CN111896317A - 一种水体分层采样器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水体分层采样器，解决了传统水体采集时水体样品互相污染，导致后续水样分析时产生误差的问题,其解决的技术方案是，包括桶体，桶体固定有若干平板；桶体底部设有顶推机构和旋转机构，通过一个电机使两个机构产生联动，完成多个取样瓶的取样与移动。本发明构思新颖，将采水装置完全至于水中直接进行水体采集并分别密封的方式，避免了多层水样采集时水样互相污染的问题，结构巧妙，使用方便。

Description

一种水体分层采样器

技术领域

本发明涉及水质监测领域，具体是一种水体分层采样器。

背景技术

水质监测，是监视和测定水体中污染物的种类、各类污染物的浓度及变化趋势，评价水质状况的过程，由于地表河水、湖水等受河道地貌及不同补给源的控制，造成河水从河流表面到河水底部形成差异明显的物理化学性质，因此需要采集不同深度的水样以精确监测该处的水质，现有的水样采集器主要是用抽水阀将不同层次的水体抽吸入采水瓶中，这种采样装置携带非常麻烦，且抽水时会使水体被搅动，水体混浊，导致采集的水样不精准，同时由于每次将水体抽吸入采水瓶时都水体都会经过同一根采水管道，水体会相互污染，导致采水瓶内的水体不纯净，给后期水样测试分析带来误差。

同时，采水瓶的密封也是一个问题，密封不严导致漏水时，也会产生污染，影响测试。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的不足，而提出的一种可分层采样的水体分层采样器，在楔块和限位杆的作用下，取样瓶取水后从下方腔体移动至上方腔体时，顶推密封瓶盖从而使密封瓶盖紧密盖合在取样瓶上，完成密封。上述装置解决了传统水体采集时水体样品互相污染，导致后续水样分析时产生误差的问题。

其解决的技术方案是，包括竖直放置的桶体，桶体内由下至上分别固定有底板、一层板、二层板、三层板，底板和一层板之间构成传动腔，一层板和二层板之间构成采水腔，二层板和三层板之间构成储存腔；传动腔内有水平放置的驱动轴，驱动轴的中段套装有与之同轴心线的不完全锥齿轮，驱动轴的一端套装有与之同轴心线的不完全圆齿轮，驱动轴的另一端为驱动端；传动腔内有竖直放置的推杆，推杆的一侧有齿牙，齿牙能与不完全圆齿轮啮合，传动腔内还有竖直放置的转轴，转轴的上端穿过一层板固定在二层板上，转轴转动能够带动一层板和二层板转动，转轴的下端固定有锥齿轮，锥齿轮能与不完全锥齿轮啮合；采水腔内圆周均布有若干取样瓶，采水腔中桶体的侧壁有能与外界流通的通孔，取样瓶外套装有套筒，套筒的下端固定在一层板上；一层板上有允许推杆穿过的若干第一通孔，二层板上有允许取样瓶穿过的若干第二通孔，第一通孔和第二通孔一一对应，第二通孔上有密封瓶盖，密封瓶盖在没有受到取样瓶的推挤时，可使采水腔和储存腔之间的物质不能交流，二层板的下端面有扇形的橡胶密封垫，橡胶密封垫固定在桶体的内壁上。

有益效果：

1.将采水装置完全至于水中直接进行水体采集并分别密封的方式，避免了多层水样采集时水样互相污染的问题，结构巧妙，使用方便；桶体上只设置一个开口即可进行取样，通过旋转方式分别取样，可以减小装置整体的体积，还能避免内部取样瓶掉落丢失的问题；

2.通过一个电机完成旋转与顶推两个动作，使推杆与旋转的一层板配合，完成取样瓶的取样与密封动作，同步率高，成本低，便于维修；

3.设置橡胶密封垫可以保证其余取样瓶的密封性，使其余取样瓶不被污染；

4.三层板在水压的作用下会压住密封瓶盖，与取样瓶底部的楔块配合，使密封瓶盖紧密地盖在取样瓶上，防止取样瓶内的水样漏出，充分利用环境，成本低，可靠性高；

5.楔块上端固定有与其平行的限位杆，在取样瓶向储存腔移动的过程中，限位杆限位杆限制密封瓶盖移动，使取样瓶的内收口可以用力地压住密封瓶盖，从而保证取样瓶的密封性。

附图说明

图1为本发明收集第一瓶水样时的主视剖视图；

图2为本发明收集第二瓶水样时的侧视剖视图；

图3为本发明外形三维立体图；

图4为图1的A处放大图；

图5为图1的B-B向视图。

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。

由附图1-5可知，本发明包括桶体1，桶体1内由下至上分别设有底板2、一层板3、二层板4和三层板5，底板2固定在桶体1底部，底板2和一层板3之间构成传动腔7，一层板3和二层板4之间构成采水腔8，二层板4和三层板5之间构成储存腔9；

