泥污染作為水體內(nèi)源污染越來越受人們的重視。河道底泥污染物主要積聚于表層底泥，這一個(gè)河道橫斷面上，由于河流流速的不同及近岸人為干擾等因素，底泥污染物濃度往往差異較大，因此需在河道橫斷面的不同點(diǎn)位采集泥樣，才能全面反映河道橫斷面表層底泥污染情況。
[0003]中國專利文獻(xiàn)CN103592157A公開的一種河流底泥采樣器，雖然能夠快速取表層泥，但只能適于采集岸邊表層底泥樣品或借助于船只進(jìn)行河道橫斷面各代表性表層底泥取樣。CN202372378U公開的一種深水底泥采樣器，雖然解決了抓斗下水過程中的易關(guān)閉問題，實(shí)現(xiàn)了深水取樣的過程，但采樣過程須借助船只、橋梁或閘壩。
[0004]現(xiàn)有的表層泥取樣裝置多是圍繞加深取泥厚度、減少底泥擾動(dòng)、防止底泥泄漏等進(jìn)行創(chuàng)新，表層樣品的采集須借助船只或其它河道的橋梁、閘壩等固定附屬物。借助船只增加了取樣成本，而對于一些淺水河道船只甚至無法通行；借助橋梁、閘壩，所取底泥樣品會(huì)因橋梁、閘壩建設(shè)時(shí)施工對底泥干擾而失真；沿河道邊坡取樣具有因坡陡而滑入水中的危險(xiǎn)，且近岸表層底泥往往無法反映河道斷面的污染情況；人工下水取樣，則可能擾動(dòng)表層底泥而使樣品失真。
[0005]CN102128733A公開的《一種淺水表層底泥分層采樣器》，包括采樣筒和手柄，所述采樣筒為圓筒狀，上底密封，下底開放，采樣筒上設(shè)置兩個(gè)通孔，該采樣器解決了采樣勺采樣時(shí)底泥樣品中成分會(huì)在樣品穿越水層時(shí)產(chǎn)生流失的缺陷。
[0006]CN2893689公開的《仿生式表層底泥樣本采集器》，其收集箱為一個(gè)扁平形狀的箱體結(jié)構(gòu)，箱體底面為平板結(jié)構(gòu)，底面兩側(cè)為側(cè)立板，立板上部為頂面，頂面向后呈流線形狀，底板外部兩側(cè)均固定支撐翼板，收集箱兩端開口，收集箱后開口的底板向下形成刮泥板，頂面外部連接防翻浮子，收集箱前開口連接收集袋。該采樣器是在圓管沖擊式和雙葉挖掘式采泥器都不能很好的采集到底泥表層樣本的前提下設(shè)計(jì)的，模仿了泥鰍魚等吸食底棲物質(zhì)的魚類身體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，達(dá)到了準(zhǔn)確、高效、簡單采集表層底泥的效果。
[0007]但是上述采集器均需置于所需表層底泥的位置進(jìn)行采樣，人工操作時(shí)只能取到近岸邊表層底泥，要完成對河道橫斷面各代表性點(diǎn)位表層底泥的采集需借助船只、橋梁或閘壩，采樣費(fèi)時(shí)費(fèi)力。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對現(xiàn)有河道表層底泥采樣技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提出一種沿河岸可遠(yuǎn)距離操控、方便采集河道橫斷面不同代表點(diǎn)位表層底泥的天然河道表層底泥采集裝置，該裝置一方面解決遠(yuǎn)距離表層底泥采集困難的問題，另一方面使采樣定位準(zhǔn)確、省時(shí)省力、攜帶方便，適于水深較淺的河道表層底泥采集。
[0009]本發(fā)明的天然河道表層底泥采集裝置，采用以下技術(shù)方案:
該裝置，包括主架、支架、取樣桿和取樣頭，主架設(shè)置在支架上，取樣桿安裝在主架上，取樣頭連接在取樣桿的一端。
[0010]所述主架上設(shè)置有配重機(jī)構(gòu)。所述配重機(jī)構(gòu)包括配重桿、配重塊和配重塊移動(dòng)機(jī)構(gòu)，配重塊移動(dòng)機(jī)構(gòu)連接在配重桿上，配重塊連接在配重塊移動(dòng)機(jī)構(gòu)上。
[0011]配重塊移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括滑輪、滑輪座以及設(shè)置在配重桿底部的阻力齒，滑輪安裝在配重桿中的滑槽內(nèi)，滑輪座設(shè)置在配重桿上，滑輪座的內(nèi)腔中設(shè)置有滑桿，滑輪座的下部連接有阻力板，滑桿穿過阻力板與滑輪連接，滑桿與阻力板之間設(shè)置有彈簧，滑輪上連接配重塊。
[0012]所述配重機(jī)構(gòu)的下方設(shè)置有緩沖架，以在伸長或收縮取樣桿時(shí)，不至于由于配重過沉使取樣頭和取樣桿上揚(yáng)，保證整個(gè)設(shè)備在水平方向上的順利操作。
