CN112697514A - 一种深海海底定点水样采集装置及采样方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深海海底定点水样采集装置及采样方法，其技术方案是：包括壳体、取样装置和提取装置，所述壳体内部设有取样装置，所述壳体内部固定安装提取装置，所述壳体内壁设有第一空腔，所述第一空腔设置为矩形，所述第一空腔底部设有第二空腔，所述第二空腔设置为圆柱状，所述第二空腔底部固定安装橡胶垫，所述橡胶垫顶部设有螺栓，所述螺栓与第二空腔侧壁底部螺纹连接，所述壳体内壁固定安装内顶板，本发明有益效果是：设置气缸在取水样时，将推动滑板向下移动将取水针头插入到橡胶垫外部再进行取水，取水结束后通过缩回气缸将取水针头收回到第二空腔内，防止取水样时发生水样泄露和保护取水针头的作用。

Description

一种深海海底定点水样采集装置及采样方法

技术领域

本发明涉及海底水样采集技术领域，具体涉及一种深海海底定点水样采集装置及采样方法。

背景技术

海水水体以及海洋中的各种组成物质，构成了对人类生存和发展有着重要意义的海洋环境，海水运动是海洋环境的核心内容，主要由四部分构成:海水运动形式，洋流的成因，表层洋流的分布，洋流对地理环境的影响，人类很久以前就开始对海洋的研究，随着近现代的科技发展，科学家们对海洋的研究更加深入，希望对深海处的水域生态环境、能源等有更进一步的研究，需要对深海水域进行采样检测。

现有技术存在以下不足：现有的深海水域采样装置由于在使用中需要插入到深海内，容易发生泄露造成潜艇内的进水，在提取时也存在一定的难度，深海航行中，如果将海水取样装置长时间插入到水中，也容易取水针的损坏或者掉落，影响正常的使用。

因此，发明一种深海海底定点水样采集装置及采样方法很有必要。

发明内容

为此，本发明提供一种深海海底定点水样采集装置及采样方法，通过设置气缸在取水样时，将推动滑板向下移动将取水针头插入到橡胶垫外部再进行取水，取水结束后通过缩回气缸将取水针头收回到第二空腔内，以解决防止取水样时发生泄露和保护取水针头防止损坏影响使用的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种深海海底定点水样采集装置，包括壳体、取样装置和提取装置，所述壳体内部设有取样装置，所述壳体内部固定安装提取装置，所述壳体内壁设有第一空腔，所述第一空腔设置为矩形，所述第一空腔底部设有第二空腔，所述第二空腔设置为圆柱状，所述第二空腔底部固定安装橡胶垫，所述橡胶垫顶部设有螺栓，所述螺栓与第二空腔侧壁底部螺纹连接，所述壳体内壁固定安装内顶板，所述内顶板位于第一空腔内壁，所述第一空腔左右两侧内壁开设滑槽，所述壳体底部外壁螺纹连接壳体罩，所述壳体罩顶部卡接橡胶垫，所述壳体顶部固定安装密封圈，所述壳体顶部通过螺栓固定安装在潜艇水仓外壁上。

优选的，所述内顶板顶部开设通孔一，所述内顶板顶部固定安装真空排气泵，所述真空排气泵输出端外壁固定安装电磁阀，所述真空排气泵输出端固定连接伸缩波纹管一，所述伸缩波纹管一穿过通孔一延伸至第二空腔内壁，所述内顶板底部固定安装气缸，所述气缸对称设有四组，所述气缸底部固定连接滑板。

优选的，所述滑板左右两端滑动安装在滑槽内壁，所述滑板顶部开设通孔二和通孔三，所述滑板底部固定安装连杆，所述连杆对称设有两组，两组所述连杆底部固定连接取样箱一。

优选的，所述取样箱一顶部开设通孔四和通孔五，所述取样箱一底部中心位置设有针头座，所述针头座外壁固定安装取水针头。

优选的，所述伸缩波纹管一穿过通孔三，所述伸缩波纹管一端部穿过通孔四固定安装在取样箱一顶部。

优选的，所述滑板顶部固定安装提取装置，所述提取装置包括高压水泵，所述高压水泵固定安装在滑板顶部，所述高压水泵输出端固定连接软管一。

优选的，所述软管一延伸至壳体顶部，所述高压水泵输入端固定连接伸缩波纹管二，所述伸缩波纹管二依次穿过通孔三和通孔五，所述伸缩波纹管二端部固定连接软管二，所述高压水泵输出端外壁固定安装电磁阀。

