CN112326317B - 一种具有样品采集及密封包裹结构的海上沉积物采样装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有样品采集及密封包裹结构的海上沉积物采样装置，包括上箱体、挂环、横杆、活动架和限位环，所述上箱体上固定有电机，且电机输出轴末端固定有凸轮，并且凸轮与横板相互连接，同时横板通过第一弹簧与上箱体相互连接，所述底板下端固定有钢刺，所述限位环设置在活动架下方，且限位环固定在采集器上，并且采集器上端开设有开口，所述拉杆通过钢丝绳与活动杆相互连接。该具有样品采集及密封包裹结构的海上沉积物采样装置，采用多方位活动支撑结构对采样装置进行支撑作用，配合敲砸结构，可以使取样装置对海底更深的土层进行取样，且保证取样过程中装置的稳定性，配合联动的自动密封机构实现对样品的封存，保证取样过程的顺利。

Description

一种具有样品采集及密封包裹结构的海上沉积物采样装置

技术领域

本发明涉及水环境监测技术领域，具体为一种具有样品采集及密封包裹结构的海上沉积物采样装置。

背景技术

海上沉积物又称为海洋沉积物，主要是指在海水中通过物理、化学和生物反应等变化，经过一段时间而沉淀到海底的物质，如生物遗体、有机物和其他矿物质等。

沉积物的研究对海洋环境的监测、海洋地质学和海洋生物学等海洋学科的研究都具有极其重要的意义，沉积物的取样主要利用科考船通过取样装置对海底的沉积物进行多点取样，从而根据沉积物的特点对其进行分析，推断海洋的气候变化和地质变化。

现有的海洋沉积物取样装置主要采用管状结构对海底泥土砂石进行取样，该海洋沉积物取样装置存在稳定性低、不便对深层沉积物进行取样和不便对样品封存等问题，所以需要针对上述问题对传统的海洋沉积物取样装置进行改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有样品采集及密封包裹结构的海上沉积物采样装置，以解决上述背景技术中提出稳定性低、不便对深层沉积物进行取样和不便对样品封存的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有样品采集及密封包裹结构的海上沉积物采样装置，包括上箱体、挂环、横杆、活动架和限位环，所述上箱体上固定有电机，且电机输出轴末端固定有凸轮，并且凸轮与横板相互连接，同时横板通过第一弹簧与上箱体相互连接，所述横板下端固定有连接杆，且连接杆下端固定有实心铁块，所述挂环固定在上箱体上端，且上箱体下端固定有采集器，并且采集器内设置有第二弹簧，同时第二弹簧固定在上箱体上，所述第二弹簧下端固定有活塞，且活塞上固定有固定块，并且活塞侧边固定有密封圈，同时活塞上固定有半透膜，所述横杆设置在采集器上，且横杆通过柱状轴与活动杆相互连接，并且活动杆通过柱状轴与采集器相互连接，同时活动杆通过第一扭力弹簧与采集器相互连接，所述活动杆下端通过柱状轴与密封板相互连接，且密封板上固定有卡条，所述活动架设置在采集器上，且活动架通过柱状轴与支撑杆相互连接，并且支撑杆通过第二扭力弹簧与活动架相互连接，同时支撑杆下端固定有底板，所述底板下端固定有钢刺，所述限位环设置在活动架下方，且限位环固定在采集器上，并且采集器上端开设有开口，同时采集器上设置有拉杆，所述拉杆通过钢丝绳与活动杆相互连接。

优选的，所述电机和凸轮均关于上箱体中心线为对称分布，且凸轮与横板之间为垂直分布，并且凸轮凸边到圆心的距离小于横板到上箱体上端平面的距离。

优选的，所述横板通过第一弹簧与上箱体构成弹性机构，且第一弹簧关于横板的中心线为对称分布。

优选的，所述实心铁块与上箱体之间相互贴合，且实心铁块与横板之间为平行分布。

优选的，所述活塞通过第二弹簧与上箱体构成弹性机构，且活塞通过密封圈与采集器内壁之间相互配合。

优选的，所述固定块关于活塞中心线为对称分布，且固定块上端为倾斜结构。

优选的，所述横杆与采集器之间为滑动连接，且横杆末端为弧形结构，并且横杆柱状轴与活动杆构成转动机构。

优选的，所述活动杆通过柱状轴与采集器构成转动机构，且活动杆下端通过柱状轴与密封板构成转动机构。

优选的，所述活动架与采集器之间构成滑动机构，且活动架通过柱状轴与支撑杆构成转动结构。

优选的，所述支撑杆关于采集器中心点为同圆心分布，且支撑杆的数量为4个，并且支撑杆通过第二扭力弹簧与活动架构成弹性机构。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该具有样品采集及密封包裹结构的海上沉积物采样装置，采用多方位活动支撑结构对采样装置进行支撑作用，配合敲砸结构，可以使取样装置对海底更深的土层进行取样，且保证取样过程中装置的稳定性，配合联动的自动密封机构实现对样品的封存，保证取样过程的顺利。

