一種手持式帶切泥刀口的柱狀沉積物采集器的制作方法

本發(fā)明涉及水下沉積物采集裝置領(lǐng)域，具體涉及一種能滿足硬質(zhì)沉積物柱狀樣品采集需求的沉積物采集器。

背景技術(shù)：

沉積物是水體污染物的儲(chǔ)蓄庫(kù)和歸宿地，具有極高的科學(xué)研究?jī)r(jià)值。沉積物采集是開(kāi)展沉積物分析的首要工序，對(duì)樣品的分析要求不同，所選用的采集裝置也不盡相同。沉積物采集裝置根據(jù)工作原理大體可分為抽吸式、抓取式和鉆取式三大類，鉆取式沉積物采集器通常采集柱狀樣品，因此也被稱為柱狀沉積物采集器。與前兩類相比，柱狀沉積物采集器在采樣過(guò)程中不會(huì)打亂沉積的自然層次，是獲取沉積物分層樣品的主要手段。

傳統(tǒng)柱狀沉積物采集器的工作原理是：在重力或外力作用下將采樣管插入水底沉積物中，然后在負(fù)壓以及采樣管內(nèi)壁對(duì)沉積物的附著作用下將柱狀樣品帶離水面。目前適用于淺水水域（一般水深小于5米）的柱狀沉積物采集器通常直接將采樣管，即有機(jī)玻璃管的下緣作為取樣刀口，當(dāng)沉積物質(zhì)地較硬時(shí)（如近岸帶和清過(guò)淤的水域），具有一定壁厚的采樣管難以插入或插入深度較小，難以完成采集或達(dá)不到預(yù)期的樣品采集量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于解決上述問(wèn)題，提供了一種手持式帶切泥刀口的柱狀沉積物采集器，具體由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種手持式柱狀沉積物采集器，包括：

柄桿（1）、提蓋（2）、采樣管（34）、采樣管腔架（3）、采樣頭（33）、鎖緊部件（4）和頂泥封口塞（6）；

所述提蓋（2）上設(shè)置有溢水孔（241）和與溢水孔相配合的活動(dòng)塞（25）；

所述柄桿（1）通過(guò)其底端螺紋與所述提蓋（2）連接；所述采樣管（34）放置于采樣管腔架內(nèi)；所述提蓋（2）與所述采樣管腔架（3）通過(guò)所述鎖緊部件（4）連接；所述采樣頭（33）固定連接于所述采樣管腔架（3）的底端；

所述頂泥封口塞（6）呈圓柱狀，外壁與采樣管（34）內(nèi)壁緊密貼合；

處于采樣狀態(tài)時(shí)，所述提蓋（2）通過(guò)鎖緊部件（4）與所述采樣管腔架（3）相對(duì)固定，所述溢水孔（241）與采樣管（34）相連通，所述頂泥封口塞（6）與采樣管（34）分離；

處于取出采樣管狀態(tài)時(shí)，所述提蓋（2）與所述采樣管腔架（3）分離；所述頂泥封口塞（6）將采樣管（34）底端封閉。

優(yōu)選的，所述采集器還包括底座（8），處于收納狀態(tài)時(shí)，所述柄桿（1）通過(guò)其底端螺紋與所述底座（8）連接。優(yōu)選的，所屬鎖緊部件（4）為鎖緊搭扣。

優(yōu)選的，所述柄桿（1）共設(shè)置四節(jié)，每節(jié)桿尾設(shè)置有螺紋公頭，桿頭設(shè)置有螺紋母頭，相鄰兩節(jié)之間通過(guò)螺紋連接；優(yōu)選的，每節(jié)長(zhǎng)度為1.2米，以便于汽車裝載。

優(yōu)選的，所述提蓋（2）包括中空連接頭（21），上板（22）、活動(dòng)塞（25）、下板（24）、連接桿（23）以及固定套圈（26），上板與下板由對(duì)稱分布的四根連接桿固定連接；所述活動(dòng)塞（25）位于上板與下板之間；所述固定套圈（26）位于下板下方并與下板固定連接，處于采樣狀態(tài)時(shí)，所述固定套圈緊密扣壓在所述采樣管的上端口上；所述上板（22）中心位置開(kāi)有一個(gè)貫穿螺紋孔，所述中空連接頭（21）通過(guò)該螺紋孔與上板固定連接，所述柄桿（1）可通過(guò)中空連接頭（21）與提蓋（2）連接；所述下板中心處開(kāi)有所述溢水孔（241）。所述活動(dòng)塞能封住溢水孔。

