CN106124247A - 一种取样装置 - Google Patents

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陈四清
方明
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    • G01N1/08—Devices for withdrawing samples in the solid state, e.g. by cutting involving an extracting tool, e.g. core bit

Abstract

本发明公开了一种取样装置，涉及海洋调查领域，包括取样组件和平衡框架。取样组件包括取样箱体，取样箱体底部设有开口；平衡框架包括与取样组件相连的连接组件和至少三个分布于取样组件周围的支腿，支腿一端与连接组件相连，另一端延伸至取样组件底端的下方。本发明的取样装置，采集样品更加方便，不仅可适用于各种复杂的海底面，而且可实现无扰动取样，采集的海底沉积物样品质量高，并能够对取样过程进行实时监控，确保取样的有效性。

Description

一种取样装置
技术领域
本发明涉及海洋调查领域，具体涉及一种取样装置。
背景技术
在进行海洋调查时，对海底沉积物进行无扰动取样是一项必不可少的项目。目前，底质取样作业的箱式取样器主要是通过重力带动铲刀对箱式取样器进行封底，此封底过程动作较大，对箱式取样器采集到的样品有扰动，从而无法获取海底沉积物的原状样品。
而且，现有的取样装置在沉入海底时，操作人员不能实时了解到取样装置的运行状态以及所处的环境状况，无法实时获取取样深度数据，也不能在取样前对目标区域进行实时观察，致使无法保证取样成功率以及样品的有效性。
再者，由于海底面地形千奇百态，在进行海底沉积物取样时，经常会遇到海底面凸凹不平的情况，此时，一般的取样装置会发生倾斜，甚至倾倒，导致取样装置不能有效地完成取样动作，同时，取样装置直接撞击在凸凹不平的海底面上，也会损伤取样装置，使得取样装置的维护成本增高，缩短取样装置的使用寿命。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种取样装置，其避免取样装置在复杂的海底面作业时发生倾倒。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种取样装置，包括：
一取样组件，所述取样组件包括取样箱体，所述取样箱体底部设有开口；
一平衡框架，所述平衡框架包括与所述取样组件相连的连接组件和至少三个分布于所述取样组件周围的支腿，所述支腿一端连接所述连接组件，另一端延伸至所述取样组件底端的下方。
在上述技术方案的基础上，所述连接组件包括同心套设的外框、中框和内框，所述外框与支腿相连，所述取样组件组设于所述内框内，所述中框位于所述外框和内框之间，且所述中框与所述外框和内框活动连接。
在上述技术方案的基础上，所述中框与外框、中框与内框连接处均设有销轴，所述外框与中框、中框和内框之间均留有间隙。
在上述技术方案的基础上，每个所述支腿上均设有支脚和加固杆，相邻两个所述支脚之间设有连接杆。
在上述技术方案的基础上，所述取样组件与连接组件之间设有至少一调节组件，所述调节组件包括竖直设置的导向杆和限位器，所述限位器设于所述导向杆上，所述导向杆上端与所述取样组件相连，所述导向杆下端与所述连接组件相连，所述调节组件带动取样组件上下运动。
在上述技术方案的基础上，所述取样组件还包括取样框架和封底门，所述取样箱体设于所述取样框架的底部，所述封底门设于所述取样箱体底部，所述取样箱体与封底门均位于所述取样框架内，所述封底门可滑动至所述开口闭合。
在上述技术方案的基础上，所述封底门包括两个活页门，两个所述活页门分别位于所述取样箱体相对两侧面的内壁上，所述取样箱体另外两侧面上各设有一导槽，两个所述导槽位于同一平面上且相互平行，所述活页门可沿所述导槽滑动至所述开口闭合。
在上述技术方案的基础上，所述取样组件还包括驱动装置，所述驱动装置设于所述取样框架上，所述驱动装置连接所述封底门，所述驱动装置带动所述封底门滑动。
在上述技术方案的基础上，所述取样箱体上侧开设有至少一门孔，所述取样箱体上侧设有与所述门孔对应设置的上门，所述上门活动嵌套在所述门孔内，所述驱动装置带动所述上门开合。
