CN109406214A - 一种水样自动采集装置 - Google Patents

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瞿思敏
张文浩
勾建峰
盛欣然
纪小敏
崔彦萍
石朋
陈浩
李大辰
周慧妍
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    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
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Abstract

本发明公开了一种水样自动采集装置，转轴上设有同轴心的套板；若干用于卡固集水瓶瓶颈的卡槽，同半径、等角度的设于套板的外周圈；控制装置通过转轴底部的齿轮组件驱动其周期性转动，同时，控制装置驱动水泵，经输水管为集水瓶注水。通过齿轮组件周期性的转动附着在转轴上的集水瓶实现自动收集水样；通过电磁铁的周期性的抽拉角钩，联动齿轮盘转动，进而联动转轴转动；通过控制装置同步驱动水泵供水和电磁铁的动作，实现自动且周期性的供水、集水、和切换集水瓶的动作。其结构简单，造价低廉，使用方便，便于携带，有效的在水文径流研究实验的采样过程中替代了人工定时采样过程，可安置在流域多点同时采样，节省了人力、时间，提高了实验效率。

Description

一种水样自动采集装置
技术领域
本发明涉及一种取水样装置，具体涉及一种水样自动采集装置。
背景技术
在当前水文预报研究工作中，引入了新的技术-同位素技术，即通过对一次降水事件中降水、土壤水、地下水及河道各断面逐时采集的水样同位素含量进行测定，可对该次降雨后流域产汇流机理进行研究分析。
这种方法自20世纪50年代发展至今已经成为了水文研究领域中一项较为成熟的研究方法，尤其为径流成分划分提供了一种具有物理基础的理论上的可靠的研究方法。但在现阶段该方法的研究数据依赖于长期的多频次多地点的人工采样，需要对所研究的各条河段的多个节点派遣工作人员驻扎，每隔一小时进行一次人工采样，这个过程就需要消耗大量的人力和研究经费；同时由于采样地点多设置在水流湍急的河流附近，且需要采样的时间大多有强降水，因此人工逐小时采集过程中，存在较大的人员安全问题。
为解决以上问题，多种河水采样装置应运而生，但当前实验中所能使用的设备效果并不尽如人意。一方面，当前已有设备大都造价高昂，且多依赖进口，设备难以普及大规模使用；另一方面，现有装置还存在着难以携带的问题，仅能在固定地点安插使用，难以针对研究目标进行地点上的调整，存在极大的不便。
针对于此，需要设计出一种新型的便携可靠的定时河水采样装置来解决这些问题。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种节约人力，操作简单的河水水样自动采取装置。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种水样自动采集装置，转轴上设有同轴心的套板；
若干用于卡固集水瓶瓶颈的卡槽，同半径、等角度的设于套板的外周圈；
控制装置通过转轴底部的齿轮组件驱动其周期性转动，
同时，控制装置驱动水泵，经输水管为集水瓶注水。
上述齿轮组件包括联动转轴的齿轮盘和角钩；
所述角钩与齿轮盘的齿匹配，并由控制装置通过电磁铁驱动伸缩。
进一步的，上述齿轮盘的齿数和卡槽数相同，且，位于相同的角位。
再进一步的，上述齿轮盘的齿数和卡槽数为12。
进一步的，上述齿轮盘的齿的突出角α为70度，角钩的钩角β为20度。
进一步的，上述齿轮盘设有制动片，其一端固定，另一端弹性的与齿轮盘的齿抵接。
上述的一种水样自动采集装置，以转轴的水平截面，布设相互垂直的X轴和Y轴；
若角钩的伸缩路径与Y轴平行，则输水管的出水口固设于X轴上。
进一步的，上述转轴的顶部设有顶板，且顶板上设有用于固定输水管的输水口。
上述的一种水样自动采集装置，还包括与套板的外周圈匹配的槽套，所述槽套的内圈设有若干凹槽，与卡槽匹配，且合并呈圆形。
上述集水瓶内设有浮球，且，直径大于集水瓶瓶颈的直径。
本发明的有益之处在于：
本发明的一种水样自动采集装置，通过齿轮组件周期性的转动附着在转轴上的集水瓶实现自动收集水样；通过电磁铁的周期性的抽拉角钩，联动齿轮盘转动，进而联动转轴转动；通过控制装置同步驱动水泵供水和电磁铁的动作，实现自动且周期性的供水、集水、和切换集水瓶的动作。
本发明的一种水样自动采集装置，其结构简单，造价低廉，使用方便，便于携带，有效的在水文径流研究实验的采样过程中替代了人工定时采样过程，可安置在流域多点同时采样，极大地节省了人力时间，提高了实验效率，具有很强的实用性和广泛的适用性。
附图说明
图1为本发明的一种水样自动采集装置的结构示意图；
图2为本发明的顶板的结构示意图；
图3为本发明的套板的结构示意图；
图4为本发明的齿轮组件的结构示意图；
图5为本发明的电磁铁的结构示意图。
附图中标记的含义如下：1、壳体，2、顶板，3、底板，4、转轴，5、支架，6、套板，7、集水瓶，8、浮球，9、控制装置，10、电源，11、水泵，12、输水管，13、齿轮组件，14、输水口，15、螺孔，16、槽套，17、卡槽，18、凹槽，19、衔接点，20、齿轮盘，21、角钩，22、电磁铁，23、制动片；
