CN114636591A - 一种定点取水装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种定点取水装置，包括储水单元以及驱动单元；所述储水单元包括储水瓶以及密封活塞，所述密封活塞设于所述储水瓶中；所述驱动单元包括，丝杆出轴电机以及抓取杆；所述抓取杆一端与所述密封活塞连接，所述抓取杆另一端与所述丝杆出轴电机连接；其中，所述丝杆出轴电机通过所述抓取杆带动所述密封活塞在所述储水瓶内往复推拉运动。本申请通过巧妙的结构设计，以丝杆出轴电机直接驱动抓取杆，省去了中间联轴器所占空间，即重构取水空间与传动结构活动空间二者所占的比重，减小传动结构活动所需空间，从而使得取水空间达到理论的最大值，进而有效提升装置的最大取水量，解决现有技术中取水量不足的问题。

Description

一种定点取水装置

技术领域

本发明涉及水下机器人领域，尤其涉及一种定点取水装置。

背景技术

随着水下探索的发展以及ROV（遥控无人潜水器）和AUV（自主式水下航行器）的普及，水下机器人领域正在逐步攻克定点取水功能的技术难点，来满足水质监测、环境保护、深水科研等需求。现有的主流水下取水装置，主要为控制阀空瓶式取水装置，以及机械臂控制式取水装置。

控制阀空瓶式取水装置的容器在取水前要承受强大水压，对容器强度考验极大，且可能会干扰控制阀的开合，取水前后的浮力变化很容易影响水下机器人的姿态稳定，因此取水量受到严重限制。

机械臂控制式取水装置目前在技术先进性上优于控制阀空瓶式取水装置，但是也存在缺点：其取水量受到推杆长度、容器横截面积的影响；若容器内推杆的长度过长，会导致机械臂行程加长形成费力杠杆；为此研发时只有把横截面积设计得尽可能大，但横截面积过大会造成活塞不稳抽取卡顿。因此，现有技术的取水装置受到诸多因素限制，为了保持取水过程中潜水器的平衡，取水装置的取水量很难提升。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何在不影响潜水器平衡的情况下，提升定点取水装置的取水量。

为解决上述问题，本发明实施例提出一种定点取水装置，通过巧妙的结构设计，重构取水空间与传动结构活动空间二者所占的比重，减小传动结构活动所需空间，从而使得取水空间达到理论的最大值，进而有效提升装置的最大取水量，解决现有技术中取水量不足的问题。

本发明实施例提出一种定点取水装置，包括储水单元以及驱动单元；所述储水单元包括储水瓶以及密封活塞，所述密封活塞设于所述储水瓶中；所述驱动单元包括，丝杆出轴电机以及抓取杆；所述抓取杆一端与所述密封活塞连接，所述抓取杆另一端与所述丝杆出轴电机连接；其中，所述丝杆出轴电机通过所述抓取杆带动所述密封活塞在所述储水瓶内往复推拉运动。

其进一步的技术方案为，所述储水单元还包括外环瓶盖以及单向阀门；所述外环瓶盖与所述储水瓶连接，所述单向阀门设置在所述外环瓶盖上。

其进一步的技术方案为，所述抓取杆包括杆主体、丝杆传动螺母以及爪头；所述丝杆传动螺母与所述丝杆出轴电机连接；所述杆主体设于所述丝杆传动螺母与所述爪头之间；所述爪头与所述密封活塞连接。

其进一步的技术方案为，所述爪头为十字爪头，所述密封活塞上设有逆十字插槽，所述十字爪头与所述逆十字插槽连接。

其进一步的技术方案为，还包括密封圈，所述密封圈包裹所述密封活塞。

其进一步的技术方案为，所述驱动单元还包括壳体，所述储水单元还包括延长圈，所述延长圈设于所述储水瓶以及所述壳体之间。

其进一步的技术方案为，所述延长圈上设有排水平衡孔。

其进一步的技术方案为，所述壳体的材质为碳纤维，所述储水瓶以及所述延长圈的材质均为POM。

其进一步的技术方案为，所述壳体上设有弹性按钮，所述延长圈上设有限位槽，所述弹性按钮与所述限位槽卡合连接。

其进一步的技术方案为，还包括控制单元以及通讯单元；所述控制单元分别与所述驱动单元以及所述通讯单元电连接。

现有技术中的机械臂控制式取水装置受到诸多因素限制，为了保持取水过程中潜水器的平衡，取水装置的取水量很难提升。机械臂或同类驱动部件的重量大且体积大，容器横截面积的尺寸受限等因素，对定点取水装置的取水量造成了严重影响，本申请通过巧妙的结构设计，以丝杆出轴电机直接驱动抓取杆，省去了中间联轴器所占空间，即重构取水空间与传动结构活动空间二者所占的比重，减小传动结构活动所需空间，从而使得取水空间达到理论的最大值，进而有效提升装置的最大取水量，解决现有技术中取水量不足的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提出的定点取水装置的剖视图。