優(yōu)選的，所述活動(dòng)塞（25）包括錐臺(tái)形中空硅膠塞（252）、圓薄板以及限位桿（251），所述限位桿底部穿過(guò)圓薄板后與所述錐臺(tái)形硅膠塞（252）連接，限位桿頂部始終位于所述中空連接頭的腔體內(nèi)，從而保證當(dāng)活動(dòng)塞下落到最低位時(shí)，限位桿上端仍在所述中空連接頭的腔體中，以防止活動(dòng)塞發(fā)生翻轉(zhuǎn)。

優(yōu)選的，所述上板（22）外緣對(duì)稱開(kāi)有四個(gè)圓孔（221），孔徑大于所述柄桿（1）外徑，使得柄桿能穿過(guò)上板；所述下板（24）外緣對(duì)稱開(kāi)有4個(gè)弧形凹槽，其位置分別與所述上板的4孔對(duì)應(yīng)；處于收納狀態(tài)時(shí)，所述柄桿（1）穿過(guò)圓孔（221）并通過(guò)其底端螺紋與所述底座（8）連接。

優(yōu)選的，所述固定套圈的外壁下緣，對(duì)稱開(kāi)有兩個(gè)凹槽。

優(yōu)選的，所述采樣管腔架（3）包括護(hù)圈（31）、至少一片弧形護(hù)板（32）以及采樣頭（33），所述護(hù)圈（31）下緣與所述采樣頭（33）上緣分別與所述弧形護(hù)板（32）的上端和下端固定連接，三者外緣齊平；在任意一片弧形護(hù)板上，沿護(hù)板縱向開(kāi)有頂托槽（35）；配合所述頂托槽設(shè)置有頂托部件（7）；所述頂托槽端部位于采樣頭外壁，頂托槽貫穿弧形護(hù)板和護(hù)圈；處于取出采樣管狀態(tài)時(shí)，所述頂托部件（7）垂直穿過(guò)頂托槽置于采樣管底部；處于收納狀態(tài)時(shí)，所述頂托部件（7）可置于采樣管內(nèi)。

優(yōu)選的，所述護(hù)圈（31）的上緣對(duì)稱設(shè)置有兩個(gè)與所述提蓋護(hù)圈（61）下緣的凹槽相適配的兩個(gè)凸起，二者配合用以快速準(zhǔn)確地將鎖緊搭扣的上下部件對(duì)齊，完成鎖緊動(dòng)作。

更優(yōu)選的，所述頂托部件（7）為頂托短棍；所述頂泥封口塞（6）開(kāi)有水平貫通槽（63）處于取出采樣管狀態(tài)時(shí)，所述水平貫通槽（63）的槽口與所述頂托槽（35）垂直連通，所述頂托短棍（7）垂直穿過(guò)頂托槽（35）后貫穿所述水平貫通槽（63）。

優(yōu)選的，所述采樣頭（33）呈圓筒形，內(nèi)部設(shè)置有環(huán)形承載面；所述環(huán)形承載面外徑與所述采樣管外徑相同，自環(huán)形承載面向下，所述采樣頭內(nèi)外壁半徑差逐漸減小，其壁厚逐漸變薄，所述采樣頭下邊沿形成鋒利刀口。

優(yōu)選的，所述采集器設(shè)置有獨(dú)立的頂泥桿（5），所述頂泥桿長(zhǎng)度大于等于采樣管長(zhǎng)度與頂泥封口塞（6）高度之差；所述頂泥封口塞（6）呈圓柱狀，外徑略小于采樣管（34）內(nèi)徑，使其既能封閉采樣管底部，又能整體穿過(guò)采樣管；頂泥封口塞（6）底部?jī)?nèi)開(kāi)喇叭口，喇叭口末端向內(nèi)開(kāi)有一個(gè)小槽（61），所述小槽（61）直徑大于所述頂泥桿（5）外徑，使得所述頂泥桿能快速方便地由喇叭口引導(dǎo)插入所述頂泥封口塞內(nèi)部小槽；處于取出或切分樣品狀態(tài)時(shí)，所述頂泥桿頂端置于所述小槽（61）內(nèi)；處于收納狀態(tài)時(shí)，所述頂泥封口塞（6）、頂泥桿（5）置于所述采樣管腔架內(nèi)。