[0013]所述主架，包括固定座、套筒和套筒移動(dòng)機(jī)構(gòu)，套筒設(shè)置在固定座上，套筒與套筒移動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，套筒的兩端設(shè)置有定位卡頭。
[0014]套筒移動(dòng)機(jī)構(gòu)米用齒輪齒條機(jī)構(gòu)，齒條安裝在套筒側(cè)壁，齒條與齒輪哨合，齒輪通過轉(zhuǎn)軸安裝在固定座上，套筒另一側(cè)安裝有滾輪。所述齒輪可與一個(gè)小齒輪嚙合，通過轉(zhuǎn)動(dòng)小齒輪帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)省力，能夠大力推動(dòng)取樣桿。
[0015]所述支架包括支腿、受力盤和連接架，每個(gè)支腿的下方都設(shè)有一個(gè)固定盤，支腿的頂端均連接在受力盤上，受力盤上設(shè)置有中空轉(zhuǎn)軸，中空轉(zhuǎn)軸中插有連接架。
[0016]所述取樣頭，包括取樣箱、推拉套桿、轉(zhuǎn)動(dòng)桿和采樣閥門，取樣箱前端通過轉(zhuǎn)軸設(shè)置有采樣閥門，轉(zhuǎn)軸上連接有轉(zhuǎn)動(dòng)桿，轉(zhuǎn)動(dòng)桿與推拉套桿連接，推拉套桿中設(shè)置有內(nèi)腔，該內(nèi)腔中套裝有阻力桿，阻力桿固定連接在取樣箱的后端。
[0017]取樣箱的前端底部設(shè)置有楔形塊，可以使取樣頭輕松插入底泥中。取樣箱上部設(shè)有排水口。
[0018]將上述裝置運(yùn)至采集地點(diǎn)的堤岸后，首先將主架連接在支架上，支架固定在地面上。調(diào)節(jié)好取樣桿的長度，將取樣桿穿過主架中的套筒，取樣頭連接在取樣桿的最頂端。將取樣桿向前推動(dòng)，使延伸取樣頭延伸到達(dá)取樣點(diǎn)位接觸底泥，然后通過套筒兩側(cè)的定位卡頭固定住取樣桿。通過套筒移動(dòng)機(jī)構(gòu)使取樣桿向前移動(dòng)，帶動(dòng)取樣頭運(yùn)行取泥。
[0019]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離表層底泥采集，使采樣定位準(zhǔn)確、省時(shí)省力、攜帶方便，適于不同水深的河道表層底泥采集。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明表層底泥遠(yuǎn)距離采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2是主架的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖3是圖2的左視圖。
[0023]圖4是雙齒輪嚙合傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖5是配重機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖6是支架的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖7是取樣頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]其中:1、主架，2、配重機(jī)構(gòu)，3、支架，4、取樣桿，5、取樣頭，6、堤岸，7、緩沖架；11、固定座，12、齒輪，13、滾輪，14、定位卡頭，15、滑槽，16、套筒，17、齒條，18、搖桿，19、擋板，20、小齒輪；21、配重桿，22、滑輪，23、滑輪座，24、阻力板，25、阻力齒，26、配重塊，27、滑桿，28、彈簧；31、連接架，32、中空轉(zhuǎn)軸，33、支腿，34、固定盤，35、受力盤；51、取樣箱，52、阻力桿，53、推拉桿，54、傳動(dòng)桿，55、轉(zhuǎn)動(dòng)桿，56、轉(zhuǎn)動(dòng)軸，57、采樣閥門，58、移動(dòng)環(huán)，59、楔形塊，510、排水口。

【具體實(shí)施方式】
[0028]本發(fā)明天然河道表層底泥采集裝置，如圖1所示，包括主架1、配重機(jī)構(gòu)2、支架3、取樣桿4和取樣頭5，主架I設(shè)置在支架3上，配重機(jī)構(gòu)2設(shè)置在主架I上，配重機(jī)構(gòu)2的下方設(shè)置有緩沖架7，取樣桿4安裝在主架I上，可在主架I內(nèi)滑動(dòng)，取樣頭5安裝在取樣桿4的一端。支架3置于堤岸6上。
