CN109668760B - 一种可灵活收缩的水质采样器 - Google Patents

Abstract

本发明属于水质检测技术领域，公开了一种可灵活收缩的水质采样器，包括安装支架、安装在安装支架上的提拉单元和与提拉单元配合实现收缩功能的套管结构，套管结构的上端与安装支架铰接，套管结构包括多个依次套接的套管单元，相邻的套管单元之间设有实现二者之间轴向滑动配合的滑动配合结构，位于套管结构首部的套管单元与位于套管结构尾部的套管单元上均设有提拉连接部，位于提拉连接部之间的区域为收缩区，通过对提拉单元的操作实现对收缩区长度的改变；本发明能够根据采样量自动调节采样器容积，也可实现对水质采样器的采样位置的调节，同时也能够方便对边角位置的水样进行采集。

Description

一种可灵活收缩的水质采样器

技术领域

本发明属于水质检测技术领域，具体涉及一种可灵活收缩的水质采样器。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，水作为人们日常生活中必不可少的资源，水质问题直接影响人们的生存环境。水资源的可持续利用是社会、经济可持续发展的极其重要的保障。近年来随着水污染的日益严重，水质检测作为水污染控制工作中的基础工作，意义非常重大，而水质检测前的水质采样工作直接影响了水质检测是否准确，水质检测工作是否有效。

目前，传统的水质采样器仅能实现在垂直深度的采样，如果是水样位于斜下方或者斜上方，则很难采集，且传统的水质采样器不能根据实际的情况实现有针对性的调节水质采样的位置，也无法根据采样量自动调节采样器容积，使用具有一定的局限性。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述现有技术中的水质采样器的适用范围有限的问题，本发明目的在于提供一种可灵活收缩的水质采样器，能够根据采样量自动调节采样器容积，也可实现对水质采样器的采样位置的调节，同时也能够方便对边角位置的水样进行采集。

本发明所采用的技术方案为：

一种可灵活收缩的水质采样器，包括安装支架、安装在所述安装支架上的提拉单元和与所述提拉单元配合实现收缩功能的套管结构，所述套管结构的上端与所述安装支架铰接，所述套管结构包括多个依次套接的套管单元，相邻的所述套管单元之间设有实现二者之间轴向滑动配合的滑动配合结构，位于套管结构首部的套管单元与位于套管结构尾部的套管单元上均设有提拉连接部，位于提拉连接部之间的区域为收缩区，通过对提拉单元的操作实现对收缩区长度的改变；所述套管结构内设有伸缩管，所述伸缩管的进水端位于所述套管结构远离所述安装支架的一端，所述伸缩管的出水端与伸进所述套管结构首部的套管单元内的水管连接，所述水管的出水端连接有微型泵。

套管结构的伸长在垂直状态下可以靠自身的重力实现最大程度的伸长，因此，通过在相邻的套管单元之间设置滑动配合结构，下一套管单元在自身重力的作用下实现下一套管单元的上端与上一套管单元的下端的挂接，每组相邻的套管单元均处于此种挂接状态时，整个套管结构便处于最长的状态。

套管结构上所设的提拉连接部与提拉单元的配合，在套管已经处于最长的状态时，通过提拉动作，距离套管结构与安装支架铰接的位置最远端的套管单元逐渐上移直至与上一套管单元的上端相抵，此后的提拉动作便能够提拉上一套管单元的上移，若之后一直持续提拉动作，则相邻的套管单元之间依次按照此种动作流程运动，从而实现整个套管结构的收缩。

需要注意的是，提拉动作需要在套管结构处于最长状态时，才开始提拉，根据提拉的程度来控制套管结构的长度，设于套管结构内的伸缩管能够随着套管结构的伸缩实现对应的伸缩，伸缩管对调整好采集位置的水样进行采集，并通过微型泵将水样抽出。

进一步的，还包括安装在所述安装支架上且用于实现对所述套管结构进行角度调节的角度调节机构。

角度调节结构的设计，能够实现对套管结构多角度的调节，从而实现不同位置的水样采集。

进一步的，位于套管结构首部的套管单元上设有铰接部，所述铰接部与所述安装支架铰接，所述角度调节机构包括电机、设于所述电机驱动端的齿轮一和与所述铰接部固定连接的齿轮二，所述齿轮一与所述齿轮二啮合。

