本實用新型屬于風沙取樣技術領域，涉及一種野外戈壁荒漠區(qū)風沙災害監(jiān)測儀器，特別涉及一種大容量自旋式集沙儀。

背景技術：

全國沙漠、戈壁和沙化土地普查及荒漠化調(diào)研結(jié)果表明，我國荒漠化土地面積為262.2萬平方公里，占國土面積的27.4%，近4億人口受到荒漠化的影響。據(jù)中、美、加國際合作項目研究，中國因荒漠化造成的直接經(jīng)濟損失約為541億人民幣。我國的沙漠深居內(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，頻繁的風沙活動已成為制約區(qū)域基礎建設和經(jīng)濟發(fā)展的重大問題之一。集沙儀是一種野外風沙活動監(jiān)測儀器，是研究土壤風蝕以及沙丘移動等風沙運動規(guī)律，觀測風沙流結(jié)構特征，取得風沙防治工程設計基本參數(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，細顆粒物質(zhì)丟失嚴重等問題。

技術實現(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)風沙災害監(jiān)測的沙物質(zhì)采集率高、細顆粒物質(zhì)丟失少的大容量自旋式集沙儀。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型所采用的技術方案是：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，下集沙筒下部設有排沙口，上集沙筒內(nèi)固接有兩個漏斗形的擾流環(huán)；上集沙筒側(cè)壁上設有“Z”字形的排氣管，排氣管的出氣口方向與進沙口的方向相反，排氣管的進氣口位于兩個擾流環(huán)之間。

本實用新型自旋式集沙儀的優(yōu)點：

1）結(jié)構簡單、操作方便、實用性強、相對成本較低。

2）排氣口與集沙筒之間建立壓力平衡，攜沙氣流進入集沙儀后，通過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，圓錐形的筒底，避免了沙粒外排時的滯留問題。

3）抗風沙侵蝕能力強，使用壽命長，適用于戈壁荒漠地區(qū)風沙活動的長期觀測。

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

5）拆卸運輸便利。立柱間依靠法蘭連接，可以根據(jù)地域來調(diào)節(jié)高度，且拆卸方便，便于運輸，利用氣流多方位擾動時的能量損耗，達到氣固分離的效果。

附圖說明

圖1是本實用新型集沙儀的整體結(jié)構示意圖。

圖2是本實用新型集沙儀中集沙單體的側(cè)視圖。

圖3是本實用新型集沙儀中集沙單體的正視圖。

圖4是本實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。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型進行詳細說明。

如圖1所示，本實用新型集沙儀，包括支柱1，支柱1上設置有多個集沙單體，每個集沙單體通過兩根水平設置的橫桿3安裝于立柱1上，橫桿3的一端通過連接器2與立柱1固接，橫桿3的另一端通過防塵軸承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)的開口為進沙口6，進沙口6直徑10～20cm；上集沙筒7內(nèi)固接有兩個漏斗形的擾流環(huán)14，兩個擾流環(huán)14上下設置，擾流環(huán)14直徑較大端與上集沙筒7內(nèi)壁固接，相鄰兩個擾流環(huán)14之間的距離為10～20cm；上集沙筒7的側(cè)壁上設有“Z”字形的排氣管13，排氣管13的出氣口方向與進沙口6的方向相反，排氣管13出氣口的內(nèi)徑沿排氣管14進氣口到出氣口的方向逐漸減小，排氣管13的進氣口位兩個于擾流環(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通過掛扣和排沙口15相連，拆卸十分方便。

本實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：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)，并可按測試要求調(diào)節(jié)集沙單體的高度。尾翼5使得進沙口8正對著風的來向；在風力作用下，大量的沙粒由進沙口6進入到集沙儀內(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的出氣口與進氣口平行、方向相反，排氣管13的進氣口位于兩個擾流環(huán)14之間，氣流經(jīng)過排氣管13時，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能降低，沙物質(zhì)大量沉降；在此過程中，上大下小的兩個擾流環(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，通過消減動能來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；當沙粒采集完畢后，可以很容易從下部排沙口15中排出。

兩個擾流環(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，增強被收集沙物質(zhì)的沉積率，降低實驗誤差。

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

在一定的風速作用下，流動的沙粒通過進沙口6進入到集沙儀內(nèi)部，因內(nèi)部的多個擾流環(huán)14設計，迫使氣流在前進過程中，出現(xiàn)劇烈擾動，消耗動能，致使沙粒不斷地沉降到沙物質(zhì)收集器內(nèi)，達到氣固分離的效果。