CN113945425A - 深海取水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深海取水器，包括：取水器本体、开闭机构、第一驱动部、第二驱动部，其中，所述取水器本体内设置有用于容纳海水的容纳腔室，首先，通过第一驱动部驱动取水器本体向深海移动，当达到设定深度后，通过海水的压力驱动开闭机构，使开闭机构内的第一连接流道连通第一入口部和第二入口部，海水从第一入口部、第一连接流道和第二入口部流入容纳腔室，当海水灌满容纳腔室后，通过第二驱动部驱动取水器本体向海平面移动。不仅能对深海的海水进行抽取，同时还具有结构简单，便于生产制造，成本低廉的优点。

Description

深海取水器

技术领域

本发明属于深海取水设备领域，具体涉及一种深海取水器。

背景技术

随着经济发展，人们对环境保护越来越重视，海洋作为人类生命的摇篮，成为了当今环境保护的重要方向。海洋污染包括核污染、污水超标排放、石油污染等，在检测海水的污染情况时，首先通过取水器抽取一定量的海水，再将抽取的海水进行检测分析，目前，现有的取水方式是通过软管绞车的方式，软管连接潜水泵，将潜水泵沉浸到水面下取水，但对于深海地区，采用该取水方式，难度大，成本高。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种深海取水器，不仅能抽取深海处的海水，还具有成本低的优点。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的一种深海取水器，包括：

取水器本体，其内设置有用于容纳海水的容纳腔室；

开闭机构，其设置于取水器本体上；

第一驱动部，其设置于取水器本体的第一端，并用于驱动取水器本体向深海移动；

第二驱动部，其设置于取水器本体的第二端，并用于驱动取水器本体向海平面移动；

其中，所述取水器本体上开设有用于海水流入的第一入口部，所述容纳腔室上开设有用于海水流通的第二入口部，所述开闭机构内设置有可连通第一入口部和第二入口部的第一连接流道，首先，通过第一驱动部驱动取水器本体向深海移动，当达到设定深度后，通过海水的压力驱动开闭机构，使开闭机构内的第一连接流道连通第一入口部和第二入口部，海水从第一入口部、第一连接流道和第二入口部流入容纳腔室，当海水灌满容纳腔室后，通过第二驱动部驱动取水器本体向海平面移动。

进一步，所述取水器本体包括圆环形的管体、第一分隔板和第二分隔板，所述第一分隔板和第二分隔板沿管体的轴向依次设置于管体内，并与管体的内壁形成容纳腔室，所述第二入口部沿管体的轴向开设于第二分隔板上。

进一步，所述开闭机构包括：

开闭件，其可沿管体轴向往复移动的设置于管体内；

第一弹性件，其被压缩的设置于开闭件与第二分隔板之间；

限位件，其设置于管体内，并对开闭件进行限位，使第一弹性件处于压缩状态；

其中，所述第一入口部设置于管体的侧壁，所述开闭件的外侧面与管体的内侧壁密封配合，并可沿其轴向往复移动，所述第一连接流道设置于开闭件内，所述第一连接流道的出口端与第二入口部连通，所述第一连接流道的入口端设置于开闭件的外侧壁，在所述开闭件压缩第一弹性件移动设定距离后，所述第一连接流道的入口端与第一入口部连通。

进一步，所述开闭机构还包括用于对开闭件移动进行导向的第一导向结构；

所述第一导向结构包括第一导向轴和第一导向管，所述第一导向轴设置于开闭件上，所述第一导向管设置于第二分隔板上，并外套于第一导向轴上，所述第一导向轴随着开闭件沿管体轴向往复移动；

