专利名称：一种旋切式柱状沉积物采样器的制作方法
技术领域：
本发明涉及河流近岸及浅海滩涂的沉积物采集技术，尤其是一种旋切式柱状沉积物采 样器。
背景技术：
沉积物是海洋、湖泊以及河流等水体的重要组成部分，它能够通过沉淀-溶解、吸附-解吸等多种途径与上覆水体之间进行物质交换，对于水体中各种污染物的迁移转化和底栖 生物起着重要作用，因此沉积物监测是水体环境调査和科研工作中的重要环节。沉积物样 品采集是实现沉积物监测的必要前提，目前国内外主要的沉积物采样器分为抓斗式和柱状
式两类抓斗式采样器结构简单、操作方便，但仅适合采集表层20cm左右的样品，且对 沉积物样品扰动大、密封性差，易造成样品流失和采集效率低等问题，通常只用于表层混 合态沉积物样品的采集；柱状式采样器是通过垂直插入沉积物中获取未受扰动的柱状沉积 物样品，所取得的样品具有很好的代表性。柱状式采样器主要包括重力采样器、重力活塞 采样器和振动活塞采样器等，目前使用的柱状式采样器大多结构复杂，体积较大且笨重， 有时还需要配备大型平台、电动绞车和起吊装置等，操作不方便且价格昂贵，因而推广应 用受到一定限制。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种旋切式柱状沉积物采样器，该沉积 物采样器结构简单、造价低廉、使用方便且采样效果良好。 本发明的技术方案
一种旋切式柱状沉积物采样器，由取样管、旋切系统和支撑板组成；取样管由正半管、
配半管、顶盖、管头和手动杆构成，正半管与配半管为一段圆管沿轴向均分而成的两部分， 正半管与配半管沿轴向外侧一边通过合页连接，另一边通过孔板用螺栓螺母连接并形成一 个能够开合的圆柱筒状体，顶盖由分别固定于正半管与配半管两边的两个半圆形板构成， 在两个顶盖的圆心处沿取样管轴向分别设有半圆形凹槽，当正半管与配半管闭合时两个半 圆形凹槽构成圆孔，在正半管的顶盖下方设有与取样管轴向垂直的半圆形固定板，固定板 固定于正半管内侧管壁，在固定板的圆心处沿取样管轴向设有半圆形凹槽，管头位于配半 管的底部由半个正圆锥腔体和三角形平板构成，正圆锥腔体的底面直径与取样管的直径相 等，其底边与配半管的底边固定连接成一体，三角形平板固定在半个正圆锥腔体的侧面，
手动杆固定于取样管的上端，用于采样器插入沉积物或从沉积物中拔出；旋切系统由旋切 刀片、套管、旋转杆、旋切手柄和止动卡构成，旋切刀片为直径小于取样管的半圆形刀片 且半圆边带刃，旋切刀片相互平行、曲边共面、间距相等并垂直固定于旋转杆上，套管固
定于正半管的固定板和顶盖之间，套管的中轴线与取样管的中轴线重合，旋转杆的下端为 固定的旋切刀片，上端则穿过固定板上的凹槽、套管和两个顶盖中间凹槽构成的圆孔并与 旋切手柄固定连接，在旋转杆上设有两个止动卡，其分别位于固定板的下部与顶盖的上部 以防止旋转杆沿轴向窜动；支撑板位于配半管内并由长方形隔板在同一平面依次排列构 成，每块隔板的两个立边分别与配半管的内侧固定连接，在每块隔板的中心部位沿取样管 轴向设有一条横截面呈半圆形的凹槽以容纳旋转杆，两块相邻隔板之间设有间隙以便旋切 刀片能自由旋切。
所述的手动杆为四根短杆，在正半管和配半管的外壁顶端分别固定两根，四根手动杆 位于同一平面且均布，每根手动杆通过螺纹与加长杆相连以增加转动力矩。
所述的正半管和配半管的管壁上部各设有两个排水孔，固定板上设有两个透水孔。
所述的旋切手柄呈立式长环形，旋切手柄的环面与旋切刀片的直边共面，在朝向旋切 刀片方向的旋切手柄环面上刻"正"字，在另一环面刻"反"字。
所述的旋切系统设有止旋装置，其采用两根止旋杆，分别穿过正半管的半圆形顶盖穿 孔和固定板穿孔，该穿孔分别位于顶盖和固定板圆心的两侧，两根止旋杆外端分别通过止 旋挡块与旋切手柄相抵，止旋档块既能够与旋切手柄和止旋杆共同连接使三者连成一体， 也能够拆卸使三者分离，止旋杆插入顶盖穿孔和固定板穿孔后，通过止旋挡块与旋切手柄 相抵，对旋转杆和旋切刀片的旋转起限位作用，在旋转旋切手柄时将止旋杆拔出。
