CN109187106B

CN109187106B - 一种沉积物捕获器

Info

Publication number: CN109187106B
Application number: CN201811027926.4A
Authority: CN
Inventors: 王虎; 粟莉; 魏皓; 凡仁福; 聂红涛
Original assignee: Tianjin University
Current assignee: Tianjin University
Priority date: 2018-09-04
Filing date: 2018-09-04
Publication date: 2021-05-07
Anticipated expiration: 2038-09-04
Also published as: CN109187106A

Abstract

本发明公开了一种沉积物捕获器，包括锥形漏斗、采样瓶、密封闭合盖、推拉式电磁铁和自动控制系统；锥形漏斗和采样瓶对接，用于收集和储存海水中的沉降物质；自动控制系统可预先设定时间，通过采样瓶外侧的推拉式电磁铁控制采样瓶内侧密封闭合盖的打开和闭合，将沉降物质分层储集在直径不同的采样瓶内；多个采样瓶之间通过螺纹和密封圈实现连接和拆卸，可重复使用。本发明体积小，各部件之间均可拆卸存放，便于携带；重量轻、造价低，主要部分均为亚克力材质；结构简单、易于布放和回收；可与水动力和泥沙观测仪器同站使用，节省观测时间，提高观测效率；结构稳定，适用于水动力条件较强的河口、海岸与近海海水中沉降物质的取样和观测。

Description

一种沉积物捕获器

技术领域

本发明涉及海洋沉积动力观测设备技术领域，特别涉及一种沉积物捕获器，用于河口、海岸与近海海水中沉降物质的收集。

背景技术

海洋沉积物是各种海洋沉积作用的结果，记录了海洋环境中物理、化学和生物等过程的相关信息。沉积物捕获器是一种用于捕获、收集海水中沉降物质的取样设备，主要用于原位监测沉积物通量，并通过对样品的分析获取沉降物质的来源、组成、时空变化规律，是海洋沉积动力学、海洋生物地球化学研究必备的仪器设备。

近年来，随着河口、海岸与近海区域泥沙运动与地貌演化、物质输运及生态环境行为等方面研究的不断深入，对专业、适用的沉积物捕获器的需求不断增加。目前，已有的时间序列沉积物捕获器笨重、复杂、昂贵，包含高度超过1.7m的支架、直径超过0.8m的锥形沉积物收集装置、多个取样瓶、电池组、步进机等组件，总重量超过70kg，通过预设采样时间、利用电池组和步进机驱动取样瓶转动，实现时间序列沉积取样。该设备可在水下工作数月至一年以上，主要用于水动力弱、沉积速率低、水深1000m以上的深海环境，需要借助大型科考船上的地质绞车完成布放和回收。河口、海岸与近海受波浪、潮汐等的长期作用及洪水、风暴事件的短期作用，沉积环境复杂、沉积速率高，且常需要与流速、泥沙浓度等水动力和沉积动力参数同步观测。已有的时间序列沉积物捕获器体积大、重量高、布放和回收复杂、价格昂贵、抗干扰能力差，无法满足河口、海岸与近海海水中沉降物质的观测和捕集需求。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种沉积物捕获器，以稳定、便捷、高效地实现对河口、海岸与近海海域沉降物质的观测和捕集。

本发明所采用的技术方案是：一种沉积物捕获器，包括锥形漏斗、采样瓶、密封闭合盖、推拉式电磁铁和自动控制系统；所述锥形漏斗的下方连接所述采样瓶；所述采样瓶设置有若干个，由上至下直径依次减小；最底部的所述采样瓶设置有能拆卸的底盖；除最底部采样瓶外的其余所述采样瓶的内侧壁均设置有能开闭的密封闭合盖，以实现各采样瓶之间沉淀物质的分层储集；内侧设置有所述密封闭合盖的所述采样瓶的外侧均设置有用于控制所述密封闭合盖开闭的推拉式电磁铁；所述推拉式电磁铁连接至所述自动控制系统。