[0029]主架I的結(jié)構(gòu)如圖2和圖3所示，包括固定座11、套筒16和套筒移動(dòng)機(jī)構(gòu)，套筒16設(shè)置在固定座11上，套筒16與套筒移動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，套筒16的兩端設(shè)置有定位卡頭14。套筒移動(dòng)機(jī)構(gòu)采用齒輪齒條機(jī)構(gòu)，齒條17安裝在套筒16，齒條17與齒輪12嚙合，齒輪12通過轉(zhuǎn)軸安裝在固定座11上，轉(zhuǎn)軸上安裝有搖桿18。為了使套筒16順利移動(dòng)，其上安裝有滾輪13，滾輪13與固定座11上的滑槽15相配合，使套筒16移動(dòng)的同時(shí)防止其轉(zhuǎn)動(dòng)。套筒16的上方設(shè)置有擋板19，擋板19固定在固定座11上，防止套筒16在豎直面上脫離固定座11。套筒移動(dòng)機(jī)構(gòu)也可以采用螺旋移動(dòng)機(jī)構(gòu)、液壓缸、電動(dòng)缸等機(jī)構(gòu)。滾輪13和擋板19也可以采用導(dǎo)軌取代其作用。
[0030]取樣桿4由套筒16中穿過，并通過套筒16兩側(cè)的定位卡頭14實(shí)現(xiàn)軸向定位。當(dāng)取樣頭5插入底泥中時(shí)，將套筒16兩端的定位卡頭14固定，轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪12，套筒16移動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)取樣桿4和取樣頭5移動(dòng)，進(jìn)行取樣。為了省力，可以采用雙齒輪嚙合傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，如圖4所示，將齒輪12與一個(gè)比其小的小齒輪20嚙合，通過轉(zhuǎn)動(dòng)小齒輪20帶動(dòng)齒輪12轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)省力，能夠大力推動(dòng)取樣桿4。
[0031]主架I的下方設(shè)有配重機(jī)構(gòu)2，使整個(gè)裝置受力平衡，達(dá)到操作省力的目的。如圖5所示，配重機(jī)構(gòu)2包括配重桿21、配重塊和配重塊移動(dòng)機(jī)構(gòu)，配重塊移動(dòng)機(jī)構(gòu)連接在配重桿21上，配重塊連接在配重塊移動(dòng)機(jī)構(gòu)上。配重塊移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括滑輪22、滑輪座23以及設(shè)置在配重桿21底部的阻力齒25，滑輪22安裝在配重桿21中的滑槽內(nèi)，滑輪座23設(shè)置在配重桿21上，滑輪座23的內(nèi)腔中設(shè)置有滑桿27，滑輪座23的下部連接有阻力板24，滑桿27穿過阻力板24與滑輪22連接，滑桿27與阻力板24之間設(shè)置有彈簧28，彈簧28內(nèi)置于滑輪座23的內(nèi)腔中。配重塊26通過掛鉤連接在滑輪22的下端。配重塊26可以累加，并可以根據(jù)取樣桿4的延伸長度，調(diào)節(jié)配重塊的位置和重量。由于滑輪22只在滑槽內(nèi)移動(dòng)，而不會(huì)上下動(dòng)，向上提拉滑輪座23時(shí)，內(nèi)置彈簧28被壓縮，阻力板24隨滑輪座23 —起上移，遠(yuǎn)離阻力齒25，即可推動(dòng)滑輪22移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)配重塊26的前后位置調(diào)節(jié)。當(dāng)放下滑輪座23時(shí)，阻力板24隨之下落，并在內(nèi)置彈簧28的作用下卡在阻力齒25內(nèi)，使配重塊26的位置固定。
[0032]支架3采用三角架的結(jié)構(gòu)，如圖6所示，包括支腿33、受力盤35和連接架31，每個(gè)支腿33的下方都設(shè)有一個(gè)固定盤34，起到固定于地面的作用。支腿33的頂端均連接在一個(gè)受力盤35上，受力盤35上設(shè)置有中空轉(zhuǎn)軸32，使其固定且受力平衡。中空轉(zhuǎn)軸32中插有連接架31，使得連接架31只能在中空轉(zhuǎn)軸32的垂直面方向上旋轉(zhuǎn)。連接架31與主架I的固定座11連接在一起。