所述的支撑板的宽度与取样管内径相等，支撑板的数目与旋切刀片数目相等。
所述的三角形平板上设有一个圆形排渣孔。
所述取样管的内径为10-25 cm、管壁厚度为2 3mm、长度为50~200 cm;固定板与 顶盖间距为10~15 cm;套管内径为1~1.5 cm;旋转杆直径比套管内径小1.5~2mm;半圆 形旋切刀片的直径比取样管内径小2 2.5mm、厚度为0.5-0.7 mm、数量为5~15个、间距 为5~10 cm;管头的三角形平板上圆形排渣孔的直径为2~3 cm。
所述正半管和配半管的管壁上的排水孔直径为1~1.5 cm;固定板上的透水孔直径为 1.5~2 cm。
本发明的优点和有益效果是1)该采样器结构简单，造价低廉，操作方便，易于维 护与携带，无需机械或电动驱动；2)采用半圆锥形管头使得取样管易于插入沉积物中， 可有效采集深度为150~200 cm以内的沉积物样品，仅需2~3人即可完成现场采样工作；3) 采用旋切刀片不仅能够防止沉积物的回落和上下层沉积物的混合，而且简化了分层取样的 操作步骤，因此具有良好的分层取样效果。
图1为本发明开启状态结构示意图。
图2为本发明闭合状态正视结构示意图。
图3为本发明闭合状态俯视结构示意图。
图4为图1的A-A剖视图。
图5为图1的B-B剖视图。
图中l.正半管 2.配半管 3-1、 II.顶盖 4.合页 5.孔板 6.固定板 7.旋切刀片 8.套管 9.旋转杆 IO.旋切手柄 ll.止动卡 12.止旋杆 13. 隔板 14.凹槽 15.间隙 16.正圆锥腔体 17.三角形平板 18.手动杆 19. 加长杆 20.排水孔 21.透水孔 22.固定板穿孔 23.顶盖穿孔 24.排渣孔 25.止旋档块 26.螺栓螺母
具体实施例方式
本发明通过以下实施例并结合附图进一步详述，但本实施例所叙述的技术内容是说明 性的，而不是限定性的，不应依次来局限本发明的保护范围。
一种旋切式柱状沉积物采样器，由取样管、旋切系统和支撑板组成；取样管由正半管 1、配半管2、顶盖3、管头和手动杆18构成，正半管1与配半管2为一段圆管沿轴向均 分而成的两部分，正半管1与配半管2沿轴向外侧一边通过合页4连接，另一边通过孔板 5用螺栓螺母26连接并形成一个能够开合的圆柱筒状体，顶盖3由分别固定于正半管与 配半管两边的两块半圆形板3-I、 II构成，在两个顶盖3-I、 n的圆心处沿取样管轴向分 别设有半圆形凹槽，当正半管1与配半管2闭合时两个半圆形凹槽构成圆孔，在正半管l 的顶盖3-1下方设有与取样管轴向垂直的半圆形固定板6，固定板6固定于正半管1内侧 管壁，在固定板的圆心处沿取样管轴向设有半圆形凹槽，正半管1和配半管2的外壁顶部 分别固定有两根手动杆18，四根手动杆18位于同一平面，每根手动杆18通过螺纹与长 管19相连，正半管1和配半管2的管壁上部各设有两个排水孔20，固定板6上设有两个 透水孔21，管头位于配半管2的底部由半个正圆锥腔体16和三角形平板17构成，正圆 锥腔体16的底面直径与取样管的直径相等，其底边与配半管2的底边固定连接成一体， 三角形平板17固定在半个正圆锥腔体16的侧面，三角形平板17上设有一个圆形排渣孔 24，手动杆18为四根手动杆，在正半管1和配半管2的外壁顶端分别固定两根，四根手 动杆位于同一平面且均布，每根手动杆通过螺纹与加长杆19相连以增加转动力矩，手动 杆18用于采样器插入沉积物或从沉积物中拔出；旋切系统由旋切刀片7、套管8、旋转杆 9、旋切手柄10和止动卡11构成，旋切刀片7为直径小于取样管的半圆形刀片且半圆边 带刃，旋切刀片7相互平行、曲边共面、间距相等并垂直固定于旋转杆9上，套管8固定 于取样管的固定板6和顶盖3-I之间，套管8的中轴线与取样管的中轴线重合，旋转杆9 的下端为固定的旋切刀片7，上端则穿过固定板上的凹槽、套管8和两个顶盖3-I、 II中 间凹槽构成的圆孔并与旋切手柄10固定连接，在旋转杆9上设有两个止动卡11，其分别 位于固定板6的下部与顶盖3-1的上部以防止旋转杆9沿轴向窜动，旋切手柄10呈立式 长环形，旋切手柄10的环面与旋切刀片7的直边共面，在朝向旋切刀片方向的旋切手柄 环面上刻"正"字，在另一环面刻"反"字，旋切系统设有止旋装置，其采用两根止旋杆12， 分别穿过正半管1的半圆形顶盖穿孔22和固定板穿孔23，该穿孔22、 23分别位于顶盖 3-1和固定板6圆心的两侧，两根止旋杆12外端分别通过止旋挡块25与旋切手柄10相
