CN109470523B - 一种水体分层采样装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水体分层采样装置，有效的解决了现有水体采样装置操作繁琐的问题；其解决的技术方案包括船体，船体上设有一个可转动的活塞缸，活塞缸的外缠绕有一根水管，水管的内端其连通，外端连接有配重块，活塞缸的上端设有一个高压气瓶，活塞缸内设有一个活塞，活塞的外圆面设有环形槽，活塞的中间设有一个一端与环形槽相连通的L形气孔，活塞的下端设有活塞杆，活塞杆的左侧设有一个可转动的圆盘，圆盘上圆周均布有多个采样瓶，活塞的左侧设有一个通孔，通孔的上端设有一个封盖，活塞杆的下端同轴固定有一个光杆，光杆的下端设有螺纹，光杆的下方设有棘轮棘爪结构，棘轮内缘面设有与光杆上螺纹相配合的内螺纹，棘爪的转动可带动圆盘转动。

Description

一种水体分层采样装置

技术领域

本发明涉及水体设备领域，特别是一种水体分层采样装置。

背景技术

水体样本的采集是水文科学研究和水体管理的重要手段，对不同深度的水体样本进行准确高效的采集是顺利开展各项相关工作的重要基础和前提，水体由于温度，水流等因素的影响会在各层形成明显的不同，称作为分层效应，不同的水层的水文、化学、生物等信息存在差异，这种差异是水体特征的重要表征，也是各项研究中至关重要的基础数据资料。

传统的水体分层采样需要将不同的采样瓶下降至不同深度后打开采样瓶进行采样，这样的采样方法不仅速度慢而且操作繁琐，并且采样瓶在水中打开也极不方便,还有的采样装置通过一根管道的持续下潜进行抽水采样，并通过反复抽吸水体实现对管道的清洗，这种装置需要安装抽吸水泵，从而造成采样设备整体体积过大，并且操作繁琐，在水体采样过程中容易出现故障。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明提供一种水体分层采样装置，有效的解决了现有水体采样装置操作繁琐的问题。

其解决问题的技术方案包括一个可遥控驱动的船体，船体上设有一个竖向放置且下端开口的活塞缸，活塞缸可转动，活塞缸的外缘面由内而外均匀缠绕有一根水管，水管的内端穿过活塞缸侧壁的上端与其连通，外端连接有配重块，活塞缸的上端设有一个高压气瓶，高压气瓶的阀门置于活塞缸内，活塞缸内设有一个只可上下移动不能转动的活塞，活塞的外圆面设有环形槽，活塞的中间设有一个一端与环形槽相连通的L形气孔，气孔的另一端朝向阀门，活塞运动至最上端位置时水管内端与环形槽连通，活塞的上端接触并挤压阀门使高压气瓶放气，气体通过气孔经环形槽进入水管内；

所述活塞的下端设有活塞杆，活塞杆的左侧设有一个可转动的圆盘，圆盘上圆周均布有多个采样瓶，活塞的左侧设有一个通孔，通孔的上端设有一个封盖，活塞杆的下端同轴固定有一个光杆，光杆的下端设有螺纹，光杆的下方设有棘轮棘爪结构，棘轮内缘面设有与光杆上螺纹相配合的内螺纹，棘爪的转动可带动圆盘转动，活塞运动至最下方位置时封盖打开，活塞缸与此时运动至通孔正下方的采样瓶连通。