进一步的，所述采样瓶为圆柱形结构；内侧设置有所述密封闭合盖的所述采样瓶的底部为用于安装密封闭合盖和连接下方采样瓶的向内的圆环形突出，所述圆环形突出的内环直径与下方采样瓶的直径相同。

进一步的，最上部所述采样瓶与所述锥形漏斗之间、相邻所述采样瓶之间、最底部所述采样瓶与所述底盖之间均通过螺纹连接，螺纹之间设置有密封圈，实现密封及能拆卸重复使用。

进一步的，所述密封闭合盖包括若干个能开闭的叶片。

其中，两两一组的所述叶片的中央设置有用于带动所述叶片倒伏的门轴，位于所述门轴两侧的叶片能绕所述门轴转动；所述门轴通过合页设置在所述采样瓶的底部圆环形突出上。

其中，所述门轴的顶端设置有圆形凸起，用于所述密封闭合盖处于打开状态时，所述叶片镶嵌固定在采样瓶侧壁上。

其中，所述叶片边缘设置有柔性材料密封层，用于确保闭合时的所述密封闭合盖处于密闭状态。

进一步的，同一个所述采样瓶中，所述推拉式电磁铁设置有若干个，若干个所述推拉式电磁铁采用串联的形式连接；若干个所述推拉式电磁铁与所述密封闭合盖的门轴一一对应，所述推拉式电磁铁的探针位于所述门轴顶部的圆形凸起处。

进一步的，同一个所述采样瓶中，内侧设置有所述密封闭合盖的所述采样瓶的侧壁上开设有通孔，所述通孔的尺寸与所述密封闭合盖的圆形凸起尺寸、位置一致，用于所述密封闭合盖打开时将密封闭合盖的叶片固定于采样瓶侧壁；同时，所述通孔与所述推拉式电磁铁的探针尺寸、位置一致，所述推拉式电磁铁的探针能通过所述通孔推动所述密封闭合盖的叶片倒伏，实现密封闭合盖闭合。

进一步的，所述自动控制系统包括定时开关和供电电源，用于定时控制所述密封闭合盖的开闭；所述定时开关设置有若干个，与内侧设置有所述密封闭合盖的所述采样瓶的个数相同，各个所述采样瓶外侧的推拉式电磁铁连接至对应的所述定时开关，各个所述定时开关共同连接至所述供电电源。

本发明的有益效果是：

本发明中，锥形漏斗和采样瓶对接，用于收集和储存海水中的沉降物质；自动控制系统可预先设定时间，通过采样瓶外侧的推拉式电磁铁控制采样瓶内侧密封闭合盖的打开和闭合，将沉降物质分层储集在直径不同的采样瓶内；多个采样瓶之间通过螺纹和密封圈实现连接和拆卸，可重复使用。

本发明体积小，各部件之间均可拆卸存放，便于携带；重量轻、造价低，主要部分均为亚克力材质；结构简单、易于布放和回收；可与水动力和泥沙观测仪器同站使用，节省观测时间，提高观测效率；结构稳定，适用于水动力条件较强的河口、海岸与近海海水中沉降物质的取样和观测。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种沉积物捕获器的外部结构侧视示意图；

图2为本发明实施例提供的一种沉积物捕获器的采样瓶(设置有密封闭合盖)的内部结构侧视示意图。

图3为本发明实施例提供的一种沉积物捕获器的密封闭合盖闭合状态下的俯视示意图。

图4为本发明实例提供的一种沉积物捕获器装置的推拉式电磁铁和自动控制系统的电路连接图。

附图标注：1、锥形漏斗；2、第一采样瓶；3、第二采样瓶；4、第三采样瓶；5、第一密封闭合盖；6、第二密封闭合盖；7、底盖；8、圆环；9、推拉式电磁铁；10、防水导线；11、自动控制系统；12、门轴；13、圆形凸起；14、合页；15、叶片；16、密封层；17、螺纹；18、定时开关；19、供电电源。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

如附图1至图4所示，一种沉积物捕获器，包括锥形漏斗1、第一采样瓶2、第二采样瓶3、第三采样瓶4、第一密封闭合盖5、第二密封闭合盖6、推拉式电磁铁9和自动控制系统11。