抵，止旋档块25既能够与旋切手柄10和止旋杆12共同连接使三者连成一体，也能够拆 卸使三者分离，止旋杆12插入顶盖穿孔22和固定板穿孔23后，通过止旋挡块25与旋切 手柄10相抵，对旋转杆9和旋切刀片7的旋转起限位作用，在旋转旋切手柄IO时将止旋 杆12拔出；支撑板位于配半管2内并由长方形隔板13在同一平面依次排列构成，每块隔 板13的两个立边分别与配半管2的内侧固定连接，在每块隔板13的中心部位沿取样管轴 向设有一条横截面呈半圆形的凹槽14以容纳旋转杆9，两块相邻隔板13之间设有间隙15 以便旋切刀片7能自由旋切，支撑板13的宽度与取样管内径相等，支撑板13的数目与旋 切刀片数目相等；固定板6上的凹槽、顶盖3-I、 1I上的凹槽以及隔板13上的凹槽14的 内径与套管8的内径相等。
本实施例中，取样管的直径为15 cm、管壁厚度为3 mm、长度为150cm;固定板与 顶盖间距为13cm;套管管径为1.2cm;旋转杆直径为10mm;半圆形旋切刀片的直径为 14.8 cm、厚度为0.6mm、数量为12个、间距为8 cm;管头的三角形平板上圆形排渣孔的 直径为2.5cm;正半管和配半管的管壁上的排水孔直径为1.2cm;固定板上的透水孔直径 为1.5cm。取样管的旋切刀片采用硬质不锈钢制造；取样管的其余部件均采用普通不锈钢 制造。除螺栓螺母的连接方式外，其余固定连接方法均为焊接。
本发明的使用方法1)将取样管平放，旋开孔板5上的螺栓螺母26，检査取样管内 部是否干净，进行必要的清理之后旋紧孔板5上的螺栓螺母26; 2)将取样管竖起，使管 头朝下，将旋切手柄10刻有"正"字的环面转向配半管2，向穿孔22、 23中插入止旋杆12 并通过止旋档块25与旋切手柄10相抵，将加长杆19通过螺纹与手动杆18连接；3)手 握加长杆19,用力将取样管垂直插入沉积物的预定深度；4)利用止旋档块25拔出止旋 杆12，将旋切手柄10刻有"反"字的环面用力转向配半管2，重新将设有止旋档块25的止 旋杆12插入穿孔22、 23; 5)手握加长杆19，用力将取样管从沉积物缓缓中拔出；6)卸 下加长杆19，将取样管平放，使正半管l朝下，此时手动杆18可起到支撑取样管平衡的 作用，旋开孔板5上的螺栓螺母26; 7)小心地将配半管2向上抬起一个小角度，注意观 察，若隔板13上粘有大量沉积物，则可借用刀片将其刮下，然后将配半管2完全开启；8) 根据需要，借用刀片可将半圆柱状沉积物再次分层，将沉积物挖出后迅速放入准备好的容 器中且贴上标签；9)清洗取样管后自然晾干，旋紧孔板5上的螺栓螺母26，保存待用。
权利要求
1.一种旋切式柱状沉积物采样器，其特征在于由取样管、旋切系统和支撑板组成；取样管由正半管、配半管、顶盖、管头和手动杆构成，正半管与配半管为一段圆管沿轴向均分而成的两部分，正半管与配半管沿轴向外侧一边通过合页连接，另一边通过孔板用螺栓螺母连接并形成一个能够开合的圆柱筒状体，顶盖由分别固定于正半管与配半管两边的两块半圆形板构成，在两个顶盖的圆心处沿取样管轴向分别设有半圆形凹槽，当正半管与配半管闭合时两个半圆形凹槽构成圆孔，在正半管的顶盖下方设有与取样管轴向垂直的半圆形固定板，固定板固定于正半管内侧管壁，在固定板的圆心处沿取样管轴向设有半圆形凹槽，管头位于配半管的底部由半个正圆锥腔体和三角形平板构成，正圆锥腔体的底面直径与取样管的直径相等，其底边与配半管的底边固