优选的，取样装置还包括取样箱二，所述取样箱二活动安装在第二空腔内壁，所述取样箱二顶部通过连杆固定连接在滑板底部，所述取样箱二设有两组针头座，两组所述针头座底部均固定安装取水针头。

一种深海海底定点水样采样方法，还包括具体操作步骤如下；

步骤一：将壳体安装在潜艇水仓底部外壁上，将取样装置和提取装置相关组件进行组装；

步骤二：将潜艇开往到待取样水域，通过驱动气缸伸杆推动滑板向下运动，从而推动取样箱一向下，在取水针头受挤压后向下穿过橡胶垫，将取水针头推送至待取样水域；

步骤三：通过启动真空排气泵将通过伸缩波纹管一对取样箱一内部空气抽出，降低取样箱一内壁气压，使取样箱一内部压力低于水压，在水压作用下待取样水域中的水在压力作用下被吸入到取样箱一内，待取出适量水样时，先关闭电磁阀，再关闭真空排气泵；

步骤四：通过驱动气缸缩杆将滑板向上提拉，从而将取水针头抽回到第二空腔内部；

步骤五：通过驱动高压水泵，打开电磁阀，在软管二和伸缩波纹管二的作用下将取样箱一内的水进行抽取，通过软管一将水样提取到潜艇内部进行收集完成取样过程。

本发明的有益效果是：

1.通过设置气缸在取水样时，将推动滑板向下移动将取水针头插入到橡胶垫外部再进行取水，取水结束后通过缩回气缸将取水针头收回到第二空腔内，防止取水样时发生水样泄露和保护取水针头的作用；

2.通过设置提取装置，在取样装置将水样收集到取样箱一内时，通过高压水泵能够及时将水样抽取到潜艇内，方便进行下一次的取样，方便对不同区域的水样进行快速的收集，提高工作效率。

附图说明

图1为本发明提供的剖视图；

图2为本发明提供的图1中A处局部放大图；

图3为本发明提供的图1中B处局部放大图；

图4为本发明提供的图1中C处局部放大图；

图5为本发明提供的图1中D处局部放大图；

图6为本发明提供的仰视图；

图7为本发明提供的实施例2结构示意图。

图中：壳体100、第一空腔110、第二空腔120、内顶板130、通孔一131、滑槽111、壳体罩112、橡胶垫140、螺栓150、密封圈160、取样装置200、真空排气泵210、伸缩波纹管一220、滑板230、通孔二231、通孔三232、气缸240、连杆250、取样箱一260、通孔四261、通孔五262、针头座263、取水针头270、取样箱二280、提取装置300、高压水泵310、软管一320、伸缩波纹管二330、软管二340、电磁阀350。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

参照附图1-6，本发明提供的一种深海海底定点水样采集装置及采样方法，包括壳体100、取样装置200和提取装置300，具体的，所述壳体100内部设有取样装置200，所述壳体100内部固定安装提取装置300，所述壳体100内壁设有第一空腔110，所述第一空腔110设置为矩形，所述第一空腔110底部设有第二空腔120，所述第二空腔120设置为圆柱状，所述第二空腔120底部固定安装橡胶垫140，所述橡胶垫140顶部设有螺栓150，所述螺栓150与第二空腔120侧壁底部螺纹连接，所述壳体100内壁固定安装内顶板130，所述内顶板130位于第一空腔110内壁，所述第一空腔110左右两侧内壁开设滑槽111，所述壳体100底部外壁螺纹连接壳体罩112，所述壳体罩112顶部卡接橡胶垫140，螺栓150对橡胶垫140具有安装定位的作用，所述壳体100顶部固定安装密封圈160，所述壳体100顶部通过螺栓固定安装在潜艇水仓外壁上；

