本實(shí)用新型屬于風(fēng)沙取樣技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種野外戈壁荒漠區(qū)風(fēng)沙災(zāi)害監(jiān)測(cè)儀器，特別涉及一種大容量自旋式集沙儀。

背景技術(shù)：

全國(guó)沙漠、戈壁和沙化土地普查及荒漠化調(diào)研結(jié)果表明，我國(guó)荒漠化土地面積為262.2萬(wàn)平方公里，占國(guó)土面積的27.4%，近4億人口受到荒漠化的影響。據(jù)中、美、加國(guó)際合作項(xiàng)目研究，中國(guó)因荒漠化造成的直接經(jīng)濟(jì)損失約為541億人民幣。我國(guó)的沙漠深居內(nèi)陸，大致在烏鞘嶺和賀蘭山以西分布比較集中，占沙漠總面積的90%，該線以東，分布較為零散，面積也較小，僅占沙漠總面積的10%。我國(guó)西北部地區(qū)地域遼闊，沙漠廣布，氣候干旱，降雨稀少，生態(tài)環(huán)境極其脆弱，頻繁的風(fēng)沙活動(dòng)已成為制約區(qū)域基礎(chǔ)建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大問(wèn)題之一。集沙儀是一種野外風(fēng)沙活動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器，是研究土壤風(fēng)蝕以及沙丘移動(dòng)等風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律，觀測(cè)風(fēng)沙流結(jié)構(gòu)特征，取得風(fēng)沙防治工程設(shè)計(jì)基本參數(shù)必不可少的儀器之一?，F(xiàn)有的集沙儀器存在沙物質(zhì)采集率低，細(xì)顆粒物質(zhì)丟失嚴(yán)重等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種適用于野外戈壁荒漠區(qū)風(fēng)沙災(zāi)害監(jiān)測(cè)的沙物質(zhì)采集率高、細(xì)顆粒物質(zhì)丟失少的大容量自旋式集沙儀。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：一種大容量自旋式集沙儀，包括立柱，支柱上安裝有多個(gè)可自旋轉(zhuǎn)的集沙單體，集沙單體包括中空的倒置的“L”形的上集沙筒，上集沙筒頂部固接有尾翼，上集沙筒上位于豎直平面內(nèi)的開口為進(jìn)沙口，上集沙筒下部固接有漏斗形的下集沙筒，下集沙筒下部設(shè)有排沙口，上集沙筒內(nèi)固接有兩個(gè)漏斗形的擾流環(huán)；上集沙筒側(cè)壁上設(shè)有“Z”字形的排氣管，排氣管的出氣口方向與進(jìn)沙口的方向相反，排氣管的進(jìn)氣口位于兩個(gè)擾流環(huán)之間。

本實(shí)用新型自旋式集沙儀的優(yōu)點(diǎn)：

1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、實(shí)用性強(qiáng)、相對(duì)成本較低。

2）排氣口與集沙筒之間建立壓力平衡，攜沙氣流進(jìn)入集沙儀后，通過(guò)排氣口消減了一定的能量，使得沙粒較大限度的沉降到集沙室內(nèi)，從而減少沙通量的誤差；同時(shí)，圓錐形的筒底，避免了沙粒外排時(shí)的滯留問(wèn)題。

3）抗風(fēng)沙侵蝕能力強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)，適用于戈壁荒漠地區(qū)風(fēng)沙活動(dòng)的長(zhǎng)期觀測(cè)。

4）具有較好的抗傾覆性，雙軸承能夠有效克服采樣過(guò)程中引起的偏心效應(yīng)，大大提高風(fēng)沙采樣率。

5）拆卸運(yùn)輸便利。立柱間依靠法蘭連接，可以根據(jù)地域來(lái)調(diào)節(jié)高度，且拆卸方便，便于運(yùn)輸，利用氣流多方位擾動(dòng)時(shí)的能量損耗，達(dá)到氣固分離的效果。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型集沙儀的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型集沙儀中集沙單體的側(cè)視圖。

圖3是本實(shí)用新型集沙儀中集沙單體的正視圖。

圖4是本實(shí)用新型集沙儀連接器中卡座的示意圖。

圖中：1.立柱，2.連接器，3.橫桿，4.防塵軸承，5.尾翼，6.進(jìn)沙口，7.上集沙筒，8.下集沙筒，9.底蓋，10.防雨罩，11.連接軸，12.折射擋板，13.排氣管，14.擾流環(huán)，15.排沙口，16.卡座體，17.第一凹槽，18.條形孔，19.第二凹槽。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示，本實(shí)用新型集沙儀，包括支柱1，支柱1上設(shè)置有多個(gè)集沙單體，每個(gè)集沙單體通過(guò)兩根水平設(shè)置的橫桿3安裝于立柱1上，橫桿3的一端通過(guò)連接器2與立柱1固接，橫桿3的另一端通過(guò)防塵軸承4與集沙單體相連接。