本發(fā)明所述手持式帶切泥刀口的柱狀沉積物采集器的使用方法，包括如下步驟：

①采樣前，將柄桿（1）連接于提蓋（2）上，將采樣管（34）置于采樣管腔架（3）內(nèi)；將提蓋（2）與采樣管腔架（3）通過(guò)鎖緊部件（4）鎖緊；

②采樣時(shí)，將所述采集器的采樣頭（33）向下插入沉積物中，同時(shí)所述活動(dòng)塞（25）呈打開(kāi)狀態(tài)；插入沉積物的深度達(dá)到預(yù)定深度后，用活動(dòng)塞（25）封閉溢水孔（241），操作人員握住柄桿（1）向上提，并用頂泥封口塞（6）封閉采樣管底端；

③取出采樣管時(shí)，保持頂泥封口塞（6）封閉采樣管底端，打開(kāi)鎖緊部件（4），將提蓋（2）與采樣管腔架（3）分離，再將采樣管（34）整體向上移動(dòng)并移出采樣管腔架（3）；

④取出或切分樣品時(shí)，將處于采樣管（34）底端的頂泥封口塞（6）向上頂，使其在采樣管內(nèi)部向上移動(dòng)，采樣管內(nèi)樣品從采樣管頂端被頂出，頂出的樣品量達(dá)到預(yù)定量時(shí)，對(duì)樣品取出或切分；

進(jìn)一步地，收納時(shí)，將采樣管腔架置于底座（8）上，柄桿（1）連接于底座上，頂泥封口塞（6）置于采樣管腔架中；提蓋（2）與采樣管腔架（3）通過(guò)鎖緊部件（4）鎖緊；

進(jìn)一步地，收納時(shí)，柄桿分拆為4節(jié)，每節(jié)通過(guò)穿過(guò)所述的圓孔（221）并通過(guò)其底端螺紋與所述底座連接。

進(jìn)一步地，取出采樣管時(shí)，所述頂托部件（7）穿過(guò)頂托槽置于采樣管底部，操作人員手持頂托部件，將采樣管整體向上頂托移動(dòng)，移動(dòng)過(guò)程中，所述頂托部件沿頂托槽運(yùn)動(dòng)；收納時(shí)，所述頂托部件（7）置于采樣管腔架內(nèi)。

進(jìn)一步地，取出或切分樣品時(shí)，將所述頂泥桿頂端插入小槽（61），操作人員推動(dòng)頂泥桿向上運(yùn)動(dòng)，通過(guò)頂泥桿輔助將頂泥封口塞向上頂；收納時(shí)，所述頂泥桿置于采樣管腔架內(nèi)。

本發(fā)明的有益結(jié)果是：

1.將采樣頭作為切泥刀口，大大增強(qiáng)了采泥器應(yīng)對(duì)硬質(zhì)泥層的能力，擴(kuò)大了采泥器的工作水域，不僅能輕松應(yīng)對(duì)軟質(zhì)底泥，尤其是使采集清淤后的新生沉積物柱狀樣品成為可能。

2.將采樣管夾持鎖緊在采樣管腔架內(nèi)，相較于傳統(tǒng)柱狀采泥器，取樣時(shí)保護(hù)采樣管的同時(shí)，也不會(huì)發(fā)生丟失采樣管的現(xiàn)象。

3.提蓋與采樣管腔架之間采用可調(diào)節(jié)鎖緊搭扣的連接方式，以及采用頂托棍配合貫通槽口的托舉方式，可方便快捷地打開(kāi)提蓋，取出或更換采樣管，操作簡(jiǎn)便，效率高，僅僅更換采樣管即可實(shí)現(xiàn)多次取樣。

4.采樣工作結(jié)束后，采樣器主體和所有附件可以收納組合成一個(gè)相對(duì)固定的整體，既方便攜帶，又能有效防止丟失配套附件。

5.本發(fā)明中的頂泥封口塞除了起到堵塞管口、不漏泥的作用外，另具有兩種功能：1）配合頂托短棍和腔架的貫通槽口，可將采樣管快速便捷地從腔架中移出；2）充當(dāng)頂泥器的作用，當(dāng)采完泥，需要現(xiàn)場(chǎng)切分的時(shí)候，直接將已經(jīng)塞入底塞的采樣管移至頂棍上，按壓采樣管，將泥從管上端頂出后切分，比起傳統(tǒng)的柱狀采泥器，減少了配件，同時(shí)方便了操作。

