CN110736644B - 沉底式微塑料采集器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沉底式微塑料采集器，旨在提供一种能够对沉积在海底以及混合在海底沉积物当中的微塑料进行定点采样，并且采样操作方便的沉底式微塑料采集器。它包括支架、设置在支架上的竖直导杆、沿竖直导杆升降的竖向隔离筒、设置在竖向隔离筒内的搅动装置、触发机构、延时采集机构与采集装置，所述竖向隔离筒上设有与竖直导杆配合的导套，所述竖直导杆上并位于导套的下方设有导杆限位块，当导杆限位块抵在导套下端面上时，所述竖直导杆的下端所在位置高于竖向隔离筒的下端所在位置。

Description

沉底式微塑料采集器

技术领域

本发明涉及海洋环境监测领域，具体涉及一种沉底式微塑料采集器。

背景技术

塑料因其独特的物理化学特性，已成为现代人类生活中必不可少的物质。然而，进入环境中的塑料因其难降解性而对环境造成持久性的影响。进入环境中的塑料垃圾在太阳辐射（光降解、脆化）、风力、波浪及生物作用等长期外力作用下不断裂解，形成粒径<5 mm的塑料颗粒或碎片，即为微塑料。由于微塑料粒径与许多浮游生物的食物相似，极易被各种水生生物误作饵料吞食对其造成潜在危害。同时，微塑料能长时间滞留生物体内，并在食物网中发生转移和富集，最终对人类健康构成威胁。目前，经海洋环境监测显示，不管是在海水中以及海底和海底沉积物当中，都发现有微塑料的存在。

目前的海洋环境监测中，一般通过对海水中的微塑料进行采集检测，但对于沉积在海底以及混合在海底沉积物当中的微塑料，由于难易采集到合适的样品，往往难以监测。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种能够对沉积在海底以及混合在海底沉积物当中的微塑料进行定点采样，并且采样操作方便的沉底式微塑料采集器。

本发明的技术方案是：

一种沉底式微塑料采集器，包括支架、设置在支架上的竖直导杆、沿竖直导杆升降的竖向隔离筒、设置在竖向隔离筒内的搅动装置、触发机构、延时采集机构与采集装置，所述竖向隔离筒上设有与竖直导杆配合的导套，所述竖直导杆上并位于导套的下方设有导杆限位块，当导杆限位块抵在导套下端面上时，所述竖直导杆的下端所在位置高于竖向隔离筒的下端所在位置。

搅动装置包括通过水平轴杆转动设置在竖向隔离筒的下部内的滚筒刷及设置在竖向隔离筒的侧壁上用于复位所述滚筒刷的涡卷弹簧，所述水平轴杆的一端穿过竖向隔离筒并位于竖向隔离筒的外侧；

所述触发机构包括设置在水平轴杆上的径向通孔及用于与径向通孔配合的竖直限位销，所述径向通孔位于竖向隔离筒的外侧，所述竖直限位销通过连接杆与竖直导杆的底部连接；所述延时采集机构包括同轴设置在水平轴杆上的绕线筒、卷绕在绕线筒上的第一连接线、两端开口的延时缸体、滑动设置在延时缸体内的第一活塞与第二活塞、连接第一活塞与第二活塞的活塞连杆、设置在延时缸体的内侧面上并位于第一活塞与第二活塞之间的第一限位块及设置在延时缸体的外侧面上的第一接口，所述延时缸体通过连接件与竖向隔离筒相连接，所述第一连接线的端部与第一活塞相连接，所述第一接口与第二活塞位于第一限位块的同一侧；所述采集装置包括上下两端封闭的竖向采集缸体、上下两端封闭的竖向转接缸体、滑动设置在竖向采集缸体内的上活塞与下活塞、连接上活塞与下活塞的第二连接线、设置在竖向采集缸体的内侧面上并位于上活塞与下活塞之间的第二限位块、滑动设置在竖向转接缸体内的转接活塞及设置在竖向转接缸体内并位于转接活塞下放的复位弹簧，所述竖向采集缸体的内径大于竖向转接缸体的内径，所述竖向转接缸体的下端面设有第二接口，竖向转接缸体的上端面设有第三接口，所述竖向采集缸体的上端面设有第四接口，竖向采集缸体的外侧面上设有进水口，且进水口位于第二限位块的下方，竖向采集缸体的下端面设有下通孔，所述第一接口与第二接口通过第一连接管相连接，所述第三接口与第四接口通过第二连接管相连接。