1.通过电机带动，配合电机、横板、第一弹簧和连接杆的作用，可以实现实心铁块有序的上下运动，从而对采集器进行敲砸作用，使采集器能够进入更深的土层内进行采样。

2.通过采集器、活塞、固定块、密封圈、半透膜、横杆、活动杆、第一扭力弹簧、密封板和卡条的作用，当采集器采集到足够多的样品后，可以尽量排出样品内的水分并进行密封，保证样品取出时的完整性，方便对不同层次的沉积物进行分析。

3.通过活动架、支撑杆、第二扭力弹簧、底板、钢刺和限位环的作用，保证取样装置在水底的稳定性，避免装置在进行敲砸过程中倾倒造成取样失败。

附图说明

图1为本发明上箱体正视剖面结构示意图；

图2为本发明采集器正视结构示意图；

图3为本发明图2中A处放大结构示意图；

图4为本发明采集器俯视剖面结构示意图；

图5为本发明活动杆俯视剖面结构示意图；

图6为本发明密封板俯视结构示意图；

图7为本发明活塞正视结构示意图；

图8为本发明活塞俯视结构示意图；

图9为本发明挂环侧视结构示意图；

图10为本发明凸轮侧视结构示意图。

图中：1、上箱体；2、电机；3、凸轮；4、横板；5、第一弹簧；6、连接杆；7、实心铁块；8、挂环；9、采集器；10、第二弹簧；11、活塞；12、固定块；13、密封圈；14、半透膜；15、横杆；16、活动杆；17、第一扭力弹簧；18、密封板；19、卡条；20、活动架；21、支撑杆；22、第二扭力弹簧；23、底板；24、钢刺；25、限位环；26、开口；27、拉杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-10，本发明提供一种技术方案：一种具有样品采集及密封包裹结构的海上沉积物采样装置，包括上箱体1、电机2、凸轮3、横板4、第一弹簧5、连接杆6、实心铁块7、挂环8、采集器9、第二弹簧10、活塞11、固定块12、密封圈13、半透膜14、横杆15、活动杆16、第一扭力弹簧17、密封板18、卡条19、活动架20、支撑杆21、第二扭力弹簧22、底板23、钢刺24、限位环25、开口26和拉杆27，上箱体1上固定有电机2，且电机2输出轴末端固定有凸轮3，并且凸轮3与横板4相互连接，同时横板4通过第一弹簧5与上箱体1相互连接，横板4下端固定有连接杆6，且连接杆6下端固定有实心铁块7，挂环8固定在上箱体1上端，且上箱体1下端固定有采集器9，并且采集器9内设置有第二弹簧10，同时第二弹簧10固定在上箱体1上，第二弹簧10下端固定有活塞11，且活塞11上固定有固定块12，并且活塞11侧边固定有密封圈13，同时活塞11上固定有半透膜14，横杆15设置在采集器9上，且横杆15通过柱状轴与活动杆16相互连接，并且活动杆16通过柱状轴与采集器9相互连接，同时活动杆16通过第一扭力弹簧17与采集器9相互连接，活动杆16下端通过柱状轴与密封板18相互连接，且密封板18上固定有卡条19，活动架20设置在采集器9上，且活动架20通过柱状轴与支撑杆21相互连接，并且支撑杆21通过第二扭力弹簧22与活动架20相互连接，同时支撑杆21下端固定有底板23，底板23下端固定有钢刺24，限位环25设置在活动架20下方，且限位环25固定在采集器9上，并且采集器9上端开设有开口26，同时采集器9上设置有拉杆27，所述拉杆27通过钢丝绳与活动杆16相互连接。

电机2和凸轮3均关于上箱体1中心线为对称分布，且凸轮3与横板4之间为垂直分布，并且凸轮3凸边到圆心的距离小于横板4到上箱体1上端平面的距离，通过电机2的带动，使凸轮3进行稳定旋转，电机2和凸轮3的对称分布是保证采集器9两侧受力均匀，保证装置稳定性，且为实心铁块7的升降提供动力基础。

横板4通过第一弹簧5与上箱体1构成弹性机构，且第一弹簧5关于横板4的中心线为对称分布，当凸轮3凸边与横板4接触时，带动横板4上升并挤压第一弹簧5，当凸轮3凸边与横板4分离时，在第一弹簧5的弹性作用和实心铁块7的重力作用下，使实心铁块7向下进行运动，从而实现敲砸作用。

