多點同步粘土柱芯取樣器制造技術

本發明專利技術廣泛適用于農業科學、巖土工程、放射化學等研究領域，為多點同步粘土柱芯取樣器，由上臺面、手輪、基盤、取樣管、絲杠、圓導軌、可伸縮支架、固定環、樣品夾具九部分組成；上臺面、手輪、絲杠、圓導軌、可伸縮支架構成取樣器的主體框架，圓導軌由上至下依次連接上臺面、基盤、可伸縮支架，該支架具有伸縮性；基盤上均勻分布取樣管連接孔，通過螺紋連接固定取樣管；基盤上固設著多個取樣管，取樣管上端有排氣孔，取樣管為不銹鋼外層+聚四氟乙烯內襯的雙層結構，聚四氟乙烯內襯為可更換層，取樣環刀通過螺紋連接于取樣管前端。本發明專利技術定位精度高、結構簡單、操作簡便、易于拆洗，交叉污染風險低。

Multi-point synchronous clay core sampler

【技術實現步驟摘要】
多點同步粘土柱芯取樣器
本專利技術涉及一種粘土柱芯取樣裝置，廣泛適用于農業科學、巖土工程、放射化學等研究領域。
技術介紹
粘土材料是農業、巖土工程及核素遷移等領域中的重點研究對象，在實驗研究中通常需要獲取污染物在粘土材料三維空間的位點濃度分布，粘土柱芯取樣是樣品處理的基礎，決定了樣品的有效性及數據的可靠性。由于粘土材料具有高塑性、高粘性及高膨脹性，所以利用傳統方式無法實現精確取樣，尤其在針對膨潤土等回填材料的大尺度(米級以上)實驗室模擬及現場核素遷移研究中，需要同時獲取高壓實及現場原狀粘土材料中的樣本，且樣品長度精度需要達到1-5mm，對取樣設備提出了較高的要求。目前實驗中多采用手工切削及單管采樣器進行柱芯取樣，取樣過程中極易發生取樣位點偏移、柱芯變形及交叉污染等問題，無法保證取樣位點的準確度及樣品的有效性。在土體柱芯取樣技術研究方面，中輻院設計的壓力取樣器主要針對原狀黃土及砂土類介質的單次柱芯取樣。針對粘土類介質，該取樣方式無法實現同步多點位取樣，并且操作過程復雜，工作量大，易沾染。單次取樣對土柱整體的擾動及多次取樣過程大大增加了柱芯間交叉污染的風險，未能實現對不同含水率、不同尺度粘土樣品進行同步多點位、低沾染的取樣要求。因此在取樣過程中需要一種同步定位、污染率低、適用尺度范圍廣的取樣裝置。
技術實現思路
專利技術目的：本專利技術的目的是實現不同含水率粘土土柱的多點位同步柱芯取樣，定位精度高、結構簡單、操作簡便、易于拆洗，交叉污染風險低。技術方案：由上臺面、手輪、基盤、取樣管、絲杠、圓導軌、可伸縮支架、固定環、樣品夾具九部分組成；上臺面、手輪、絲杠、圓導軌、可伸縮支架構成取樣器的主體框架，圓導軌由上至下依次連接上臺面、基盤、可伸縮支架，該支架具有伸縮性；基盤上均勻分布取樣管連接孔，通過螺紋連接固定取樣管；基盤上固設著多個取樣管，取樣管上端有排氣孔，取樣管為不銹鋼外層+聚四氟乙烯內襯的雙層結構，聚四氟乙烯內襯為可更換層，取樣環刀通過螺紋連接于取樣管前端。本專利技術整套取樣器由上臺面、手輪、基盤、取樣管、絲杠、圓導軌、可伸縮支架、固定環、樣品夾具九部分組成。(1)取樣器的固定及支撐：上臺面、手輪、絲杠、圓導軌、可伸縮支架構成取樣器的主體框架，以保證取樣器基面水平及整體穩定性。圓導軌由上至下依次連接上臺面、基盤、可伸縮支架。可伸縮支架外有樣品夾具，可實現對壓實土柱樣品的固定，同時該支架具有伸縮性，可用于土柱及現場土體的取樣操作。(2)樣品長度控制：轉動手輪帶動絲杠轉動，使得基盤連動取樣管沿圓導軌軸向進給。手輪圓周均勻刻度360°，通過手輪旋轉一定的角度來控制螺旋進給的行程，實現樣品長度控制。絲杠螺旋行程為1200mm，螺距5mm，取樣長度精度控制在0.014mm，能夠滿足樣品長度精度要求。(3)取樣位點及數量控制：基盤上均勻分布取樣管連接孔，以螺紋連接固定取樣管，通過選擇不同的取樣連接孔組合控制取樣位點及取樣數量，取樣管直徑可根據需求進行設計加工。(4)多點同步低沾染取樣：基盤上固定多個取樣管，一次取樣可同步獲取多個柱芯樣品；取樣管上端有排氣孔，便于氣體排出，避免了氣體壓力對取樣過程的干擾；取樣管為不銹鋼外層+聚四氟乙烯內襯的雙層結構，聚四氟乙烯內襯為可更換層，該材料對污染物的壁吸附極弱，大大降低了土體交叉污染風險；取樣環刀通過螺紋連接于取樣管前端，可拆卸，便于更換和洗消。