[实用新型]沙尘暴输沙量自动收集装置

说明书

技术领域   

本实用新型涉及一种用于沙尘暴输沙量与风沙流输沙量的采样设备，特别一种沙尘暴输沙量自动收集装置。

背景技术  

荒漠化是近几十年来全球研究的一个热点问题，而沙尘暴是荒漠化过程的一种典型表现形式，因此，关于沙尘暴的研究越来越受到世界各国政府和学术界的广泛关注。沙尘暴的输沙量则是反映沙尘暴强度的一个重要指标，然而，沙尘暴的输沙量观测是一个困扰沙尘暴观测研究的关键问题。20世纪60年代我国引进了原苏联的积沙仪，近些年来，国内有人设计出了各种各样的沙尘收集筒，但共同的缺陷是在收集器内都设置了阻挡沙尘的装置，因而大大降低了收集器内气体的流速，亦即通过收集器内的气流远远少于收集器外的气流，收集到的沙尘仅仅是沙尘暴运动中靠惯性进入收集器中的沙尘；还有的是在气流管内装置了一个类似于吸尘器的过滤袋，然而过滤袋严重阻止了气流管内气流速度，且随着过滤袋中沙尘量的增多，过滤袋的通透性还会进一步降低。实用新型人设计了一种磁场式沙尘暴输沙量采集仪，其专利号为ZL 2007 2 0194590.1，因其需要电力，不便于在没有电力供给的旷野应用。关于风沙流是输沙量的观测也存在同样的问题。

实用新型内容   

本实用新型的目的在于提供一种反映真实的输沙量、能够在不具备电力条件的野外使用的沙尘暴输沙量自动收集装置；使用该装置，能使进入收集器内气流速率等于外界气流速度。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种沙尘暴输沙量自动收集装置，包括沙尘收集筒，其特征在于：还包括排气系统和风扇；沙尘收集筒设有进气管与排气管，沙尘收集筒筒壁外面设有轴承支架；排气系统包括曲轴、曲轴传动齿轮、活塞拉杆与活塞；曲轴由轴承安装于轴承支架，活塞位于排气管，活塞拉杆通过活塞连动头与活塞连接，活塞拉杆的另一端活动式连接于曲轴，曲轴一端安装曲轴传动齿轮；风扇包括叶片与风扇传动齿轮，风扇传动齿轮固定于叶片；风扇传动齿轮与曲轴传动齿轮啮合。

进气管进气口面与地面大致垂直，进气管出气口伸入沙尘收集筒内并位于排气管下沿的下面。

排气管置于沙尘收集筒内的一端封头上设排气管气门，排气管气门安装有绕水平销轴、向排气管里面活动开启的排气管气门盖；活塞设有活塞气门，活塞气门外侧安装有绕水平销轴、向排气管外面活动开启的活塞气门盖（2010）。

风扇还包括底座和竖轴，竖轴固定于底座，竖轴上端经风扇轴安装叶片。

竖轴上部安装轴套管，沙尘收集筒固定于旋转支架，旋转支架的另一端安装于轴套管。

使用时，向沙尘收集筒注水，进气管的进气口位于水位液面下方，排气管的下边缘位于水位液面上方，将本实用新型安装在地面或地面以上任意高度，就可以收集到观测时间内该收集仪进气管口面上的水平沙尘通量，从而为沙尘暴研究和风沙流研究提供输沙量的真实数据和样品。

当风速达到一定程度时，风力带动风扇叶片转动，固定在风扇叶片上的风扇传动齿轮带动曲轴传动齿轮转动，再带动曲轴转动，进而通过曲轴带动活塞拉杆，活塞拉杆再带动活塞在排气管中往复运动。当活塞向外运动时，自动关闭活塞上的气门而打开排气管与沙尘收集筒连通的气门，从而抽出沙尘收集筒水面上部的气体，使得外界气流从进气管中进入并通过水体补充到沙尘收集筒水面上部；当活塞向内运动时，自动打开活塞上的气门而关闭排气管与沙尘收集筒连通的气门，阻止外界气流进入沙尘收集筒中。

通过设置风扇传动齿轮的周长和活塞传动齿轮的周长的比例使得排气速率与外界风速相等。沙尘收集筒由旋转支架连接在风扇竖轴上套上，风扇可随风向改变方向，从而使得沙尘收集筒的进沙管口始终对准风方向。

本沙尘自动收集仪的关键技术在于：一是风扇传动齿轮和曲轴传动齿轮的周长比要设置合理，要使得排气管中的排气速率与外界风速相等；二是要用材质轻且不生锈的材料制作，以尽可能减小风扇转动的惯性，同时还要尽可能减小摩擦阻力和防止生锈。

本实用新型克服了已有沙尘收集仪的气流通量小于外界实际通量的缺陷，具有以下主要优点：

一是排气管中的排气速率与外界风速相等，即收集到的是真实的输沙量，从而克服了已有沙尘收集仪进入收集器的气流速率远远小于外界气流速度的缺陷。

二是风扇由风提供动力，不需要提供电力，方便野外使用。

三是沙尘收集仪的方向由风扇叶片自动调整，使得进气管的管口始终对准于主风向。