壳体100具有安装取样装置200和提取装置300的作用，取样装置200具有对深海水域进行水样采集的作用，提取装置300具有对取样装置200提取后的水样进行提取的作用，第一空腔110具有安装内顶板130和滑板230的作用，第二空腔120具有安装取样箱一260的作用，橡胶垫140材质设置为丁晴橡胶，橡胶垫140具有方便对第二空腔120底部进行密封防漏的作用，橡胶垫140同时能够方便取水针头270穿过，并且在取水针头270回退时持续对第二空腔120底部具有密封作用；

进一步地，所述内顶板130顶部开设通孔一131，所述内顶板130顶部固定安装真空排气泵210，所述真空排气泵210输出端外壁固定安装电磁阀（图中未标注），所述真空排气泵210输出端固定连接伸缩波纹管一220，所述伸缩波纹管一220穿过通孔一131延伸至第二空腔120内壁，所述内顶板130底部固定安装气缸240，所述气缸240对称设有四组，所述气缸240底部固定连接滑板230，具体的，内顶板130具有方便安装真空排气泵210和气缸240的作用，真空排气泵210设置为FY-1H-N，真空排气泵210具有方便将取样箱一260内的空气抽出从而降低取样箱一260内压力，从而吸取水样的作用，伸缩波纹管一220具有弹性形变性能，在受力时能够通过拉伸形变，保持通路，在撤出外力时，能够收缩长度，气缸240具有升降方便推动滑板230上下移动的作用，电磁阀通过控制伸缩波纹管一220的通断从而保持取样箱一260内壁压力的作用，通孔一131具有穿过伸缩波纹管一220的作用，滑板230具有上下移动拉动取样箱一260移动的作用；

进一步地，所述滑板230左右两端滑动安装在滑槽111内壁，所述滑板230顶部开设通孔二231和通孔三232，所述滑板230底部固定安装连杆250，所述连杆250对称设有两组，两组所述连杆250底部固定连接取样箱一260，具体的，滑槽111对滑板230具有限位的作用，通孔二231具有穿过伸缩波纹管一220的作用，通孔三232具有穿过伸缩波纹管二330的作用，连杆250具有连接滑板230和取样箱一260的作用，取样箱一260具有采集时对水样进行存储的作用；

进一步地，所述取样箱一260顶部开设通孔四261和通孔五262，所述取样箱一260底部中心位置设有针头座263，所述针头座263外壁固定安装取水针头270，具体的，通孔四261具有穿过伸缩波纹管一220的作用，通孔五262具有穿过伸缩波纹管二330的作用的作用，针头座263具有安装取水针头270的作用，取水针头270具有抽水取样的作用；

进一步地，所述伸缩波纹管一220穿过通孔三232，具体的，所述伸缩波纹管一220端部穿过通孔四261固定安装在取样箱一260顶部；

进一步地，所述滑板230顶部固定安装提取装置300，所述提取装置300包括高压水泵310，所述高压水泵310固定安装在滑板230顶部，所述高压水泵310输出端固定连接软管一320，具体的，高压水泵310设置为25F-8D，高压水泵310具有方便对取样箱一260内部的水进行抽取的作用，软管一320具有导出水样的作用；

进一步地，所述软管一320延伸至壳体100顶部，所述高压水泵310输入端固定连接伸缩波纹管二330，所述伸缩波纹管二330依次穿过通孔三232和通孔五262，所述伸缩波纹管二330端部固定连接软管二340，所述高压水泵310输出端外壁固定安装电磁阀350，具体的，伸缩波纹管二330具有伸缩性能，在受力时能够被拉长，撤除外力后能够恢复原状，伸缩波纹管二330具有抽出取样箱一260内部的水的作用，软管二340具有延长伸缩波纹管二330对取样箱一260底部的水进行抽取的作用。

一种深海海底定点水样采样方法，还包括具体操作步骤如下；

步骤一：将壳体100安装在潜艇水仓底部外壁上，将取样装置200和提取装置300相关组件进行组装；

步骤二：将潜艇开往到待取样水域，通过驱动气缸240伸杆推动滑板230向下运动，从而推动取样箱一260向下，在取水针头270受挤压后向下穿过橡胶垫140，将取水针头270推送至待取样水域；

步骤三：通过启动真空排气泵210将通过伸缩波纹管一220对取样箱一260内部空气抽出，降低取样箱一260内壁气压，使取样箱一260内部压力低于水压，在水压作用下待取样水域中的水在压力作用下被吸入到取样箱一260内，待取出适量水样时，先关闭电磁阀，再关闭真空排气泵210；

