CN113654849A - 卡盖式采水器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及采水器技术领域。为克服现有采水器入水浅，易受外界干扰的问题，提供一种卡盖式采水器，包括主架、采水瓶及电磁释放机构；电磁释放机构包括驱动杆、立杆、插销、释放钩、缓冲垫、第一拉绳、第二拉绳及吸盘式电磁铁；吸盘式电磁铁包括舱体，设置在舱体内的采用绝缘材料封装的电磁铁及压缩弹簧，舱体的前端面为铁质材料，舱体的侧面可伸缩，通电状态下，电磁铁与舱体的前端面紧密贴合，电磁铁与驱动杆贴合，插销与释放钩闭合，释放钩下压缓冲垫，拉绳拉动瓶盖处于开启状态；断电后，弹簧将舱体的前端面推出；插销与释放钩脱离，第一拉绳从第一凹槽中脱出，弹力绳产生的拉力使上瓶盖和下瓶盖将瓶体闭合。

Description

卡盖式采水器

技术领域

本发明涉及采水器技术领域，具体涉及一种卡盖式采水器。

背景技术

采水器是对海水进行采样的工具。采水器的控制方式一般有两种：第一种，使锤控制——将采水器放入水中，在指定深度采水时，使锤沿缆绳滑下，触发机械装置使释放机构释放，上下盖在弹力绳弹性恢复力的作用下迅速闭合，将瓶体内的水样密封在瓶内，这样的采水器一般使用绞车，这样无法控制钢丝绳在海水中的倾斜，也就无法精确的控制和记录海水的深度，只能是操作员现场目测估计。这种结构简单，使用方便，但可控性差，精度不高，并不适用于环境复杂的海洋作业。第二种，电机控制——依靠传感器，当达到特定深度时，由中央控制器发出采样信号，电机工作，主轴转动使释放钩脱钩，橡皮带拉力作用下，实现迅速闭合。这种控制方式成本高，装置整体尺寸较大，重量较重。

申请号为CN201710181319.2的中国发明专利公开了一种基于水下电磁铁的电动采水器，采用了线圈，动铁芯，和静铁芯电源控制器等配件组成了推拉式电磁铁，它运用了螺旋管的漏磁通原理，利用电磁铁动铁芯和静铁心长距离吸合，实现牵引杆的直线往复运动。存在如下缺点：1、漆包线在水下使用容易腐蚀保护层，因与外壳形成磁通回路，封装困难，只能实现浅水水样采集。2、动铁芯需要在线圈内套滑动一段距离，两者之间不能有阻塞，附着杂物等现象，铁芯需要耐腐蚀涂层处理，对水质要求高，有动铁芯腐蚀，或附着杂物情况导致电磁铁不能工作。3、因工作特性决定电磁铁以及电源线只能暴露在水体中，无法装舱体内，入水只能在1000米以内，受外界干扰不可抗衡。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术中采水器入水浅，易受外界干扰的缺点，提供一种卡盖式采水器，环境适应性强，可进行远程操作，动作简单灵敏，功能稳定可靠，无动铁芯，避免因电磁铁运动不畅机构无法工作情况，可以灌胶封装适用深水6000米以内海况工作。

本发明是采用以下的技术方案实现的：

一种卡盖式采水器，包括主架、固定设置在主架上的采水瓶及电磁释放机构；

所述主架的中间设置环形的固定盘，所述采水瓶设置在固定盘的外侧，电磁释放机构设置在固定盘上与采水瓶对应的位置；

所述采水瓶包括瓶体，瓶体的两端分别设置上瓶盖和下瓶盖，瓶体内上瓶盖和下瓶盖之间设置张紧的弹力绳；

所述电磁释放机构包括驱动杆、立杆、插销、释放钩、缓冲垫、第一拉绳、第二拉绳及吸盘式电磁铁；所述立杆固定设置在固定盘上，两个立杆之间设置上下两个轴，上下轴依次转动连接释放钩及驱动杆，所述释放钩的连接端开有第一凹槽，释放钩的自由端开有第二凹槽，第一拉绳的一端钩在第二凹槽中，另一端连接上瓶盖的外部；第二拉绳的两端分别连接第一拉绳和下瓶盖的外部；

所述插销的一端与驱动杆的自由端转动连接，插销的另一端与释放钩的第二凹槽配合；释放钩的下方立杆上固定设置缓冲垫；

所述吸盘式电磁铁包括舱体，设置在舱体内的采用绝缘材料封装的电磁铁及压缩弹簧，所述舱体的前端面为铁质材料，舱体的侧面可伸缩，通电状态下，电磁铁与舱体的前端面紧密贴合，电磁铁与驱动杆贴合，插销与释放钩闭合，释放钩下压缓冲垫，拉绳拉动瓶盖处于开启状态；