在上述技术方案的基础上，所述取样组件还包括视像监测装置，所述视像监测装置包括电子仓、高度计、摄像头、照明灯，所述电子仓设于所述取样框架上，所述高度计、摄像头、照明灯封装于所述取样箱体上侧面，所述高度计设于所述取样箱体上侧面的中心位置，所述摄像头和照明灯设于所述高度计的两侧，且所述摄像头和照明灯与所述取样箱体上侧面成一定角度。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明通过在取样组件周围设置了平衡框架，在取样装置接触海底时，平衡框架起到支撑作用，即使海底不平或者是受到水流的影响，取样装置也不会发生倾斜或者倾倒。
(2)本发明中框与外框和内框均活动连接，当海底面不平时，即使平衡框架发生了倾斜，取样组件在重力的作用下会始终保持下垂，保证了在取样作业时，取样箱体一直保持下垂，进一步提高了取样时设备的平稳，便于采样作业。
(3)本发明的取样装置包括两个活页门，两个活页门沿导槽分别从取样箱体两侧滑动至开口闭合，活页门曲线向下插入至海底沉积物中，不会翻起海底沉积物，可实现无扰动取样，采集的海底沉积物样品质量高。
(4)本发明的取样装置还包括视像监测装置，能够对取样过程进行实时监控，并可获取取样深度数据，确保取样成功率以及样品的有效性。
(5)本发明取样箱体上侧开设有门孔，当取样装置下沉时，可有效降低海水阻力。
附图说明
图1为本发明实施例中取样装置的整体结构示意图；
图2为本发明实施例中平衡框架的结构示意图；
图3为本发明实施例中取样前的取样组件的正面剖视图；
图4为本发明实施例中取样后的取样组件的正面剖视图；
图5为本发明实施例中取样组件的侧面剖视图。
图中：1-取样组件，11-取样箱体，111-开口，112-导槽，113-门孔，114-上门，12-取样框架，13-封底门，131-活页门，14-驱动装置，141-起吊杆，142-拉绳块，143-中滑轮，144-连动缆绳，145-铰链，146-中弹簧，15-视像监测装置，151-电子仓，152-高度计，153-摄像头，154-照明灯，2-平衡框架，21-连接组件，211-外框，212-中框，213-内框，214-销轴，22-支腿，23-支脚，24-加固杆，25-连接杆，3-调节组件，31-导向杆，32-限位器。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
参见图1所示，本发明实施例提供一种取样装置，包括：取样组件1和平衡框架2。取样组件1包括取样箱体11、取样框架12、封底门13和驱动装置14，取样箱体11底部设有开口111，且驱动装置14包括起吊杆141。
参见图1和图2所示，平衡框架2包括与取样组件1相连的连接组件21和四个分布于取样组件1周围的支腿22。支腿22一端连接连接组件21，另一端延伸至取样组件1底端的下方，当海底面凸凹不平时，支腿22会先触碰到海底面，从而适用于各种复杂的海底面，减小取样装置的维护成本，延长其使用寿命。并且，在取样装置接触海底时，平衡框架2起到支撑作用，即使海底不平或者是受到水流的影响，取样装置也不会倾倒。
在防止设备倾倒的前提下，为了进一步提高在倾斜的海底上取样时设备的稳定性，连接组件21包括同心套设的外框211、中框212和内框213，外框211与支腿22相连，取样组件1组设于内框213内，中框212位于外框211和内框213之间，且中框212与外框211和内框213活动连接。具体的，中框212相对的两侧与外框211活动连接，中框212相对的另外两侧与内框213活动连接，与内框213相连的取样组件1的起吊杆141的轴向与内框213所在的水平面成非90度的夹角。
中框212与外框211、中框212与内框213连接处均设有销轴214。本实施例中，连接组件21设有四个销轴214，其中两个销轴214套设于中框212与外框211活动连接的两侧上，另外两个销轴214套设于中框212与内框213活动连接的两侧上。外框211与中框212、中框212和内框213之间均留有间隙。当海底面不平时，即使平衡框架2发生了倾斜，取样组件1在重力的作用下会始终保持下垂，保证了在取样作业时，取样箱体11一直保持下垂，进一步提高了取样时设备的平稳，便于采样作业。
每个支腿22上均设有支脚23和加固杆24，相邻两个支脚23之间设有连接杆25，有效地起到加固平衡框架2的作用。
取样组件1与连接组件21之间设有四个调节组件3，四个调节组件3均匀分布于取样组件1的四周。调节组件3包括竖直设置的导向杆31和限位器32，限位器32设于导向杆31上，导向杆31上端与取样组件1相连，导向杆31下端与连接组件21相连，调节组件3带动取样组件1上下运动。
取样组件1外侧和连接组件21内侧均对应设有可供导向杆31穿过的套筒，导向杆31竖直穿过套筒，并将导向杆31上下两端螺栓固定。限位器32设于取样组件1外侧和连接组件21内侧的两个套筒之间。