采水腔8内圆周均布有若干取样瓶20，采水腔8中桶体1的侧壁有能与外界流通的通孔，传动腔7内设有顶推机构和旋转机构，顶推机构可将取样瓶20从采水腔8推至储存腔9，旋转机构可控制一层板3和二层板4同轴转动；一层板3上有允许顶推机构穿过的若干第一通孔28，二层板4上有允许取样瓶20穿过的若干第二通孔29，第一通孔28和第二通孔29一一对应，相对位置保持不变；

一层板3上固定有可对取样瓶20进行限位的套筒21，二层板4下方设有固定在桶体1内的橡胶密封垫23，橡胶密封垫23上设有与取样瓶20配合的通孔，同一时间内最多只能使一个取样瓶20与外界流通，采水腔8内其余取样瓶20的开口均被橡胶密封垫23密封；

第二通孔29上端设有可密封取样瓶20的密封瓶盖24，密封瓶盖24可以隔绝采水腔8与储存腔9；第二通孔29的侧壁上圆周均布有盲孔33，每个盲孔33内均有一个楔块34，楔块34上固定有第二弹簧26，第二弹簧26的另一端固定在盲孔33的底部；楔块34上端还固定有与其平行的限位杆41，限位杆41可插入密封瓶盖24侧壁的限位孔中，从而使密封瓶盖24能固定在二层板4上，隔绝采水腔8与储存腔9；

取样瓶20顶端开口处向内翻折形成内收口42，取样瓶20在顶推机构的作用下从采水腔8移动至储存腔9时，内收口42顶压密封瓶盖24下端的橡胶层，使橡胶层形变进入内收口42，从而使密封瓶盖24紧密盖合在取样瓶20上，防止内部物质泄漏；然后内收口42的外侧壁挤压楔块34向盲孔33的底部移动，带动限位杆41向远离密封瓶盖24方向移动，直至限位杆41脱离密封瓶盖24；取样瓶20带着密封瓶盖24一起移动至储存腔9后，第二弹簧26的恢复力使楔块34远离盲孔33的底部向外伸出，最终使楔块34的上端面与取样瓶20的底部贴合，限制取样瓶20无法向下移动。

顶推机构包括水平放置的驱动轴16和竖直放置的推杆10，驱动轴16的中段套装有与之同轴心线的不完全锥齿轮17，驱动轴16的一端套装有与之同轴心线的不完全圆齿轮13，驱动轴16的另一端为驱动端，推杆10的一侧有齿牙11，齿牙11能与不完全圆齿轮13啮合；旋转机构包括竖直放置的转轴19，转轴19的上端穿过一层板3固定在二层板上4，转轴19转动能够带动一层板3和二层板4转动，转轴19的下端固定有锥齿轮18，锥齿轮18能与不完全锥齿轮17啮合；顶推机构能与旋转机构配合，通过一个驱动端完成顶推与旋转两组动作。

第一通孔28内设有单向阻水片，推杆10可推开单向阻水片从而通过第一通孔28，当推杆10脱离第一通孔28时，单向阻水片可阻止水进入传动腔7，保证传动腔7内的干燥，延长传动机构的使用寿命。作为一个实施例，单向阻水片可选为有弹性的橡胶圈，当推杆10穿过橡胶圈时，橡胶圈拉伸紧贴推杆10，保证密封性，防止水进入传动腔7；当推杆10脱离橡胶圈时，橡胶圈恢复原状，闭合第一通孔28，防止水进入传动腔7。