其中，所述第一导向管的内孔与第二入口部连通，所述第一导向轴内开设有用于连通导向管与第一连接流道的第二连接流道。

进一步，所述第一导向轴和第一导向管之间设置有限制第一导向轴相对第一导向管转动的限位结构；

所述限位结构包括限位凸台和限位槽，所述限位凸台设置于第一导向轴的外侧面上，并沿其轴向延伸，所述限位槽设置于第一导向管的内侧面上，并与所述第一限位凸台配合。

进一步，所述第一驱动部包括第一驱动件，所述第一驱动件可拆卸的设置于管体的第一端，所述第一驱动件由重金属材料制成；

其中，所述第一驱动件上开设有用于海水流通的第三入口部，海水经所述第三入口部进入管体内，并与所述开闭件接触。

进一步，所述第一驱动部还包括辅助件，所述辅助件与第一驱动件之间设置有用于减缓海水流速的缓冲结构；

其中，所述缓冲结构为螺旋形管道。

进一步，所述第二驱动部包括第一滤网、第二滤网、能与水反应产生气体的化合物和气囊，所述第一滤网和第二滤网沿管体轴向依次设置于管体内，并位于管体的第二端，所述化合物设置于第一滤网和第二滤网之间，所述气囊设置管体的第二端，并与管体的内侧壁、第一分隔板形成密封空间；

其中，所述第一分隔板上设置有用于海水从容纳腔室流向气囊的单向阀，海水经所述容纳腔室流入，并与化合物反应产生气体，使气囊膨胀，从而产生上浮的浮力。

进一步，所述单向阀包括阀芯、第二弹性件和安装座，所述第一分隔板上开设有与阀芯密封配合的阀孔，所述安装座设置于第一分隔板上，所述第二弹性件被压缩的设置于阀芯与安装座之间；

其中，所述阀芯与安装座之间设置有用于对阀芯的移动进行导向的第二导向结构。

进一步，还包括位置传感器，所述位置传感器设置于辅助件内。

本发明的有益效果在于：

本发明的一种深海取水器，不仅能对深海的海水进行抽取，还能完成对特定深度的海水进行抽取，从而为海水检测提供特定深度的海水样本，从而提高海水检测可靠性，同时还具有结构简单，便于生产制造，成本低廉的优点。

本发明的其他优点、目标和特征将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上对本领域技术人员而言是显而易见的，或者本领域技术人员可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明深海取水器中的容纳腔室关闭时的结构示意图；

图2为图1中Ⅰ处的放大图；

图3为本发明第一导向轴和第一导向相配合的截面图；

图4为本发明深海取水器的轴测图；

图5为本发明深海取水器中的容纳腔室开启时的结构示意图；

图6为本发明深海取水器中的爆炸图；

图7为图6中Ⅱ的放大图。

具体实施方式

如图1～7所示，本发明的一种深海取水器，包括：

取水器本体1，该取水器本体1内设置有用于容纳海水的容纳腔室1a；

开闭机构2，该开闭机构2安装于取水器本体1上；

第一驱动部3，该第一驱动部3安装于取水器本体1的第一端(附图1中的下端)，并用于驱动取水器本体1向深海一侧(附图1中沿竖向向下)移动；

第二驱动部4，该第二驱动部4安装于取水器本体1的第二端(附图1中的上端)，并用于驱动取水器本体1向海平面一侧(附图1中沿竖向向上)移动；

其中，该取水器本体上1开设有用于海水流入的第一入口部1b，该容纳腔室1a上开设有用于海水流通的第二入口部1c，该开闭机构2内设置有可连通第一入口部1b和第二入口部1c的第一连接流道2a，在需要对深海的海水进行取样时，首先，通过该第一驱动部3驱动取水器本体1向深海处移动(沿图1中竖向向下移动)，由于海水在不同的深度会产生相应的压力，当达到设定深度(即需抽取这一深度的海水)后，通过海水产生的压力驱动开闭机构2，使开闭机构内的第一连接流道2a连通第一入口部1b和第二入口部1c，该容纳腔室1a开启，此时，海水从第一入口部1b、第一连接流道2a和第二入口部1c流入容纳腔室1a内，当海水灌满容纳腔室1a后，通过第二驱动部4驱动取水器本体1向海平面移动，当该取水器本体1上升后，海水的压力减少，使得开闭机构2恢复原状，使得该第一连接流道2a与第一入口部1b和/或第二入口部1c隔断，该容纳腔室1a关闭，使进入该容纳腔室1a内的海水不会流出。

通过采用该结构的深海取水器，不仅能对深海的海水进行抽取，还能完成对特定深度的海水进行抽取，从而为海水检测提供特定深度的海水样本，从而提高海水检测可靠性，同时还具有结构简单，便于生产制造，成本低廉的优点。