在对沉积在海底以及混合在海底沉积物当中的微塑料进行定点采样时，第一，通过船只将沉底式微塑料采集器运输到指定的海域内，接着，带动第一活塞与第二活塞上移，使第一活塞抵在第一限位块上为止，在这个过程中，第一活塞通过第一连接线和绕线筒带动水平轴杆和滚筒刷转动，从而涡卷弹簧产生扭转，在第一活塞抵在第一限位块上时，第一接口位于第一活塞与第二活塞之间，且径向通孔处于竖直状态；

第二，通过支架带动竖直导杆上移，使竖直限位销插入径向通孔内，直至导杆限位块抵在导套下端面为止；

第三，通过连接绳将沉底式微塑料采集器下放到指定的海域内，接着，逐渐释放连接绳，将沉底式微塑料采集器下放到海底；当沉底式微塑料采集器下放到海底时，竖向隔离筒的下端将先与海底接触，当竖向隔离筒的下端与海底接触后，滚筒刷的刷毛也与海底接触；然后，竖直导杆在重力作用下下移，并带动竖直限位销一同下移，使竖直限位销与径向通孔分离，直至竖直导杆的下端支撑在海底；

当竖直限位销与径向通孔分离后，在涡卷弹簧的作用下，将带动水平轴杆和滚筒刷转动，在这个过程中，滚筒刷将沉积在海底的沉积物（包括微塑料），一同搅动起来悬浮在竖向隔离筒内，同时，第一连接线将逐渐卷绕在绕线筒上，从而带动第一活塞和第二活塞往绕线筒方向移动，直至第二活塞抵在第一限位块上，此时，第一接口位于第一活塞与第二活塞的同一侧；

当第一接口位于第一活塞与第二活塞的同一侧后，外界的水压通过第一接口、第一连接管与第二接口进入竖向转接缸体内，由于竖向采集缸体的内径大于竖向转接缸体的内径，在外界水压的作用下，下活塞将沿竖向采集缸体往上移动，以将竖向隔离筒内的海水、悬浮的沉积物（包括微塑料）通过进水口一同吸入竖向采集缸体内，直至上活塞抵在竖向采集缸体的内顶面上为止，此时，第二连接线绷直，并带动下活塞往上移动至进水口的上方，从而将海底沉积物（包括微塑料）采集到上活塞与下活塞之间的竖向采集缸体内；

第四，通过连接绳将沉底式微塑料采集器提起，即可实现对沉积在海底以及混合在海底沉积物当中的微塑料进行定点采样，并且其采样操作方便。

作为优选，当第一活塞抵在第一限位块上时，所述第一接口位于第一活塞与第二活塞之间，所述径向通孔处于竖直状态；当第二活塞抵在第一限位块上时，所述第一接口位于第一活塞与第二活塞的同一侧。

作为优选，当下活塞抵在竖向采集缸体的内底面上时，所述进水口位于下活塞的上方；当上活塞抵在竖向采集缸体的内顶面上时，所述第二连接线绷直，并带动下活塞往上移动至进水口的上方。

作为优选，延时采集机构还包括拉绳，所述拉绳的第一端与第二活塞相连接，拉绳的第二端通过延时缸体的一端口伸出到延时缸体的外侧。如此，可以通过拉绳带动第一活塞与第二活塞上移，便于实际操作。

