CN111879562B - 一种机械式水压定深采水器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机械式水压定深采水器，包括两端开口且呈圆筒形的桶体，桶体内部中间位置设置有透水的安装架，安装架的两侧设置有压变伸缩装置，压变伸缩装置包括相互嵌套的外筒和活塞轴，外筒固定在安装架上，活塞轴的中轴线与桶体的中轴线重合，活塞轴外端固定连接桶盖；活塞轴与外筒之间形成气压腔体，贯穿桶体的侧壁并与外筒底部连通设置有充气管道，充气管道的外端设置有气压计和阀门，阀门位于气压计的外侧；桶盖与桶体闭合时通过自锁机构自动锁定。本发明基于气压与水压抗衡的原理，在达到设定水深时自动关闭并锁定桶盖，完成固定水深位置的水样采集，避免在流动水域中牵引绳发生倾斜造成的水深计量误差。
Description
技术领域
本发明涉及水利与环境科学领域，尤其涉及一种机械式水压定深采水器。
背景技术
卡盖式采水器是常用的水样采集工具，实际工作中，需要采集特定深度的水样，针对该问题，目前采用的方式是通过牵引绳释放的长度来对应水深，到达水深位置以后，释放信使锤，信使锤的冲击力，使绳索释放桶盖，桶盖在弹力绳的拉力下关闭桶盖，完成取样。该方案在静水中是可行的，但是在流动水域中，由于牵引绳处于倾斜状态，且在不同流速的水中牵引绳的倾斜角度不同，所以针对流动水域通过牵引绳的释放长度来对应水深是不准确的，使采样存在误差，难以得到真实准确的数据。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种，基于气压与水压抗衡的原理，在达到设定水深时自动关闭并锁定桶盖，完成固定水深位置的水样采集，避免在流动水域中牵引绳发生倾斜造成的水深计量误差。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种机械式水压定深采水器，包括两端开口且呈圆筒形的桶体，桶体内部中间位置设置有透水的安装架，安装架的两侧设置有压变伸缩装置，压变伸缩装置包括相互嵌套的外筒和活塞轴，外筒固定在安装架上，活塞轴的中轴线与桶体的中轴线重合，活塞轴外端固定连接桶盖；活塞轴与外筒之间形成气压腔体，贯穿桶体的侧壁并与外筒底部连通设置有充气管道，充气管道的外端设置有气压计和阀门，阀门位于气压计的外侧；桶盖与桶体闭合时通过自锁机构自动锁定；桶盖闭合时，活塞轴底端与外筒底部之间依然存在间隙。
作为发明的一种优选技术方案，所述桶体的两端部逐渐变细形成桶颈，所述自锁机构包括固定设置在所桶颈外壁上的楔形挂钩和铰接设置在所述桶盖边缘并与楔形挂钩匹配的L形挂钩，L形挂钩的拐角处与桶体外壁之间通过弹力绳连接。
作为发明的一种优选技术方案，所述安装架包括中心圆盘以及连接在中心圆盘与桶体内壁之间的辐条。
作为发明的一种优选技术方案，所述辐条为至少2根，所述中心圆盘的圆心位于所述桶体中轴线上，辐条以中心圆盘为中心呈圆周阵列布局。
作为发明的一种优选技术方案，所述安装架包括为镂空开设有通孔的圆盘，通孔以圆盘的圆心为中心呈圆周阵列，圆盘的圆心位于所述桶体的中轴线上，圆盘的边缘与所述桶体内壁固定连接。
作为发明的一种优选技术方案，所述通孔为圆形或椭圆形或方形。
作为发明的一种优选技术方案，所述活塞轴与所述外筒之间设置至少2层密封圈。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明基于气压与水压抗衡的原理，在达到设定水深时，外界水压大于气压腔体内的气压，活塞轴缩回外筒中，带动桶盖扣合在桶体的端口，并通过自锁机并锁定桶盖，完成固定水深位置的水样采集，避免在流动水域中牵引绳发生倾斜造成的水深计量误差。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明桶盖打开时的整体结构纵剖图。
图2是本发明桶盖闭合并锁定的整体结构纵剖图。
图3是图1中自锁机构的局部放大图。
图4是图1中充气管道的局部放大图。
图5是第一种具体实施方式安装架的俯视图。
图6是第二种具体实施方式安装架的俯视图。
图中：1、桶体 2、安装架 3、外筒 4、活塞轴 5、气压腔体 6、桶盖 7、充气管道 8、气压计 9、阀门 10、桶颈 11、楔形挂钩 12、L形挂钩 13、弹力绳 14、密封圈 21、中心圆盘22、辐条 23、圆盘 24、通孔。
具体实施方式
具体实施方式一
参看附图1-5，本发明的结构中包括包括两端开口且呈圆筒形的桶体1，桶体1内部中间位置设置有透水的安装架2，安装架2的两侧设置有压变伸缩装置，压变伸缩装置包括相互嵌套的外筒3和活塞轴4，外筒3固定在安装架2上，活塞轴4的中轴线与桶体1的中轴线重合，活塞轴4外端固定连接桶盖6；活塞轴4与外筒3之间形成气压腔体5，贯穿桶体1的侧壁并与外筒3底部连通设置有充气管道7，充气管道7的外端设置有气压计8和阀门9，阀门9位于气压计8的外侧；桶盖6与桶体1闭合时通过自锁机构自动锁定；桶盖6闭合时，活塞轴4底端与外筒3底部之间依然存在间隙。