在本实施例中，该取水器本体1包括圆环形的管体11、第一分隔板12和第二分隔板13，该第一分隔板12和第二分隔板13沿管体的轴向依次固定安装于管体11内，该第一分隔板12、第二分隔板13均与管体11的内壁形成密封配合，该密封配合可采用过盈配合的形式或在连接处之间涂密封胶的形式，可根据具体需求选择，该第一分隔板12、第二分隔板13与管体11的内壁围成容纳腔室1a，该第二入口部1c沿管体的轴向开设于第二分隔板13上，并与容纳腔室1a连通，使得海水由该第二入口1c进入容纳腔室1a内。

在本实施例中，该开闭机构2包括：

开闭件21，该开闭件21可沿管体轴向往复移动的安装于管体11内，并位于第二分隔板13一侧；

第一弹性件22，该第一弹性件22沿罐体轴向被压缩的安装于开闭件21与第二分隔板13之间；该第一弹性件可为弹簧、橡胶圈或其它具有弹性的构件，可根据具体需求选择，这里选择弹簧，采用弹簧，不仅能满足弹性需求，还具有便于装配、成本低廉的优点；

限位件23，该限位件23固定安装于管体11的内侧壁上，并对开闭件21进行限位，使第一弹性件22处于压缩状态；该限位件23为限位挡圈，该管体11的内侧壁开设有用于安装该限位挡圈的挡圈槽，该限位挡圈安装于挡圈槽内，对开闭件进行限位。

其中，该第一入口部1b设置于管体11的侧壁，该开闭件21的外侧面与管体11的内侧壁密封配合，并可沿其轴向往复移动，该第一连接流道2a设置于开闭件21内，该第一连接流道2a的出口端与第二入口部1c连通，该第一连接流道2a的入口端设置于开闭件21的外侧壁上，在达到设定深度后，通过海水的压力驱动该开闭件21压缩第一弹性件22移动设定距离，此时，该第一连接流道2a的入口端与第一入口部1b对正连通，使得海水从第一入口部1b进入，流经第一连接流道2a和第二入口部1c进入容纳腔室1a内，在该容纳腔室1a内的海水注满后，该第二驱动部4驱动该取水器装置向海平面移动，在向海平面的移动过程中，该海水的压力会减小，该第一弹性件22推动开闭件21移动，使得第一连接流道2a的入口端与第一入口部1b错位，并通过开闭件21的外侧面对第一入口部1b进行封堵，通过管体11的内侧壁对第一连接流道2a的入口端进行封堵，从而起到关闭容纳腔室1a的作用。

具体的，该第一入口部1b有四个，沿管体11周向均匀布置，当然，还可为一个或其它数量，可根据具体需求选择，这里选择四个，并均匀布置，不仅能增大海水的流通面积，从而减少海水注满容纳腔室1a的时间，提高了工作效率。相应的，该第一连通流道2a与第一入口部1b的数量及其周向位置相同设置，并沿轴向位置相对于第一入口部1b更靠近管体11的第一端(附图1中的下端)，各第一连接流道2a的出口端相同设置，沿管体轴向开设。

在本实施例中，该开闭机构2还包括用于对开闭件移动进行导向的第一导向结构，通过设置该导向结构，能提高该开闭件在移动过程中的可靠性，避免因该开闭件受力不均匀而产生偏斜的倾向。

该第一导向结构包括第一导向轴24和第一导向管25，该开闭件21上开设有用于安装第一导向轴24的导向轴安装槽21a，该导向轴安装槽21a为沉孔结构，该第一导向轴24固定安装于开闭件的导向轴安装槽21a内上，该第一导向管25固定安装于第二分隔板13上，并外套于第一导向轴24上，使得该第一导向24轴随着开闭件21沿管体轴向在第一导向管25内往复移动，从而起到对开闭件21的移动进行导向作用；

其中，该第一导向管25的内孔与第二入口部1c连通，该第一导向轴24内开设有用于连通导向管25的内孔与第一连接流道2a的第二连接流道24a，当然，该第一导向轴24的外侧面与第一导向管25的内侧面通过滑动密封配合，即该第一导向轴24在第一导向管25内滑动的时，其相配合面之间密封，不会发生泄漏。