該集沙單體如圖2和圖3所示，包括中空的倒置的“L”形的上集沙筒7，上集沙筒7水平部分和豎直部分的外連接處為斜面連接，該斜面為折射擋板12，折射擋板12與水平面之間的夾角為45°；上集沙筒7頂部固接有尾翼5和連接軸11，連接軸11上套裝有防塵軸承4，該防塵軸承4與橫桿3相連接，上集沙筒7上位于豎直平面內(nèi)的開口為進(jìn)沙口6，進(jìn)沙口6直徑10～20cm；上集沙筒7內(nèi)固接有兩個(gè)漏斗形的擾流環(huán)14，兩個(gè)擾流環(huán)14上下設(shè)置，擾流環(huán)14直徑較大端與上集沙筒7內(nèi)壁固接，相鄰兩個(gè)擾流環(huán)14之間的距離為10～20cm；上集沙筒7的側(cè)壁上設(shè)有“Z”字形的排氣管13，排氣管13的出氣口方向與進(jìn)沙口6的方向相反，排氣管13出氣口的內(nèi)徑沿排氣管14進(jìn)氣口到出氣口的方向逐漸減小，排氣管13的進(jìn)氣口位兩個(gè)于擾流環(huán)14之間；上集沙筒7下部固接有漏斗形的下集沙筒8，下集沙筒8下部設(shè)有直徑3～5cm的排沙口15，排沙口15上套裝有防塵軸承4，該防塵軸承4與橫桿3相連接，排沙口15的出口設(shè)有底蓋9，排沙口15上固接有防雨罩10；底蓋9內(nèi)安裝有密封橡膠墊，底蓋9通過(guò)掛扣和排沙口15相連，拆卸十分方便。

本實(shí)用新型集沙儀中的連接器6包括緊固件和圖4所示的卡座，該卡座包括卡座體16，卡座體16上加工有相垂直的第一凹槽17和第二凹槽19，第一凹槽17和第二凹槽19隔開的區(qū)域內(nèi)均加工有條形孔18；使用連接器6時(shí)：將橫桿3的一端穿入第二凹槽19，將第一凹槽17卡在立柱1上，然后用緊固件（U形螺栓）將卡座固定在立柱1上。

野外試驗(yàn)中，由于采用了連接器6，使得集沙單體可以360°自由旋轉(zhuǎn)，并可按測(cè)試要求調(diào)節(jié)集沙單體的高度。尾翼5使得進(jìn)沙口8正對(duì)著風(fēng)的來(lái)向；在風(fēng)力作用下，大量的沙粒由進(jìn)沙口6進(jìn)入到集沙儀內(nèi)部，由于排氣管13的出氣口與集沙室間壓力平衡，且排氣管13的出氣口與進(jìn)氣口平行、方向相反，排氣管13的進(jìn)氣口位于兩個(gè)擾流環(huán)14之間，氣流經(jīng)過(guò)排氣管13時(shí)，既增大了氣流的行程，又降低了氣流的攜沙能力，使得氣流攜沙氣流動(dòng)能降低，沙物質(zhì)大量沉降；在此過(guò)程中，上大下小的兩個(gè)擾流環(huán)14可使集沙儀中的反向上升氣流受阻，有效地降低了集沙室內(nèi)上沖氣流的速度，通過(guò)消減動(dòng)能來(lái)減少所收集沙粒的流失，使沙粒自然沉降到集沙室內(nèi)，避免所收集沙粒的流失；當(dāng)沙粒采集完畢后，可以很容易從下部排沙口15中排出。

兩個(gè)擾流環(huán)14類似于兩道阻沙措施，能夠發(fā)揮整體的最大阻沙效果，逐漸降低集沙筒內(nèi)的反向外沖氣流，凈化含沙氣流，增強(qiáng)被收集沙物質(zhì)的沉積率，降低實(shí)驗(yàn)誤差。

折射擋板12與進(jìn)樣口來(lái)流方向呈45°夾角，使得沖擊荷載較大的沙物質(zhì)通過(guò)折射反彈現(xiàn)象，進(jìn)入集沙儀中，并在來(lái)風(fēng)速度過(guò)大、沙粒沖擊速度高時(shí)，起到較好的疏導(dǎo)發(fā)射作用，大大提高對(duì)沙粒的采集能力。防雨罩10可以有效防止降水對(duì)集沙筒底蓋橡膠的腐蝕和鋼材的銹蝕，保證底蓋的嚴(yán)密性；排氣管13的出氣口與進(jìn)沙口6平行，且朝向氣流的前進(jìn)方向，排氣孔管徑逐漸減少，這樣可以避免當(dāng)風(fēng)向脈動(dòng)時(shí)，沉積在集沙室內(nèi)的沙粒被反方向帶出集沙儀。

在一定的風(fēng)速作用下，流動(dòng)的沙粒通過(guò)進(jìn)沙口6進(jìn)入到集沙儀內(nèi)部，因內(nèi)部的多個(gè)擾流環(huán)14設(shè)計(jì)，迫使氣流在前進(jìn)過(guò)程中，出現(xiàn)劇烈擾動(dòng)，消耗動(dòng)能，致使沙粒不斷地沉降到沙物質(zhì)收集器內(nèi)，達(dá)到氣固分離的效果。