作为优选，延时采集机构还包括限位套，限位套与延时缸体通过连接件相连，所述拉绳的第二端穿过限位套，拉绳的第二端设有限位球，限位球的直径大于限位套的内径。如此，可以避免拉绳整根掉入延时缸体内。

作为优选，延时缸体竖直设置，第一活塞和第二活塞与延时缸体之间的摩擦力之和大于第一活塞、第二活塞与活塞连杆的重力之和。

作为优选，还包括连接绳，所述连接绳的一端与支架相连接。

作为优选，竖直导杆上并位于导杆限位块的下方设有配重块。

作为优选，滚筒刷包括与水平轴杆同轴的滚筒及若干均匀分布在滚筒外侧面上的刷毛，所述滚筒与水平轴杆固定连接，所述刷毛沿滚筒的径向延伸，刷毛的长度大于水平轴杆的轴线与竖向隔离筒的下端面之间的间距。

本发明的有益效果是：能够对沉积在海底以及混合在海底沉积物当中的微塑料进行定点采样，并且采样操作方便。

附图说明

图1是本发明的沉底式微塑料采集器在下放到海底之前的一种结构示意图。

图2是图1中A处的局部放大图。

图3是本发明的沉底式微塑料采集器在下放到海底后的一种结构示意图。

图中：

支架1；

竖直导杆2，导杆限位块2.1，配重块2.2；

竖向隔离筒3，导套3.1；

连接绳4；

搅动装置5，水平轴杆5.1，滚筒刷5.2，涡卷弹簧5.3，安装壳体5.4；

延时采集机构6，延时缸体6.1，绕线筒6.2，第一连接线6.3，第一活塞6.4，第二活塞6.5，第一限位块6.6，活塞连杆6.7，第一接口6.8，拉绳6.9，限位套6.10，限位球6.11；

采集装置7，竖向采集缸体7.1，竖向转接缸体7.2，上活塞7.3，下活塞7.4，第二限位块7.5，第二连接线7.6，进水口7.7，下通孔7.8，转接活塞7.9，复位弹簧7.10，第二接口7.11，第三接口7.12，第四接口7.13，第一连接管7.14，第二连接管7.15；

触发机构8，径向通孔8.1，竖直限位销8.2，连接杆8.3。

具体实施方式

为使本发明技术方案实施例目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明实施例的技术方案进行清楚地解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，而不是全部实施例。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本方案，而不能解释为对本发明方案的限制。

参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“厚度”、“上”、“下”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定，“若干”的含义是表示一个或者多个。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体:可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

具体实施例一：如图1 、图2所示，一种沉底式微塑料采集器，包括支架1、连接绳4、设置在支架上的竖直导杆2、沿竖直导杆升降的竖向隔离筒3、设置在竖向隔离筒内的搅动装置5、触发机构8、延时采集机构6与采集装置7。连接绳的一端与支架相连接。竖直导杆位于支架的下方。本实施例中，竖直导杆为两根，且两根竖直导杆位于竖向隔离筒的相对两侧。竖向隔离筒上设有与竖直导杆配合的导套3.1，导套与竖直导杆一一对应。导套位于竖向隔离筒的外侧，导套与竖向隔离筒通过连接件连接。竖直导杆上并位于导套的下方设有导杆限位块2.1。当导杆限位块抵在导套下端面上时，竖直导杆的下端所在位置高于竖向隔离筒的下端所在位置。

