CN109470529B

CN109470529B - 一种遥控式水体采样装置

Info

Publication number: CN109470529B
Application number: CN201811640697.3A
Authority: CN
Inventors: 霍国友; 张伟; 孟庆杰; 安呈波
Original assignee: Shenzhen Shenshui Water Resources Consulting Co ltd
Current assignee: SHENZHEN SHENSHUI WATER RESOURCES CONSULTING Co.,Ltd.
Priority date: 2018-12-29
Filing date: 2018-12-29
Publication date: 2021-01-26
Anticipated expiration: 2038-12-29
Also published as: CN109470529A

Abstract

本发明涉及一种遥控式水体采样装置，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，活塞的下端有往复丝杠，往复丝杠上套装有一个往复丝杠螺母，往复丝杠的左侧设有一个可转动的圆盘，圆盘上有多个采样瓶，活塞的左侧设有一个通孔，通孔的上有一个封盖，往复丝杠的下端转动连接有一个光杆，光杆下端套装有一个随往复丝杠螺母转动第一齿轮，圆盘的下端有一个可与第一齿轮啮合的第二齿轮。

Description

一种遥控式水体采样装置

技术领域

本发明涉及水体设备领域，特别是一种遥控式水体采样装置。

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，本发明提供一种遥控式水体采样装置，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；

所述活塞的下端同轴固定连接有一个往复丝杠，往复丝杠上套装有一个往复丝杠螺母，往复丝杠螺母转动可使往复丝杠驱动活塞上下移动，往复丝杠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，往复丝杠的下端转动连接有一个光杆，光杆下端套装有一个随往复丝杠螺母转动第一齿轮，圆盘的下端有一个可与第一齿轮啮合的第二齿轮，光杆运动至与第一齿轮与第二齿轮啮合时第一齿轮经第二齿轮驱动圆盘转动，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为本发明图4中A区域局部放大图。

图6为本发明往复丝杠螺母驱动结构示意图。

图7为本发明圆盘与筒体配合时的俯视剖面图。

图8为本发明筒体与漏斗配合时的俯视图。

图9为本发明活塞的俯视剖面图。

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9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的下端同轴固定连接有一个往复丝杠10，往复丝杠10上套装有一个往复丝杠10螺母，往复丝杠10螺母转动可使往复丝杠10驱动活塞7上下移动，往复丝杠10的左侧设有一个可转动的圆盘12，圆盘12上圆周均布有多个采样瓶13，活塞7的左侧设有一个通孔15，通孔15的上端设有一个封盖16，往复丝杠10的下端转动连接有一个光杆17，光杆17下端套装有一个随往复丝杠10螺母转动第一齿轮18，圆盘12的下端有一个可与第一齿轮18啮合的第二齿轮19，光杆17运动至与第一齿轮18与第二齿轮19啮合时第一齿轮18经第二齿轮19驱动圆盘12转动，活塞7运动至最下方位置时封盖16打开，活塞缸2与此时运动至通孔15正下方的采样瓶13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7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20，导轨20上那装有一个可上下往复运动的导向管21，船体1后侧设有定滑轮22，水管3的外端穿过导向管21置于船体1后侧的定滑轮22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23，活塞缸2经端面轴承转动连接在支撑架23上，活塞缸2的外侧套装并固定有第三齿轮，第三齿轮的外侧啮合有第四齿轮24，第四齿轮24上连接有可经遥控控制开闭的第一步进电机，通过第一步进电机去动第四齿轮24啮合第三齿轮转动可驱动活塞缸2转动。

为了实现往复丝杠10螺母的驱动，所述往复丝杠10螺母的外侧套装并固定有第五齿轮25，第五齿轮25的下端设有一个固定在船体1上的支撑板，第五齿轮25与支撑板转动连接，第五齿轮25的外侧设有一个第六齿轮26，第六齿轮26上连接有可经遥控控制开闭的第二步进电机。

为了实现第一齿轮18可随往复丝杠10螺母转动，所述第五齿轮25外侧啮合有一个齿轮轴27，齿轮轴27的上端经连接杆转动连接在往复丝杠10上，光杆17的上端套装有与齿轮轴27啮合的第七齿轮28，齿轮轴27和第七齿轮28的设置使得往复丝杠10螺母的转动可驱动第一齿轮18转动。

为了实现活塞7在上下运动时不跟随和活塞缸2转动，所述活塞7的右侧设有一个由多个不可相互脱离的空心管套接而成的伸缩管29，伸缩管29的一端与活塞7的底部固定连接，另一端固定在船体1上。

