CN107449632B - 多舱式泥沙采样器及采样方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多舱式泥沙采样器及其采样方法，其中采样器包括摇臂、若干采样杯、法尔盘、法尔座、步进电机、中心轴，采样杯沿圆周均匀分布在法尔座上，法尔盘上设置有与采样杯一一对应的若干采样组件和若干通孔，采样组件包括法尔杆、弹性部件以及密封垫，密封垫设置在若干通孔下方且能够封住通孔；还设置有分离组件，分离组件与法尔座和法尔盘连接，并能够调节法尔盘与法尔座之间的距离。本发明采用采样杯圆周均布结构，并通过电机控制摇臂压缩法杆开启注水，由弹簧机械复位密封，从而能够自动连续完成多个水样的采集，提升效率；通过中心轴、底盘、环螺母与升降螺母设计，让法尔盘能够方便地与所有采样杯分离，操作效率高。

Description

多舱式泥沙采样器及采样方法

技术领域

本发明属于水文仪器技术领域，涉及一种多舱式结构的泥沙采样器及根据该采样器实现的采样方法。

背景技术

每年汛期到来时，流域内的河流及湖泊的水质中均含有不同程度的泥沙，水利水文行业在汛期中需及时监测采样分析，将流域内水质的泥沙含量值提供给相关部门，以便有效治理水土流失与河道治理。现有的泥沙采样仪器一般有容器和封盖，由人工降至河流中进行采样，一次仅能采集1～2个水样，效率低且劳动量较大。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种多舱式泥沙采样器以及基于该采样器实现的采样方法，能够连续完成12个水样的自动采集。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

多舱式泥沙采样器，包括摇臂、若干采样杯、法尔盘、法尔座、步进电机、中心轴，所述法尔座设置在法尔盘下方，所述摇臂设置在法尔盘上方，所述步进电机设置在法尔座下方；所述若干采样杯沿圆周均匀分布在法尔座上，且采样杯设置在法尔座与法尔盘之间，所述法尔盘上设置有与采样杯一一对应的若干采样组件和若干通孔，所述采样组件包括穿设在法尔盘上的法尔杆、设置在法尔杆上能够让法尔杆向上回弹的弹性部件以及固定在法尔杆上的密封垫，所述密封垫设置在若干通孔下方且能够封住通孔，所述法尔杆顶端在回弹状态下高于摇臂自由端底面；所述中心轴穿过法尔盘和法尔座中心位置，其一端与摇臂固定端相连，另一端与步进电机转轴相连，所述中心轴包括彼此之间能够分离、咬合的上半轴和下半轴；还设置有分离组件，所述分离组件与法尔座和法尔盘连接，并能够调节法尔盘与法尔座之间的距离。

进一步的，所述分离组件包括通过连杆与法尔座固定连接的底盘，设置在底盘内的环螺母，以及设置在环螺母内通过导柱与法尔盘固定连接的升降螺母，所述环螺母能够在底盘内转动，所述升降螺母外螺纹与环螺母内螺纹配合连接，所述法尔座上设置有导套，所述导柱穿过导套且能够在导套内滑动。

进一步的，所述步进电机外设置有护罩，所述护罩固定在法尔座底部。

进一步的，还包括防护罩，所述防护罩设置在法尔盘上方。

进一步的，所述防护罩顶部设置有吊环。

进一步的，所述法尔座底部连接有若干支撑腿。

进一步的，所述护罩内设置有电池，所述电池连接有充电接口，所述充电接口处设置有防水帽。

进一步的，所述弹性组件包括设置在法尔杆下部的弹簧，以及固定在法尔盘下方的弹簧座，所述弹簧及法尔杆下部设置在弹簧座中。

进一步的，所述密封垫下设置有托垫。

多舱式泥沙采样器的采样方法，包括如下步骤：

步骤1：多舱采样器置于水体缆道一端设定位置，下潜至水面下采样坐标深度，遥控步进电机工作，摇臂旋转至某一采样杯上的法尔杆位置，摇臂将法尔杆压缩令采样组件开启，水样注入采样杯，完成采样后，摇臂旋转脱离该法尔杆位置，采样杯处于密封状态，多舱采样器完成一次水样采样；

步骤2：缆道工作将多舱采样器从潜水位置提出水面，前移至下一个采样点将多舱采样器再置入水面下采样坐标深度，重复步骤1至设定采样数量止或各采样杯注满水样止；

步骤3：设定采样完成后，缆道工作将多舱采样器移至岸上，旋转环螺母，升降螺纹套上升，从而让法尔盘上升令法尔盘与采样杯分离，取出采样杯将水样注入采样瓶旋盖待分析。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：

采用采样杯圆周均布结构，并通过电机控制摇臂压缩法杆开启注水，由弹簧机械复位密封，从而能够自动连续完成多个水样的采集，提升效率；通过中心轴、底盘、环螺母与升降螺母设计，让法尔盘能够方便地与所有采样杯分离，操作效率高。