搅动装置5包括通过水平轴杆5.1转动设置在竖向隔离筒的下部内的滚筒刷5.2及设置在竖向隔离筒的侧壁上用于复位所述滚筒刷的涡卷弹簧5.3。水平轴杆的一端穿过竖向隔离筒的侧壁上的通孔并位于竖向隔离筒的外侧。本实施例中，搅动装置还包括安装壳体5.4，安装壳体固定在竖向隔离筒的侧壁上，水平轴杆穿过安装壳体上的通孔，涡卷弹簧位于安装壳体内，水平轴杆穿过涡卷弹簧，涡卷弹簧的一端固定在安装壳体上，涡卷弹簧的另一端固定在水平轴杆上。滚筒刷包括与水平轴杆同轴的滚筒及若干均匀分布在滚筒外侧面上的刷毛。滚筒与水平轴杆固定连接。刷毛沿滚筒的径向延伸，刷毛的长度大于水平轴杆的轴线与竖向隔离筒的下端面之间的间距。

触发机构8包括设置在水平轴杆上的径向通孔8.1及用于与径向通孔配合的竖直限位销8.2。径向通孔位于竖向隔离筒的外侧。竖直限位销通过连接杆8.3与竖直导杆的底部连接，本实施例中，连接杆位于水平轴杆的下方。

延时采集机构6包括同轴设置在水平轴杆上的绕线筒6.2、卷绕在绕线筒上的第一连接线6.3、两端开口的延时缸体6.1、滑动设置在延时缸体内的第一活塞6.4与第二活塞6.5、连接第一活塞与第二活塞的活塞连杆6.7、设置在延时缸体的内侧面上并位于第一活塞与第二活塞之间的第一限位块6.6及设置在延时缸体的外侧面上的第一接口6.8。绕线筒固定在水平轴杆上。延时缸体通过连接件与竖向隔离筒相连接。第一连接线的端部与第一活塞相连接。第一接口与第二活塞位于第一限位块的同一侧。

本实施例中，延时缸体竖直设置，延时缸体位于绕线筒的正上方，第一活塞位于第一限位块的下方，第二活塞位于第一限位块的上方，第一活塞和第二活塞与延时缸体之间的摩擦力之和大于第一活塞、第二活塞与活塞连杆的重力之和。

本实施例中，延时采集机构还包括拉绳6.9，拉绳的第一端与第二活塞相连接，拉绳的第二端通过延时缸体的上端口伸出到延时缸体的外侧。如此，可以通过拉绳带动第一活塞与第二活塞上移，便于实际操作。

如图1、图2所示，当第一活塞抵在第一限位块上时，第一接口位于第一活塞与第二活塞之间，并且径向通孔处于竖直状态。

如图3所示，当第二活塞抵在第一限位块上时，第一接口位于第一活塞与第二活塞的同一侧，即第一接口位于第二活塞的上方。

如图1所示，采集装置7包括上下两端封闭的竖向采集缸体7.1、上下两端封闭的竖向转接缸体7.2、滑动设置在竖向采集缸体内的上活塞7.3与下活塞7.4、连接上活塞与下活塞的第二连接线7.6、设置在竖向采集缸体的内侧面上并位于上活塞与下活塞之间的第二限位块7.5、滑动设置在竖向转接缸体内的转接活塞7.9及设置在竖向转接缸体内并位于转接活塞下放的复位弹簧7.10。竖向采集缸体的内径大于竖向转接缸体的内径。复位弹簧的下端抵在竖向转接缸体的底面上，复位弹簧的上端抵在转接活塞的下端面上。竖向采集缸体的外侧面上设有进水口7.7，且进水口位于第二限位块的下方。竖向采集缸体的下端面设有下通孔7.8。竖向转接缸体的下端面设有第二接口7.11，竖向转接缸体的上端面设有第三接口7.12。竖向采集缸体的上端面设有第四接口7.13。第一接口与第二接口通过第一连接管7.14相连接，第三接口与第四接口通过第二连接管7.15相连接。

如图1所示，当转接活塞抵在竖向转接缸体的内顶面上时，上活塞抵在第二限位块上。当下活塞抵在竖向采集缸体的内底面上时，进水口位于下活塞的上方。下活塞的重力大于下活塞与竖向采集缸体之间的摩擦力。