所述锥形漏斗1的下方依次连接所述第一采样瓶2、第二采样瓶3、第三采样瓶4；所述第一采样瓶2的内侧壁设置有能开闭的第一密封闭合盖5，所述第二采样瓶3的内侧壁设置有能开闭的第二密封闭合盖6，以实现各采样瓶之间沉淀物质的分层储集；所述第一采样瓶2和第二采样瓶3的外侧均设置有推动所述密封闭合盖闭合的推拉式电磁铁9；所述推拉式电磁铁9连接至所述自动控制系统11。

其中，所述锥形漏斗1采用亚克力材料制作，其最大直径优选为60cm，斜率优选为45°，所述锥形漏斗1的下方为圆柱结构，该圆柱结构的直径优选为16cm，用于嵌套在其下的第一采样瓶2中。

其中，如图1、图2和图3所示，所述第一采样瓶2、第二采样瓶3、第三采样瓶4均采用亚克力材料制作，为圆柱形结构且直径不同，底部的第三采样瓶4直径最小，中间的第二采样瓶3直径略大，上部的第一采样瓶2直径最大，其优选直径从上而下分别为16cm、13cm、10cm，高度均为15cm。所述第一采样瓶2的顶部与所述锥形漏斗1底部圆柱结构直径相同，通过高度2cm的螺纹嵌套和之间的密封圈实现拆卸和密闭。所述第一采样瓶2和第二采样瓶3的底部有高度为2cm的圆环形突出，其圆环内圈直径与下方采样瓶直径相同，该圆环形突出与下方采样瓶2cm的顶部圆环具有可嵌套的螺纹17，从而实现各采样瓶之间可旋紧密闭和旋松拆卸；最底部的第三采样瓶4连接带有螺纹和密封圈的可拆卸的底盖7。

其中，如图2和图3所示，以第一采样瓶2和第一密封闭合盖5为例，所述第一密封闭合盖5由4个门轴12带动8个叶片15组成。所述叶片15两两一组，每组所述叶片15的中央设置所述门轴12，即，每个所述门轴12两侧带动2个叶片15，位于所述门轴12两侧的叶片15能绕所述门轴12转动，由于门轴12重量相对较大，可以带动叶片15倒伏，实现第一密封闭合盖5的闭合。所述门轴12的安装直径优选为1cm、高度为第一采样瓶2直径的一半；第一密封闭合盖5闭合时的圆形直径与第一采样瓶2直径一致。所述门轴12通过合页14设置在所述第一采样瓶2的底部圆环形突出上，所述合页14直径优选为1cm，长度为3cm，通过转动实现叶片15的打开和闭合。所述门轴12的上表面顶端设置有1个圆形凸起13，该圆形凸起13优选直径为1cm，厚度为1cm；当第一密封闭合盖5处于打开状态、即门轴12处于直立状态时，圆形凸起13刚好嵌入到第一采样瓶2侧壁的圆孔，该圆孔与圆形凸起13一一对应，直径优选为1cm、深度1cm，用于与门轴12上的圆形凸起13相契合。所述叶片15的边缘有0.1cm的柔性材料(如硅胶，丁基橡胶等)构成的密封层16，用于确保闭合状态下的密封闭合盖完全密封。第二密封闭合盖6的结构同上。

其中，第一采样瓶2和第二采样瓶3的外侧均安装有塑料圆环8，圆环8固定在采样瓶外部，用于固定推拉式电磁铁9，所述推拉式电磁铁9嵌入到所述圆环8中，被所述圆环8完全包裹，达到密封的效果。所述推拉式电磁铁9的探针行程优选为3cm，身长优选为5cm；每4个推拉式电磁铁9串联为一组，固定在1个圆环8上，防水导线10位于圆环8内侧；所述推拉式电磁铁9的探针位于所述门轴12顶部的圆形凸起13处，可通过采样瓶侧壁的圆孔，推动门轴12，带动叶片15倾倒，进而实现密封闭合盖的闭合。