在本实施例中，该第一导向轴24和第一导向管25之间设置有限制第一导向轴24相对第一导向管25转动的限位结构，通过设置该限位结构，使得该开闭件21只能沿其轴向移动，不得绕其轴线转动，在开闭件21移动过程中，使得第一连接流道2a与第一入口部1b对正，不会发生歪斜，有利于海水的进入；

该限位结构包括限位凸台24b和限位槽25a，该限位凸台24b设置于第一导向轴24的外侧面上，并沿其轴向延伸，该限位槽25a设置于第一导向管25的内侧面上，并沿其轴向延伸，与该限位凸台24b配合，从而对该第一导向轴24沿其周向限位，使其只能沿其轴向移动。

在本实施例中，该第一驱动部3包括第一驱动件31，该第一驱动件31可拆卸的安装于管体11的第一端(附图1中的下端)，该第一驱动件31由重金属材料制成，该重金属材料包括但不限于铁、镉镍、锰等，该第一驱动件31可为只包含某一重金属材料，或多种材料组合而成的合金，可根据具体需求选择，这里选择不锈钢，不仅具有较重的质量，还具有耐海水腐蚀的效果。在需对深海的海水进行抽取时，将该深海取水装置放入海中，通过第一驱动件自身的重量使其向深海处下沉，当然，还可设置为其它动力设备驱动，可根据具体需求选择。

其中，该第一驱动件31上开设有用于海水流通的第三入口部31a，海水经该第三入口部31a进入管体11内，并与该开闭件21接触，在该第一驱动件31达到预先设定的深度后，海水所具有的压力克服第一弹性件的弹力，推动开闭件31移动。

具体的，该第一驱动件31与管体11之间的可拆卸连接可为螺纹连接、卡接连接或其它形式的可拆卸连接，这里采用螺纹连接，不仅能连接牢固，还具有便于拆卸的优点。该第一驱动件31的下侧面呈锥形状，在海水中下降过程中，能减少海水的阻力；该第三入口部31a开设于第一驱动件31的下端(附图1中的向下一端)，便于海水的进入。

在本实施例中，该第一驱动部3还包括辅助件32，该辅助件32可拆卸的安装于该第一驱动件31内，该辅助件32与第一驱动件31之间设置有用于减缓海水流速的缓冲结构，通过设置该缓冲结构，在该深海取水装置下降的过程中，能降低海水对开闭件的冲击，避免在还未达到设定深度时，海水通过其冲击力而推动开闭件21移动；

其中，该缓冲结构为螺旋形管道3a，该第一驱动件31的内侧面上开设有向外侧凹陷的第一螺旋形槽，该辅助件32的外侧面上开设有向内凹陷的第二螺旋形槽，该螺旋形管道3a通过该第一螺旋形槽和第二螺旋形槽合成，在深海取水装置下降过程中，海水从第一驱动件的第三入口部31a进入，经该螺旋形管道3a，流向开闭件21，并与该开闭件21接触，对该开闭件产生克服第一弹性件弹力的压力；海水流经螺旋形管道3a后，减缓了该深海取水器在下降过程中，海水对开闭件21的冲击力，从而避免开闭件21因海水的冲击力移动。

在本实施例中，该第二驱动部4包括第一滤网41、第二滤网42、能与水反应产生气体的化合物43和气囊44，该第一滤网41和第二滤网42沿管体轴向依次固定安装于管体11内，并位于管体11的第二端一侧(附图1中的上侧)，该化合物43设置于第一滤网41和第二滤网42之间，该化合物43可为碳化钙、过氧化钠、钠等，可根据具体需求选择，该气囊44可拆卸的固定安装于管体11的第二端(附图1中的上端)，并与管体11的内侧壁、第一分隔板12形成密封空间；

其中，该第一分隔板12上设置有用于海水从容纳腔室流向气囊的单向阀5，当容纳腔室1a被海水住满后，海水经容纳腔室1a，通过单向阀流入，并与化合物43反应产生气体，使气囊44膨胀，从而产生上浮的浮力。