电机直接带动齿轮一转动，齿轮一转动的同时驱动齿轮二转动，从而实现了齿轮二带动套管结构的摆动，套管结构的摆动幅度通过控制电机的转动幅度实现调节。

进一步的，所述提拉连接部为对称设于位于套管结构首部的套管单元上的提拉环一和对称设于位于套管结构尾部的套管单元上的提拉环二，所述提拉单元包括对称安装在所述安装支架上的卷线机，所述卷线机上的拉绳穿过对应的所述提拉环一并与对应的所述提拉环二固定连接。

卷线机上的拉绳穿过对应的提拉环一并与对应的提拉环二固定连接，卷线机在对拉绳进行提拉动作时，拉绳直接提拉距离铰接部最远端的套管单元，从而实现对套管结构的收缩控制。

进一步的，所述滑动配合结构包括竖直对称设于上一套管单元上的两条滑槽与设于下一套管单元上与所述滑槽滑动配合的滑块。

通过滑槽与滑块的配合，能够实现相邻套管单元之间的轴向滑动配合。

进一步的，所述套管单元包括滑块挂接端和滑槽挂接端，上一套管单元的滑槽挂接端与下一套管单元的滑块挂接端配合防止下一套管单元的上端脱出。

进一步的，还包括能够进一步保证套管结构处于伸长状态并能够与提拉单元配合反复实现对套管结构长度调节的弹力机构。

由于仅靠套管单元的重力作用实现对套管结构的长度的调节，套管结构的长度的调节需要在套管结构完全处于垂直状态下，才能保证套管结构处于完全伸长状态，因此，保证套管结构的垂直动作是后续调节套管结构长度的必要步骤，为了实现套管结构的长度调节的多样性，同时减少调节的复杂性，因此，设置弹力机构，能够实现整个套管结构在水平、倾斜或垂直状态下均能保持最大程度的伸长状态，此种设计，在无需对套管进行垂直操作也能实现再次长度调节。

进一步的，所述弹力机构包括设于所述滑槽内的弹簧，所述弹簧的上端与所述滑槽的上端相抵，所述弹簧的下端与位于该滑槽内的滑块相抵。

进一步的，还包括设于所述套管结构尾部的套管单元上的压力传感器，所述压力传感器为两个且对称设于所述套管单元靠近所述伸缩管进水口的端口处。

通过压力传感器的设计能够实现在套管结构与障碍物触碰时，对套管结构做相应的调节，避免套管结构在随着角度调节机构摆动过程中，障碍物对套管结构的影响。

进一步的，还包括设于所述电机上用于检测电机的转动角度的角度传感器和用于实现对所述电机、所述卷线机进行控制的控制器，所述角度传感器和所述压力传感器的输出端均与所述控制器连接，所述控制器还连接有方便对确定的位置进行水质采样的控制面板。

通过控制器实现对电机和卷线机的控制，从而实现对套管结构长度的调节以及摆动角度的控制，控制面板能够实现控制信息的输入，调控步骤方便、快捷、明了。

本发明的有益效果为：

(1)本发明通过在对套管结构的伸缩设计，具体的，通过相邻的套管之间采用滑动配合的方式，且在上一套管单元与下一套管单元之间设置弹簧能够实现整个套管结构处于伸长状态，与该套管结构配合的提拉单元通过对提拉连接部的提拉，能够实现对套管结构的收缩，整个套管的伸长与收缩动作无须手动，通过弹簧的撑力与拉绳的拉力配合便可根据采样需要实现对套管结构长度的自由调节，调节控制方便快捷，采样的灵活性更高。

(2)由于配合该套管结构还设有角度调节机构，通过齿轮一与齿轮二的配合，电机驱动齿轮一转动，实现齿轮二带动整个套管结构的摆动，通过套管结构长度的调节以及套管结构的摆动两个动作的结合，能够实现在安装位置不动的情况下，以安装位置为中心，以套管结构的最长长度为半径的半圆形范围内的任何位置的水样采集，具有采集范围广，采集点易调节的优势。