本发明构思新颖，结构巧妙，实用性强，通过一根水管间歇性持续下沉进行采集不同深度的水体，有效解决了现有水体采样装置操作繁琐的问题。

附图说明

图1为本发明主视剖面图。

图2为本发明俯视图。

图3为本发明活塞运动至置活塞缸最上端时的主视剖面图。

图4为本发明活塞运动至置活塞缸最下端时的主视剖面图。

图5为本发明棘轮棘爪及其附属传动结构的俯视图。

图6为本发明活塞的俯视剖面图。

图7为本发明筒体与漏斗配合时的俯视图。

图8为本发明圆盘与筒体配合时的俯视剖面图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

由图1至图8可知,本发明包括一个可遥控驱动的船体1，船体1上设有一个竖向放置且下端开口的活塞缸2，活塞缸2可转动，活塞缸2的外缘面由内而外均匀缠绕有一根水管3，水管3的内端穿过活塞缸2侧壁的上端与其连通，外端连接有配重块4，活塞缸2的上端设有一个高压气瓶5，高压气瓶5的阀门6置于活塞缸2内，活塞缸2内设有一个只可上下移动不能转动的活塞7，活塞7的外圆面设有环形槽8，活塞7的中间设有一个一端与环形槽8相连通的L形气孔9，气孔的另一端朝向阀门6，活塞7运动至最上端位置时水管3内端与环形槽8连通，活塞7的上端接触并挤压阀门6使高压气瓶5放气，气体通过气孔9经环形槽8进入水管3内；

所述活塞7的下端设有活塞杆10，活塞杆10的左侧设有一个可转动的圆盘11，圆盘11上圆周均布有多个采样瓶12，活塞7的左侧设有一个通孔14，通孔14的上端设有一个封盖15，活塞杆10的下端同轴固定有一个光杆16，光杆16的下端设有螺纹，光杆16的下方设有棘轮棘爪结构，棘轮17内缘面设有与光杆16上螺纹相配合的内螺纹，棘爪18的转动可带动圆盘转动，活塞7运动至最下方位置时封盖15打开，活塞缸2与此时运动至通孔14正下方的采样瓶12连通。

为了实现活塞缸2的外缘面能够均匀缠绕有水管3，所述活塞缸2的上下两端均设有一个挡盘，活塞缸2的右侧设有一个竖向放置的导轨19，导轨19上那装有一个可上下往复运动的导线管20，船体1后侧设有定滑轮21，水管3的外端穿过导向管置于船体1后侧的定滑轮21上。

为了实现活塞缸2的转动，所述活塞缸2的下端设有支撑架22，活塞缸2经端面轴承转动连接在支撑架22上，活塞缸2的外侧套装并固定有第一齿轮，第一齿轮的外侧啮合有第二齿轮23，第二齿轮23上连接有可经遥控控制开闭的第一步进电机。

为了实现活塞7的上下运动，所述活塞杆10的右侧设有齿条24，齿条24的外侧啮合有第三齿轮25，第三齿轮25上连接有可经遥控控制开闭的第二步进电机。

为了实现棘爪18的转动可带动圆盘11转动，所述圆盘11的下端经轴连接有一个第四齿轮26，棘轮17的外侧同轴间隔布置有一个与第四齿轮26相啮合的第五齿轮27，棘爪18圆周均布在第五齿轮27的内缘面内。

为了实现封盖15在活塞7运动至最下端位置时打开，位于最右侧所述采样瓶12的上方固定有一个上大下小的漏斗13，活塞7上的通孔14为阶梯孔且阶梯孔上端直径大，封盖15置于阶梯孔的上端，封盖15的下端设有一个贯穿并伸出阶梯孔的导杆28，导杆28上套有可使其向阶梯孔内复位的拉簧，漏斗13内设有一个十字形挡杆29，活塞7运动至导杆28接触挡杆29时，封盖15被导杆28顶开。

为了防止采好样品的采样瓶12受到污染，所述圆盘11的上端设有一个下端开口的筒体30，筒体30可拆卸安装在船体1上，筒体30右侧设有可供漏斗13下端通过的豁口。

为了防止大块杂质堵塞水管3，所述水管3的外端设有锥形的滤网套31。

本发明的具体工作过程是：本装置在使用时首先将船体1放置在待检测的水域内，通过遥控器驱动船体1移动至合适位置，此时通过遥控器驱动第一步进电机使得第一步进电机经第一齿轮、第二齿轮23传动驱动活塞缸2转动，活塞缸2转动使得缠绕在活塞缸2上的水管3松开，在配重块4的作用下使得水管3的外端下沉至水面以下，值得注意的时由于活塞缸2是竖向放置的因此活塞缸2的左侧安装有导轨19，导轨19上设有可上下移动的导线管20，此导线管20上连接有往复电机驱动的丝杠螺母结构来实现其往复运动。