在三层板5与二层板4的配合下，储存腔9可视为一个密闭空间，取水样时，在水压的作用下，三层板5会向二层板4方向移动；取样瓶20移动至储存腔9时，三层板5在水压的作用下会压住密封瓶盖24，与取样瓶20底部的楔块34配合，使密封瓶盖24紧密地盖在取样瓶20上，防止取样瓶20内的水样漏出。桶体1的侧壁上圆周均布有位于三层板5上方的插销31，插销31可限制三层板5脱离桶体1。三层板5顶部固定有握把30。

为了减小本装置的体积同时使推杆10能够保持竖直，所述的推杆10的下端穿过底板2向下伸出，推杆10的底部固定有推杆底座12，推杆底座12大于底板2上用于推杆10向下伸出的通孔；由于推杆10在不向上移动时下端能够稳定在底板2以下，因此传动腔7的高度可只比采水腔8略高，推杆10在上下移动时，推杆10的底部不能进入传动腔7。

推杆上固定有第一弹簧25，第一弹簧25的下端固定在底板2的上端面；在不完全圆齿轮13与齿牙11不啮合时，推杆10能够保持在最低位置。

为了使驱动轴16能够转动，所述的驱动轴16的驱动端固定有伺服电机32。

为了使取样瓶20在进入储存腔9后采水腔8内的水流不能通过第二通孔29进入储存腔9，所述的取样瓶20的底部包覆有橡胶层；在取样瓶20进入储存腔9后，取样瓶20底部包覆的橡胶层可使第二通孔29封闭。当取样瓶20移动至储存腔9后，楔块34移动至取样瓶20下方与取样瓶20的底部贴合，限制取样瓶20无法向下移动，同时限位杆41压住取样瓶20底部的橡胶层，进行双重限位。

设定本次采水需要采集三瓶，分别为底层水体，中层水体和表层水体，在采水腔8内固定三个取样瓶20，并设置一个空置点，三个取样瓶20和空置点绕转轴19圆周均布，在将本装置放下水之前，空置点位于扇形的橡胶密封垫23的缺口处，采集人员将带有刻度的绳索绑缚在握把上，并设定伺服电机32每5分钟转动一圈；在具体使用时，首先将本装置沉入水中直至水底，等待5分钟后，伺服电机32慢速转过一圈，此一圈有三个过程：1、不完全圆齿轮13空转，不完全锥齿轮17与锥齿轮18啮合带动转轴19转动四分之一圈：将一层板3上的一个取样瓶20转动送至扇形橡胶密封垫23的豁口处，与外界水体交流进行水样采集，同时二层板4随之转动，将一个允许取样瓶20通过的第二通孔29转动至扇形橡胶密封垫23豁口的上部；2、不完全圆齿轮13继续空转，不完全锥齿轮17空转，此时为水样采集过程；3、不完全圆齿轮13与齿牙11啮合转动，不完全锥齿轮17空转：不完全圆齿轮13与推杆10上的齿牙11啮合，带动推杆10向上移动，推杆10的上端将一个取样瓶20送入储存腔9，在第一弹簧25的作用下，推杆10在将取样瓶20送入储存腔9后会向下移动回复原状；之后伺服电机32停止转动，水样采集人员用绳索将圆筒向上拉起至下一个需要采集水体的水层，重复上述动作进行采水。

值得注意的是，为了使伺服电机32和驱动轴16能够稳定驱动，传动腔7内有水平固定在桶体1上的底座14，伺服电机32固定在底座14上，底座14上有底座支架15，用于支撑驱动轴16，使驱动轴16能够保持水平放置，为了使本装置能够保持垂直放置，所述的桶体1底部固定有配重块，使本桶体能够克服水的浮力下沉同时保持桶体上下放置。

本发明构思新颖，将采水装置完全至于水中直接进行水体采集并分别密封的方式，避免了多层水样采集时水样互相污染的问题，结构巧妙，使用方便。

Claims (10)

1.一种水体分层采样器，包括桶体，其特征在于：桶体内由下至上分别设有底板、一层板、二层板和三层板，底板固定在桶体底部，底板和一层板之间构成传动腔，一层板和二层板之间构成采水腔，二层板和三层板之间构成储存腔；