实心铁块7与上箱体1之间相互贴合，且实心铁块7与横板4之间为平行分布，保证实心铁块7在进行稳定的上下运动对采集器9进行敲砸时，作用力均匀分布在采集器9上，保证敲砸过程中作用力的稳定性。

活塞11通过第二弹簧10与上箱体1构成弹性机构，且活塞11通过密封圈13与采集器9内壁之间相互配合，当沉积物和水进入采集器9内时，挤压活塞11向上升，并使第二弹簧10进行收缩，在第二弹簧10的弹力作用下配合半透膜14的作用可以对沉积物进行简单脱水，保证后续沉积物取出时的完整性。

固定块12关于活塞11中心线为对称分布，且固定块12上端为倾斜结构，当沉积物采集到预定高度后，通过固定块12与横杆15的之间的作用，实现密封功能，固定块12上端倾斜结构是方便横杆15在固定块12上进行滑动。

横杆15与采集器9之间为滑动连接，且横杆15末端为弧形结构，并且横杆15柱状轴与活动杆16构成转动机构，当横杆15在固定块12上滑动时，通过固定块12的作用推动横杆15向两侧运动，为后续密封提供动力基础。

活动杆16通过柱状轴与采集器9构成转动机构，且活动杆16下端通过柱状轴与密封板18构成转动机构，当横杆15进行运动时，通过活动杆16的转动与密封板18和横杆15的滑动作用，为密封板18的密封进行动力传输，保证密封板18密封过程的稳定性。

活动架20与采集器9之间构成滑动机构，且活动架20通过柱状轴与支撑杆21构成转动结构，通过活动架20与采集器9之间的滑动作用，保证采集器9在进行深层取样时，活动架20可以进行滑动，从而避免阻碍取样装置进行深层取样。

支撑杆21关于采集器9中心点为同圆心分布，且支撑杆21的数量为4个，并且支撑杆21通过第二扭力弹簧22与活动架20构成弹性机构，通过多个支撑杆21对采集器9进行支撑，保证采集器9在进行敲砸深层取样时的稳定性，避免采集器9倾倒造成取样失败。

工作原理：如图1-10所示，在使用该具有样品采集及密封包裹结构的海上沉积物采样装置时，首先将吊装装置的勾件与上箱体1上端的挂环8相互连接，从而方便对取样装置的放置和后续的拿取，固定好之后，将取样装置放入海水中，在装置自身重力下沉入海底，当底板23与海底沉积物接触时，通过底板23下端的钢刺24对整个取样装置进行固定，保证取样装置的稳定性，固定好之后，启动电机2，在电机2的作用下带动凸轮3进行转动，当凸轮3的凸边与横板4接触时，带动横板4上升并挤压第一弹簧5，当凸轮3凸边与横板4分离时，在第一弹簧5的弹性作用和实心铁块7的重力作用下，使实心铁块7向下进行运动，根据上述原理，实现实心铁块7稳定的上下运动，当实心铁块7向下运动时，对采集器9进行敲砸，使采集器9能够采集到更深处的沉积物，图中连接杆6的作用是连接横板4与实心铁块7，保证敲砸结构的正常运行，在进行敲砸过程中，通过力的传递作用，使支撑杆21进行一定转动，从而增加支撑面积，使装置更加稳定，且当采集器9持续向下运动时，活动架20在采集器9上进行滑动，从而保证采集器9在向下运动时不受阻碍；

沉积物和海水通过采集器9下端进口进入采集器9内，随着采集器9向下移动，采集器9内的沉积物和水越来越多，开始挤压活塞11和密封圈13向上运动，并使第二弹簧10进行收缩，通过活塞11上的半透膜14和第二弹簧10的弹力作用，可以对采集器9内的沉积物进行挤压脱水，实现水与沉积物的分离，随着沉积物的增多，分离的水从采集器9上端的开口26排出，从而对沉积物进行挤压定型，保证后续取出时沉积物保持一定形状，避免不同深度的沉积物混合，当活塞11上升时，带动固定块12上升，当固定块12与横杆15接触时，通过固定块12的倾斜结构推动横杆15向两侧移动，通过横杆15与活动杆16之间的转动与滑动作用，配合活动杆16的转动作用以及活动杆16与密封板18之间的转动与滑动作用，使密封板18进行相向运动，直至密封板18上的卡条19与密封板18上的卡槽相互卡合即可，此时横杆15与固定块12上的凹槽进行卡合，从而完成沉积物的取样密封，最后通过吊装装置升起整个装置即可；

