一种原序底泥采样器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及冷冻采样器技术领域，更具体地说，涉及一种原序底泥采样器。
【背景技术】
[0002]地表土壤经水流冲刷、农田灌溉、工业污水和生活污水排放以及大气的风化搬运作用，为江河、湖泊和海洋等水体带来了大量泥沙和污染物，同时还夹带着自然界、工农业生产和生活污水中的有机质、重金属和其它污染物，日积月累地聚集和迀移。在已经发现的各种自然记录中，湖泊沉积物因其信息量大、连续性好、沉积速率大、时间分辨率高、地理覆盖面广、地层胶结性差或未完全胶结等特点而备受环境与气候学家青睐，成为国内外环境科学研宄获取高分辨率样品的首选。因此，水体底泥对环境科学研宄意义重大。
[0003]作为获取底泥样品的关键性设备，底泥采样器的不断发展为科学研宄提供了有力的支持。目前已经研制开发的底泥采样器种类繁多，主要类型包括抓斗式采样器、重力式采样器、活塞式采样器、旋转式采样器、冲击式采样器、吸入式采样器以及冰冻式采样器等。但这些采样器所共有的缺点是对泥底环境扰动大，造成采集的样品失真。其中，冰冻式采样器作为一种较为有效的采样设备，国内外都已进行了相关的探索。
[0004]楔形冰冻采样器是冰冻采样器早期的重要类型之一，其主要工作原理是将采样器做成楔形空腔，将干冰和乙醇以一定的比例混合并加入楔形空腔中，然后将采样器插入底泥中进行冷冻采样。这种采样器结构简单，操作方便，能够在楔形空腔的表面获取底泥样品。然而，楔形采样器下放至底泥表面的过程中，楔形表面会迅速冻结一层冰，使得采样器进入底泥之前楔形空腔的厚度增加，增大了对底泥的扰动，而且干冰与乙醇混合型的制冷剂的加入量难以准确控制，当楔形空腔内的制冷剂消耗完毕时，如果冻结的样品量未能达到预期的目标，则中途很难再向楔形空腔中添加干冰和乙醇，使得采样量难以得到保证，因此，如何获得相对完整的水体底泥样品是环境科学领域的研宄人员所面临的一大难题。
[0005]经过检索，中国专利申请号:201310175996.5，申请日:2013年5月14日，发明创造名称为:用于河流或湖泊不同深度底泥的冰冻取样器，该申请案公开了一种用于河流或湖泊不同深度底泥的冰冻取样器，其锥形头的上端与采样管的下端固接，液氮导入管设置在采样管内，液氮导入管和排气接头分别与端盖固接，排气接头的下端与采样管相连通，采样管的上端与端盖螺纹连接，采样管和端盖之间设有密封垫，端盖上设有缆绳孔。该申请案采用液氮作为制冷剂，其自身结构存在一定弊端，而且液氮损耗量较大，还有待进一步改进。
【实用新型内容】
[0006]1.实用新型要解决的技术问题
[0007]本实用新型的目的在于克服现有技术中底泥采样器对底泥产生较大扰动以及难以把握样品冻结程度的不足，提供了一种原序底泥采样器，采用本实用新型的技术方案，能够减小对原序底泥的扰动，运用循环制冷工质相变潜热冻结底泥，并通过探测机构判断冻结程度，结构设计合理，所得样品较为完整，实现了低扰动采集水体原序底泥的目标。
[0008]2.技术方案
[0009]为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为:
[0010]本实用新型的一种原序底泥采样器，包括采样机构、制冷系统、探测机构、稳固机构和提升机构，其中:所述的采样机构包括顶盖、防水保护套管、盘管蒸发器、采样管、异径接头和外套管底盖，所述的顶盖上表面固连有管箍，在顶盖下表面开设有与顶盖同心的外侧环形槽和内侧环形槽，所述的外侧环形槽嵌入密封圈后连接有防水保护套管，所述的内侧环形槽嵌入密封圈后连接有采样管，在防水保护套管与采样管形成的环形腔体内装有保温材料层，所述的盘管蒸发器穿过保温材料层环绕在采样管外周，该盘管蒸发器与制冷系统排气端相连通，用于对采样管制冷；所述的异径接头的大径端套装于防水保护套管上并用胶水密封固接，该异径接头的小径端与采样管的间隙处装有衬托层，并用O型圈嵌入所述间隙外端口，所述的外套管底盖压住O型圈并通过螺栓与异径接头固连；所述的探测机构固定于顶盖上，用于预测待采样底泥的冻结厚度；所述的稳固机构固连于提升机构上，提升机构通过管箍与采样机构相连，稳固机构和提升机构用于采样机构的释放、稳固以及提升。
[0011]作为本实用新型更进一步的说明，所述的探测机构包括探针导管、探针自锁夹和探针，其中:所述的探针自锁夹设置在顶盖上表面，所述的探针导管固连在顶盖下表面并与顶盖上的相应开口连通，所述的探针一端设有探针吊环，探针另一端穿过探针导管伸入采样管内，并通过探针自锁夹将探针固定。
[0012]作为本实用新型更进一步的说明，所述的提升机构包括把手和延长钢管，延长钢管的两端设有外丝，延长钢管一端与管箍螺纹连接，延长钢管的另一端与连接管螺纹连接，最上端的延长钢管上焊接有把手，用于提升采样机构；所述的稳固机构中设有至少3个稳定锚，该稳定锚通过绕线机构拉紧固定，用于稳固采样机构，所述的绕线机构固定在把手上。
[0013]作为本实用新型更进一步的说明，所述的探针自锁夹包括定夹片、止回棘爪和棘轮，所述的定夹片固定于顶盖上，在定夹片尾部开设有水平方向的变向孔，由定夹片、止回棘爪和棘轮组成棘轮机构，定夹片与棘轮的贴合处形成至少3个探针夹孔，变向孔中穿过的引绳与棘轮尾端的引绳环连接，用于控制探针夹孔的开合。
[0014]作为本实用新型更进一步的说明，所述的制冷系统包括压缩机、冷凝器、四通阀、管路控制元件和输送管，所述的压缩机、冷凝器、四通阀、管路控制元件通过输送管相连，该输送管的排气端通过设置在顶盖上的管路孔与盘管蒸发器连通。