参见图3所示，取样箱体11设于取样框架12的底部，封底门13设于取样箱体11底部，取样箱体11与封底门13均位于取样框架12内，封底门13可滑动至开口111闭合。
本实施例中，封底门13包括两个活页门131，两个活页门131分别位于取样箱体11相对两侧面的内壁上，取样箱体11另外两侧面上各设有一导槽112，两个导槽112位于同一平面上且相互平行，活页门131可沿导槽112滑动至开口111闭合。导槽112优选为弧形槽。
开口111有封闭前和封闭后两种状态。参见图3所示，开口111封闭前，两个活页门131分别贴靠在取样箱体11两侧面的内壁上；参见图4所示，开口111封闭后，两个活页门131分别滑动至取样箱体11的底部且相邻的侧边相接触。
取样箱体11上侧开设有两个对称的门孔113，取样箱体11上侧设有与门孔113对应设置的上门114，上门114活动嵌套在门孔113内，驱动装置14带动上门114开合，驱动机构14可实现上门114的开闭即可，其可以为连杆机构、气缸、电机、液压杆等机构，在本实施例中，为了简化结构，驱动装置14选用连杆机构。而驱动装置14为其它实施例的具体结构均为本领域技术人员所公知的，在此不再复述。
上门114有封闭前和封闭后两种状态。参见图3所示，上门114封闭前，两个上门114向上打开，可供水流穿过，当取样装置下沉时，减小海水的阻力；参见图4所示，上门114封闭时，两个上门114关闭，此时两个上门114嵌套在取样箱体11上侧，使取样箱体11上侧面形成密封的平面，当取样完成后，可以保证样品的完整性。
参见图3所示，驱动装置14设于取样框架12内，驱动装置14包括：起吊杆141、拉绳块142、滑动组件和连动组件。
起吊杆141垂直穿过取样框架12顶部中央，起吊杆141与取样框架12活动连接。拉绳块142与起吊杆141的底端螺栓连接，拉绳块142水平设于取样框架12内。
滑动组件连接拉绳块142，滑动组件带动活页门131滑动。滑动组件包括；两个侧滑轮、两根滑动缆绳、两个滑杆、两个滑槽、两个侧弹簧。侧滑轮设于活页门131所在的取样框架12的侧面上，侧滑轮位于取样箱体11的上方，侧滑轮为定滑轮；滑动缆绳一端连接拉绳块142，另一端穿过侧滑轮与侧滑轮同侧的滑杆的上端相连。滑杆上端连接滑动缆绳，下端连接活页门131的上端，滑杆穿过滑槽，可在滑槽内上下滑动；滑槽设于活页门131所在的取样框架12的侧面上，滑槽均垂直于取样框架12顶部且相互平行，滑槽位于取样框架12的侧面的中间。侧弹簧位于活页门131所在的取样框架12的侧面上，侧弹簧垂直于取样框架12顶部且相互平行，滑槽位于取样框架12的侧面的中间，侧弹簧上端固定连接取样框架12的顶端，下端固定连接滑杆的中部。
连动组件设于取样框架12内，连动组件连接拉绳块142，连动组件带动上门114开合。连动组件包括：两个中滑轮143、两根连动缆绳144、两个铰链145、四个中弹簧146。
取样框架12中部水平设置有支撑板，支撑板上开设有可供连动缆绳144穿过的通孔。中滑轮143设于支撑板上，中滑轮143为定滑轮。连动缆绳144上端连接拉绳块142，下端连接铰链145，连动缆绳144垂直穿过支撑板。铰链145一端连接取样框架12的内侧面，另一端连接上门114远离取样框架12的一侧。中弹簧146上端连接支撑板，下端连接上门114远离取样框架12的一侧，每个上门114远离取样框架12的一侧上各设有两个中弹簧146。
参见图3或图4所示，取样装置还包括施重装置，施重装置设于取样框架12中部，施重装置位于取样箱体11上方，施重装置包括多个重量块和两个水平放置的支撑板，这两个支撑板上设有多个可供水流穿过的通孔。施重装置用于加重整个取样装置，可以根据不同海底沉积物的状态来设定重量块的数量。
参见图5所示，取样装置还包括视像监测装置15，视像监测装置15包括电子仓151、高度计152、摄像头153、照明灯154，高度计152、摄像头153、照明灯154均与电子仓151相连，电子仓151设于取样框架12上，高度计152、摄像头153、照明灯154封装于取样箱体11上侧面，高度计152设于取样箱体11上侧面的中心位置，摄像头153和照明灯154设于高度计152的两侧，且摄像头153和照明灯154与取样箱体11上侧面成一定角度。视像监测装置15能够对取样过程进行实时监控，并可获取取样深度数据，确保取样成功率以及样品的有效性。
本发明取样框架12的顶部组设有一开闭器，且开闭器与起吊杆141相连，开闭器用于控制起吊杆141带动活页门131打开和关闭。