定连接成一体，三角形平板固定在半个正圆锥腔体的侧面，手动杆固定于取样管的上端，用于采样器插入沉积物或从沉积物中拔出；旋切系统由旋切刀片、套管、旋转杆、旋切手柄和止动卡构成，旋切刀片为直径小于取样管的半圆形刀片且半圆边带刃，旋切刀片相互平行、曲边共面、间距相等并垂直固定于旋转杆上，套管固定于取样管的固定板和顶盖之间，套管的中轴线与取样管的中轴线重合，旋转杆的下端为固定的旋切刀片，上端则穿过固定板上的凹槽、套管和两个顶盖中间凹槽构成的圆孔并与旋切手柄固定连接，在旋转杆上设有两个止动卡，其分别位于固定板的下部与顶盖的上部以防止旋转杆沿轴向窜动；支撑板位于配半管内并由长方形隔板在同一平面依次排列构成，每块隔板的两个立边分别与配半管的内侧固定连接，在每块隔板的中心部位沿取样管轴向设有一条横截面呈半圆形的凹槽以容纳旋转杆，两块相邻隔板之间设有间隙以便旋切刀片能自由旋切。
2. 根据权利1所述的沉积物柱状样品采集器，其特征在于所述手动杆为四根短管， 在正半管和配半管的外壁顶端分别固定两根，四根手动杆位于同一平面且均布，每根手动 杆通过螺纹与加长杆相连以增加转动力矩。
3. 根据权利1所述的沉积物柱状样品采集器，其特征在于正半管和配半管的管壁 上部各设有两个排水孔，固定板上设有两个透水孔。
4. 根据权利1所述的沉积物柱状样品采集器，其特征在于所述旋切手柄呈立式长 环形，旋切手柄的环面与旋切刀片的直边共面，在朝向旋切刀片方向的旋切手柄环面上刻 "正"字，在另一环面刻"反"字。
5. 根据权利1所述的沉积物柱状样品采集器，其特征在于所述的旋切系统设有止 旋装置，其采用两根止旋杆，分别穿过正半管的半圆形顶盖穿孔和固定板穿孔，该穿孔分 别位于顶盖和固定板圆心的两侧，两根止旋杆外端分别通过止旋挡块与旋切手柄相抵，止 旋档块既能够与旋切手柄和止旋杆共同连接使三者连成一体，也能够拆卸使三者分离，止 旋杆插入顶盖穿孔和固定板穿孔后，通过止旋挡块与旋切手柄相抵，对旋转杆和旋切刀片 的旋转起限位作用，在旋转旋切手柄时将止旋杆拔出。
6. 根据权利1所述的沉积物柱状样品采集器，其特征在于所述的支撑板的宽度与 取样管内径相等，支撑板的数目与旋切刀片数目相等。
7. 根据权利1所述的沉积物柱状样品采集器，其特征在于所述的三角形平板上设 有一个圆形排渣孔。
8. 根据权利1所述的沉积物柱状样品采集器，其特征在于:所述取样管的直径为10~25cm、管壁厚度为2 3mm、长度为50-200 cm;固定板与顶盖间距为10~15 cm;套管管径 为l 1.5cm;旋转杆直径比套管内径小1.5 2mm;半圆形旋切刀片的直径比取样管内径小 2 2.5mm、厚度为0.5-0.7 mm、数量为5 15个、间距为5 10 cm;管头的三角形平板上 圆形排渣孔的直径为2 3cm。
9. 根据权利3所述的沉积物柱状样品采集器，其特征在于所述正半管和配半管的 管壁上的排水孔直径为1~1. 5 cm;固定板上的透水孔直径为1.5~2 cm。
全文摘要
一种旋切式柱状沉积物采样器，由取样管、旋切系统和支撑板组成；取样管由正半管、配半管、顶盖、管头和手动杆构成；取样管由正半管和配半管组成，且可通过轴向两侧的螺栓螺母与合页进行开合，管头由半个正圆锥腔体和三角形平板构成，其底边与配半管的底边固定连接，侧面用三角形平板封堵；旋切系统由旋切刀片、套管、旋转杆、旋切手柄和止动卡构成，旋切刀片呈半圆形且等距离垂直固定于旋转杆上，旋转杆通过套管固定于正半管的中轴线且可水平旋转；支撑板由长方形隔板等间距固定于配半管而成，相邻平板的间隙可保证旋切刀片自由旋切。该采样器采用旋切方式对沉积物进行分层，结构简单，造价低廉，操作方便，易于拆装和维护，且轻便易携带。
文档编号G01N1/12GK101358909SQ200810151309
公开日2009年2月4日 申请日期2008年9月12日 优先权日2008年9月12日
发明者张子种, 祝凌燕, 郝永俊 申请人:南开大学