CN107063759A - 一种电动控制水下采样装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动控制水下采样装置，包括采样头、传动装置、驱动装置、控制装置和密封外壳，采样头、传动装置、驱动装置和控制装置依次连接且传动装置和驱动装置固定设置在密封外壳内，所述采样头包括推斗盖和下推斗且由316L不锈钢制作，控制装置将控制信号输送到驱动装置，驱动装置通过传动装置带动上推斗和下推斗张开和闭合进行采样。具有以下优点：(1)采样装置结构简单，容易实现自动化控制；(2)采样装置能够实现对对石块等固态物质，土壤、泥沙、水体等流态物质采样，应用范围广；(3)采样推头的独特设计保证样品的完整性同时避免样品被水流冲走；(4)该采样装置模块化设计可以实现与任何设备良好的匹配。

Description

一种电动控制水下采样装置

技术领域：

本发明涉及采样设备技术领域，具体涉及一种电动控制能够实现对多种形态物质采样的装置。

背景技术：

在土壤和水环境研究中，常常需要从河流、湖泊、湿地等水下沉积物中取部分土壤、矿石等做样品，然后将样品移至实验室分析化验。如何收集水底土壤样品一直都是比较困难的工作。水下的土壤样品含水率高，流体状，采样难度大。在采样过程中，由于受水体影响而发生底泥扰动、样品脱离或流失，从而影响取样工作。现有水下取样器较常见的有圆管式和夹爪式。圆管式取样器需要人工操作，将圆管的一端修磨成锋利状，通过锤击或压入的方式将圆管式取样器压入土壤中进行取样，如中国专利CN2011202634728水下土壤采集器，这样的采样器自动化程度低、仅适用于潜水作业，对样品的破坏较大。夹爪式取样机械手，安装于ROV(遥控无人潜水器)底部，通过ROV携带取样器在水底进行取样，夹取石块等固态物质，然而夹爪式机械手的设计限制了采样器的工作范围。

发明内容：

本发明目的在于克服现有技术存在的缺点，提供一种电动控制水下采用装置，解决了现有水下采样装置无法同时实现对石块等固态物质，土壤、泥沙、水体等流态物质采样的问题。

为实现上述目的，本发明涉及的电动控制水下采样装置，包括采样头、传动装置、驱动装置、控制装置和密封外壳，采样头、传动装置、驱动装置和控制装置依次连接且传动装置和驱动装置固定设置在密封外壳内，所述采样头包括推斗盖和下推斗且由316L不锈钢制作，控制装置将控制信号输送到驱动装置，驱动装置通过传动装置带动上推斗和下推斗张开和闭合进行采样。

本发明涉及的控制装置包括上位机和下位机，驱动装置为带编码器的减速电机，传动轴、轴承、轴承座、轴承套筒、传动轴套、锁紧螺母和联轴器构成传动装置，密封外壳由前端盖、主筒体和后端盖依次密封构成，与通过电路板支架固定在主筒体内的下位机连接的线缆密封穿过后端盖与水上的上位机连接，带编码器的减速电机紧靠在电路板支架一侧并通过电机固定盖紧固在主筒 体内，下位机与带编码器的减速电机电信息连接，带编码器的减速电机与线缆电连接，带编码器的减速电机输出轴通过联轴器与传动轴套转动连接，由轴承套筒间隔开的左右两轴承均通过轴承座固定在主筒体内，传动轴套套接在左右两轴承内侧绕水下采样装置轴向转动，锁紧螺母套接在传动轴套上并靠接在轴承和联轴器之间，传动轴与传动轴套螺纹连接将传动轴套的旋转运动转化成传动轴的直线运动，传动轴穿过密封外壳前端盖向外伸出并与密封外壳前端盖通过星型圈实现动密封，传动轴伸出端上下两侧均与推斗连接杆通过销轴销接，推斗连接杆另一端分别通过支杆连接采样头。

本发明涉及的采样头包括推斗盖和下推斗，推斗连接杆另一端分别通过支杆连接推斗盖和下推斗，下推斗由一体的第一连接部和推斗构成，支杆将推斗连接杆和第一连接部固定在与前端盖固定连接的连接板上，实现第一连接部绕支杆转动，推斗结构与挖掘机铲斗结构相同更加方便其在水底采样，推斗盖由一体的第二连接部和盖子构成，盖子通过内六角螺栓固定在第二连接部一端实现盖子将推斗开口段覆盖。

