[发明专利]一种气流回旋集沙仪

说明书

技术领域

本发明涉及土壤风蚀监测装置，特别涉及风沙监测装置，具体属于一种气流回旋集沙仪。

背景技术

土壤风蚀沙化已成为北方旱区农业可持续发展最为突出的问题，土地荒漠化是我国干旱、半干旱地区的主要环境问题之一，对中国北方社会生活和经济发展造成了极大的威胁。集沙仪是一种风蚀监测装置，是研究土壤风蚀以及沙丘移动等风沙运动规律、观测风沙流结构特征时必不可少的仪器。因此，设计制造既适应野外环境又工作精确的集沙仪就显得十分必要。本发明设计的固定桩通过钢结构的有机组合，显著增加了固定桩的截面模量和结构刚度，提高了桩基的承载能力、抗剪、抗弯能力，降低了桩基的水平位移值，很好地解决了土质疏松地区使用风沙仪的制约因素。为了提高测量精度，本发明设计的集沙模块利用气流产生回旋能量降低的原理，使含尘气流进入集沙模块后显著降低气固二相流的流速和动能，便于沙粒沉降，达到气流和沙尘的高效分离。本集沙仪为模块化设计，拆装方便，可对不同高度水平的风沙流进行分析测试。

发明内容

本发明的目的是提供一种气流回旋集沙仪，利用该集沙仪可实现野外环境下来风方向土壤沙尘量的定点收集和精确测量。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种气流回旋集沙仪，包括固定桩、密封圆锥滚子轴承组件、横向支承架、风向标和集沙模块；所述横向支承架一端固定风向标，另一端与集沙模块固接；横向支承架固定在密封圆锥滚子轴承组件上；密封圆锥滚子轴承组件固定在固定桩上，它们之间只能相对旋转。

作为优化，上述固定桩由下法兰盘、固定管、上法兰盘、螺杆、钢管座、钢管、钢管连接套，螺钉、钢管固定套、钢丝绳、钢钎组成；下法兰盘和上法兰盘内侧圆周具有螺纹，且均有2个对称的螺杆孔，用于安装螺杆，把下法兰盘拧紧于固定管下端，把上法兰盘拧紧于固定管上端；上、下法兰盘的半径比固定筒的半径大得多，目的是加强固定，防止侧倾；同时，上法兰盘半径大于下法兰盘半径，更有利于稳定；钢管座焊接在上法兰盘上，内孔为螺纹孔；钢管两端开螺纹，一端旋入钢管座中，另一端连接钢管连接套；钢管连接套的内孔开有螺纹，用于连接上下两根钢管，为了防止集沙仪旋转松动，用螺钉固定钢管连接套和钢管；在固定桩的最顶端装有钢管固定套，和钢丝绳的一端连接；钢丝绳的另一端与插入土壤中的钢钎连接，三根钢丝绳，各成120度的夹角，以此固定固定桩。

作为优化，上述密封圆锥滚子轴承组件包括第一轴承座、轴承外圈、滚子和保持架、轴承内圈和第二轴承座；轴承外圈与第一轴承座固定连接；轴承内圈与滚子和保持架一起组成的组件与第二轴承座固定连接；第二轴承座与第一轴承座组成封闭结构防止灰尘进入；当风向标随风向变化时，第一轴承座相对第二轴承座发生转动，使进气管始终对准来流方向；由于圆锥滚子轴承可以分离，使得第一轴承座和第二轴承座可以分离，方便拆装和运输。

作为优化，上述横向支承架包括横支架、配重、螺栓螺母；风向标通过2个螺栓螺母固定于横支架的一端；通过集沙模块上所焊的两个耳片，利用2个螺栓螺母，把集沙模块固定于横支架的另一端；为避免风向标与集沙模块重量不平衡时发生侧倾，在横支架的风向标一侧通过螺栓螺母固定配重。

作为优化，上述集沙模块由上部主筒体、下部锥形筒体、集沙管、第一环片、集沙袋、耳片、密封橡胶圈、螺栓螺母、筒盖、出气管、进气管、第二环片、纱网、挡风片组成；主筒体中沿周向和轴向分布有挡风片；锥形筒体上端和主筒体下端相连，锥形筒体下端和集沙管上端相连；为方便固定集沙袋防止其下滑，集沙管的下端焊有第一环片，利用塑料扎带把集沙袋固定在集沙管上，沙尘颗粒经集沙管落入集沙袋中；主筒体上部设有可以打开的筒盖，通过4个对称的螺栓螺母，筒盖固定在主筒体上；为了便于密封，筒盖与主筒体之间有密封橡胶圈；筒盖中心开有圆孔，出气管穿过此孔焊接在筒盖上；为了方便在出气管上固定纱网，出气管在主筒体内的那一端边缘焊有第二环片，纱网用塑料扎带固定在出气管上；进气管的直径由小变大，以斜向下的角度从侧面沿切线方向插入主筒体中，管径由小变大可以降低气流的流速，斜向下从侧面沿切线方向插入主筒体中可以引导气流沿筒壁旋转向下。

作为优化，上述密封圆锥滚子轴承组件、横向支承架、风向标和集沙模块的数量可为多个。

作为优化，上述固定桩的钢管两端加工螺纹，通过钢管间的连接套进行连接，根据测量的实际需要，确定钢管长度和所需要的节数。

本发明的优点和产生的有益效果是：