采水腔内圆周均布有若干取样瓶，采水腔中桶体的侧壁有能与外界流通的通孔，传动腔内设有顶推机构和旋转机构，顶推机构可将取样瓶从采水腔推至储存腔，旋转机构可控制一层板和二层板同轴转动；一层板上有允许顶推机构穿过的若干第一通孔，二层板上有允许取样瓶穿过的若干第二通孔，第一通孔和第二通孔一一对应，相对位置保持不变；

一层板上固定有可对取样瓶进行限位的套筒，二层板下方设有固定在桶体内的橡胶密封垫，橡胶密封垫上设有与取样瓶配合的通孔，同一时间内最多只能使一个取样瓶与外界流通，采水腔内其余取样瓶的开口均被橡胶密封垫密封；

第二通孔上端设有可密封取样瓶的密封瓶盖，密封瓶盖可以隔绝采水腔与储存腔；第二通孔的侧壁上圆周均布有盲孔，每个盲孔内均有一个楔块，楔块上固定有第二弹簧，第二弹簧的另一端固定在盲孔的底部；楔块上端还固定有与其平行的限位杆，限位杆可插入密封瓶盖侧壁的限位孔中，从而使密封瓶盖能固定在二层板上，隔绝采水腔与储存腔；

取样瓶顶端开口处向内翻折形成内收口，取样瓶在顶推机构的作用下从采水腔移动至储存腔时，内收口顶压密封瓶盖下端的橡胶层，使橡胶层形变进入内收口，从而使密封瓶盖紧密盖合在取样瓶上，防止内部物质泄漏；然后内收口的外侧壁挤压楔块向盲孔的底部移动，带动限位杆向远离密封瓶盖方向移动，直至限位杆脱离密封瓶盖；取样瓶带着密封瓶盖一起移动至储存腔后，第二弹簧的恢复力使楔块远离盲孔的底部向外伸出，最终使楔块的上端面与取样瓶的底部贴合，使取样瓶无法向下移动。

2.根据权利要求1所述的一种水体分层采样器，其特征在于：顶推机构包括水平放置的驱动轴和竖直放置的推杆，驱动轴的中段套装有与之同轴心线的不完全锥齿轮，驱动轴的一端套装有与之同轴心线的不完全圆齿轮，驱动轴的另一端为驱动端，推杆的一侧有齿牙，齿牙能与不完全圆齿轮啮合；旋转机构包括竖直放置的转轴，转轴的上端穿过一层板固定在二层板上，转轴转动能够带动一层板和二层板转动，转轴的下端固定有锥齿轮，锥齿轮能与不完全锥齿轮啮合；顶推机构能与旋转机构配合，通过一个驱动端完成顶推与旋转两组动作。

3.根据权利要求2所述的一种水体分层采样器，其特征在于：推杆的下端穿过底板向下伸出，推杆的底部固定有推杆底座，推杆底座大于底板上用于推杆向下伸出的通孔。

4.根据权利要求2所述的一种水体分层采样器，其特征在于：推杆上固定有第一弹簧，第一弹簧的下端固定在底板的上端面。

5.根据权利要求2所述的一种水体分层采样器，其特征在于：驱动轴的驱动端固定有伺服电机。

6.根据权利要求2所述的一种水体分层采样器，其特征在于：第一通孔内设有单向阻水片，推杆可推开单向阻水片从而通过第一通孔，当推杆脱离第一通孔时，单向阻水片可阻止水进入传动腔。

7.根据权利要求1所述的一种水体分层采样器，其特征在于：取样瓶的底部包覆有橡胶层，当取样瓶移动至储存腔后，楔块移动至取样瓶下方与取样瓶的底部贴合，限制取样瓶无法向下移动，同时限位杆压住取样瓶底部的橡胶层，进行双重限位。

8.根据权利要求1所述的一种水体分层采样器，其特征在于：在三层板与二层板的配合下，储存腔可视为一个密闭空间，取水样时，在水压的作用下，三层板会向二层板方向移动；取样瓶移动至储存腔时，三层板在水压的作用下会压住密封瓶盖，与取样瓶底部的楔块配合，使密封瓶盖紧密地盖在取样瓶上，防止取样瓶内的水样漏出。

9.根据权利要求1所述的一种水体分层采样器，其特征在于：桶体的侧壁上圆周均布有位于三层板上方的插销，插销可限制三层板脱离桶体。

10.根据权利要求1所述的一种水体分层采样器，其特征在于：三层板顶部固定有握把。

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