6.提蓋和底座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙地實(shí)現(xiàn)了4根手柄桿、頂泥器與采樣器主體的裝配，使其自成整體，而傳統(tǒng)采泥器的手柄桿、頂泥器以及采樣器主體通常是分開(kāi)的，需要有專門的收納袋或收納箱，容易遺失，也增加了采樣準(zhǔn)備時(shí)間。

7.經(jīng)過(guò)材料力學(xué)計(jì)算和實(shí)際試用，各組件在合理使用不同材料后，在保證整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的前提下，其總重量小于10kg，徒手提拿和使用不會(huì)造成疲勞。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1所示a向視圖。

圖3是圖1所示b向視圖。

圖4是下板示意圖。

圖5是頂泥封口塞結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本發(fā)明收納狀態(tài)示意圖。

圖7是本發(fā)明取出或切分樣品狀態(tài)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖以及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。

結(jié)合圖1至圖7，該手持式沉積物采樣器包括柄桿（1）、提蓋（2）、采樣管（34）、采樣管腔架（3）、采樣頭（33）、鎖緊部件（4）、頂泥封口塞（6）、底座（8）、頂托短棍（7）和頂泥桿（5）；

所述采樣管（34）放置于采樣管腔架內(nèi)；所述提蓋（2）與所述采樣管腔架（3）通過(guò)所述鎖緊部件（4）連接；所述采樣頭（33）固定連接于所述采樣管腔架（3）的底端；

所述鎖緊部件（4）為鎖緊搭扣；

所述柄桿（1）通過(guò)其底端螺紋與所述提蓋（2）連接；柄桿（1）共設(shè)置四節(jié)，每節(jié)桿尾設(shè)置有螺紋公頭，桿頭設(shè)置有螺紋母頭，相鄰兩節(jié)之間通過(guò)螺紋可拆分地連接，每節(jié)長(zhǎng)度為1.2米。所述柄桿（1）通過(guò)其底端螺紋與所述底座（8）連接。

所述提蓋（2）包括中空連接頭（21），上板（22）、活動(dòng)塞（25）、下板（24）、連接桿（23）以及固定套圈（26），上板與下板由對(duì)稱分布的四根連接桿固定連接；所述活動(dòng)塞（25）位于上板與下板之間，同時(shí)被四根連接桿限位，只能上下活動(dòng)；下板（24）中心開(kāi)有溢水孔（241）；與溢水孔（241）相配合的活動(dòng)塞（25）位于上板與下板之間；所述活動(dòng)塞能封住溢水孔；所述固定套圈（26）位于下板下方并與下板固定連接；所述上板（22）中心位置開(kāi)有一個(gè)貫穿螺紋孔，所述中空連接頭（21）通過(guò)所述貫穿螺紋孔與上板固定連接，所述柄桿（1）可通過(guò)中空連接頭（21）與提蓋（2）連接；

所述活動(dòng)塞（25）包括錐臺(tái)形中空硅膠塞（252）、圓薄板以及限位桿（251），所述限位桿底部穿過(guò)圓薄板后與所述錐臺(tái)形硅膠塞（252）通過(guò)螺紋連接，限位桿頂部始終位于所述中空連接頭的腔體內(nèi)，從而保證當(dāng)活動(dòng)塞下落到最低位時(shí)，限位桿上端仍在所述中空連接頭的腔體中，以防止活動(dòng)塞發(fā)生翻轉(zhuǎn)；

所述上板（22）外緣對(duì)稱開(kāi)有四個(gè)圓孔（221），孔徑大于所述柄桿（1）外徑，使得柄桿能穿過(guò)上板；所述下板（24）外緣對(duì)稱開(kāi)有4個(gè)弧形凹槽，其位置分別與所述上板的4孔對(duì)應(yīng)；

所述固定套圈（26）可扣壓在所述采樣管的上端口上，同時(shí)使溢水孔與采樣管腔體連通；所述固定套圈的外壁上對(duì)稱固定有兩個(gè)所述鎖緊搭扣的搭鉤部件，在其外壁下緣，對(duì)稱開(kāi)有兩個(gè)凹槽。