[0033]取樣桿4采用多節(jié)伸縮管，或由多節(jié)短桿通過螺紋連接而成，短桿為鍍鋅鐵質(zhì)空心圓桿，取樣時(shí)根據(jù)取樣距離決定連接的取樣桿長度。
[0034]取樣頭5與取樣桿4可以通過內(nèi)螺紋連接，拆卸方便。取樣頭5的結(jié)構(gòu)如圖7所不，主要包括取樣箱51、推拉套桿53、轉(zhuǎn)動(dòng)桿55、移動(dòng)環(huán)58和米樣閥門57。取樣箱51為長方體，其前端通過轉(zhuǎn)軸56設(shè)置有采樣閥門57，轉(zhuǎn)軸56上連接有轉(zhuǎn)動(dòng)桿55，轉(zhuǎn)動(dòng)桿55上套有移動(dòng)環(huán)58，移動(dòng)環(huán)58通過傳動(dòng)桿54與推拉套桿53連接。推拉套桿53中設(shè)置有內(nèi)腔。取樣箱51的前端底部設(shè)置有楔形塊59，可以使取樣頭輕松插入底泥中。取樣箱51的后端設(shè)置有阻力桿52，阻力桿52的外端套裝在推拉套桿53的內(nèi)腔中，推拉套桿53通過該內(nèi)腔與阻力桿52相對移動(dòng)。取樣箱51上部設(shè)有排水口 510。
[0035]取泥時(shí)，推拉套桿53后端(圖6的右側(cè)為后，左側(cè)為前)與取樣桿4連接，通過主架I內(nèi)的套筒移動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)取樣桿4向前移動(dòng)，取樣桿4推動(dòng)推拉套桿53向前，傳動(dòng)桿54隨之向前移動(dòng)，傳動(dòng)桿54通過移動(dòng)環(huán)58推動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)桿55移動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)桿55又推動(dòng)轉(zhuǎn)軸56轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)采樣閥門57逆時(shí)針打開。當(dāng)推拉套桿53被阻力桿52阻擋，無法前進(jìn)時(shí)，采樣閥門57完全打開。取樣桿4繼續(xù)前進(jìn)，使表層底泥采集進(jìn)取樣箱51。隨著底泥進(jìn)入取樣箱51，迫使取樣箱51內(nèi)的水流由排水口 510排出。當(dāng)取樣箱51內(nèi)采集滿表層底泥后，向后移動(dòng)取樣桿4，取樣桿4帶動(dòng)推拉套桿53向后移動(dòng)，推拉套桿53再通過傳動(dòng)桿帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)桿55順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使采樣閥門57順時(shí)針關(guān)閉，防止底泥滑落。當(dāng)推拉套桿53與阻力桿52接觸時(shí)，拉動(dòng)取樣箱51同時(shí)移動(dòng)，移出河道。采集完成后，取樣頭收回的過程中，根據(jù)取樣桿上設(shè)置的標(biāo)識，取樣過程保持取樣桿不轉(zhuǎn)動(dòng)，保持取樣箱的排水口 510處于取樣箱51最上端，所取底泥不會(huì)泄漏出去。
[0036]緩沖架7的作用是可以在伸長或收縮取樣桿4時(shí)，不至于由于配重過沉使取樣頭、取樣桿上揚(yáng)，保證整個(gè)設(shè)備在水平方向上的順利操作。
[0037]到達(dá)采集地點(diǎn)的堤岸后，首先將主架I的固定座11連接在支架3的連接架31上，主架I便可以實(shí)現(xiàn)豎直(上下)方向多角度翻轉(zhuǎn)。支架3固定在地面上。將取樣桿4穿過主架I中的套筒16，取樣頭5連接在取樣桿4的最頂端。根據(jù)取樣距離，調(diào)節(jié)取樣桿4的長度，然后通過套筒16兩端的定位卡頭14將取樣桿4固定。當(dāng)需要加力采集泥樣時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)搖桿18，通過齒輪齒條嚙合帶動(dòng)套筒16及取樣桿4移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)省力推進(jìn)。如果取泥完成需要收回取樣頭5時(shí)，采用同樣的方法實(shí)現(xiàn)省力回拉。配重機(jī)構(gòu)2與主架I相組合，隨著取樣桿4的不斷加長及前伸，可通過配重機(jī)構(gòu)2進(jìn)行平衡。取樣頭5采用傳動(dòng)桿54與移動(dòng)環(huán)58設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)采泥時(shí)采樣閥門57的打開與關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)采泥樣品不會(huì)泄落或受水流沖蝕，確保米泥完成。