步骤四：通过驱动气缸240缩杆将滑板230向上提拉，从而将取水针头270抽回到第二空腔120内部；

步骤五：通过驱动高压水泵310，打开电磁阀350，在软管二340和伸缩波纹管二330的作用下将取样箱一260内的水进行抽取，通过软管一320将水样提取到潜艇内部进行收集完成取样过程。

本发明的使用过程如下：在使用本发明时本领域技术人员通过将将取样装置200、提取装置300进行安装，然后再将壳体100安装在潜艇水仓底部内壁上，然后通过启动气缸240推动滑板230，将取水针头270伸入到待取水样处，关闭电磁阀350，然后通过启动真空排气泵210将取样箱一260内的空气排出，在水压作用下水通过取水针头270挤入到取样箱一260内部，待取样结束后，关闭真空排气泵210输出端电磁阀，然后通过驱动气缸240缩杆将取水针头270退回到第二空腔120内，再通过启动高压水泵310，打开电磁阀350将取样箱一260内的水抽回到潜艇内完成采样收集工作。

实施例2：

参照附图7，本发明提供的一种深海海底定点水样采集装置及采样方法，包括取样箱二280；

进一步地，取样装置200还包括取样箱二280，所述取样箱二280活动安装在第二空腔120内壁，所述取样箱二280顶部通过连杆250固定连接在滑板230底部，所述取样箱二280设有两组针头座263，两组所述针头座263底部均固定安装取水针头270，具体的，取样箱二280具有方便采集水样进行存储的作用，针头座263具有安装取水针头270的作用，两组针头座263在取出水样时能加速抽取的速度。

一种深海海底定点水样采样方法，还包括具体操作步骤如下；

步骤一：将壳体100安装在潜艇水仓底部外壁上，将取样装置200和提取装置300相关组件进行组装；

步骤二：将潜艇开往到待取样水域，通过驱动气缸240伸杆推动滑板230向下运动，从而推动取样箱二280向下，在取水针头270受挤压后向下穿过橡胶垫140，将取水针头270推送至待取样水域；

步骤三：通过启动真空排气泵210将通过伸缩波纹管一220对取样箱二280内部空气抽出，降低取样箱二280内壁气压，使取样箱二280内部压力低于水压，在水压作用下待取样水域中的水在压力作用下被吸入到取样箱二280内，待取出适量水样时，先关闭电磁阀，再关闭真空排气泵210；

步骤四：通过驱动气缸240缩杆将滑板230向上提拉，从而将取水针头270抽回到第二空腔120内部；

步骤五：通过驱动高压水泵310，打开电磁阀350，在软管二340和伸缩波纹管二330的作用下将取样箱一260内的水进行抽取，通过软管一320将水样提取到潜艇内部进行收集完成取样过程。

在使用本发明时本领域技术人员通过将将取样装置200、提取装置300进行安装，然后再将壳体100安装在潜艇水仓底部内壁上，然后通过启动气缸240推动滑板230，将取水针头270伸入到待取水样处，关闭电磁阀350，然后通过启动真空排气泵210将取样箱二280内的空气排出，在水压作用下水通过取水针头270挤入到取样箱二280内部，待取样结束后，关闭真空排气泵210输出端电磁阀，然后通过驱动气缸240缩杆将取水针头270退回到第二空腔120内，再通过启动高压水泵310，打开电磁阀350将取样箱二280内的水抽回到潜艇内完成采样收集工作。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案对本发明加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种深海海底定点水样采集装置，包括壳体（100）、取样装置（200）和提取装置（300），其特征在于：所述壳体（100）内部设有取样装置（200），所述壳体（100）内部固定安装提取装置（300），所述壳体（100）内壁设有第一空腔（110），所述第一空腔（110）设置为矩形，所述第一空腔（110）底部设有第二空腔（120），所述第二空腔（120）设置为圆柱状，所述第二空腔（120）底部固定安装橡胶垫（140），所述橡胶垫（140）顶部设有螺栓（150），所述螺栓（150）与第二空腔（120）侧壁底部螺纹连接，所述壳体（100）内壁固定安装内顶板（130），所述内顶板（130）位于第一空腔（110）内壁，所述第一空腔（110）左右两侧内壁开设滑槽（111），所述壳体（100）底部外壁螺纹连接壳体罩（112），所述壳体罩（112）顶部卡接橡胶垫（140），所述壳体（100）顶部固定安装密封圈（160），所述壳体（100）顶部通过螺栓固定安装在潜艇水仓外壁上。