断电后，弹簧将舱体的前端面推出；插销与释放钩脱离，释放钩在缓冲垫的反弹力作用下旋转，第一拉绳从第一凹槽中脱出，弹力绳产生的拉力使上瓶盖和下瓶盖将瓶体闭合。

进一步的，所述电磁释放机构还包括辅助杆，所述辅助杆设置在立柱上驱动杆的外侧，辅助杆的连接端为具有自锁功能的凸轮，电磁铁断电状态下，转动辅助杆，使驱动杆向与吸盘式电磁铁紧密贴合，插销与释放钩闭合，释放钩下压缓冲垫，拉绳拉动瓶盖处于开启状态。

进一步的，还包括控制系统和温盐深剖面仪，所述温盐深剖面仪设置在采水瓶的下方，当温盐深剖面仪到达设定水深后，给控制系统发送指令，吸盘式电磁铁断电。

进一步的，所述压缩弹簧为波形弹簧。

进一步的，所述电磁铁采用聚氨酯材料封装。

进一步的，所述瓶体通过抱箍固定在主架上。

与现有技术相比，本发明采水器具有以下有益效果：该采水器采用吸盘式电磁铁，该电磁铁结构合理紧凑，线圈置于软磁材料外壳之中并以环氧浇封，具体积小，吸力大，牢固，可靠，全密封，环境适应性强，该电磁铁可进行远程操作，动作简单灵敏，功能稳定可靠，无动铁芯，避免因电磁铁运动不畅机构无法工作情况，可以灌胶封装适用深水6000米以内海况工作；采样方便，便于组装和运输。

附图说明

图1为实施例采水器的整体结构示意图；

图2为实施例采水器的俯视图；

图3为实施例采水器部分结构示意图；为了展示电磁释放机构主要部件的连接关系，将主架、CTD、一采水瓶的瓶体及其上瓶盖和弹力绳隐去，并隐去一立杆。

图4为实施例采水器电磁释放机构示意图；

图5为实施例采水器剖视图；

图6为图5局部E剖视图。

具体实施方式

为了能够更加清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例

一种卡盖式采水器，如图1-5所示，包括主架1、固定设置在主架1上的采水瓶及电磁释放机构、控制系统2、设置在采水瓶下方的温盐深剖面仪21(CTD)。

如图所示，主架1由上下两个环及环间的连接杆组成，主架1的中间设置环形的固定盘 3，采水瓶为若干个，沿固定盘3的外侧周向布置，电磁释放机构设置在固定盘3上与采水瓶对应的位置，每个采水瓶对应一个电磁释放机构。

如图3-6所示，采水瓶包括瓶体4，瓶体4的两端分别设置上瓶盖5和下瓶盖6，瓶体4内上瓶盖和下瓶盖之间设置张紧的弹力绳7。

如图3-6所示，电磁释放机构包括立杆8、驱动杆9、插销10、释放钩11、缓冲垫12、吸盘式电磁铁、第一拉绳14及第二拉绳15。立杆8固定设置在固定盘3上，相邻两个立杆8 之间设置上下两个轴，上轴转动连接释放钩11，下轴转动连接驱动杆9。释放钩11的转动连接端开有第一凹槽16，释放钩11的自由端开有第二凹槽17，第一凹槽16与第二凹槽17的开槽方向相反，第一拉绳14的一端钩在第一凹槽16中，另一端连接上瓶盖5的外部；第二拉绳15的两端分别连接第一拉绳14和下瓶盖6的外部。插销10的一端与驱动杆9的自由端转动连接，插销10的另一端与释放钩11的第二凹槽17配合、缓冲垫12固定设置在释放钩 11的下方立杆上，缓冲垫12采用弹性材料，或者为弹性部件，解除压力后，能够提供一定的反弹力。

如图6所示，吸盘式电磁铁包括舱体18，设置在舱体18内的采用绝缘材料封装的电磁铁19及压缩弹簧20，舱体18的前端面为铁质材料，舱体18的侧面可伸缩，通电状态下，电磁铁19与舱体18的前端面紧密贴合，电磁铁18与驱动杆9贴合，插销10与释放钩11闭合，释放钩11下压缓冲垫12，第一拉绳14拉动上瓶盖5处于开启状态；因第一拉绳14的中心线与释放钩11的轴销重合，弹力绳7产生的拉力对释放钩11不产生力矩，对释放钩11 不产生释放动力。断电后，压缩弹簧20将舱体18的前端面推出；插销10与释放钩11脱离，释放钩11在缓冲垫12的反弹力作用下顺时针旋转，第一拉绳14从第一凹槽16中脱出，弹力绳7产生的拉力使上瓶盖5和下瓶盖6将瓶体闭合。

控制系统2以单片机为核心，采用通用元器件和芯片组成，其中含有兼容RS232标准的串行接口芯片MAX232，实现单片机与上位机及压力传感器的通信，用于实现自动采水。当 CTD到达预设定水深后给控制系统2发指令，吸盘式电磁铁断电，磁力消失，驱动杆9在压缩弹簧20的作用下推出，带动插销10与释放钩11分离，释放钩11在缓冲垫12的作用下顺时针旋转将挂在槽中的第一拉绳14释放，采水瓶在弹力绳的作用下完成瓶盖对瓶体的闭合。