为了实现第一齿轮18与第二齿轮19接触时能够准确地与第二齿轮19向啮合，所述光杆17外圆面上设有轴向滑槽30，第一齿轮18内缘面上设有与滑槽30相配合的滑块，光杆17的底部设有挡块，光杆17上套有置于第一齿轮18与挡块之间的压簧31，压簧31的一端与挡块相连另一端与第一齿轮18底部相连。

为了实现封盖16在活塞7运动至最下端位置时打开，所述位于最右侧采样瓶13的上方固定有一个上大下小的漏斗14，活塞7上的通孔15为阶梯孔且阶梯孔上端直径大，封盖16置于阶梯孔的上端，封盖16的下端设有一个贯穿并伸出阶梯孔的导杆32，导杆32上套有可使其向阶梯孔内复位的拉簧33，漏斗14内设有一个十字形挡杆34，活塞7运动至导杆32接触挡杆34时，封盖16被导杆32顶开。

为了防止采好样样品的采样瓶13受到污染，所述圆盘12的上端设有一个下端开口的筒体35，筒体35可拆卸安装在船体1上，筒体35的右侧设有可供漏斗14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36。

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三齿轮、第四齿轮24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20，导轨20上设有可上下移动的导向管21，此导向管21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六齿轮26啮合第五齿轮25转动，第五齿轮25转动带动往复丝杠10螺母转动，由于往复丝杠10螺母位置被固定，因此往复丝杠10螺母的转动带动往复丝杠10上下移动，同时由于第五齿轮25外侧啮合有齿轮轴27，齿轮轴27与下端额第七齿轮28啮合，因此往复丝杠10在上下运动的同时第一齿轮18跟随第五齿轮25转动。

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经往复丝杠10带动向下移动，活塞7在活塞缸2内形成负压，水通过滤网套36经水管3进入到活塞7内，随着活塞7的下移，第一齿轮18逐渐接触到第二齿轮19，由于第一齿轮18与第二齿轮19是端面接触，因此第一齿轮18第二齿轮19会在接触时存在不啮合情况，但此时往复丝杠10持续向下移动，同时第一齿轮18保持转动，因此在压簧31的作用下第一齿轮18在与第二齿轮19是柔性接触，确保二者之间能够啮合，第一齿轮18与第二齿轮19啮合后，带动第二齿轮19转动，此时第二齿轮19的转动带动圆盘12上转动一个角度，此角度转动完成后正好使得下一个采样瓶13运动至漏斗14正下方，此时随着往复丝杠10的继续运动第一齿轮18会与第二齿轮19脱离啮合，并使得活塞7上的导杆32逐渐接触到漏斗14内的挡杆34，在持续下移的过程中，导杆32最阻挡使得封盖16被向上顶起，此时拉簧33拉神被使其具有反弹的趋势和弹性势能，通孔15打开，活塞缸2的水通过自重经漏斗14流入到采样瓶13内。

完成采样后第二步进电机继续转动，此时往复丝杠10运动至最下端，在往复丝杠10螺母的带动下使其向上移动，此过程中首先使得导杆32向上移动在拉簧33的复位作用下使得封盖16再次将通孔15密封，往复丝杠10持续上移，使得第一齿轮18的上端开始接触第二齿轮19使得第二齿轮19再次转动一个角度后第一齿轮18与第二齿轮19脱离，这个转动角度与第一个转动角度相同，但此角度使已经采样完成的采样瓶13脱离漏斗14正下方，在往复丝杠10上下运动一个周期内第一齿轮18与第二齿轮19啮合两此，啮合两次的过程中实现圆盘12转动两个角度，这两个角度的转动使得采样瓶13先完成运动至漏斗14的正下方完成采样，采样完成后从漏斗14正下方离开。

往复丝杠10继续上移使得活塞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外端继续下潜并为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、本装置通过驱动往复丝杠10螺母带动往复丝杠10上下移动，同时在往复丝杠10的下端设置可与往复丝杠10螺母同时转动的第一齿轮18，实现往复丝杠10运动至第一齿轮18与第二齿轮19接触时，第二齿轮19驱动转盘先使转动一个角度，此角度使得下一个空的采样瓶13运动至漏斗14的正下方，当往复丝杠10向上运动时第一齿轮18与第二齿轮19再次接触啮合时，已经采样完成的采样瓶13再次转动脱离漏斗14的正下方，这样转动转盘的好处在在于，只需要在采样时将采样瓶13移动至漏斗14的正下方二采样完成后可直接将采样瓶13收入筒体35内，避免采样瓶13经漏斗14暴露外界时间过长。