所述采樣管腔架（3）包括護(hù)圈（31）、兩片對(duì)稱分布的弧形護(hù)板（32）以及采樣頭（33），所述護(hù)圈（31）下緣與所述采樣頭（33）上緣分別與所述兩片弧形護(hù)板（32）的上端和下端固定連接，三者外緣齊平；在任意一片弧形護(hù)板上，沿護(hù)板縱向開(kāi)有頂托槽（35）；配合所述頂托槽設(shè)置有頂托部件（7）；所述頂托槽端部位于采樣頭外壁，頂托槽貫穿弧形護(hù)板和護(hù)圈，頂托槽貫穿弧形護(hù)板和護(hù)圈；所述護(hù)圈（31）的上緣對(duì)稱設(shè)置有兩個(gè)與所述提蓋護(hù)圈（61）下緣的凹槽相適配的兩個(gè)凸起，二者配合用以快速準(zhǔn)確地將鎖緊搭扣的上下部件對(duì)齊，完成鎖緊動(dòng)作。

所述頂托部件（7）為頂托短棍；所述頂泥封口塞（6）開(kāi)有水平貫通槽（63）；

所述采樣頭（33）呈圓筒形，內(nèi)部設(shè)置有環(huán)形承載面；所述環(huán)形承載面外徑與所述采樣管外徑相同，自環(huán)形承載面向下，所述采樣頭內(nèi)外壁半徑差逐漸減小，其壁厚逐漸變薄，所述采樣頭下邊沿形成鋒利刀口。

所述頂泥桿（5）長(zhǎng)度大于等于采樣管長(zhǎng)度與頂泥封口塞（6）高度之差；

所述頂泥封口塞（6）呈圓柱狀，外壁與采樣管（34）內(nèi)壁緊密貼合，使其既能封閉采樣管底部，又能整體穿過(guò)采樣管；頂泥封口塞（6）底部?jī)?nèi)開(kāi)喇叭口，喇叭口末端向內(nèi)開(kāi)有一小槽（61），所述小槽（61）直徑大于所述頂泥桿（5）外徑，使得所述頂泥桿能快速方便地由喇叭口引導(dǎo)插入所述頂泥封口塞內(nèi)部小槽；

采樣前，根據(jù)工作水域水深，先將柄桿（1）的若干節(jié)首尾相接后連接于提蓋（2）上，將采樣管（34）置于采樣管腔架（3）內(nèi)，對(duì)齊固定套圈（26）外壁凹槽（261）和護(hù)圈凸起（311）后，將提蓋（2）扣壓在采樣管（34）的上緣，扣緊鎖緊搭扣（4）；

采樣時(shí)，將所述采集器的采樣頭（33）向下插入沉積物中，此過(guò)程中水流依次經(jīng)采樣頭（33）、采樣管（34）后將活動(dòng)塞（25）頂起呈打開(kāi)狀態(tài)，再經(jīng)由溢水孔（241）流出；插入沉積物的深度達(dá)到預(yù)定深度后，活動(dòng)塞（25）自由下落封閉溢水孔（241），操作人員握住柄桿（1）向上提，并用頂泥封口塞（6）封閉采樣管底端；

取出采樣管時(shí)，保持所述頂泥封口塞（6）將采樣管（34）底端封閉；打開(kāi)鎖緊搭扣（4），將提蓋（2）與采樣管腔架（3）分離；所述頂泥封口塞（6）內(nèi)部的水平貫通槽的槽口與所述頂托槽貫通，所述頂托短棍（7）垂直穿過(guò)頂托槽（35）后穿入水平貫穿槽；操作人員手持頂托短棍（7），將采樣管整體向上頂托移動(dòng)并移出采樣管腔架（3），移動(dòng)過(guò)程中，所述頂托短棍沿頂托槽向上運(yùn)動(dòng)；

取出或切分樣品時(shí)，將頂泥桿（5）頂端置于所述小槽（61）內(nèi)，操作人員對(duì)頂泥桿施以向上的力，通過(guò)頂泥桿（5）將處于采樣管（34）底端的頂泥封口塞（6）向上頂，使其在采樣管內(nèi)部向上移動(dòng)，采樣管內(nèi)樣品從采樣管頂端被頂出，頂出的樣品量達(dá)到預(yù)定量時(shí)，對(duì)樣品取出或切分；

收納時(shí)，將柄桿（1）的4節(jié)分別穿過(guò)圓孔（221）并通過(guò)其底端螺紋與所述底座（8）連接；所述頂泥桿（5）頂端置于頂泥封口塞（6）的小槽（61）內(nèi)，頂泥桿和頂泥封口塞置于采樣管腔架內(nèi)；所述頂托短棍（7）于采樣管腔架內(nèi)，連接在底座上。