如图3所示，当上活塞抵在竖向采集缸体的内顶面上时，第二连接线绷直，并带动下活塞往上移动至进水口的上方。

如图1所示，在对沉积在海底以及混合在海底沉积物当中的微塑料进行定点采样时，第一，通过船只将沉底式微塑料采集器运输到指定的海域内，接着，通过拉绳带动第一活塞与第二活塞上移，使第一活塞抵在第一限位块上为止，在这个过程中，第一活塞通过第一连接线和绕线筒带动水平轴杆和滚筒刷转动，从而涡卷弹簧产生扭转，在第一活塞抵在第一限位块上时，第一接口位于第一活塞与第二活塞之间，且径向通孔处于竖直状态；

第二，通过支架带动竖直导杆上移，使竖直限位销插入径向通孔内，直至导杆限位块抵在导套下端面为止；

第三，通过连接绳将沉底式微塑料采集器下放到指定的海域内，接着，逐渐释放连接绳，将沉底式微塑料采集器下放到海底；如图3所示，当沉底式微塑料采集器下放到海底时，竖向隔离筒的下端将先与海底接触，当竖向隔离筒的下端与海底接触后，滚筒刷的刷毛也与海底接触；然后，竖直导杆在重力作用下下移，并带动竖直限位销一同下移，使竖直限位销与径向通孔分离，直至竖直导杆的下端支撑在海底；

当竖直限位销与径向通孔分离后，在涡卷弹簧的作用下，将带动水平轴杆和滚筒刷转动，在这个过程中，滚筒刷将沉积在海底的沉积物（包括微塑料），一同搅动起来悬浮在竖向隔离筒内，同时，第一连接线将逐渐卷绕在绕线筒上，从而带动第一活塞和第二活塞往绕线筒方向移动，直至第二活塞抵在第一限位块上，此时，第一接口位于第一活塞与第二活塞的同一侧；

当第一接口位于第一活塞与第二活塞的同一侧后，外界的水压通过第一接口、第一连接管与第二接口进入竖向转接缸体内，由于竖向采集缸体的内径大于竖向转接缸体的内径，在外界水压的作用下，下活塞将沿竖向采集缸体往上移动，以将竖向隔离筒内的海水、悬浮的沉积物（包括微塑料）通过进水口一同吸入竖向采集缸体内，直至上活塞抵在竖向采集缸体的内顶面上为止，此时，第二连接线绷直，并带动下活塞往上移动至进水口的上方，从而将海底沉积物（包括微塑料）采集到上活塞与下活塞之间的竖向采集缸体内；

第四，通过连接绳将沉底式微塑料采集器提起，即可实现对沉积在海底以及混合在海底沉积物当中的微塑料进行定点采样，并且其采样操作方便。

进一步的，如图1所示，延时采集机构还包括限位套6.10，限位套与延时缸体通过连接件相连，本实施例中，限位套位于延时缸体的上方。拉绳的第二端穿过限位套，拉绳的第二端设有限位球6.11，限位球的直径大于限位套的内径。如此，可以避免拉绳整根掉入延时缸体内。

进一步的，如图1所示，竖直导杆上并位于导杆限位块的下方设有配重块2.2。如此，可以保证竖直导杆在重力作用下下移，并带动竖直限位销一同下移，使竖直限位销与径向通孔分离。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种沉底式微塑料采集器，其特征是，包括支架、设置在支架上的竖直导杆、沿竖直导杆升降的竖向隔离筒、设置在竖向隔离筒内的搅动装置、触发机构、延时采集机构与采集装置，所述竖向隔离筒上设有与竖直导杆配合的导套，所述竖直导杆上并位于导套的下方设有导杆限位块，当导杆限位块抵在导套下端面上时，所述竖直导杆的下端所在位置高于竖向隔离筒的下端所在位置；