(3)本发明的套管结构可以根据需要设计为若干段，能够实现对更大范围的水样采集。

附图说明

图1是本发明中实施例11的结构示意图；

图2是图1中A处的放大示意图；

图3是图2中A-A方向的截面示意图；

图4是图3中C处的放大示意图；

图5是本发明中实施例10的结构示意图；

图6是图5中B处的放大示意图；

图7是图6中B-B方向的截面示意图；

图8是发明中实施例1-5的结构示意图；

图9是本发明实施例11中套管结构处于顺时针摆动状态和伸长状态的结构示意图；

图10是本发明实施例11中套管结构处于顺时针摆动状态和收缩状态的结构示意图；

图11是本发明在控制电机转动幅度和拉绳的提拉幅度的计算方式示意图。

图中：安装支架1；套管结构2；套管单元2.1；伸缩管3；水管4；微型泵5；电机6；齿轮一7；齿轮二8；提拉环一9；提拉环二10；卷线机11；滑槽12；滑块13；弹簧14；压力传感器15；拉绳16。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步阐释。

实施例1：

本实施例提供一种可灵活收缩的水质采样器，如图8所示，包括安装支架1、安装在安装支架1上的提拉单元和与提拉单元配合实现收缩功能的套管结构2，套管结构2的上端与安装支架1铰接，套管结构2包括多个依次套接的套管单元2.1，相邻的套管单元2.1之间设有实现二者之间轴向滑动配合的滑动配合结构，位于套管结构2首部的套管单元2.1与位于套管结构2尾部的套管单元2.1上均设有提拉连接部，位于提拉连接部之间的区域为收缩区，通过对提拉单元的操作实现对收缩区长度的改变；套管结构2内设有伸缩管3，伸缩管3的进水端位于套管结构2远离安装支架1的一端，伸缩管3的出水端与伸进套管结构2首部的套管单元2.1内的水管4连接，水管4的出水端连接有微型泵5。

套管结构2的伸长在垂直状态下可以靠自身的重力实现最大程度的伸长，因此，通过在相邻的套管单元2.1之间设置滑动配合结构，下一套管单元2.1在自身重力的作用下实现下一套管单元2.1的上端与上一套管单元2.1的下端的挂接，每组相邻的套管单元2.1均处于此种挂接状态时，整个套管结构2便处于最长的状态。

套管结构2上所设的提拉连接部与提拉单元的配合，在套管已经处于最长的状态时，通过提拉动作，距离套管结构2与安装支架1铰接的位置最远端的套管单元2.1逐渐上移直至与上一套管单元2.1的上端相抵，此后的提拉动作便能够提拉上一套管单元2.1的上移，若之后一直持续提拉动作，则相邻的套管单元2.1之间依次按照此种动作流程运动，从而实现整个套管结构2的收缩。

需要注意的是，提拉动作需要在套管结构2处于最长状态时，才开始提拉，根据提拉的程度来控制套管结构2的长度，设于套管结构2内的伸缩管3能够随着套管结构2的伸缩实现对应的伸缩，伸缩管3对调整好采集位置的水样进行采集，并通过微型泵5将水样抽出。

伸缩管3的进水端与套管结构2的远端固定连接，保证套管结构2的伸缩过程带动伸缩管3进行相应的伸缩。

实施例2：

本实施例是在上述实施例1的基础上进行优化限定。

如图8所示，还包括安装在安装支架1上且用于实现对套管结构2进行角度调节的角度调节机构；位于套管结构2首部的套管单元2.1上设有铰接部，铰接部与安装支架1铰接，角度调节机构包括电机6、设于电机6驱动端的齿轮一7和与铰接部固定连接的齿轮二8，齿轮一7与齿轮二8啮合。

电机6直接带动齿轮一7转动，齿轮一7转动的同时驱动齿轮二8转动，从而实现了齿轮二8带动套管结构2的摆动，套管结构2的摆动幅度通过控制电机6的转动幅度实现调节。

角度调节结构的设计，能够实现对套管结构2多角度的调节，从而实现不同位置的水样采集。

实施例3：

本实施例是在上述实施例2的基础上进行优化限定。

如图8所示，提拉连接部为对称设于位于套管结构2首部的套管单元2.1上的提拉环一9和对称设于位于套管结构2尾部的套管单元2.1上的提拉环二10，提拉单元包括对称安装在安装支架1上的卷线机11，卷线机11上的拉绳16穿过对应的提拉环一9并与对应的提拉环二10固定连接。