图5中：①、支架5，②、盖，③、可动铁芯，④、固定铁芯，⑤、线圈骨轴，⑥、线圈，⑦、导管，⑧、弹簧。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
本实施例选用的电磁铁22为：JF-1040B型推拉式电磁铁22，乐清市矶法电器有限公司生产，如附图4所示，结构包括①支架5、②盖、③可动铁芯、④固定铁芯、⑤线圈骨轴、⑥线圈、⑦导管、⑧弹簧。
一种水样自动采集装置，由壳体1、转轴4、控制装置9、水泵11、集水瓶7、齿轮组件13组成。
转轴4固定于壳体1内，置于顶板2和底板3之间。以转轴4的水平截面，布设相互垂直的X轴和Y轴；则，转轴4的两端与顶板2和底板3的连接点，至少包含4个分别置于X轴和Y轴上的螺孔15，保证了螺丝在旋拧结实的情况下，转轴4保持竖直不侧歪。顶板2上设有用于固定水泵11输水管12的输水口14，底板3上设有若干排水口。排水口旁边的壳体1顶侧可设置辅助固定输水管12的支架5。
转轴4上设有同轴心的套板6，沿套板6的外周圈，同半径、等角度的设置12个卡槽17，该卡槽17用于卡固集水瓶7的瓶颈。套板6的外圈，还设有匹配的槽套16，槽套16的内圈设有若干凹槽18，与卡槽17匹配，且可与卡槽17衔接合并呈圆形；槽套16优选由2个半圆形组成，通过若干卡槽17和凹槽18衔接点19固定，固定方式包括：凹凸型勾槽、插入楔槽等。
齿轮组件13设置在转轴4的底部，驱动转轴4转动；齿轮组件13由齿轮盘20、角钩21和电磁铁22组成；齿轮盘20套固于转轴4上，联动转轴4；角钩21与齿轮盘20的齿勾接，末端由电磁铁22驱动伸缩；齿轮盘20有12个齿，齿所在的角位和卡槽17所在的角位一致，优选的，齿的突出角α为70度，角钩21的钩角β为20度；且，角钩21的伸缩路径与Y轴平行，顶板2上的输水口14位于X轴上。
底板3上还设有制动片23，其一端固定于底板3上，另一端与齿轮盘20的齿抵接，材质优选为具有弹性的铁片，可在电磁铁22每次通过角钩21拉动一个齿后，保证转轴4不会由于惯性过度转动。
集水瓶7内放置直径略大于集水瓶7瓶颈的直径的浮球8，材质优选为弹性的不试水的球体。
电磁铁22和水泵11由控制装置9驱动，电源10通过控制装置9供电。
实际在对河水径流的采样的过程中，
将装置壳体1平稳放置在河边平地上，将水泵11置入所需采样河段内，将输水管12的另一端架在支架5上后，插入顶板2的输水口14。将水泵11和电磁铁22与控制装置9（微电脑时控器）连接后，12v直流电瓶通过控制装置9供电。
实验中，每到一个时控节点，时控器通电，电磁铁22拉动角钩21，角钩21拉动轮齿转动转轴4，切换一个采样瓶，铁片可对转轴4后续依靠惯性的转动进行阻止，保证仅切换一个采样瓶；同时水泵11开始运输水样，通过顶板2的输水口14注入集水瓶7。
集水瓶7内的浮球8随水位逐步上升，水样装满后，即可堵住集水瓶7口。多余溢出的水样由壳体1底板3的排水口排出。
输水时间到达设定的时长，微电脑时控器关闭通电，水泵11停止采样，同时，电磁铁22断电，断开对角钩21的磁性拉力，角钩21在弹簧反弹力的作用下，沿下一个齿的背面滑动至下一个齿的正面，即完成与下一个齿的钩挂。
微电脑时控器再次通电，电磁铁22拽动角钩21回到原位，角钩21勾住转轴4上的下一个轮齿转动，位移下一个空的集水瓶7，正对输水口14。同时，水泵11开始输水，依次循环，每当达到采样节点，装置都将完成替换集水瓶7并采样的操作，且已采样的瓶体被浮球8密封，保证样本质量，实现采样自动化以及样本保存。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种水样自动采集装置，其特征在于，转轴上设有同轴心的套板；
若干用于卡固集水瓶瓶颈的卡槽，同半径、等角度的设于套板的外周圈；
控制装置通过转轴底部的齿轮组件驱动其周期性转动，
同时，控制装置驱动水泵，经输水管为集水瓶注水。
2.根据权利要求1所述的一种水样自动采集装置，其特征在于，所述齿轮组件包括联动转轴的齿轮盘和角钩；
所述角钩与齿轮盘的齿匹配，并由控制装置通过电磁铁驱动伸缩。
3.根据权利要求2所述的一种水样自动采集装置，其特征在于，所述齿轮盘的齿数和卡槽数相同，且，位于相同的角位。
4.根据权利要求3所述的一种水样自动采集装置，其特征在于，所述齿轮盘的齿数和卡槽数为12。
5.根据权利要求2所述的一种水样自动采集装置，其特征在于，所述齿轮盘的齿的突出角α为70度，角钩的钩角β为20度。
6.根据权利要求2所述的一种水样自动采集装置，其特征在于，所述齿轮盘设有制动片，其一端固定，另一端弹性的与齿轮盘的齿抵接。
7.根据权利要求2所述的一种水样自动采集装置，其特征在于，以转轴的水平截面，布设相互垂直的X轴和Y轴；
若角钩的伸缩路径与Y轴平行，则输水管的出水口固设于X轴上。
8.根据权利要求2所述的一种水样自动采集装置，其特征在于，所述转轴的顶部设有顶板，且顶板上设有用于固定输水管的输水口。
9.根据权利要求2所述的一种水样自动采集装置，其特征在于，还包括与套板的外周圈匹配的槽套，所述槽套的内圈设有若干凹槽，与卡槽匹配，且合并呈圆形。
10.根据权利要求1所述的一种水样自动采集装置，其特征在于，所述集水瓶内设有浮球，且，直径大于集水瓶瓶颈的直径。
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