2.根据权利要求1所述的一种深海海底定点水样采集装置，其特征在于：所述内顶板（130）顶部开设通孔一（131），所述内顶板（130）顶部固定安装真空排气泵（210），所述真空排气泵（210）输出端外壁固定安装电磁阀，所述真空排气泵（210）输出端固定连接伸缩波纹管一（220），所述伸缩波纹管一（220）穿过通孔一（131）延伸至第二空腔（120）内壁，所述内顶板（130）底部固定安装气缸（240），所述气缸（240）对称设有四组，所述气缸（240）底部固定连接滑板（230）。

3.根据权利要求2所述的一种深海海底定点水样采集装置，其特征在于：所述滑板（230）左右两端滑动安装在滑槽（111）内壁，所述滑板（230）顶部开设通孔二（231）和通孔三（232），所述滑板（230）底部固定安装连杆（250），所述连杆（250）对称设有两组，两组所述连杆（250）底部固定连接取样箱一（260）。

4.根据权利要求3所述的一种深海海底定点水样采集装置，其特征在于：所述取样箱一（260）顶部开设通孔四（261）和通孔五（262），所述取样箱一（260）底部中心位置设有针头座（263），所述针头座（263）外壁固定安装取水针头（270）。

5.根据权利要求2所述的一种深海海底定点水样采集装置，其特征在于：所述伸缩波纹管一（220）穿过通孔三（232），所述伸缩波纹管一（220）端部穿过通孔四（261）固定安装在取样箱一（260）顶部。

6.根据权利要求2所述的一种深海海底定点水样采集装置，其特征在于：所述滑板（230）顶部固定安装提取装置（300），所述提取装置（300）包括高压水泵（310），所述高压水泵（310）固定安装在滑板（230）顶部，所述高压水泵（310）输出端固定连接软管一（320）。

7.根据权利要求6所述的一种深海海底定点水样采集装置，其特征在于：所述软管一（320）延伸至壳体（100）顶部，所述高压水泵（310）输入端固定连接伸缩波纹管二（330），所述伸缩波纹管二（330）依次穿过通孔三（232）和通孔五（262），所述伸缩波纹管二（330）端部固定连接软管二（340），所述高压水泵（310）输出端外壁固定安装电磁阀（350）。

8.根据权利要求1所述的一种深海海底定点水样采集装置，其特征在于：取样装置（200）还包括取样箱二（280），所述取样箱二（280）活动安装在第二空腔（120）内壁，所述取样箱二（280）顶部通过连杆（250）固定连接在滑板（230）底部，所述取样箱二（280）设有两组针头座（263），两组所述针头座（263）底部均固定安装取水针头（270）。

9.一种深海海底定点水样采样方法，其特征在于：还包括具体操作步骤如下；

步骤一：将壳体（100）安装在潜艇水仓底部外壁上，将取样装置（200）和提取装置（300）相关组件进行组装；

步骤二：将潜艇开往到待取样水域，通过驱动气缸（240）伸杆推动滑板（230）向下运动，从而推动取样箱一（260）向下，在取水针头（270）受挤压后向下穿过橡胶垫（140），将取水针头（270）推送至待取样水域；

步骤三：通过启动真空排气泵（210）将通过伸缩波纹管一（220）对取样箱一（260）内部空气抽出，降低取样箱一（260）内壁气压，使取样箱一（260）内部压力低于水压，在水压作用下待取样水域中的水在压力作用下被吸入到取样箱一（260）内，待取出适量水样时，先关闭电磁阀，再关闭真空排气泵（210）；

步骤四：通过驱动气缸（240）缩杆将滑板（230）向上提拉，从而将取水针头（270）抽回到第二空腔（120）内部；

步骤五：通过驱动高压水泵（310），打开电磁阀（350），在软管二（340）和伸缩波纹管二（330）的作用下将取样箱一（260）内的水进行抽取，通过软管一（320）将水样提取到潜艇内部进行收集完成取样过程。

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