卷线机11上的拉绳16穿过对应的提拉环一9并与对应的提拉环二10固定连接，卷线机11在对拉绳16进行提拉动作时，拉绳16直接提拉距离铰接部最远端的套管单元，从而实现对套管结构的收缩控制。

实施例4：

本实施例是在上述实施例3的基础上进行优化限定。

如图8所示，滑动配合结构包括竖直对称设于上一套管单元2.1内壁上的两条滑槽12与设于下一套管单元2.1上与滑槽12滑动配合的滑块13。

通过滑槽12与滑块13的配合，能够实现相邻套管单元2.1之间的轴向滑动配合。

实施例5：

本实施例是在上述实施例4的基础上进行优化限定。

如图8所示，套管单元2.1包括滑块挂接端和滑槽挂接端，上一套管单元2.1的滑槽挂接端与下一套管单元2.1的滑块挂接端配合防止下一套管单元2.1的上端脱出。

实施例6：

本实施例是在上述实施例5的基础上进行优化限定。

如图1-图4所示，还包括能够进一步保证套管结构2处于伸长状态并能够与提拉单元配合反复实现对套管结构2长度调节的弹力机构，具体的，位于套管结构2远端的套管单元2.1由于作为拉绳16的直接作用组件，因此该套管单元2.1内无需设置弹力机构，除此之外，其他的套管单元2.1内均需要设置弹力机构，才能实现对套管结构2的整体有效的伸缩。

由于仅靠套管单元2.1的重力作用实现对套管结构2的长度的调节，套管结构2的长度的调节需要在套管结构2完全处于垂直状态下，才能保证套管结构2处于完全伸长状态，因此，保证套管结构2的垂直动作是后续调节套管结构2长度的必要步骤，为了实现套管结构2的长度调节的多样性，同时减少调节的复杂性，因此，设置弹力机构，能够实现整个套管结构2在水平、倾斜或垂直状态下均能保持最大程度的伸长状态，此种设计，在无需对套管进行垂直操作也能实现再次长度调节。

此外，弹力机构的设置也避免了套管结构2在收缩过程中，相邻的套管单元2.1之间的直接抵触，避免直接抵触产生的磨损，弹力机构的设计很好的解决了在拉绳提拉的过程中，下一管套单元2.1对上一管套单元2.1的撞击带来的部件损耗，在保证套管结构2伸缩状态平稳的同时也提升了整个装置的使用寿命，避免了后期维护带来的麻烦。

实施例7：

本实施例是在上述实施例1-6的基础上进行优化限定。

如图1-图7所示，弹力机构包括设于滑槽12内的弹簧14，弹簧14的上端与滑槽12的上端相抵，弹簧14的下端与位于该滑槽12内的滑块13相抵。

还包括设于套管结构2尾部的套管单元2.1上的防触底支架，防触底支架能够避免套管结构2的端部与池底产生的直接触碰，对于套管结构的端部具有保护的效果。

实施例8：

本实施例是在上述实施例7的基础上进行优化限定。

如图1、图2、图5和图8所示，还包括设于套管结构2尾部的套管单元2.1上的压力传感器15，压力传感器15为两个且对称设于套管单元2.1靠近伸缩管3进水口的端口处。

通过压力传感器15的设计能够实现在套管结构2与障碍物触碰时，对套管结构2做相应的调节，避免套管结构2在随着角度调节机构摆动过程中，障碍物对套管结构2的影响。

此外，考虑到在户外进行水质采样的过程中，通常，池底会有一定的松软度，若套管结构2的端部与池底触碰会造成水质的浑浊，影响水质采样的效果，因此，在此种情况下，套管结构2尾部的套管单元2.1上还可设置照明装置，以便在水质采集过程中能够观察到套管结构2端部的活动情况，压力传感器15配合照明装置的设计，能够保证套管结构在水中运动的安全性以及尽可能的避免与池底的直接触碰。