优选，压缩弹簧为波形弹簧。

优选，瓶体通过抱箍固定在主架上。

优选吸盘式电磁铁采用聚氨酯封装，电磁铁舱体与线圈填充胶聚氨酯树脂，聚氨酯硬化后是弹性体，不会产生裂缝和剥离。此结构吸盘式电磁铁优点是吸合前是面对面贴合零距离吸合，吸力大，不会聚集水中沉淀物。

优选，电磁释放机构还包括辅助杆13，辅助杆13设置在立杆8上驱动杆9的外侧，辅助杆13的连接端为具有自锁功能的凸轮，电磁铁断电状态下，转动辅助杆13，使驱动杆9 与吸盘式电磁铁紧密贴合，插销10与释放钩11闭合，释放钩11下压缓冲垫12，拉绳拉动瓶盖处于开启状态。辅助杆13解决了采水器组装和运输问题。通常采水器在组装和运输过程中瓶盖保持开启状态，到达现场后瓶盖需要保持开启状态，改进前需要使电磁铁保持通电状态才能使瓶盖保持开启状态，如果长时间通电，会耗费大量的能源，因此，优选方案进一步设置了辅助杆，辅助杆实现了断电状态下的插销与释放钩闭合，使拉绳拉动瓶盖处于开启状态。下水前，需要将电磁铁通电，转动辅助杆，使其与驱动杆分离。

使用方法：在没有辅助杆的情况下，在电磁铁通电状态下，将第一拉绳钩到第一凹槽中，使上瓶盖和下瓶盖均保持开启状态；下水采集样品；采集完毕后，电磁铁断电，第一拉绳从第一凹槽中脱出，上瓶盖和下瓶盖收弹力绳的拉力作用，扣到瓶体上；将采水器提升至水面，完成水体采样工作。在有辅助杆的情况下，电磁铁不必通电，拨动辅助杆，插销与释放钩闭合，将将第一拉绳钩到第一凹槽中，使上瓶盖和下瓶盖均保持开启状态，后续操作参考上述步骤。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“相连”等术语均应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体连接；可以使直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。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。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种卡盖式采水器，其特征在于：包括主架、固定设置在主架上的采水瓶及电磁释放机构；

所述主架的中间设置环形的固定盘，所述采水瓶设置在固定盘的外侧，电磁释放机构设置在固定盘上与采水瓶对应的位置；

所述采水瓶包括瓶体，瓶体的两端分别设置上瓶盖和下瓶盖，瓶体内上瓶盖和下瓶盖之间设置张紧的弹力绳；

所述电磁释放机构包括驱动杆、立杆、插销、释放钩、缓冲垫、第一拉绳、第二拉绳及吸盘式电磁铁；所述立杆固定设置在固定盘上，两个立杆之间设置上下两个轴，上下轴依次转动连接释放钩及驱动杆，所述释放钩的连接端开有第一凹槽，释放钩的自由端开有第二凹槽，第一拉绳的一端钩在第二凹槽中，另一端连接上瓶盖的外部；第二拉绳的两端分别连接第一拉绳和下瓶盖的外部；

所述插销的一端与驱动杆的自由端转动连接，插销的另一端与释放钩的第二凹槽配合；释放钩的下方立杆上固定设置缓冲垫；

所述吸盘式电磁铁包括舱体，设置在舱体内的采用绝缘材料封装的电磁铁及压缩弹簧，所述舱体的前端面为铁质材料，舱体的侧面可伸缩，通电状态下，电磁铁与舱体的前端面紧密贴合，电磁铁与驱动杆贴合，插销与释放钩闭合，释放钩下压缓冲垫，拉绳拉动瓶盖处于开启状态；

断电后，弹簧将舱体的前端面推出；插销与释放钩脱离，释放钩在缓冲垫的反弹力作用下旋转，第一拉绳从第一凹槽中脱出，弹力绳产生的拉力使上瓶盖和下瓶盖将瓶体闭合。

2.根据权利要求1所述的卡盖式采水器，其特征在于：所述电磁释放机构还包括辅助杆，所述辅助杆设置在立柱上驱动杆的外侧，辅助杆的连接端为具有自锁功能的凸轮，电磁铁断电状态下，转动辅助杆，使驱动杆向与吸盘式电磁铁紧密贴合，插销与释放钩闭合，释放钩下压缓冲垫，拉绳拉动瓶盖处于开启状态。

3.根据权利要求1所述的卡盖式采水器，其特征在于：还包括控制系统和温盐深剖面仪，所述温盐深剖面仪设置在采水瓶的下方，当温盐深剖面仪到达设定水深后，给控制系统发送指令，吸盘式电磁铁断电。

4.根据权利要求1所述的卡盖式采水器，其特征在于：所述压缩弹簧为波形弹簧。

5.根据权利要求1所述的卡盖式采水器，其特征在于：所述电磁铁采用聚氨酯材料封装。

6.根据权利要求1所述的卡盖式采水器，其特征在于：所述瓶体通过抱箍固定在主架上。

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