[0015]作为本实用新型更进一步的说明，所述的顶盖上对称设置两个排水孔，在该排水孔中装有活动的排水盖。
[0016]作为本实用新型更进一步的说明，所述的采样管为直径在135?145_之间的不锈钢管，盘管蒸发器为直径6?8mm的铜管，衬托层为UPVC材质且厚度均匀。
[0017]3.有益效果
[0018]采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果:
[0019](I)本实用新型的一种原序底泥采样器，在顶盖上表面固连有管箍，采样管通过该管箍与提升机构相连，米样管为直径在135?145mm之间的不锈钢管，通过稳固机构和提升机构来控制薄壁大口径采样管竖直升降，减少了对原序底泥的扰动，并利用探测机构判断冻结程度，对冷冻时间控制性好，节约了能源，所获得样品较为完整；
[0020](2)本实用新型的一种原序底泥采样器，在采样管上环绕有盘管蒸发器，该盘管蒸发器与制冷系统相连，制冷系统将液氮输送至盘管蒸发器内，运用工质的相变潜热进行连续循环制冷，减少了制冷剂的携带量，制冷效果过好，节省了能源；
[0021](3)本实用新型的一种原序底泥采样器，在具体操作时，利用延长钢管将采样器放入水底，并通过稳定锚将采样器固定，在样品冷冻后通过探测机构判断冻结程度，最后先对采样管制热再进行分割取样，采样过程中对底泥挤压扰动小，能源利用率高，操作顺序合理，所得样品较为完整，实现了低扰动采集水体原序底泥的目标。
【附图说明】
[0022]图1为本实用新型的一种原序底泥采样器的结构示意图；
[0023]图2为本实用新型中的采样机构的结构示意图；
[0024]图3为本实用新型中的冷冻系统的结构示意图；
[0025]图4为本实用新型中的顶盖的俯视结构示意图；
[0026]图5为本实用新型中的探针的结构示意图；
[0027]图6为本实用新型中的探针自锁夹的结构示意图；
[0028]图7为本实用新型中的提升机构的结构示意图；
[0029]图8为本实用新型中的L型挡片的结构示意图。
[0030]示意图中的标号说明:
[0031]101、管箍;102、顶盖吊板;103、顶盖；104、外侧环形槽；105、内侧环形槽；106、防水保护套管；107、盘管蒸发器；108、导热硅脂层；109、采样管；110、异径接头；111、衬托层；112、增强板；113、插线环；114、排水盖；115、排水孔；116、保温材料层；117、O型圈；118、夕卜套管底盖；119、L型挡片；
[0032]201、压缩机；202、四通阀；203、冷凝器；204、减震螺旋管；205、输送管；206、干燥过滤器;207、毛细管;208、单向阀;209、管路孔；
[0033]301、探针；302、探针吊环；303、探针导管；304、变向孔；305、定夹片；306、探针夹孔;307、止回棘爪;308、棘轮;309、引绳环；
[0034]401、把手；402、缆绳孔；403、延长钢管；404、绕线机构；405、稳定锚；406、缆绳。
【具体实施方式】
[0035]为进一步介绍本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。
[0036]实施例1
[0037]结合图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7，本实施例的一种原序底泥采样器，主要由采样机构、制冷系统、探测机构、稳固机构和提升机构等组成，其中:
[0038]本实施例中的采样机构包括顶盖103、防水保护套管106、盘管蒸发器107、采样管109、异径接头110和外套管底盖118 (如图2)。在顶盖103上表面固连有管箍101和顶盖吊板102，管箍101与顶盖103同心设置。在顶盖103上对称设置两个排水孔115，在该排水孔115中装有活动的排水盖114，在排水盖114上固连有插线环113。在顶盖103下表面开设有与顶盖103同心的外侧环形槽104和内侧环形槽105，外侧环形槽104中嵌入密封圈后连接有防水保护套管106，内侧环形槽105嵌入密封圈后连接有采样管109，且防水保护套管106和采样管109上都设有侧耳，通过侧耳使防水保护套管106、采样管109与顶盖103螺栓连接。在防水保护套管106与采样管109形成的环形腔体内装有保温材料层116，所述的盘管蒸发器107穿过保温材料层116紧密环绕在采样管109外周，在盘管蒸发器107与采样管109表面之间的缝隙中填充有导热硅脂层108，该导热硅脂层108用于增加盘管蒸发器107与采样管109之间的热交换量。上述盘管蒸发器107穿过顶盖103上的管路孔209与制冷系统排气端相连通，用于对采样管109制冷。
[0039]本实施例中的异径接头110的大径端套装于防水保护套管106上并用UPVC专用胶水密封固接，该异径接头110的小径端与采样管109的间隙处装有UPVC材质且厚度均匀的衬托层111，使异径接头110的小径端与采样管109的间隙小于O型圈117的线径，并用O型圈117嵌入所述间隙外端口，外套管底盖118压住O型圈117，通过螺栓使外套管底盖118与异径接头110固连，将保温材料层116密封。为了增加外套管底盖118的连接强度，在上述螺栓的螺纹孔处的外侧粘结有增强板112，该增强板112用于增加异径接头110端面上螺栓孔壁的厚