实施例9：

本实施例是在上述实施例8的基础上进行优化限定。

如图1、图2、图5和图8所示，还包括设于所述电机上用于检测电机的转动角度的角度传感器和用于实现对所述电机、所述卷线机进行控制的控制器，所述角度传感器和所述压力传感器的输出端均与所述控制器连接，所述控制器还连接有方便对确定的位置进行水质采样的控制面板。

通过控制器实现对电机6和卷线机11的控制，从而实现对套管结构2长度的调节以及摆动角度的控制，控制面板能够实现控制信息的输入，调控步骤方便、快捷、明了。

实施例10：

本实施例是在上述实施例1-6的基础上进行优化限定。

如图5-图7所示，弹力机构包括设于所述套管单元2.1内的弹簧14，弹簧14的外径大于伸缩管3的外径小于与之对应的所述套管单元2.1的内径，所述弹簧14套接在与该弹簧14对应的套管单元2.1与伸缩管3之间，弹簧14的上端与滑槽12的上端相抵，弹簧14的下端与下一套管单元2.1的上端相抵。

此种弹簧14套设在套管单元2.1与伸缩管3之间的设计，同样能够实现套管结构2伸缩的功能，且能够保证整个伸缩状态维持一个较为平稳的状态。

实施例11：

如图1-图4所示，本实施例提供一种可灵活收缩的水质采样器，包括安装支架1和安装在安装支架1上的提拉单元和微型泵5，与安装支架1铰接的套管结构2，套管结构2上端的铰接部与安装支架1铰接，铰接部上固定连接有齿轮二8，电机6的驱动端上设有齿轮一7，齿轮一7与齿轮二8啮合；提拉单元包括对称设于安装支架1上的卷线机11，卷线机11上的拉绳16与套管结构2连接；套管结构2包括多个依次套接的套管单元2.1，相邻的套管单元2.1之间设有实现二者之间轴向滑动配合的滑动配合结构，滑动配合结构包括竖直对称设于上一套管单元2.1内壁上的两条滑槽12与设于下一套管单元2.1上与滑槽12滑动配合的滑块13，如图4所示，所述滑槽12为燕尾槽，所述滑块13为燕尾滑块；位于套管结构2首部的套管单元2.1上对称设有提拉环一9，位于套管结构2尾部的套管单元2.1上对称设有提拉环二10，卷线机11上的拉绳16穿过对应的提拉环一9并与对应的提拉环二10固定连接；套管结构2内设有伸缩管3，伸缩管3的进水管4位于套管结构2远离安装支架1的一端，伸缩管3的出水端与伸进套管结构2首部的套管单元2.1内的水管4连接，水管4的出水端与微型泵5的进水端连接。

滑槽12内设有弹簧14，弹簧14的上端与滑槽12的上端相抵，弹簧14的下端与位于该滑槽12内的滑块13相抵，由于所述滑槽12为燕尾槽，所述滑块13为燕尾滑块，此种设计结构，能够在弹簧14伸缩状态过程中对弹簧14具有导向作用，保证弹簧14伸缩的方向与套管结构2的轴向平行。

套管结构2尾部的套管单元2.1的端部对称设有两个压力传感器15，压力传感器15用于实现在套管结构2进行摆动的过程中，避免与障碍物的硬触碰，保证套管结构2摆动的安全，避免对设备造成损坏。

还包括设于所述电机6上用于检测电机6的转动角度的角度传感器和用于实现对所述电机6、所述卷线机11进行控制的控制器，所述角度传感器和所述压力传感器15的输出端均与所述控制器连接，所述控制器还连接有方便对确定的位置进行水质采样的控制面板，控制面板用于对控制模式的输入，控制器的输出端与电机6和卷线机11连接，实现对电机6的转动角度以及卷线机11对拉绳16的提拉幅度的控制。

如图9、图10所示，当套管结构2做顺时针摆动至左侧时，若遇到障碍物，则，位于左侧的压力传感器15检测到压力信息并将信息传输给控制器，控制器根据接收到的对应的压力传感器15的信息之后控制对应的卷线机11对拉绳16进行收卷，直至该压力传感器15离开障碍物，卷线机11停止收卷。位于右侧的压力传感器15在套管结构2做逆时针摆动时，同样通过控制器实现对对应的卷线机11的控制，实现对相应的拉绳16的收卷。

