CN103439146B - 一种正压气动式水样自动采样器 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种正压气动式水样自动采样器，包括采样储水仓、配重舱和高压储气罐，所述的采样储水仓的上部设有采样口，在采样口下方设有气液活塞缸，气液活塞缸通过活塞板分隔为上气腔和下液腔，下液腔底部的缸壁上设有排液口，排液口上装有排液单向阀；气液活塞缸的上气腔与高压储气罐之间通过管路相连，管路上设有环境压力控制阀；配重舱的舱壁上设有海水进出通孔，配重舱内设有气囊，气囊的进气口与高压储气罐之间通过进气管路相连，进气管路上设有气囊进气控制阀，下液腔底部的缸壁上设有与气囊进气控制阀配合的压力触发按钮。本发明利用水下气动技术实现定深度水样自动采集、设备自动返回、带出采样，可以适用于多种场合。
Description
技术领域
本发明涉及一种水样采样器，特别是一种正压气动式水样自动采样器。
背景技术
随着海洋开发的进行，海洋水样的提取技术日益受到重视。海洋水样的提取方式很多，按其工作方式目前主要有:人工潜水、设置管道泵吸、及机械设备潜水等采样方式。这些取样方式存在各种问题如取样深度、取样量、取样是否会造成污染，适用范围广不广等。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种设计合理，使用方便，利用设备所携带高于环境水深压力的压缩气体，并利用水下气动技术实现定深度水样自动采集、设备自动返回、带出采样的正压气动式水样自动采样器。
本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的，本发明是一种正压气动式水样自动采样器，其特点是：包括采样储水仓，采样储水仓的下方设有配重舱，在采样储水仓和配重舱之间设有高压储气罐，所述的采样储水仓的上部设有采样口，下部设有与采样口正对的排气口，采样口和排气口上分别设有密封盖，在采样口上设有与密封盖配合的密封圈，两个密封盖之间通过连杆连接，在靠近排气口密封盖的连杆上装有换水板，在排气口下方设有气液活塞缸，气液活塞缸通过活塞板分隔为上气腔和下液腔，下液腔底部的缸壁上设有排液口，排液口上装有排液单向阀；所述活塞板上连接有向上伸出缸体的活塞杆，活塞杆的上端与前述连杆相接；气液活塞缸的上气腔与高压储气罐之间通过管路相连，管路上设有环境压力控制阀；所述配重舱的舱壁上设有海水进出通孔，配重舱内设有气囊，气囊的进气口与高压储气罐之间通过进气管路相连，进气管路上设有气囊进气控制阀，下液腔底部的缸壁上设有与气囊进气控制阀配合的压力触发按钮；采样前，高压储气罐内充满高于所潜水深产生的压力的压缩空气，气液活塞缸的下液腔中灌满液体，采样储水仓内充满空气，换水板与采样口内壁配合密封；采样器下潜到设定深度，环境压力控制阀在环境水压的作用下打开，高压储气罐内的压缩空气通过管路进入气液活塞缸的上气腔，推动活塞板下行，采样储水仓内的换水板离开采样口，海水通过采样口进入到采样储水仓内，活塞板继续下行，两个密封盖盖在采样口和排气口上，同时气液活塞缸的活塞板触碰到压力触发按钮，使气囊进气控制阀打开给气囊充气，气囊膨胀配重舱内的海水被排出，采样器浮力增加，在浮力的作用下采样器返回。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，所述环境压力控制阀设有阀体，阀体内设有进气腔和排气腔，在进气腔与排气腔之间设有阀座，排气腔内设有与阀座配合的阀芯，排气腔内设有与阀芯相接的阀杆，进气腔的外壁上正对阀杆设有膜片加压室，所述阀杆的外端设置在膜片加压室内，膜片加压室设有与阀杆端头配合的感压膜片，膜片加压室内的阀杆上设有调压弹簧。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，在进气管路上装有单向阀。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，配重舱内设有两个活动挡板，气囊设在两个活动挡板之间。
与现有技术相比，本发明通过自身所携带的高于环境水深压力的压缩气体，利用水下气动技术进行采集，当到达设定深度时，通过水压触发环境压力控制阀，从而自动给气液活塞缸充气压缩气体，同时使采样储水仓采集水样，采集完后，给气囊充气，使设备浮力增大，自动上浮。本发明可以实现定深度、自动、大容量、无污染水样采集，适用于海洋养殖、海洋新能源开发、海洋水质调查和监测等多种场合。
附图说明
图1是本发明的一种结构示意图。
图2是本发明环境压力控制阀的结构示意图。
具体实施方式
以下参照附图，进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。
参照图1，一种正压气动式水样自动采样器，包括采样储水仓3，采样储水仓3的下方设有配重舱7，在采样储水仓3和配重舱7之间设有高压储气罐4，所述的采样储水仓3的上部设有采样口，下部设有与采样口正对的排气口，采样口和排气口上分别设有密封盖1，在采样口上设有与密封盖1配合的密封圈2，两个密封盖1之间通过连杆12连接，在靠近排气口密封盖1的连杆12上装有换水板17，在排气口下方设有气液活塞缸16，气液活塞缸16通过活塞板分隔为上气腔18和下液腔19，下液腔19底部的缸壁上设有排液口，排液口上装有排液单向阀5；所述活塞板上连接有向上伸出缸体的活塞杆，活塞杆与前述连杆12相接；气液活塞缸16的上气腔18与高压储气罐4之间通过管路6相连，管路6上设有环境压力控制阀13。