所述搅动装置包括通过水平轴杆转动设置在竖向隔离筒的下部内的滚筒刷及设置在竖向隔离筒的侧壁上用于复位所述滚筒刷的涡卷弹簧，所述水平轴杆的一端穿过竖向隔离筒并位于竖向隔离筒的外侧；

所述触发机构包括设置在水平轴杆上的径向通孔及用于与径向通孔配合的竖直限位销，所述径向通孔位于竖向隔离筒的外侧，所述竖直限位销通过连接杆与竖直导杆的底部连接；

所述延时采集机构包括同轴设置在水平轴杆上的绕线筒、卷绕在绕线筒上的第一连接线、两端开口的延时缸体、滑动设置在延时缸体内的第一活塞与第二活塞、连接第一活塞与第二活塞的活塞连杆、设置在延时缸体的内侧面上并位于第一活塞与第二活塞之间的第一限位块及设置在延时缸体的外侧面上的第一接口，所述延时缸体通过连接件与竖向隔离筒相连接，所述第一连接线的端部与第一活塞相连接，所述第一接口与第二活塞位于第一限位块的同一侧；

所述采集装置包括上下两端封闭的竖向采集缸体、上下两端封闭的竖向转接缸体、滑动设置在竖向采集缸体内的上活塞与下活塞、连接上活塞与下活塞的第二连接线、设置在竖向采集缸体的内侧面上并位于上活塞与下活塞之间的第二限位块、滑动设置在竖向转接缸体内的转接活塞及设置在竖向转接缸体内并位于转接活塞下放的复位弹簧，所述竖向采集缸体的内径大于竖向转接缸体的内径，所述竖向转接缸体的下端面设有第二接口，竖向转接缸体的上端面设有第三接口，所述竖向采集缸体的上端面设有第四接口，竖向采集缸体的外侧面上设有进水口，且进水口位于第二限位块的下方，竖向采集缸体的下端面设有下通孔，所述第一接口与第二接口通过第一连接管相连接，所述第三接口与第四接口通过第二连接管相连接；

当第一活塞抵在第一限位块上时，所述第一接口位于第一活塞与第二活塞之间，所述径向通孔处于竖直状态；当第二活塞抵在第一限位块上时，所述第一接口位于第一活塞与第二活塞的同一侧；

当下活塞抵在竖向采集缸体的内底面上时，所述进水口位于下活塞的上方；当上活塞抵在竖向采集缸体的内顶面上时，所述第二连接线绷直，并带动下活塞往上移动至进水口的上方。

2.根据权利要求1所述的沉底式微塑料采集器，其特征是，所述延时采集机构还包括拉绳，所述拉绳的第一端与第二活塞相连接，拉绳的第二端通过延时缸体的一端口伸出到延时缸体的外侧。

3.根据权利要求2所述的沉底式微塑料采集器，其特征是，所述延时采集机构还包括限位套，限位套与延时缸体通过连接件相连，所述拉绳的第二端穿过限位套，拉绳的第二端设有限位球，限位球的直径大于限位套的内径。

4.根据权利要求1所述的沉底式微塑料采集器，其特征是，所述延时缸体竖直设置，第一活塞和第二活塞与延时缸体之间的摩擦力之和大于第一活塞、第二活塞与活塞连杆的重力之和。

5.根据权利要求1所述的沉底式微塑料采集器，其特征是，还包括连接绳，所述连接绳的一端与支架相连接。

6.根据权利要求1所述的沉底式微塑料采集器，其特征是，所述竖直导杆上并位于导杆限位块的下方设有配重块。

7.根据权利要求1所述的沉底式微塑料采集器，其特征是，所述滚筒刷包括与水平轴杆同轴的滚筒及若干均匀分布在滚筒外侧面上的刷毛，所述滚筒与水平轴杆固定连接，所述刷毛沿滚筒的径向延伸，刷毛的长度大于水平轴杆的轴线与竖向隔离筒的下端面之间的间距。

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