专利名称：一种无扰动沉积物柱芯采样器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于对水下沉积物柱芯样品进行采集的采样装置，具体地说涉及一种
多方式无扰动沉积物柱芯采样器。
背景技术：
沉积物柱芯采样器是一种广泛应用于环境、生态等方面研究的科研仪器，目前所 设计开发的沉积物柱芯采样装置种类繁多，各具特色，但仍存在不足，主要表现在以下几方 面 (1)采样时产生扰动，无法保证沉积物界面水的澄清，甚至破坏沉积层序的原始状 态。 (2)采样方式单一，对采样环境要求较高，对不同采样环境的综合适应性较差，特 别是大多采样器只能单一的应用于深水或浅水沉积物的采集，无法满足不同水深条件下的 采集工作，为研究工作带来很大不便。 (3)对于深水沉积物的采集多数只能达到40 80cm的厚度，无法满足某些研究领 域的科学需要。
实用新型内容本实用新型的目的是设计一种无扰动沉积物柱芯采样器，能够通过多种方式无扰 动采集更长的沉积物柱芯，采集的沉积物界面水可保持澄清。 为实现上述目的，本实用新型提供的无扰动沉积物柱芯采样器，主要包括 —连接器，由上连杆和过渡腔体组成；上连杆为一空心金属管，连接一提放采样器 的缆绳；过渡腔体中的上法兰和下法兰由螺栓连接固定，上法兰和下法兰之间形成开放式 结构的腔体；上连杆连接固定于上法兰上； 腔体与下法兰之间设有密封圈； 腔体内安装有单向阀，该单向阀在腔体内可上下移动； —配重体，为一中通的圆柱体，固定在两条配重连杆的一端，该两条配重杆的另一 端固定在过渡腔体的下法兰上； 采样管穿过配重体，采样管的上端插入腔体中，由密封圈固定和密封，采样管的上 端为通畅状态。 在配重体的上方设置有可拆卸配重，该可拆卸配重为中通的圆柱体，固定在配重 连杆上。 在配重体的上方设置有捶击配重，该捶击配重为中通的圆柱体，在配重连杆上可 以作上下移动；捶击配重上连接一绳索。 上杆连由螺栓连接采样器连杆。 采样管为有机玻璃管。 配重体、可拆卸配重、配重连杆和上连杆为不锈钢。[0018] 连接器的上连杆内装有牵弓I架，该牵引架连接一绳索。 本实用新型提供的扰动沉积物柱芯采样器，通过各组件的不同组合，可实现自由 下落式、捶击式、连杆式三种采样方式，能适用于多种复杂的采样环境；所采集的沉积物厚 度可达80 150cm ;并且具有体积小、重量轻、结构简单、动作可靠的特点，弥补了现有沉积 物柱芯采样装置的不足。
图la为配置有可拆卸配重的采样器的结构示意图。 图lb为配置有锤击配重的采样器的结构示意图。 图lc为配置有采样器连杆的采样器的结构示意图。 图2为采样器中的连接器的结构示意图。
具体实施方式本实用新型的采样器，是由连接系统、配重(包括配重体、可拆卸配重、捶击配 重)、采样管顶端密封系统、采样器连杆系统、采样管五部分组成。连接系统由上连杆和过渡 腔体组成，通过螺纹连接在一起，上连杆内有牵引支架和螺栓孔用以连接缆绳或上端连杆。 过渡腔体由上、下法兰和密封圈构成，通过密封圈的形变可将采样管固定于连接系统上。采 样器配重体通过配重连杆连接于连接系统下端，用以降低采样器的重心，使其在水中下沉 时保持竖直状态。可拆卸配重和捶击配重装配于配重连杆上，可自由滑动。 采样器无扰动采样通过采样器上端腔体内灵活的单向阀来实现。单向阀由单向阀 主体和橡胶垫组成，使用铝质和橡胶材料制造，可单向开启。采样器下落时，采样管内水压 增大，单向阀开启，采样管内的水压可由采样器上方开放式空腔释放，保证采样管内畅通水 道，防止表层沉积物因水压而受到扰动，使沉积物界面水保持澄清，从而实现无扰动采样； 采样器上提时，单向阀关闭，采样管上端形成真空，使沉积物在采样器上提过程中保留在采 样管中。 