本发明的取样装置的工作过程如下：
取样前，开闭器销紧起吊杆141，开口111敞开，两个活页门131分别贴靠在取样箱体11两侧面的内壁上，两个上门114向上打开，铰链145处于弯折状态。取样时，开闭器与起吊杆141处于分离的状态，向上拉动起吊杆141，可以带动拉绳块142向上运动，滑动缆绳带动滑杆向下运动，进而两个活页门131分别滑动至取样箱体11的底部，直至相邻的侧边相接触，使得开口111闭合；同时，连动缆绳144向上运动，带动铰链145伸直，铰链145与上门114连接的一端抵持于上门114，从而使两个上门114闭合。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种取样装置，其特征在于，包括：
一取样组件(1)，所述取样组件(1)包括取样箱体(11)，所述取样箱体(11)底部设有开口(111)；
一平衡框架(2)，所述平衡框架(2)包括与所述取样组件(1)相连的连接组件(21)和至少三个分布于所述取样组件(1)周围的支腿(22)，所述支腿(22)一端连接所述连接组件(21)，另一端延伸至所述取样组件(1)底端的下方。
2.如权利要求1所述的一种取样装置，其特征在于：所述连接组件(21)包括同心套设的外框(211)、中框(212)和内框(213)，所述外框(211)与支腿(22)相连，所述取样组件(1)组设于所述内框(213)内，所述中框(212)位于所述外框(211)和内框(213)之间，且所述中框(212)与所述外框(211)和内框(213)活动连接。
3.如权利要求2所述的一种取样装置，其特征在于：所述中框(212)与外框(211)、中框(212)与内框(213)连接处均设有销轴(214)，所述外框(211)与中框(212)、中框(212)和内框(213)之间均留有间隙。
4.如权利要求1所述的一种取样装置，其特征在于：每个所述支腿(22)上均设有支脚(23)和加固杆(24)，相邻两个所述支脚(23)之间设有连接杆(25)。
5.如权利要求1所述的一种取样装置，其特征在于：所述取样组件(1)与连接组件(21)之间设有至少一调节组件(3)，所述调节组件(3)包括竖直设置的导向杆(31)和限位器(32)，所述限位器(32)设于所述导向杆(31)上，所述导向杆(31)上端与所述取样组件(1)相连，所述导向杆(31)下端与所述连接组件(21)相连，所述调节组件(3)带动取样组件(1)上下运动。
6.如权利要求1所述的一种取样装置，其特征在于：所述取样组件(1)还包括取样框架(12)和封底门(13)，所述取样箱体(11)设于所述取样框架(12)的底部，所述封底门(13)设于所述取样箱体(11)底部，所述取样箱体(11)与封底门(13)均位于所述取样框架(12)内，所述封底门(13)可滑动至所述开口(111)闭合。
7.如权利要求6所述的一种取样装置，其特征在于：所述封底门(13)包括两个活页门(131)，两个所述活页门(131)分别位于所述取样箱体(11)相对两侧面的内壁上，所述取样箱体(11)另外两侧面上各设有一导槽(112)，两个所述导槽(112)位于同一平面上且相互平行，所述活页门(131)可沿所述导槽(112)滑动至所述开口(111)闭合。
8.如权利要求6所述的一种取样装置，其特征在于：所述取样组件(1)还包括驱动装置(14)，所述驱动装置(14)设于所述取样框架(12)上，所述驱动装置(14)连接所述封底门(13)，所述驱动装置(14)带动所述封底门(13)滑动。
9.如权利要求8所述的一种取样装置，其特征在于：所述取样箱体(11)上侧开设有至少一门孔(113)，所述取样箱体(11)上侧设有与所述门孔(113)对应设置的上门(114)，所述上门(114)活动嵌套在所述门孔(113)内，所述驱动装置(14)带动所述上门(114)开合。
10.如权利要求1所述的一种取样装置，其特征在于：所述取样组件(1)还包括视像监测装置(15)，所述视像监测装置(15)包括电子仓(151)、高度计(152)、摄像头(153)、照明灯(154)，所述电子仓(151)设于所述取样框架(12)上，所述高度计(152)、摄像头(153)、照明灯(154)封装于所述取样箱体(11)上侧面，所述高度计(152)设于所述取样箱体(11)上侧面的中心位置，所述摄像头(153)和照明灯(154)设于所述高度计(152)的两侧，且所述摄像头(153)和照明灯(154)与所述取样箱体(11)上侧面成一定角度。
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