本发明涉及的采样头包括上推斗和下推斗，推斗连接杆另一端分别通过支杆连接相配合的上推斗和下推斗，上推斗和下推斗均由一体的第一连接部和推斗构成，支杆将推斗连接杆和第一连接部固定在与前端盖固定连接的连接板上，实现第一连接部绕支杆转动，推斗结构与挖掘机铲斗结构相同更加方便其在水底采样。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：(1)采样装置结构简单，容易实现自动化控制；(2)采样装置能够实现对对石块等固态物质，土壤、泥沙、水体等流态物质采样，应用范围广；(3)采样推头的独特设计保证样品的完整性同时避免样品被水流冲走；(4)该采样装置模块化设计可以实现与任何设备良好的匹配。

附图说明：

图1为实施例1涉及的电动控制水下采样装置结构原理示意图。

图2为实施例1涉及的采样头原理示意图。

图3为实施例2涉及的采样头原理示意图。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

如图1和2所示，本实施例涉及的电动控制水下采样装置，包括采样头、传动装置、驱动装置、控制装置和密封外壳，采样头、传动装置、驱动装置和控制装置依次连接且传动装置和驱动装置固定设置在密封外壳内，所述采样头包括推斗盖和下推斗且由316L不锈钢制作，控制装置将控制信号输送到驱动装置，驱动装置通过传动装置带动上推斗和下推斗张开和闭合进行采样。

本实施例涉及的控制装置包括上位机(图中未画出)和下位机24，驱动装置为带编码器的减速电机21，传动轴12、轴承13、轴承座14、轴承套筒16、传动轴套17、锁紧螺母18和联轴器19构成传动装置，密封外壳由前端盖10、主筒体15和后端盖26依次密封构成，与通过电路板支架25固定在主筒体15内的下位机24连接的线缆27密封穿过后端盖26与水上的上位机连接，带编码器的减速电机21紧靠在电路板支架25一侧并通过电机固定盖20紧固在主筒体15内，下位机24与带编码器的减速电机21电信息连接，带编码器的减速电机21与线缆27电连接，带编码器的减速电机21输出轴通过联轴器19与传动轴套17转动连接，由轴承套筒16间隔开的左右两轴承13均通过轴承座14固定在主筒体15内，传动轴套17套接在左右两轴承13内侧绕水下采样装置轴向转动，为了限制轴承左右位移动，锁紧螺母18套接在传动轴套17上并靠接在轴承13和联轴器19之间，传动轴12与传动轴套17螺纹连接将传动轴套17的旋转运动转化成传动轴12的直线运动，传动轴12穿过密封外壳前端盖10向外伸出并与密封外壳前端盖10通过星型圈9实现动密封，传动轴12伸出端上下两侧均与推斗连接杆7通过销轴5销接，推斗连接杆7另一端分别通过支杆8连接推斗盖1和下推斗3，下推斗3由一体的第一连接部28和推斗29构成，支杆8将推斗连接杆7和第一连接部28固定在与前端盖10固定连接的连接板4上，实现第一连接部28绕支杆8转动，推斗29结构与挖掘机铲斗结构相同更加方便其在水底采样，推斗盖1由一体的第二连接部31和盖子30构成，盖子30通过内六角螺栓2固定在第二连接部31一端实现盖子30将推斗29开口段覆盖。

进一步地，本实施例涉及的电动控制水下采样装置固定在遥控无人潜水器上用于深海取样作业。上位机通过线缆27将采样信号输送到下位机24中，下位机24控制带编码器的减速电机21转动，进而带动传动轴12向前运动，推斗盖1和下推斗3张开，下推斗3采集样品，采集完样品后，上位机将采样完成 的信号输送到下位机24中，下位机24控制带编码器的减速电机21反向转动，进而带动传动轴12向后运动，推斗盖1和下推斗3闭合，采样头闭合后可确保泥沙、矿物等样品在达到水面的过程中，不被水冲走。在上述过程中，为了避免采样头达到张开或闭合的极限状态时减速电机继续转动而导致的减速电机损坏，在减速电机的尾部设置了编码器，编码器将收到的信号通过下位机24传递给上位机，上位机将编码器反馈的信号与设定参数对比，进而控制减速电机的启动和停止。

实施例2：

如图1和3所示，本实施例涉及的电动控制水下采样装置，包括采样头、传动装置、驱动装置、控制装置和密封外壳，采样头、传动装置、驱动装置和控制装置依次连接且传动装置和驱动装置固定设置在密封外壳内，所述采样头包括上推斗和下推斗，控制装置将控制信号输送到驱动装置，驱动装置通过传动装置带动上推斗和下推斗张开和闭合进行采样。