在本实施例中，该单向阀5包括阀芯51、第二弹性件52和安装座53，该第一分隔板12上开设有与阀芯51密封配合的阀孔12a，该第一分隔板12上还设置有容纳第二弹性件52的容纳槽，该容纳槽12b与阀孔12a连通，该安装座53固定安装于第一分隔板12上，该安装座53上设置有与容纳槽12b连通的通孔，该第二弹性件52设置于容纳槽12b内，并被压缩的设置于阀芯51与安装座53之间，使得海水只能从容纳腔室1a一侧流向气囊44一侧。

其中，该阀芯51与安装座53之间设置有用于对阀芯51的移动进行导向的第二导向结构，通过设置该第二导向结构，能提高阀芯51移动的可靠性。

具体的，该阀孔12a为锥形孔，该阀芯51为钢球，该第二导向结构包括第二导向轴61和第二导向管62，该第二导向轴61固定安装于钢球上，该第二导向管62固定安装于安装座53上，并外套于第二导向轴61上，该第二导向轴61靠钢球一侧向外凸出形成外凸缘61a，该第二弹性件52被压缩的安装于外凸缘61a与安装座53之间；该第二弹性件52可弹簧、橡胶或其它具有弹力的构件，可根据具体需求选择，这里选择为弹簧，该弹簧外套于第二导向管，并被压缩的抵紧于安装座和外凸缘之间。

在本实施例中，该深海取水器还包括位置传感器7，该位置传感器7安装于辅助件32内；通过安装该位置传感器7可实时监测该深海取水器的位置，能检测其下潜深度，在上浮后，通过检测该位置传感器，找到其位置回收。

具体的，该辅助件32包括辅助件本体321和封堵件322，该辅助件本体321上开设有安装槽，该位置传感器7安装于安装槽内，并通过该封堵件322封堵，该封堵件322与安装槽之间通过密封螺纹连接，避免海水进入。

该深海取水器的工作原理：

1)、将该深海取水器放入海中，海水通过第三入口部31a、螺旋形管道3a进入管体11内，并与开闭件21接触；

2)、该深海取水器在第一驱动件31的重力的作用下，持续下降，随着下降深度增加，海水对开闭件21的压力越来越大；

3)、当海水的压力大于第一弹性件22的弹力时，开闭件21压缩第一弹性件22移动，直到开闭件内的第一连接流道2a与第一入口部1b连通，此时，海水从第一入口部1b进入，流经第一连接流道2a、第二连接流道24a、第二入口部1c，进入容纳腔室内1a，此时可通过检测位置传感器7的位置，从而确定其位置深度；

4)、当容纳腔室1a内被海水注满后，海水通过单向阀5向气囊44一侧，并与化合物反应产生气体，使气囊44膨胀产生浮力，从而使得该深海取水器向上移动；

5)、当深海取水器向上移动后，海水对开闭件21的压力降低，该第一弹性件22驱动开闭件向下侧移动，使得第一连接流道2a与第一入口部1b错位，使得外部海水不得再进入容纳腔室1a内，容纳腔室1a内得海水也不得流出。

6)、可通过检测位置传感器7检测其位置，在其浮出海面后，可定点捕捞。

7)、在需要将容纳腔室1a内的海水排出时，先将第一驱动件31拆下，通过外力驱动开闭件21压缩第一弹性件22移动，使第一连接流道2a与第一入口部1b连通，容纳腔室1a内的海水经第二入口部1c、第二连接流道24a、第一连接流道2a、第一入口部1排出。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种深海取水器，其特征在于，包括：

取水器本体，其内设置有用于容纳海水的容纳腔室；

开闭机构，其设置于取水器本体上；

第一驱动部，其设置于取水器本体的第一端，并用于驱动取水器本体向深海移动；

第二驱动部，其设置于取水器本体的第二端，并用于驱动取水器本体向海平面移动；

其中，所述取水器本体上开设有用于海水流入的第一入口部，所述容纳腔室上开设有用于海水流通的第二入口部，所述开闭机构内设置有可连通第一入口部和第二入口部的第一连接流道，首先，通过第一驱动部驱动取水器本体向深海移动，当达到设定深度后，通过海水的压力驱动开闭机构，使开闭机构内的第一连接流道连通第一入口部和第二入口部，海水从第一入口部、第一连接流道和第二入口部流入容纳腔室，当海水灌满容纳腔室后，通过第二驱动部驱动取水器本体向海平面移动。