所述配重舱7的舱壁上设有海水进出通孔8，配重舱7内设有气囊9，气囊9的进气口与高压储气罐4之间通过进气管路10相连，进气管路10上设有气囊进气控制阀14，下液腔19底部的缸壁上设有与气囊进气控制阀14配合的压力触发按钮15；在进气管路10上还装有单向阀。
采样前，高压储气罐4内充满高于所潜水深产生的压力的压缩空气，在气液活塞缸16的下液腔19中灌满液体，可以确保密封盖1、活塞板以及换水板17在未达到设定深度前不会因为环境海水压力增大而下移。在采样储水仓3内充满空气，换水板17与采样口内壁配合密封，密封盖1离开采样口。选择好设备的配重量，使其既能保证设备下潜，又要在气囊9体积膨胀后采样器能正常返回。
采样器下潜，配重舱7内进入海水，加快采样器下降，当下潜到设定深度时，环境压力控制阀13在环境水压的作用下打开，高压储气罐4内的压缩空气通过管路进入气液活塞缸16的上气腔18，在正压作用下（正压系指设备所带压缩空气的压力高于设备所处环境水深产生的压力）推动活塞板下行，使下液腔19中的液体排出，同时活塞杆带动采样储水仓3内的换水板17离开采样口，海水通过采样口进入到采样储水仓3内，当换水板17位于采样储水仓3的底部时，密封盖1盖在采样口上，同时气液活塞缸16的活塞板触碰到压力触发按钮15，使气囊9进气控制阀打开给气囊9充气，气囊9膨胀配重舱7内的海水被排出，浮力增加，当浮力大于采样器自身重力时，在浮力的作用下采样器返回海面，完成一次采样全过程。
参照图2，所述环境压力控制阀13设有阀体131，阀体131内设有进气腔132和排气腔133，在进气腔132与排气腔133之间设有阀座135，排气腔133内设有与阀座135配合的阀芯134，排气腔133内设有与阀芯134相接的阀杆138，进气腔132的外壁上正对阀杆138设有膜片加压室，所述阀杆138的外端设置在膜片加压室内，膜片加压室设有与阀杆138端头配合的感压膜片137，膜片加压室内的阀杆138上设有调压弹簧136。图中所示环境压力阀只是其中一种实施方式，只要是通过感压膜片137实现对阀芯134的开启都在本发明的保护范围之内。
感压膜片137用于检测环境流体的压力。调压弹簧136通过阀杆138支撑阀芯134，给调压弹簧136施加一定预紧力，进而控制阀芯134运动的初始驱动力。在起始阶段根据对应设定水深调节预紧弹簧力，当环境流体压力大于弹簧调定的预紧力时，感压膜片137所承受的环境流体压力通过阀杆138向下运动，使阀芯134离开阀座135，工作阀口打开，从而使压缩空气通过；当环境流体压力小于弹簧调定的预紧力时，膜片承受的环境流体压力小于弹簧驱动的阀杆138的作用力，阀芯134向上运动，关闭工作阀口，使压缩空气不能通过。
配重舱7内设有两个活动挡板11，气囊9设在两个活动挡板11之间，可以用于保护气囊9。
Claims (4)
1.一种正压气动式水样自动采样器，其特征在于：包括采样储水仓，采样储水仓的下方设有配重舱，在采样储水仓和配重舱之间设有高压储气罐，所述的采样储水仓的上部设有采样口，下部设有与采样口正对的排气口，采样口和排气口上分别设有密封盖，两个密封盖之间通过连杆连接，在靠近排气口密封盖的连杆上装有换水板，在排气口下方设有气液活塞缸，气液活塞缸通过活塞板分隔为上气腔和下液腔，下液腔底部的缸壁上设有排液口，排液口上装有排液单向阀；所述活塞板上连接有向上伸出缸体的活塞杆，活塞杆的上端与前述连杆相接；气液活塞缸的上气腔与高压储气罐之间通过管路相连，管路上设有环境压力控制阀；所述配重舱的舱壁上设有海水进出通孔，配重舱内设有气囊，气囊的进气口与高压储气罐之间通过进气管路相连，进气管路上设有气囊进气控制阀，下液腔底部的缸壁上设有与气囊进气控制阀配合的压力触发按钮；采样前，高压储气罐内充满高于所潜水深产生的压力的压缩空气，气液活塞缸的下液腔中灌满液体，采样储水仓内充满空气，换水板与采样口内壁配合密封；采样器下潜到设定深度，环境压力控制阀在环境水压的作用下打开，高压储气罐内的压缩空气通过管路进入气液活塞缸的上气腔，推动活塞板下行，采样储水仓内的换水板离开采样口，海水通过采样口进入到采样储水仓内，活塞板继续下行，两个密封盖盖在采样口和排气口上，同时气液活塞缸的活塞板触碰到压力触发按钮，使气囊进气控制阀打开给气囊充气，气囊膨胀配重舱内的海水被排出，采样器浮力增加，在浮力的作用下采样器返回。
2.根据权利要求1所述的正压气动式水样自动采样器，其特征在于：所述环境压力控制阀设有阀体，阀体内设有进气腔和排气腔，在进气腔与排气腔之间设有阀座，排气腔内设有与阀座配合的阀芯，排气腔内设有与阀芯相接的阀杆，进气腔的外壁上正对阀杆设有膜片加压室，所述阀杆的外端设置在膜片加压室内，膜片加压室设有与阀杆端头配合的感压膜片，膜片加压室内的阀杆上设有调压弹簧。
3.根据权利要求1所述的正压气动式水样自动采样器，其特征在于：在进气管路上还装有单向阀。
4.根据权利要求1所述的正压气动式水样自动采样器，其特征在于：配重舱内设有两个活动挡板，气囊设在两个活动挡板之间。
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