本实施例涉及的控制装置包括上位机(图中未画出)和下位机24，驱动装置为带编码器的减速电机21，传动轴12、轴承13、轴承座14、轴承套筒16、传动轴套17、锁紧螺母18和联轴器19构成传动装置，密封外壳由前端盖10、主筒体15和后端盖26依次密封构成，与通过电路板支架25固定在主筒体15内的下位机24连接的线缆27密封穿过后端盖26与水上的上位机连接，带编码器的减速电机21紧靠在电路板支架25一侧并通过电机固定盖20紧固在主筒体15内，下位机24与带编码器的减速电机21电信息连接，带编码器的减速电机21与线缆27电连接，带编码器的减速电机21输出轴通过联轴器19与传动轴套17转动连接，由轴承套筒16间隔开的左右两轴承13均通过轴承座14固定在主筒体15内，传动轴套17套接在左右两轴承13内侧绕水下采样装置轴向转动，传动轴12与传动轴套17螺纹连接将传动轴套17的旋转运动转化成传动轴12的直线运动，传动轴12穿过密封外壳前端盖10向外伸出并与密封外壳前端盖10通过星型圈9密封，传动轴12伸出端上下两侧均与推斗连接杆7通过销轴5销接，推斗连接杆7另一端分别通过支杆8连接相配合的上推斗和下推斗，上推斗和下推斗均由一体的第一连接部28和推斗29构成，支杆8将推斗连接杆7和第一连接部28固定在与前端盖10固定连接的连接板4上，实现第一连接部28绕支杆8转动，推斗结构与挖掘机铲斗结构相同更加方便其在水底采样。

Claims (4)

1.一种电动控制水下采样装置，其特征在于，包括采样头、传动装置、驱动装置、控制装置和密封外壳，采样头、传动装置、驱动装置和控制装置依次连接且传动装置和驱动装置固定设置在密封外壳内，所述采样头包括推斗盖和下推斗且由316L不锈钢制作，控制装置将控制信号输送到驱动装置，驱动装置通过传动装置带动上推斗和下推斗张开和闭合进行采样。

2.根据权利要求1所述的电动控制水下采样装置，其特征在于，控制装置包括上位机和下位机，驱动装置为带编码器的减速电机，传动轴、轴承、轴承座、轴承套筒、传动轴套、锁紧螺母和联轴器构成传动装置，密封外壳由前端盖、主筒体和后端盖依次密封构成，与通过电路板支架固定在主筒体内的下位机连接的线缆密封穿过后端盖与水上的上位机连接，带编码器的减速电机紧靠在电路板支架一侧并通过电机固定盖紧固在主筒体内，下位机与带编码器的减速电机电信息连接，带编码器的减速电机与线缆电连接，带编码器的减速电机输出轴通过联轴器与传动轴套转动连接，由轴承套筒间隔开的左右两轴承均通过轴承座固定在主筒体内，传动轴套套接在左右两轴承内侧绕水下采样装置轴向转动，锁紧螺母套接在传动轴套上并靠接在轴承和联轴器之间，传动轴与传动轴套螺纹连接将传动轴套的旋转运动转化成传动轴的直线运动，传动轴穿过密封外壳前端盖向外伸出并与密封外壳前端盖通过星型圈实现动密封，传动轴伸出端上下两侧均与推斗连接杆通过销轴销接，推斗连接杆另一端分别通过支杆连接采样头。

3.根据权利要求1或2所述的电动控制水下采样装置，其特征在于，采样头包括推斗盖和下推斗，推斗连接杆另一端分别通过支杆连接推斗盖和下推斗，下推斗由一体的第一连接部和推斗构成，支杆将推斗连接杆和第一连接部固定在与前端盖固定连接的连接板上，实现第一连接部绕支杆转动，推斗结构与挖掘机铲斗结构相同更加方便其在水底采样，推斗盖由一体的第二连接部和盖子构成，盖子通过内六角螺栓固定在第二连接部一端实现盖子将推斗开口段覆盖。

4.根据权利要求1或2所述的电动控制水下采样装置，其特征在于，采样头包括上推斗和下推斗，推斗连接杆另一端分别通过支杆连接相配合的上推斗和下推斗，上推斗和下推斗均由一体的第一连接部和推斗构成，支杆将推斗连接杆和第一连接部固定在与前端盖固定连接的连接板上，实现第一连接部绕支杆转动，推斗结构与挖掘机铲斗结构相同更加方便其在水底采样。