如图11所示，在整个对套管结构2的角度以及长度调节的过程中，套管结构2的长度通过拉绳16的收卷长度L1’确定，与L1’相应的套管结构的长度为L1，因此L1为已知数；套管结构2的摆动角度为电机6的转动角度，电机6的初始角度确定，角度传感器检测电机6的转动角度，则套管结构2的摆动角度∠a通过角度传感器可以得知，∠a为已知数；

通过对L1以及∠a的确定，可以得知：L2＝L1*Cos∠a；L3＝L1*Sin∠a，其中：L2为自套管结构2的铰接位置到该套管结构2最远端的垂直距离，L3为自套管结构2的铰接位置到该套管结构2最远端的水平距离。

相应的：可以通过已知垂直距离L2和水平距离L3，得出电机6需要转动的角度以及卷线机11需要提拉拉绳16的长度。

此种设计结构，便可实现对自套管结构2安装位置起的不同深度以及与该不同深度匹配的不同的水平位置的水样的采集。

本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (6)

1.一种可灵活收缩的水质采样器，其特征在于：包括安装支架、安装在所述安装支架上的提拉单元和与所述提拉单元配合实现收缩功能的套管结构，所述套管结构的上端与所述安装支架铰接，所述套管结构包括多个依次套接的套管单元，相邻的所述套管单元之间设有实现二者之间轴向滑动配合的滑动配合结构，位于套管结构首部的套管单元与位于套管结构尾部的套管单元上均设有提拉连接部，位于提拉连接部之间的区域为收缩区，通过对提拉单元的操作实现对收缩区长度的改变；

所述套管结构内设有伸缩管，所述伸缩管的进水端位于所述套管结构远离所述安装支架的一端，所述伸缩管的出水端与伸进所述套管结构首部的套管单元内的水管连接，所述水管的出水端连接有微型泵；

所述提拉连接部为对称设于位于套管结构首部的套管单元上的提拉环一和对称设于位于套管结构尾部的套管单元上的提拉环二，所述提拉单元包括对称安装在所述安装支架上的卷线机，所述卷线机上的拉绳穿过对应的所述提拉环一并与对应的所述提拉环二固定连接；

所述滑动配合结构包括竖直对称设于上一套管单元上的两条滑槽与设于下一套管单元上与所述滑槽滑动配合的滑块；

还包括能够进一步保证套管结构处于伸长状态并能够与提拉单元配合反复实现对套管结构长度调节的弹力机构,所述弹力机构包括设于所述滑槽内的弹簧，所述弹簧的上端与所述滑槽的上端相抵，所述弹簧的下端与位于该滑槽内的滑块相抵。

2.根据权利要求1所述的一种可灵活收缩的水质采样器，其特征在于：还包括安装在所述安装支架上且用于实现对所述套管结构进行角度调节的角度调节机构。

3.根据权利要求2所述的一种可灵活收缩的水质采样器，其特征在于：位于套管结构首部的套管单元上设有铰接部，所述铰接部与所述安装支架铰接，所述角度调节机构包括电机、设于所述电机驱动端的齿轮一和与所述铰接部固定连接的齿轮二，所述齿轮一与所述齿轮二啮合。

4.根据权利要求3所述的一种可灵活收缩的水质采样器，其特征在于：所述套管单元包括滑块挂接端和滑槽挂接端，上一套管单元的滑槽挂接端与下一套管单元的滑块挂接端配合防止下一套管单元的上端脱出。

5.根据权利要求3所述的一种可灵活收缩的水质采样器，其特征在于：还包括设于所述套管结构尾部的套管单元上的压力传感器，所述压力传感器为两个且对称设于所述套管单元靠近所述伸缩管进水口的端口处。

6.根据权利要求5所述的一种可灵活收缩的水质采样器，其特征在于：还包括设于所述电机上用于检测电机的转动角度的角度传感器和用于实现对所述电机、所述卷线机进行控制的控制器，所述角度传感器和所述压力传感器的输出端均与所述控制器连接，所述控制器还连接有方便对确定的位置进行水质采样的控制面板。

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