[发明专利]高梯度分层旋转立式集沙仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种野外风沙地区风沙流运动形式的观测仪器，具体涉及一种高梯度分层旋转立式集沙仪。

背景技术

风沙研究的一项重要任务是确定输沙率随高度位置变化的规律和风沙流的结构。而集沙仪是研究风沙流结构的重要工具，通过集沙仪测得的风沙流结构可用以准确认识和掌握地区风沙运动性质，从而为防沙手段的准确选择提供科学的技术依据。因此，选用的集沙仪的测试精度直接影响对当地风沙流结构和风沙流运动规律的判断，进而影响防沙措施设定的有效性和合理性。

目前，国内普遍采用的集沙仪在设计和适用性方面存在一定的问题。

首先，在设计中只考虑了3m以下的输沙量，在对青藏高原风沙流和新疆强风地区风砾流的观测中，我们发现，风沙流或风砾流的飞扬高度可达10m以上，且其在3m以上的沙粒含量达40%以上。

其次，集沙筒的通气条件较差。有的集沙仪没有考虑输沙筒内的风压，导致许多沙粒被筒内的风压憋出，降低集沙率；有的虽然考虑了风压，在集沙筒上设置不锈钢网排气孔、进沙口上部设排气口、数个贯通上下边的方形孔、在筒顶部开排气孔等，但在现场实测中，发现有许多沙粒被吹出或者钢网在使用一段时间后发生破损现象而影响测试精度。

第三，许多集沙仪设计中集沙器都固定在一个方向进行沙样采集，无法实现准确收集来自不同方向的沙粒，有的虽然可以旋转，但灵敏度较低，或长时间受风吹日晒后，转动轴生锈而无法实现自动灵活旋转。

第四，集沙筒（盒）设计中只考虑了短时期的小容量输沙量，无法针对大风区、高梯度、长时间的大容量输沙量的测试。

第五，集沙仪在设计中只能固定测定某一高度的积沙，不能随着科研试验的进度和要求进行自我调节。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种可适用于戈壁强风地区、青藏高原高海拔地区以及普通沙漠地区的高梯度分层旋转立式集沙仪，能调整观测高度，观测不同高度的风沙运动情况，集沙筒内的气压与气流中的气压一致，能准确采集沙粒，提高测试精度。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种高梯度分层旋转立式集沙仪，包括竖直设置的主杆，主杆上至少水平安装有四根第一连接杆，第一连接杆在主杆上的位置可上下调节；第一连接杆上设有集沙单体；每根第一连接杆上方的主杆上均水平安装有一根第二连接杆，该第二连接杆的方向与该第一连接杆的方向位于180°方向上；第二连接杆在主杆上的位置可上下调节，第二连接杆上分别安装有风向仪和风速仪，集沙单体进沙口轴线的位置与风向仪轴线的位置相平齐。

集沙单体包括竖直设置的集沙筒，集沙筒的上端固接有水平设置的进沙管，进沙管的一端与集沙筒固接，进沙管的另一端为进沙口；进沙管的顶部分别设有风向标和排气管；排气管的轴线与进沙管的轴线相平行，排气管的内孔为锥孔；排气管内孔直径较大的一端与进沙管的内孔相连接，排气管内孔直径较小的一端沿背离进沙管进沙口的方向设置，集沙筒的下端与竖直设置的筒形的转动轴的上端固接，转动轴的下端为排沙口；转动轴设置于筒形的防风沙罩内，转动轴可沿其自身轴线转动，防风沙罩与第一连接杆相连接。

本发明集沙仪的优点和产生的积极效果是：

1、结构简单、操作方便、实用性强、适用范围广、成本较低。

2、设计合理。排气孔与集沙筒之间建立压力平衡，携沙气流进入集沙仪后，通过排气口消减了集沙筒内的压力，使集沙筒内外压差一致，保证沙粒沉降到集沙筒内，从而真实的收集到断面的输沙量。

3、风向标可依据现场风况进行自由前后调整，采用了双轴承的转动轴，和全封闭式的防风沙罩，确保了集沙筒能够长期、灵活、自动旋转。

4、采用抽拉式底板，方便了现场取样，并确保了取样的真实、可靠。

5、具有较强的抗风沙侵蚀能力，使用寿命长，适用于风沙大，尤其是戈壁、青藏高原等高海拔强风地区风沙运动的长期监测。

附图说明

图1是本发明集沙仪的结构示意图。

图2是本发明集沙仪中集沙单体的结构示意图。

图中：1.可调式风向标，2.排气管，3.进沙口，4.集沙筒，5.防风沙罩，6.转动轴，7.排沙口，8.第一连接杆，9.风向仪，10.风速仪，11.主杆，12.基座，13.第二连接杆，14.集沙单体。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。