其中，如图4所示，所述自动控制系统11位于密闭防水盒中，包括定时开关18和供电电源19，用于预先设定时间，定时控制所述密封闭合盖的打开和闭合；所述定时开关18设置有若干个，与所述推拉式电磁铁9的组数相同，每组所述推拉式电磁铁9通过防水导线10连接至对应的所述定时开关18，各个所述定时开关18共同连接至所述供电电源19。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种沉积物捕获器，其特征在于，包括锥形漏斗、采样瓶、密封闭合盖、推拉式电磁铁和自动控制系统；所述锥形漏斗的下方连接所述采样瓶；所述采样瓶设置有若干个，由上至下直径依次减小；最底部的所述采样瓶设置有能拆卸的底盖；除最底部采样瓶外的其余所述采样瓶的内侧壁均设置有能开闭的密封闭合盖，以实现各采样瓶之间沉淀物质的分层储集；内侧设置有所述密封闭合盖的所述采样瓶的外侧均设置有用于控制所述密封闭合盖开闭的推拉式电磁铁；所述推拉式电磁铁连接至所述自动控制系统；

其中，同一个所述采样瓶中，内侧设置有所述密封闭合盖的所述采样瓶的侧壁上开设有通孔，所述通孔的尺寸与所述密封闭合盖的圆形凸起尺寸、位置一致，用于所述密封闭合盖打开时将密封闭合盖的叶片固定于采样瓶侧壁；同时，所述通孔与所述推拉式电磁铁的探针尺寸、位置一致，所述推拉式电磁铁的探针能通过所述通孔推动所述密封闭合盖的叶片倒伏，实现密封闭合盖闭合。

2.根据权利要求1所述的一种沉积物捕获器，其特征在于，所述采样瓶为圆柱形结构；内侧设置有所述密封闭合盖的所述采样瓶的底部为用于安装密封闭合盖和连接下方采样瓶的向内的圆环形突出，所述圆环形突出的内环直径与下方采样瓶的直径相同。

3.根据权利要求1所述的一种沉积物捕获器，其特征在于，最上部所述采样瓶与所述锥形漏斗之间、相邻所述采样瓶之间、最底部所述采样瓶与所述底盖之间均通过螺纹连接，螺纹之间设置有密封圈，实现密封及能拆卸重复使用。

4.根据权利要求1所述的一种沉积物捕获器，其特征在于，所述密封闭合盖包括若干个能开闭的叶片。

5.根据权利要求4所述的一种沉积物捕获器，其特征在于，两两一组的所述叶片的中央设置有用于带动所述叶片倒伏的门轴，位于所述门轴两侧的叶片能绕所述门轴转动；所述门轴通过合页设置在所述采样瓶的底部圆环形突出上。

6.根据权利要求5所述的一种沉积物捕获器，其特征在于，所述门轴的顶端设置有圆形凸起，用于所述密封闭合盖处于打开状态时，所述叶片镶嵌固定在采样瓶侧壁上。

7.根据权利要求4所述的一种沉积物捕获器，其特征在于，所述叶片边缘设置有柔性材料密封层，用于确保闭合时的所述密封闭合盖处于密闭状态。

8.根据权利要求1所述的一种沉积物捕获器，其特征在于，同一个所述采样瓶中，所述推拉式电磁铁设置有若干个，若干个所述推拉式电磁铁采用串联的形式连接；若干个所述推拉式电磁铁与所述密封闭合盖的门轴一一对应，所述推拉式电磁铁的探针位于所述门轴顶部的圆形凸起处。

9.根据权利要求1所述的一种沉积物捕获器，其特征在于，所述自动控制系统包括定时开关和供电电源，用于定时控制所述密封闭合盖的开闭；所述定时开关设置有若干个，与内侧设置有所述密封闭合盖的所述采样瓶的个数相同，各个所述采样瓶外侧的推拉式电磁铁连接至对应的所述定时开关，各个所述定时开关共同连接至所述供电电源。