2.根据权利要求1所述的深海取水器，其特征在于：所述取水器本体包括圆环形的管体、第一分隔板和第二分隔板，所述第一分隔板和第二分隔板沿管体的轴向依次设置于管体内，并与管体的内壁形成容纳腔室，所述第二入口部沿管体的轴向开设于第二分隔板上。

3.根据权利要求2所述的深海取水器，其特征在于，所述开闭机构包括：

开闭件，其可沿管体轴向往复移动的设置于管体内；

第一弹性件，其被压缩的设置于开闭件与第二分隔板之间；

限位件，其设置于管体内，并对开闭件进行限位，使第一弹性件处于压缩状态；

其中，所述第一入口部设置于管体的侧壁，所述开闭件的外侧面与管体的内侧壁密封配合，并可沿其轴向往复移动，所述第一连接流道设置于开闭件内，所述第一连接流道的出口端与第二入口部连通，所述第一连接流道的入口端设置于开闭件的外侧壁，在所述开闭件压缩第一弹性件移动设定距离后，所述第一连接流道的入口端与第一入口部连通。

4.根据权利要求3所述的深海取水器，其特征在于：所述开闭机构还包括用于对开闭件移动进行导向的第一导向结构；

所述第一导向结构包括第一导向轴和第一导向管，所述第一导向轴设置于开闭件上，所述第一导向管设置于第二分隔板上，并外套于第一导向轴上，所述第一导向轴随着开闭件沿管体轴向往复移动；

其中，所述第一导向管的内孔与第二入口部连通，所述第一导向轴内开设有用于连通导向管与第一连接流道的第二连接流道。

5.根据权利要求4所述的深海取水器，其特征在于：所述第一导向轴和第一导向管之间设置有限制第一导向轴相对第一导向管转动的限位结构；

所述限位结构包括限位凸台和限位槽，所述限位凸台设置于第一导向轴的外侧面上，并沿其轴向延伸，所述限位槽设置于第一导向管的内侧面上，并与所述第一限位凸台配合。

6.根据权利要求1所述的深海取水器，其特征在于：所述第一驱动部包括第一驱动件，所述第一驱动件可拆卸的设置于管体的第一端，所述第一驱动件由重金属材料制成；

其中，所述第一驱动件上开设有用于海水流通的第三入口部，海水经所述第三入口部进入管体内，并与所述开闭件接触。

7.根据权利要求6所述的深海取水器，其特征在于：所述第一驱动部还包括辅助件，所述辅助件与第一驱动件之间设置有用于减缓海水流速的缓冲结构；

其中，所述缓冲结构为螺旋形管道。

8.根据权利要求1所述的深海取水器，其特征在于：所述第二驱动部包括第一滤网、第二滤网、能与水反应产生气体的化合物和气囊，所述第一滤网和第二滤网沿管体轴向依次设置于管体内，并位于管体的第二端，所述化合物设置于第一滤网和第二滤网之间，所述气囊设置管体的第二端，并与管体的内侧壁、第一分隔板形成密封空间；

其中，所述第一分隔板上设置有用于海水从容纳腔室流向气囊的单向阀，海水经所述容纳腔室流入，并与化合物反应产生气体，使气囊膨胀，从而产生上浮的浮力。

9.根据权利要求8所述的深海取水器，其特征在于：所述单向阀包括阀芯、第二弹性件和安装座，所述第一分隔板上开设有与阀芯密封配合的阀孔，所述安装座设置于第一分隔板上，所述第二弹性件被压缩的设置于阀芯与安装座之间；

其中，所述阀芯与安装座之间设置有用于对阀芯的移动进行导向的第二导向结构。

10.根据权利要求1所述的深海取水器，其特征在于：还包括位置传感器，所述位置传感器设置于辅助件内。

Images