[發明專利]一種慣性差動開鎖彈簧沖擊式水底泥沙樣品的采集器

有效

• 申請號: 201510248889.X
• 申請日: 2015-05-15
• 公開（公告）號: CN104849095B
• 公開（公告）日: 2017-06-16
• 發明（設計）人: 劉剛;儲德韌;張小沁
• 申請（專利權）人: 上海化工研究院有限公司;上海天科化工檢測有限公司
• 主分類號: G01N1/08
• 分類號: G01N1/08
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司31225
• 代理人: 趙志遠

技術領域

本發明涉及一種水底泥沙樣品采集器，尤其是涉及一種慣性差動開鎖彈簧沖擊式水底泥沙樣品的采集器。

背景技術

在環境監測領域對水底淤積物(如向江河水體非法傾倒的固體廢棄物)進行采樣取證工作以研究水底沉積物的污染情況；在文物勘探領域對水底泥層的取樣以結合同位素鑒定方法對水底古代遺跡的年代進行考證等工作都需要有方便有效、可靠性強、適應范圍廣且維護簡便的水底泥沙樣品采樣裝置，以便能夠以最小的成本迅速有效的采取水底泥沙等樣品用于后續的化驗分析。

目前在上述領域應用的主要是挖斗型挖掘設備，這類設備大都不是針對水底泥沙的取樣而專門設計的，其中主要的問題在于：(1)挖斗型挖掘設備沒有閉合的結構，不能同時采集顆粒粗細不同的淤積物，沒有充分的樣品代表性；(2)一般這類挖斗的破壞性較強且不易控制，很難做到原位無損采樣，對于考古領域的水底泥層下取樣基本不適用；(3)目前的大部分水底取樣設備都是靠電力等外源動力驅動的，在水下作業其可靠性和可維護性都不強。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種慣性差動開鎖彈簧沖擊式水底泥沙樣品的采集器，該采集器能夠解決目前現有的水底淤積物采樣裝置破壞性較強、采樣難以具有原位代表性、裝置結構復雜難以維護和穩定工作等問題，還能夠兼顧對不同淤積物-水體系統的適應性。

本發明主要通過連鎖化的慣性差動開鎖-彈簧沖擊裝置結構設計，以實現無外源動力(如電源等)條件下采取水底泥沙樣品的目的。本發明基于彈性原理設計，可以在瞬間采取水底泥沙樣品。本發明如果能夠制成陣列，并與自動提放機械集成，還可以實現高通量快速采取水底不同位置泥沙樣品的目的。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種慣性差動開鎖彈簧沖擊式水底泥沙樣品的采集器，包括外框架裝置、筒口采樣裝置、彈簧沖擊裝置及慣性差動開鎖裝置，其中，

外框架裝置包括圓形外套筒、外套筒支架、外框架，所述的外套筒支架與圓形外套筒上下連接，所述的外框架滑動連接在圓形外套筒外側；

筒口采樣裝置包括滑動連接在圓形外套筒內的采樣筒及與采樣筒連接的采樣筒彈出機構，取樣前，所述的采樣筒與采樣筒彈出機構均收縮在圓形外套筒內，取樣時，采樣筒彈出機構及采樣筒從圓形外套筒內彈出，進行采樣；

彈簧沖擊裝置包括采樣筒滑桿及彈簧，所述的采樣筒滑桿位于圓形外套筒與外套筒支架內部，且連接在采樣筒上端，所述的彈簧套設在采樣筒滑桿上，所述的彈簧的下端抵接采樣筒；

慣性差動開鎖裝置包括卡瓦及楔形開鎖塊，所述的卡瓦設在外套筒支架上，用于卡持采樣筒滑桿上彈簧的頂端，所述的楔形開鎖塊設在外框架頂端，取樣前，卡瓦卡住彈簧的頂端，使彈簧壓縮蓄能，取樣時，外框架下降，楔形開鎖塊沖開卡瓦，彈簧頂端不受卡瓦的束縛，使得彈簧釋放，彈簧將采樣筒彈出圓形外套筒，進行采樣。

所述的采樣筒彈出機構包括開合鉸鏈、齒形封閉板、彈性片及封閉板推桿，所述的齒形封閉板通過開合鉸鏈與采樣筒下端鉸接，所述的封閉板推桿連接在齒形封閉板外側，所述的彈性片一端連接在采樣筒外壁上，另一端連接在封閉板推桿上，所述的齒形封閉板共設有四塊；

取樣前，所述的采樣筒、彈性片及封閉板推桿均收縮在圓形外套筒內，所述的齒形封閉板為豎直敞開狀態；

取樣時，所述的采樣筒受彈簧沖擊及重力作用從圓形外套筒滑出，彈性片與封閉板推桿彈出圓形外套筒，彈性片彈開封閉板推桿，封閉板推桿推動齒形封閉板閉合，四塊齒形封閉板閉合時組成四棱錐形密閉空間，閉合的齒形封閉板將采樣筒包圍在內，因此，所采集的淤泥樣品封閉在四塊齒形封閉板閉合組成的四棱錐形密閉空間內。

所述的外套筒支架上方通過吊環連接懸吊纜繩。

所述的外框架的下端設有防滑定位齒，在裝置沉底時，防滑定位齒插入河床的淤泥中，起到定位的作用。

所述的圓形外套筒外側設有外框架限位環，該外框架限位環限制外框架的滑動距離。取樣時，釋放該采集器，在重力作用下，外框架迅速沿著圓形外套筒向下滑動，碰到外框架限位環時，外框架的滑動停止。

所述的采樣筒滑桿上端設有限制彈簧彈出采樣筒滑桿的限位塊，彈簧的上下彈動范圍受限位塊與采樣筒頂端限制。

所述的限位塊上端設有彈簧壓縮拉環，通過彈簧壓縮拉環拉動采樣筒滑桿上下滑動，在彈簧上端受卡瓦卡持，下端受采樣筒限制的情況下，向上拉彈簧壓縮拉環，使得彈簧被壓縮蓄能，彈簧的能量用于最后利用彈力將采樣筒向下沖擊以插入河床的淤泥中取樣。