当水管3的外端下潜一段深度后可通过遥控器关闭第一步进电机，此时活塞缸2停止转动，通过遥控器控制第二步进电机的驱动可使第三齿轮25啮合齿条24向下移动，初始状态下水管3上端封堵，水管3内没有水，此时活塞7在第二步进电机的驱动下向下移动，活塞7在活塞缸2内形成负压，水通过滤网套31经水管3进入到活塞7内，随着活塞7的下移，光杆16下端带有螺纹的部分开始接触到棘轮17，光杆16上的螺纹与棘轮17内缘面的螺纹之间不能自锁，因此向下移动会驱动棘轮17正向转动，棘轮17的正向转动经棘爪18带动第五齿轮27转动，值得注意的是棘轮17和第五齿轮27下方安装有一个固定架，棘轮17和第五齿轮27均转动连接在固定架上，第五齿轮27转动啮合第四齿轮26带动圆盘11转动一个角度，圆盘11转动的这个角度使得上一个采样瓶12离开漏斗13正下方，下一个采样瓶12运动至漏斗13正下方，随着圆盘转动一个角度的完成，此时光杆16上带有螺纹的部分运动至棘轮17的下方，光杆16的向下运动不再能能够带动及轮转动，此时随着活塞7的继续下移，活塞7上的导杆28逐渐接触到漏斗13内的挡杆29，在持续下移的过程中，导杆28最阻挡使得封盖15被向上顶起，此时拉簧拉神被使其具有反弹的趋势和弹性势能，通孔14打开，活塞缸2的水通过自重经漏斗13流入到采样瓶12内。

完成采样后第二步进电机反转，此时活塞杆10向上移动，首先使得导杆28向上移动此过程中在拉簧的复位作用下使得封盖15再次将通孔14密封，活塞杆10持续上移，使得光杆16上的螺纹再次与棘轮17接触，棘轮17反向转动，棘轮17在反向转动的时候棘爪18不在与之啮合因此第五齿轮27不动，圆盘11不动，活塞7持续上移，使得活塞7上端逐渐接触到高压气瓶5的阀门6，在接触阀门6之前活塞7外圆面上的环形槽8已经运动至与水管3的内端相连通，此时活塞7上移接触高压气瓶5阀门6，阀门6受挤压被打开高压气瓶5内的气体通过L形气孔9排放至环形槽8内，并经环形槽8进入到水管3内，将水管3内的水体排除，完成对此动后继续向下松开水管3使得水管3外端继续下潜至下一层水体采样做准备。

本装置对比传统的拖装置有以下好处：

1、本装置通过在光杆16的下端设置可与棘轮17配合的螺纹，使得光杆16下移及活塞7下移的过程中，先驱动圆盘11转动一个角度使得上一个采样瓶12离开漏斗13的正下方，下一个采样瓶12运动至漏斗13的正下方，完成换瓶以后，随着活塞7的继续下移在导杆28挤压漏斗13内的挡杆29实现封盖15打开水体自然流出完成采样。

2、本装置通过一根水管3进行取水，在采过一层水体后，水管3内会充满上一层水体的样本因此在采集下一层水体时必须要将水管3内的水体排除，因此在活塞7运动时最上端位置时通过挤压高压气瓶5的阀门6使得高压气瓶5内的气体通过L形气孔9进入环形槽8，再经环形槽8进入到水管3内，使得水管3内的上层水体排净后在进行下一层水体的采样，使得样本采集更加准确。

3、本装置通过活塞7在活塞缸2内的一个上下往复运动，完成排空水管3内残留的上层水、抽吸样本水、驱动圆盘11转动收集样本三个动作联动，相辅相成，使得水体分层采样更加合理高效。

本发明构思新颖，结构巧妙，实用性强，通过一根水管间歇性持续下沉进行采集不同深度的水体，有效解决了现有水体采样装置操作繁琐的问题。

Claims (8)