附图说明

图1为本发明提供的多舱式泥沙采样器整体结构示意图。

图2为本发明提供的多舱式泥沙采样器俯视图。

图3为本发明提供的多舱式泥沙采样器剖面示意图，其中采样杯口密封垫为闭合状态。

图4为本发明提供的多舱式泥沙采样器剖面示意图，其中采样杯口密封垫为开启状态。

图5为本发明提供的多舱式泥沙采样器剖面示意图，其中法尔盘与采样杯为分离状态。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

如图1～5所示的多舱式泥沙采样器，包括摇臂9、12个采样杯11、法尔盘7、法尔座6、步进电机5、中心轴。

法尔座6设置在法尔盘7下方，12个采样杯11沿圆周均匀分布在法尔座6上。如图2所示，采样杯设置在12点、1点等整点位置上。法尔座6上设置有对采样杯11具有限位作用的凹槽28，采样杯11设置在凹槽28中。采样杯11设置在法尔座6与法尔盘7之间，法尔盘7上设置有与采样杯11一一对应的12个采样组件和12组通孔。具体的说，每组通孔16为三个，为腰型孔，每个采样组件包括穿设在法尔盘上的法尔杆8、设置在法尔杆8上能够让法尔杆8向上回弹的弹性部件以及固定在法尔杆上的密封垫21。法尔杆8设置在法套20中，法尔杆为不锈钢杆，与法套动配作，即法尔杆能够在法套内上下滑动。法套20固定在法尔盘7上表面，法尔杆8和法套20之间设置有密封圈，防止水样从法套20和法尔杆8之间的缝隙进入采样杯11。法尔盘7盖在采样杯11顶部，采样杯口边缘上方的法尔盘上也设置有硅胶密封垫，用于防止水样从舱口缝隙进入采样杯中。密封垫21设置在三个通孔下方，在法尔杆8回弹状态下密封垫21封住通孔，而法尔杆8下行时密封垫21也随之下落，此时通孔畅通，水样能够自通孔进入采样杯内。密封垫21下设置有托垫22，从而能够保证密封垫的平整性。法尔杆8顶端在回弹状态下高于摇臂9自由端(本发明将摇臂与轴连接的一端称为固定端，而另一端称为自由端，自由端能够围绕固定端旋转)底面，这样摇臂旋转至法尔杆上方时，能够将法尔杆压下，从而令密封垫下行通孔打开。弹性部件包括设置在法尔杆8下部的弹簧18，以及固定在法尔盘下方的弹簧座19，弹簧18及法尔杆8下部设置在弹簧座19中。

步进电机5设置在法尔座6下方；中心轴穿过法尔盘7和法尔座6中心位置，中心轴一端与摇臂9固定端相连，另一端与步进电机5转轴相连，中心轴分为两部分——上半轴27和下半轴26，上半轴27与法尔盘相固定，下半轴26与法尔座相固定，上、下半轴彼此之间能够分离、咬合。具体的说，骨架油封分别与法尔座和法尔盘过盈配作，不锈钢牙嵌式上半轴分别与轴承、骨架油封过盈配作，且与半轴法兰套内孔动配作，牙嵌式上半轴与摇臂9过渡配作与伞形螺母固联，上、下牙嵌能够分离与接合。如图所示，步进电机还包含硬质合金电机座、驱动器、控制电路板、电池架、硬质合金铝半轴法兰套、轴承、橡胶骨架油封、硬质合金铝伞形螺母等等，属于常规零配件，在本发明中不详细描述。

为了让采样杯能够方便地脱离，本采样器还设置有分离组件，分离组件能够调节法尔盘与法尔座之间的距离。具体的说，分离组件设置在法尔座下方，包括底盘4、设置在底盘内的环螺母2、以及设置在环螺母内的升降螺母3。四根连杆23两端分别与法尔座组件6和硬质合金铝底盘4螺纹固联。四根不锈钢导柱12两端分别与升降螺母3、法尔盘7螺纹固联，法尔座上设置有导套24，导柱12穿过导套且与导套动配作。环螺母2能够在底盘内转动，底盘4内径和环螺母2外径相应位置均设计半圆球凹槽29，在球形环槽内置入密排不锈钢球30用于轴向定位。环螺母2内螺纹与硬质合金铝升降螺母3外螺纹旋转配作，产生上下直线运动。当升降螺母上升时法尔盘上升，采样杯11分离，当升降螺母下降时法尔盘下降，将采样杯口密封。

步进电机外设置有护罩13，护罩13固定在法尔座底部。护罩内设置有电池31，电池连接有充电接口，护罩13与充电接口14螺纹固联且机械密封，充电接口伸出防护罩外，因此在充电接口处设置有防水帽。护罩设置在升降螺母内。