单独参看图3，所述桶体1的两端部逐渐变细形成桶颈10，所述自锁机构包括固定设置在所桶颈10外壁上的楔形挂钩11和铰接设置在所述桶盖6边缘并与楔形挂钩11匹配的L形挂钩12，L形挂钩12的拐角处与桶体1外壁之间通过弹力绳13连接。
单独参看图4，所述活塞轴4与所述外筒3之间设置3层密封圈。
单独参看图5，所述安装架2包括中心圆盘21以及连接在中心圆盘21与桶体1内壁之间的辐条22。
所述辐条22为6根，所述中心圆盘21的圆心位于所述桶体1中轴线上，辐条22以中心圆盘21为中心呈圆周阵列布局。
具体实施方式二
单独参看图6，所述安装架2包括为镂空开设有通孔24的圆盘23，通孔24以圆盘23的圆心为中心呈圆周阵列，圆盘23的圆心位于所述桶体1的中轴线上，圆盘23的边缘与所述桶体1内壁固定连接。
所述通孔24为椭圆形。
本发明的工作原理是：使用时，先测试活塞轴4与外筒3之间的摩擦力，根据采样水深计算对应的水压，计算标准是采样水深处的水压对活塞轴的压力等于气压腔体5内的气压对活塞轴的压力和活塞轴4与外筒3之间的摩擦力之和，然后打开阀门9，通过自锁机构使桶盖6处于闭合状态，用气泵通过充气管道7对气压腔体5加压，通过气压表8可观测加压数值，加压至上述计算所得的压力值时，关闭阀门9；接着向外拉开自锁机构的L形挂钩12，使之与楔形挂钩11分离开，在气压作用下，桶盖6被压变伸缩装置弹开；再通过牵引绳将本发明的桶体1放入水中并不断下潜，随着潜水深度增加，外界水压逐渐增大，当到达采样水深位置附近时，水压足以抗衡气压腔体5内的气压，活塞轴4缩回外筒3内，桶盖6随之关闭，L形挂钩12与楔形挂钩11扣合在一起，而且自然状态下弹力绳13使L形挂钩12向内用力，避免L形挂钩12脱离楔形挂钩11，完成自锁，取样完成。
将本发明的桶体1拉回以后，通过手动将L形挂钩12掰开，脱离楔形挂钩11，即可将水样取出。
需要重点提出的是：考虑到气压值受气体体积的影响，下水前给气压腔体5加压时一定要保持桶盖6关闭状态，使充气加压时与取样完成时状态一致，体积相同，只有这样才是取样时的真实压力值。
上述描述仅作为本发明可实施的技术方案提出，不作为对其技术方案本身的单一限制条件。
Claims (6)
1.一种机械式水压定深采水器，包括两端开口且呈圆筒形的桶体，其特征在于：桶体内部中间位置设置有透水的安装架，安装架的两侧设置有压变伸缩装置，压变伸缩装置包括相互嵌套的外筒和活塞轴，外筒固定在安装架上，活塞轴的中轴线与桶体的中轴线重合，活塞轴外端固定连接桶盖；活塞轴与外筒之间形成气压腔体，贯穿桶体的侧壁并与外筒底部连通设置有充气管道，充气管道的外端设置有气压计和阀门，阀门位于气压计的外侧；桶盖与桶体闭合时通过自锁机构自动锁定；桶盖闭合时，活塞轴底端与外筒底部之间依然存在间隙；
所述桶体的两端部逐渐变细形成桶颈，所述自锁机构包括固定设置在所桶颈外壁上的楔形挂钩和铰接设置在所述桶盖边缘并与楔形挂钩匹配的L形挂钩，L形挂钩的拐角处与桶体外壁之间通过弹力绳连接；
使用时，先测试活塞轴与外筒之间的摩擦力，根据采样水深计算对应的水压，计算标准是采样水深处的水压对活塞轴的压力等于气压腔体内的气压对活塞轴的压力和活塞轴与外筒之间的摩擦力之和，然后打开阀门，通过自锁机构使桶盖处于闭合状态，用气泵通过充气管道对气压腔体加压，通过气压表可观测加压数值，加压至上述计算所得的压力值时，关闭阀门；接着向外拉开自锁机构的L形挂钩，使之与楔形挂钩分离开，在气压作用下，桶盖被压变伸缩装置弹开；再通过牵引绳将桶体放入水中并不断下潜，随着潜水深度增加，外界水压逐渐增大，当到达采样水深位置附近时，水压足以抗衡气压腔体内的气压，活塞轴缩回外筒内，桶盖随之关闭，L形挂钩与楔形挂钩扣合在一起。
2.根据权利要求1所述的机械式水压定深采水器，其特征在于：所述安装架包括中心圆盘以及连接在中心圆盘与桶体内壁之间的辐条。
3.根据权利要求2所述的机械式水压定深采水器，其特征在于：所述辐条为至少2根，所述中心圆盘的圆心位于所述桶体中轴线上，辐条以中心圆盘为中心呈圆周阵列布局。
4.根据权利要求1所述的机械式水压定深采水器，其特征在于：所述安装架包括为镂空开设有通孔的圆盘，通孔以圆盘的圆心为中心呈圆周阵列，圆盘的圆心位于所述桶体的中轴线上，圆盘的边缘与所述桶体内壁固定连接。
5.根据权利要求4所述的机械式水压定深采水器，其特征在于：所述通孔为圆形或椭圆形或方形。
6.根据权利要求1所述的机械式水压定深采水器，其特征在于：所述活塞轴与所述外筒之间设置至少2层密封圈。
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