使用缆绳和连杆系统分别可组成自由下落式重力采样器和连杆式采样器，可以实 现不同水深下沉积物柱芯样品的采集。选用缆绳、连接系统、配重、采样管顶端密封系统、采 样管可组成自由下落式重力采样器，可用于深水区域沉积物柱芯的采集，采样器在下端配 重的作用下，重心较低，可在水中竖直下落，当采样管下沉到沉积物界面时，采样管在采样 器自身重力的作用下插入沉积层中。选用采样器顶端连杆系统、连接系统、配重、采样管顶 端密封系统、采样管可组成连杆式采样器，可用于浅水区域沉积物柱芯的采集，采样器上端 连杆由lm或2m长的不锈钢管组成，由螺栓逐段连接并与采样器连接系统上端连接，采集样 品时，根据水深的不同，选取不同长度和数量的连杆进行连接，通过连杆在水面以上施加外 力，使采样管插入沉积层中。 沉积物采集厚度的增加根据采样环境的不同，分别选择采样器可拆卸配重、捶击 配重、采样器上端连杆组件来实现。采集深水区域沉积物柱芯时，使用自由下落式重力采样 器组合，采样器依靠自重提供的冲击力插入沉积层中，因此采样器配重的重量直接决定了 沉积物柱芯的采集深度，本采样器配置有可拆卸配重，配重重量为5Kg和10Kg两种，通过配 重的搭配可调整采样器的自重，以达到增加沉积物采集厚度的目的。此外，在一些深水沉积物较为致密的情况下，即使增加采样器的自重，所采集的沉积物厚度也很难增加，因此采样 器设计增加了捶击配重，捶击配重可在配重连杆上自由滑动，捶击配重两侧各有一不锈钢 环用以连接绳索，采样时通过连接捶击配重的绳索的牵引，使捶击配重向下捶击采样器配 重体，使采样管插入致密的沉积物中，以增加所采集沉积物的厚度。采集浅水区域沉积物柱 芯时，使用连杆式采样器组合，通过采样器上端连杆施加外力或进行捶击，使采样管插入沉 积层中，以达到增加采样厚度的目的。 本实用新型所提供的沉积物柱芯采样器，可有效实现沉积物柱芯的无扰动采集， 所采集沉积物界面水可保持澄清；通过组件的不同组合，可实现多种采样方式，可适用于不 同水深和复杂环境下沉积物的无扰动采集，弥补了原有采样器采样方式单一的不足；沉积 物样品的采集厚度可达80 150cm，弥补了原有采样器采样厚度较小的不足；具有结构简 单、重量轻、便于携带和操作的特点，对环境、生态等方面的研究具有重要意义。 下面结构附图对本实用新型作进一步的说明。 采样器由连接器(如图2所示)、配重(包括配重体、可拆卸配重、捶击配重)、采 样管顶端密封系统4、采样器连杆系统11、采样管9五部分组成。通过缆绳1和连杆装置11 可组成自由下落式采样器(如图1A所示)和连杆式采样器(如图1C所示)，分别可以满足 深水湖泊和浅水湖泊沉积物柱芯的采样工作，同时可以增加采样深度。 连接器主要由上连杆3和过渡腔体5组成。上连杆3为一空心铝合金管，内装有 牵引架2，牵引架2可以连接缆绳1用以提放采样器。过渡腔体5由腔体15和上法兰16、 下法兰14组成，上法兰16和下法兰14之间用螺栓连接。上连杆3由螺纹连接于上法兰16 上。腔体15与下法兰14之间有密封圈13，有机玻璃采样管9上端插入腔体中15，依靠密 封圈13被压縮后的形变来固定和密封。腔体15的四周为开放式设计，以保证采样管9插 入腔体后，其上端保持通畅的状态，采样时采样管上端水压能够顺利释放。 采样器配重由不锈钢材料制造，通过两条不锈钢配重连杆6与采样器空腔15和上 法兰16、下法兰14连接在一起。配重体8形状为一中通的圆柱体，采样管9可以穿过配重 体插入采样器上端的空腔15，通过采样器上端密封圈13和下端的配重体8可以将采样管9 牢固的连接在一起。采样管9可以选用65mm直径的有机玻璃管，长度为150cm和200cm两 种。 在深水湖泊采集沉积物柱芯时，采样器依靠自重提供的冲击力插入沉积层中，因 此采样器配重的重量直接决定了沉积物柱芯的采集深度。