此外，在法尔盘上方还设置有防护罩10，防护罩顶部设置有吊环15，用于将采样器吊入水体内采样。

基于上述多舱式泥沙采样器，本发明提供了如下采样方法：

步骤1：多舱采样器置于河道缆道一端设定位置，下潜至河水面或湖水面下采样坐标深度，遥控步进电机工作，摇臂从初始位置(时针在11:30)顺时针旋转至(时针到12:00)点位置，摇臂将法尔杆压缩法座开启水样注入采样杯。在设定时间内完成采样后，摇臂顺时针旋转至12:30位置，采样杯处于密封状态，多舱采样器已完成一次水样采样。

步骤2：缆道工作将多舱采样器从潜水位置提出水面，前移至下一个采样点将多舱采样器再置入水面下采样坐标深度。重复步骤1至设定采样数量止或12个采样杯注满水样止，即顺时针旋转半小时法座开启注水取样，再顺时针旋转半小时法座关闭密封采样杯。

步骤3：设定采样完成后，缆道工作将多舱采样器移至岸上，打开三个铰链支腿旋转环螺母，升降螺纹套上升通过四根连杆螺纹固联法尔座组件，使法尔盘与采样杯分离，取出采样杯将水样注入采样瓶旋盖待分析。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，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。

Claims (10)

1.多舱式泥沙采样器，其特征在于：包括摇臂、若干采样杯、法尔盘、法尔座、步进电机、中心轴，所述法尔座设置在法尔盘下方，所述摇臂设置在法尔盘上方，所述步进电机设置在法尔座下方；所述若干采样杯沿圆周均匀分布在法尔座上，且采样杯设置在法尔座与法尔盘之间，所述法尔盘上设置有与采样杯一一对应的若干采样组件和若干通孔，所述采样组件包括穿设在法尔盘上的法尔杆、设置在法尔杆上能够让法尔杆向上回弹的弹性部件以及固定在法尔杆上的密封垫，所述密封垫设置在若干通孔下方且能够封住通孔，法尔杆设置在法套中，法尔杆能够在法套内上下滑动，法套固定在法尔盘上表面，所述法尔杆顶端在回弹状态下高于摇臂自由端底面；所述中心轴穿过法尔盘和法尔座中心位置，其一端与摇臂固定端相连，另一端与步进电机转轴相连，所述中心轴包括彼此之间能够分离、咬合的上半轴和下半轴；还设置有分离组件，所述分离组件与法尔座和法尔盘连接，并能够调节法尔盘与法尔座之间的距离。

2.根据权利要求1所述的多舱式泥沙采样器，其特征在于：所述分离组件包括通过连杆与法尔座固定连接的底盘，设置在底盘内的环螺母，以及设置在环螺母内通过导柱与法尔盘固定连接的升降螺母，所述环螺母能够在底盘内转动，所述升降螺母外螺纹与环螺母内螺纹配合连接，所述法尔座上设置有导套，所述导柱穿过导套且能够在导套内滑动。

3.根据权利要求1所述的多舱式泥沙采样器，其特征在于：所述步进电机外设置有护罩，所述护罩固定在法尔座底部。

4.根据权利要求1所述的多舱式泥沙采样器，其特征在于：还包括防护罩，所述防护罩设置在法尔盘上方。

5.根据权利要求4所述的多舱式泥沙采样器，其特征在于：所述防护罩顶部设置有吊环。

6.根据权利要求1所述的多舱式泥沙采样器，其特征在于：所述法尔座底部连接有若干支撑腿。

7.根据权利要求3所述的多舱式泥沙采样器，其特征在于：所述护罩内设置有电池，所述电池连接有充电接口，所述充电接口处设置有防水帽。

8.根据权利要求1所述的多舱式泥沙采样器，其特征在于：所述弹性组件包括设置在法尔杆下部的弹簧，以及固定在法尔盘下方的弹簧座，所述弹簧及法尔杆下部设置在弹簧座中。

9.根据权利要求1所述的多舱式泥沙采样器，其特征在于：所述密封垫下设置有托垫。

10.多舱式泥沙采样器的采样方法，基于权利要求1-9中任意一项所述的多舱式泥沙采样器实现，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：多舱采样器置于水体缆道一端设定位置，下潜至水面下采样坐标深度，遥控步进电机工作，摇臂旋转至某一采样杯上的法尔杆位置，摇臂将法尔杆压缩令采样组件开启，水样注入采样杯，完成采样后，摇臂旋转脱离该法尔杆位置，采样杯处于密封状态，多舱采样器完成一次水样采样；

步骤2：缆道工作将多舱采样器从潜水位置提出水面，前移至下一个采样点将多舱采样器再置入水面下采样坐标深度，重复步骤1至设定采样数量止或各采样杯注满水样止；

步骤3：设定采样完成后，缆道工作将多舱采样器移至岸上，旋转环螺母，升降螺纹套上升，从而让法尔盘上升令法尔盘与采样杯分离，取出采样杯将水样注入采样瓶旋盖待分析。

Images