取出样品时，只需拉动拉杆27带动横杆15进行移动，解除横杆15与固定块12之间的卡合作用，在第二弹簧10的作用下，根据上述传统结构原理，再次实现对沉积物的挤压，并打开密封板18，在第二弹簧10的弹力作用下使采集器9内的沉积物样品被缓慢推出，完成取样，样品取出后，在第一扭力弹簧17、第二扭力弹簧22和第二弹簧10的作用下使整个装置恢复原位，以便下次进行使用，这就是该具有样品采集及密封包裹结构的海上沉积物采样装置的工作原理。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种具有样品采集及密封包裹结构的海上沉积物采样装置，包括上箱体(1)、挂环(8)、横杆(15)、活动架(20)和限位环(25)，其特征在于：所述上箱体(1)上固定有电机(2)，且电机(2)输出轴末端固定有凸轮(3)，并且凸轮(3)与横板(4)相互连接，同时横板(4)通过第一弹簧(5)与上箱体(1)相互连接，所述横板(4)下端固定有连接杆(6)，且连接杆(6)下端固定有实心铁块(7)，所述挂环(8)固定在上箱体(1)上端，且上箱体(1)下端固定有采集器(9)，并且采集器(9)内设置有第二弹簧(10)，同时第二弹簧(10)固定在上箱体(1)上，所述第二弹簧(10)下端固定有活塞(11)，且活塞(11)上固定有固定块(12)，并且活塞(11)侧边固定有密封圈(13)，同时活塞(11)上固定有半透膜(14)，所述横杆(15)设置在采集器(9)上，且横杆(15)通过柱状轴与活动杆(16)相互连接，并且活动杆(16)通过柱状轴与采集器(9)相互连接，同时活动杆(16)通过第一扭力弹簧(17)与采集器(9)相互连接，所述活动杆(16)下端通过柱状轴与密封板(18)相互连接，且密封板(18)上固定有卡条(19)；

所述固定块(12)关于活塞(11)中心线为对称分布，且固定块(12)上端为倾斜结构；

所述横杆(15)与采集器(9)之间为滑动连接，且横杆(15)末端为弧形结构，并且横杆(15)柱状轴与活动杆(16)构成转动机构；

所述活动杆(16)通过柱状轴与采集器(9)构成转动机构，且活动杆(16)下端通过柱状轴与密封板(18)构成转动机构；

所述活动架(20)设置在采集器(9)上，且活动架(20)通过柱状轴与支撑杆(21)相互连接，并且支撑杆(21)通过第二扭力弹簧(22)与活动架(20)相互连接，同时支撑杆(21)下端固定有底板(23)，所述底板(23)下端固定有钢刺(24)，所述限位环(25)设置在活动架(20)下方，且限位环(25)固定在采集器(9)上，并且采集器(9)上端开设有开口(26)，同时采集器(9)上设置有拉杆(27)，所述拉杆(27)通过钢丝绳与活动杆(16)相互连接。

2.根据权利要求1所述的一种具有样品采集及密封包裹结构的海上沉积物采样装置，其特征在于：所述电机(2)和凸轮(3)均关于上箱体(1)中心线为对称分布，且凸轮(3)与横板(4)之间为垂直分布，并且凸轮(3)凸边到圆心的距离小于横板(4)到上箱体(1)上端平面的距离。

3.根据权利要求1所述的一种具有样品采集及密封包裹结构的海上沉积物采样装置，其特征在于：所述横板(4)通过第一弹簧(5)与上箱体(1)构成弹性机构，且第一弹簧(5)关于横板(4)的中心线为对称分布。

4.根据权利要求1所述的一种具有样品采集及密封包裹结构的海上沉积物采样装置，其特征在于：所述实心铁块(7)与上箱体(1)之间相互贴合，且实心铁块(7)与横板(4)之间为平行分布。

5.根据权利要求1所述的一种具有样品采集及密封包裹结构的海上沉积物采样装置，其特征在于：所述活塞(11)通过第二弹簧(10)与上箱体(1)构成弹性机构，且活塞(11)通过密封圈(13)与采集器(9)内壁之间相互配合。

6.根据权利要求1所述的一种具有样品采集及密封包裹结构的海上沉积物采样装置，其特征在于：所述活动架(20)与采集器(9)之间构成滑动机构，且活动架(20)通过柱状轴与支撑杆(21)构成转动结构。

7.根据权利要求1所述的一种具有样品采集及密封包裹结构的海上沉积物采样装置，其特征在于：所述支撑杆(21)关于采集器(9)中心点为同圆心分布，且支撑杆(21)的数量为4个，并且支撑杆(21)通过第二扭力弹簧(22)与活动架(20)构成弹性机构。

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