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12转动这三个动作联动，相辅相成，使得水体分层采样更加合理高效。

Claims

1.一种遥控式水体采样装置，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）的下端同轴固定连接有一个往复丝杠（10），往复丝杠（10）上套装有一个往复丝杠（10）螺母，往复丝杠（10）螺母转动可使往复丝杠（10）驱动活塞（7）上下移动，往复丝杠（10）的左侧设有一个可转动的圆盘（12），圆盘（12）上圆周均布有多个采样瓶（13），活塞（7）的左侧设有一个通孔（15），通孔（15）的上端设有一个封盖（16），往复丝杠（10）的下端转动连接有一个光杆（17），光杆（17）下端套装有一个随往复丝杠（10）螺母转动第一齿轮（18），圆盘（12）的下端有一个可与第一齿轮（18）啮合的第二齿轮（19），光杆（17）运动至与第一齿轮（16）与第二齿轮（19）啮合时第一齿轮（18）经第二齿轮（19）驱动圆盘（12）转动，活塞（7）运动至最下方位置时封盖（16）打开，活塞缸（2）与此时运动至通孔（15）正下方的采样瓶（13）连通。

2.根据权利要求1所述的一种遥控式水体采样装置，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（20），导轨（20）上装有一个可上下往复运动的导向管（21），船体（1）后侧设有定滑轮（22），水管（3）的外端穿过导向管（21）置于船体（1）后侧的定滑轮（22）上。

3.根据权利要求1所述的一种遥控式水体采样装置，其特征在于，所述活塞缸（2）的下端设有支撑架（23），活塞缸（2）经端面轴承转动连接在支撑架（23）上，活塞缸（2）的外侧套装并固定有第三齿轮，第三齿轮的外侧啮合有第四齿轮（24），第四轮（24）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所述的一种遥控式水体采样装置，其特征在于，所述往复丝杠（10）螺母的外侧套装并固定有第五齿轮（25），第五齿轮（25）的下端设有一个固定在船体（1）上的支撑板，第五齿轮（25）与支撑板转动连接，第五齿轮（25）的外侧设有一个第六齿轮（26），第六齿轮（26）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4所述的一种遥控式水体采样装置，其特征在于，所述第五齿轮（25）外侧啮合有一个齿轮轴（27），齿轮轴（27）的上端经连接杆转动连接在往复丝杠（10）上，光杆（17）的上端套装有与齿轮轴（27）啮合的第七齿轮（28），齿轮轴（27）和第七齿轮（28）的设置使得往复丝杠（10）螺母的转动可驱动第一齿轮（18）转动。

6.根据权利要求1所述的一种遥控式水体采样装置，其特征在于，所述活塞（7）的右侧设有一个由多个不可相互脱离的空心管套接而成的伸缩管（29），伸缩管（29）的一端与活塞（7）的底部固定连接，另一端固定在船体（1）上。

7.根据权利要求1所述的一种遥控式水体采样装置，其特征在于，所述光杆（17）外圆面上设有轴向滑槽（30），第一齿轮（18）内缘面上设有与滑槽（30）相配合的滑块，光杆（17）的底部设有挡块，光杆（17）上套有置于第一齿轮（18）与挡块之间的压簧（31），压簧（31）的一端与挡块相连另一端与第一齿轮（18）底部相连。

8.根据权利要求1所述的一种遥控式水体采样装置，其特征在于，位于最右侧的所述采样瓶（13）的上方固定有一个上大下小的漏斗（14），活塞（7）上的通孔（15）为阶梯孔且阶梯孔上端直径大，封盖（16）置于阶梯孔的上端，封盖（16）的下端设有一个贯穿并伸出阶梯孔的导杆（32），导杆（32）上套有可使其向阶梯孔内复位的拉簧（33），漏斗（14）内设有一个十字形挡杆（34），活塞（7）运动至导杆（32）接触挡杆（34）时，封盖（16）被导杆（32）顶开。

9.根据权利要求1所述的一种遥控式水体采样装置，其特征在于，所述圆盘（12）的上端设有一个下端开口的筒体（35），筒体（35）可拆卸安装在船体（1）上，筒体（35）的右侧设有可供漏斗（14）下端通过的豁口。

10.根据权利要求1所述的一种遥控式水体采样装置，其特征在于，所述水管（3）的外端设有锥形的滤网套（36）。