为了增加采样深度，配置可拆卸 配重7，其配重的重量是可调整的。 此外，不同的湖泊的沉积物具有不同的性质，其致密程度也不相同。在一些沉积物 较为致密的湖泊中，即使增加采样器的重量也很难增加沉积物柱芯的采集深度。因此，本实 用新型在自由下落式采样器上增加了捶击配重IO(请参阅图lb)。捶击配重10同采样器配 重体8形状相同，可以在配重连杆6上自由滑动。在沉积物较为致密的情况下，通过连接捶 击配重的绳索使其向下捶击采样器配重体8，使采样管9插入致密的沉积物中。 采样管顶端封闭系统4由采样器上端腔体内装有的单向阀12实现。单向阀由单 向阀主体和橡胶垫组成，使用铝质和橡胶材料制造，可单向开启。采样器下落时，采样管9 内水压增大，单向阀12开启，采样管9内的水压可由采样器上方开放式空腔15释放，保证 采样管9内畅通水道，防止表层样品因水压而受到扰动；当采样器上提时，采样管内的水压减小，单向阀12将采样管9顶端密封，采样管9上端形成真空，防止样品在采样管9下端外 溢。 在湖泊水深小于5m时，自由下落式采样器将无法使用，因此配置了采样器连杆系 统11。采样器连杆11由不锈钢材料制造，分为lm和2m两种不同长度，连杆与连杆间由螺 栓进行连接。采集样品时，根据水深的不同，选取不同长度和数量的连杆进行连接。采样时 通过连杆在水面以上施加外力，使采样管插入沉积层中。
权利要求一种无扰动沉积物柱芯采样器，其特征在于，包括一连接器，由上连杆和过渡腔体组成；上连杆为一空心金属管，连接一提放采样器的缆绳；过渡腔体中的上法兰和下法兰由螺栓连接固定，上法兰和下法兰之间形成开放式结构的腔体；上连杆连接固定于上法兰上；腔体与下法兰之间设有密封圈；腔体内安装有单向阀，该单向阀在腔体内可上下移动；一配重体，为一中通的圆柱体，固定在两条配重连杆的一端，该两条配重杆的另一端固定在过渡腔体的下法兰上；采样管穿过配重体，采样管的上端插入腔体中，由密封圈固定和密封，采样管的上端为通畅状态。
2. 如权利要求1所述的无扰动沉积物柱芯采样器，其特征在于，在配重体的上方设置 有可拆卸配重，该可拆卸配重为中通的圆柱体，固定在配重连杆上。
3. 如权利要求1所述的无扰动沉积物柱芯采样器，其特征在于，在配重体的上方设置 有捶击配重，该捶击配重为中通的圆柱体，在配重连杆上可作上下移动；捶击配重上连接一 绳索。
4. 如权利要求1所述的无扰动沉积物柱芯采样器，其特征在于，上杆连由螺栓连接采 样器连杆。
5. 如权利要求1所述的无扰动沉积物柱芯采样器，其特征在于，采样管为有机玻璃管。
6. 如权利要求1所述的无扰动沉积物柱芯采样器，其特征在于，配重体、可拆卸配重、 配重连杆和上连杆为不锈钢。
7. 如权利要求1所述的无扰动沉积物柱芯采样器，其特征在于，连接器的上连杆内装 有牵引架，该牵引架连接一绳索。
专利摘要一种无扰动沉积物柱芯采样器，可实现自由下落式、配重捶击式和连杆式三种采样方式。包括一连接器，由上连杆和过渡腔体组成；上连杆为一空心金属管，连接一提放采样器的缆绳；过渡腔体中的上法兰和下法兰由螺栓连接固定，上法兰和下法兰之间形成开放式结构的腔体；上连杆连接固定于上法兰上；腔体与下法兰之间设有密封圈；腔体内安装有单向阀，该单向阀在腔体内可上下移动；一配重体，为一中通的圆柱体，固定在两条配重连杆的一端，该两条配重杆的另一端固定在过渡腔体的下法兰上；采样管穿过配重体，采样管的上端插入腔体中，由密封圈固定和密封，采样管的上端为通畅状态。本实用新型具有方便携带和操作的特点。
文档编号G01N1/08GK201440115SQ200920168770
公开日2010年4月21日 申请日期2009年8月19日 优先权日2009年8月19日
发明者李键, 陈敬安 申请人:中国科学院地球化学研究所