(5)樣品的拆卸：聚四氟乙烯內襯為開合結構，可直接打開將柱芯樣品取出，簡化了推樣過程，避免傳統推樣中的擠壓變形及交叉污染。有益效果：本專利技術利用了支架及絲杠的一體化固定、絲杠的精確升降進給、基盤取樣連接孔多樣化選擇及取樣器等配件的可更替性等特點，可在有效避免柱芯交叉污染的前提下，實現對原狀或壓實粘土土柱的多點同步柱芯取樣。取樣器的可操作性和可改造性強，成本低，加工工藝簡單，能夠滿足核素遷移、環境檢測等實驗研究中對粘土柱芯取樣的要求。附圖說明圖1為取樣器三維結構圖；在圖1中：1-上臺面;2-手輪;3-基盤;4-取樣管連接孔;5-取樣管;6-絲杠;7-圓導軌;8-固定環;9-樣品夾具;10-可伸縮支架;11-土柱樣品；圖2為基盤示意圖；在圖2中：1-基盤;2-取樣管連接孔；圖3為取樣管剖視圖；在圖3中，1-排氣孔;2-不銹鋼外層;3-外螺紋;4-聚四氟乙烯內襯;5-刀口連接螺紋;6-取樣環刀；圖4為聚四氟乙烯內襯示意圖。下面結合圖1-圖4詳細說明取樣器的操作方法。具體實施方式多點同步粘土柱芯取樣器結構見圖1。(1)取樣過程包括取樣管的選擇和安裝、取樣器及樣品固定、螺旋推進取樣、基盤回位及樣品拆卸五個過程。①取樣管[5]的選擇和安裝：根據取樣需求，選擇基盤[3]上一組不同位點分布的取樣管連接孔[4]，通過螺紋連接某種直徑的取樣管[5]。②取樣器及樣品固定：將可伸縮支架[10]高度調節至固定值，保證其高度與取樣管[5]高度差大于或等于土柱樣品[11]高度，對壓實土柱進行取樣操作；降低可伸縮支架[10]，保證取樣管[5]底端與原狀土體基面保持水平，對原狀土體進行原位取樣操作。③螺旋推進取樣：勻速正向轉動手輪[2]，基盤[3]及取樣管[5]在絲杠[6]作用下沿圓導軌[7]軸向進給進入土體，根據取樣要求，土體柱芯通過取樣環刀切割后進入聚四氟乙烯內襯。④基盤[3]回位：勻速反向轉動手輪[2]，基盤[3]及取樣管[5]沿圓導軌[7]軸向背離土體運移至原位。⑤樣品拆卸：將取樣管[5]從基盤[3]卸下，擰開取樣環刀刀口連接螺紋，將聚四氟乙烯內襯沿不銹鋼外襯推出，打開聚四氟乙烯內襯的開合結構，取出柱芯樣品。(2)取樣器維護①絲杠的維護：該取樣器中，絲杠的狀況直接影響取樣工作的進度，因此每次切割前需仔細檢查絲杠的螺紋結構，查找是否存在機械損傷，是否需要進行替換，在保證螺紋結構無明顯損傷及雜質的基礎上進行取樣。螺桿在加工過程中可采取精磨后進行氮化處理，保證了螺桿外圓的硬度高且一致。②儀器清洗及維護：該取樣器中聚四氟乙烯內襯為一次性材料，取樣環刀與樣品直接接觸，重復利用可能造成不同柱芯樣品的交叉污染，因此，取樣前需要拆卸取樣管刀頭進行酒精清洗，降低重復取樣過程中交叉污染的風險。取樣環刀在多次使用后進行更換，避免刀口損傷對取樣精度和取樣效率的影響。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種多點同步粘土柱芯取樣器，其特征在于：由上臺面、手輪、基盤、取樣管、絲杠、圓導軌、可伸縮支架、固定環、樣品夾具九部分組成；上臺面、手輪、絲杠、圓導軌、可伸縮支架構成取樣器的主體框架，圓導軌由上至下依次連接上臺面、基盤、可伸縮支架，該支架具有伸縮性；基盤上均勻分布取樣管連接孔，通過螺紋連接固定取樣管；基盤上固設著多個取樣管，取樣管上端有排氣孔，取樣管為不銹鋼外層+聚四氟乙烯內襯的雙層結構，聚四氟乙烯內襯為可更換層，取樣環刀通過螺紋連接于取樣管前端。

【技術特征摘要】
1.一種多點同步粘土柱芯取樣器，其特征在于：由上臺面、手輪、基盤、取樣管、絲杠、圓導軌、可伸縮支架、固定環、樣品夾具九部分組成；上臺面、手輪、絲杠、圓導軌、可伸縮支架構成取樣器的主體框架，圓導軌由上至下依次連接上臺面、基盤、可伸...

【專利技術屬性】
技術研發人員：不公告發明人，
申請(專利權)人：中國人民解放軍六三六五三部隊，
類型：發明
國別省市：新疆,65