1.一种水体分层采样装置，包括一个可遥控驱动的船体（1），其特征在于，所述船体（1）上设有一个竖向放置且下端开口的活塞缸（2），活塞缸（2）可转动，活塞缸（2）的外缘面由内而外均匀缠绕有一根水管（3），水管（3）的内端穿过活塞缸（2）侧壁的上端与其连通，外端连接有配重块（4），活塞缸（2）的上端设有一个高压气瓶（5），高压气瓶（5）的阀门（6）置于活塞缸（2）内，活塞缸（2）内设有一个只可上下移动不能转动的活塞（7），活塞（7）的外圆面设有环形槽（8），活塞（7）的中间设有一个一端与环形槽（8）相连通的L形气孔（9），气孔的另一端朝向阀门（6），活塞（7）运动至最上端位置时水管（3）内端与环形槽（8）连通，活塞（7）的上端接触并挤压阀门（6）使高压气瓶（5）放气，气体通过气孔（9）经环形槽（8）进入水管（3）内；

所述活塞（7）的下端设有活塞杆（10），活塞杆（10）的左侧设有一个可转动的圆盘（11），圆盘（11）上圆周均布有多个采样瓶（12），活塞（7）的左侧设有一个通孔（14），通孔（14）的上端设有一个封盖（15），活塞杆（10）的下端同轴固定有一个光杆（16），光杆（16）的下端设有螺纹，光杆（16）的下方设有棘轮棘爪结构，棘轮（16）内缘面设有与光杆（16）上螺纹相配合的内螺纹，棘爪（18）的转动可带动圆盘转动，活塞（7）运动至最下方位置时封盖（15）打开，活塞缸（2）与此时运动至通孔（14）正下方的采样瓶（12）连通。

2.根据权利要求1所述的一种水体分层采样装置，其特征在于，所述活塞缸（2）的上下两端均设有一个挡盘，活塞缸（2）的右侧设有一个竖向放置的导轨（19），导轨（19）上那装有一个可上下往复运动的导线管（20），船体（1）后侧设有定滑轮（21），水管（3）的外端穿过导向管置于船体（1）后侧的定滑轮（21）上。

3.根据权利要求1所述的一种水体分层采样装置，其特征在于，所述活塞缸（2）的下端设有支撑架（22），活塞缸（2）经端面轴承转动连接在支撑架（22）上，活塞缸（2）的外侧套装并固定有第一齿轮，第一齿轮的外侧啮合有第二齿轮（23），第二齿轮（23）上连接有可经遥控控制开闭的第一步进电机。

4.根据权利要求1所述的一种水体分层采样装置，其特征在于，所述活塞杆（10）的右侧设有齿条（24），齿条（24）的外侧啮合有第三齿轮（25），第三齿轮（25）上连接有可经遥控控制开闭的第二步进电机。

5.根据权利要求1所述的一种水体分层采样装置，其特征在于，所述圆盘（11）的下端经轴连接有一个第四齿轮（26），棘轮（17）的外侧同轴间隔布置有一个与第四齿轮（26）相啮合的第五齿轮（27），棘爪（18）圆周均布在第五齿轮（27）的内缘面内。

6.根据权利要求1所述的一种水体分层采样装置，其特征在于，位于最右侧所述采样瓶（12）的上方固定有一个上大下小的漏斗（13），活塞（7）上的通孔（14）为阶梯孔且阶梯孔上端直径大，封盖（15）置于阶梯孔的上端，封盖（15）的下端设有一个贯穿并伸出阶梯孔的导杆（28），导杆（28）上套有可使其向阶梯孔内复位的拉簧，漏斗（13）内设有一个十字形挡杆（29），活塞（7）运动至导杆（28）接触挡杆（29）时，封盖（15）被导杆（28）顶开。

7.根据权利要求1所述的一种水体分层采样装置，其特征在于，所述圆盘（11）的上端设有一个下端开口的筒体（30），筒体（30）可拆卸安装在船体（1）上，筒体（30）右侧设有可供漏斗（13）下端通过的豁口。

8.根据权利要求1所述的一种水体分层采样装置，其特征在于，所述水管（3）的外端设有锥形的滤网套（31）。

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