【權(quán)利要求】
1.一種天然河道表層底泥采集裝置，包括主架、支架、取樣桿和取樣頭，其特征是，主架設(shè)置在支架上，取樣桿安裝在主架上，取樣頭連接在取樣桿的一端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述河道表層底泥沿河岸遠(yuǎn)距離采集裝置，其特征是，所述主架上設(shè)置有配重機(jī)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述河道表層底泥沿河岸遠(yuǎn)距離采集裝置，其特征是，所述配重機(jī)構(gòu)包括配重桿、配重塊和配重塊移動(dòng)機(jī)構(gòu)，配重塊移動(dòng)機(jī)構(gòu)連接在配重桿上，配重塊連接在配重塊移動(dòng)機(jī)構(gòu)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述天然河道表層底泥采集裝置，其特征是，所述配重塊移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括滑輪、滑輪座以及設(shè)置在配重桿底部的阻力齒，滑輪安裝在配重桿中的滑槽內(nèi)，滑輪座設(shè)置在配重桿上，滑輪座的內(nèi)腔中設(shè)置有滑桿，滑輪座的下部連接有阻力板，滑桿穿過阻力板與滑輪連接，滑桿與阻力板之間設(shè)置有彈簧，滑輪上連接配重塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述天然河道表層底泥采集裝置，其特征是，所述配重機(jī)構(gòu)的下方設(shè)置有緩沖架。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述天然河道表層底泥采集裝置，其特征是，所述主架包括固定座、套筒和套筒移動(dòng)機(jī)構(gòu)，套筒設(shè)置在固定座上，套筒與套筒移動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，套筒的兩端設(shè)置有定位卡頭。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述天然河道表層底泥采集裝置，其特征是，所述套筒移動(dòng)機(jī)構(gòu)采用齒輪齒條機(jī)構(gòu)，齒條安裝在套筒，齒條與齒輪嚙合，齒輪通過轉(zhuǎn)軸安裝在固定座上，套筒上安裝有滾輪。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述天然河道表層底泥采集裝置，其特征是，所述支架包括支腿、受力盤和連接架，每個(gè)支腿的下方都設(shè)有一個(gè)固定盤，支腿的頂端均連接在受力盤上，受力盤上設(shè)置有中空轉(zhuǎn)軸，中空轉(zhuǎn)軸中插有連接架。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述天然河道表層底泥采集裝置，其特征是，所述取樣頭包括取樣箱、推拉套桿、轉(zhuǎn)動(dòng)桿和采樣閥門，取樣箱前端通過轉(zhuǎn)軸設(shè)置有采樣閥門，轉(zhuǎn)軸上連接有轉(zhuǎn)動(dòng)桿，轉(zhuǎn)動(dòng)桿與推拉套桿連接，推拉套桿中設(shè)置有內(nèi)腔，該內(nèi)腔中套裝有阻力桿，阻力桿固定連接在取樣箱的后端。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述天然河道表層底泥采集裝置，其特征是，所述取樣箱的前端底部設(shè)置有楔形塊，取樣箱上部設(shè)有排水口。
【文檔編號】G01N1/10GK104502146SQ201410839059
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月30日
【發(fā)明者】張彥浩, 黃理龍, 張志斌, 孫翠珍, 林建偉, 張亞雷 申請人:山東建筑大學(xué)