图2为本发明实施例提出的定点取水装置的局部图。

图3为本发明实施例提出的定点取水装置的外观图。

图4为本发明实施例提出的定点取水装置的另一外观图。

图5为本发明实施例提出的定点取水装置的又一外观图。

图6为本发明实施例提出的定点取水装置的控制框图。

附图标记

储水单元10、单向阀门11、外环瓶盖12、储水瓶13、延长圈13a、排水平衡孔13b、密封活塞14、密封圈15、限位槽18、驱动单元20、抓取杆21、杆主体21a、丝杆传动螺母21b、爪头21c、壳体22、丝杆出轴电机26、弹性按钮28、通讯单元30、控制单元40。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，附图中类似的组件标号代表类似的组件。显然，以下将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作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。

应当理解，在此本发明实施例说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明实施例。如在本发明实施例说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

实施例

参见图1-图6，为本发明实施例提出的一种定点取水装置，用于水下机器人或潜水器，该定点取水装置包括储水单元10以及驱动单元20；所述储水单元10包括储水瓶13以及密封活塞14，所述密封活塞14设于所述储水瓶13中；所述驱动单元20包括，丝杆出轴电机26以及抓取杆21；所述抓取杆21一端与所述密封活塞14连接，所述抓取杆21另一端与所述丝杆出轴电机26连接；其中，所述丝杆出轴电机26通过所述抓取杆21带动所述密封活塞14在所述储水瓶13内往复推拉运动。上述方案中，所述储水瓶13可以为圆柱形，所述密封活塞14与所述储水瓶13紧密贴合；所述抓取杆21与所述密封活塞14连接，因此所述储水单元10以及驱动单元20之间可分离，所述储水单元10可根据实际情况灵活；所述丝杆出轴电机26驱动所述储水瓶13进行直线往复运动，可以为定点取水装置的取水提供动力；通过丝杆出轴电机26为抓取杆21以及密封活塞14提供动力，可以避免出现断裂风险，提升定点取水装置的使用寿命，增强可靠性；采用丝杆出轴电机26以及抓取杆21的结构，在重量方面显著减少，可以避免影响水下机器人或潜水器的姿态稳定。

上述方案的技术效果为，现有技术机械臂或同类驱动部件的重量大且体积大，容器横截面积的尺寸受限等因素，对定点取水装置的取水量造成了严重影响，本申请通过巧妙的结构设计，以丝杆出轴电机直接驱动抓取杆，省去了中间联轴器所占空间，即重构取水空间与传动结构活动空间二者所占的比重，减小传动结构活动所需空间，从而使得取水空间达到理论的最大值，进而有效提升装置的最大取水量，解决现有技术中取水量不足的问题。

进一步地，该定点取水装置的所述储水单元10还包括外环瓶盖12以及单向阀门11；所述外环瓶盖12与所述储水瓶13连接，所述单向阀门11设置在所述外环瓶盖12上。其中，所述外环瓶盖12属于清洗用瓶盖，打开外环瓶盖12后可以对储水瓶13进行全面清洗；水下取水过程中，只有密封活塞14向下活动抽水时单向阀门11才能打开，此时密封活塞14向着驱动单元20活动，所述储水瓶13内部空间从零扩大并逐步与形成压差，外部水想要进入储水瓶13则必须顶开单向阀门11，即所述密封活塞14或活动造成压差，所述单向阀门11的打开或关闭受到压差的影响。

其技术效果为，现有技术的装置，拆装和排水都不太方便，在水质取样过程中很容易污染样本，影响检测结果，本实施所述定点取水装置综合了人体工程学和取水流程中的便捷性，取水后可以保证装水容器的密封性，上岸和倒出保存的过程中不受污染；即储水瓶可以打开单向阀门后直接排水，也可以拆卸后更换，有效地减少了排水和拆装取水装置的时间，而且避免了过程中对所取水样的消耗和污染。

进一步地，该定点取水装置的所述抓取杆21包括杆主体21a、丝杆传动螺母21b以及爪头21c；所述丝杆传动螺母21b与所述丝杆出轴电机26连接；所述杆主体21a设于所述丝杆传动螺母21b与所述爪头21c之间；所述爪头21c与所述密封活塞14连接。其中，所述爪头21c用以连接所述密封活塞14，所述丝杆传动螺母21b可传递所述丝杆出轴电机26产生的驱动力，将爪头21c对准密封活塞14后插入，并以此推动密封活塞14向着单向阀门11靠近，等到密封活塞14活动到底即贴近外环瓶盖12之后，将爪头21c顺时针旋转预设角度，爪头21c嵌入密封活塞14且固定连接不会脱出，即实现了储水单元10以及驱动单元20之间的拼接。其技术效果为，爪头21c的固定效果适合水下环境，通过爪头21c与密封活塞14之间的连接和拆卸，可以实现储水单元10与驱动单元20之间的连接和拆卸。

进一步地，该定点取水装置的所述爪头21c为十字爪头，所述密封活塞14上设有逆十字插槽，所述十字爪头与所述逆十字插槽连接。其技术效果为，所述十字爪头可以通过所述逆十字插槽将所述密封活塞14抓取，带动所述密封活塞14与所述丝杆出轴电机26一起运动。

进一步地，还包括密封圈15，所述密封圈15包裹所述密封活塞14。其中，所述密封圈15位于所述密封活塞14与所述储水瓶13之间，所述密封圈15可以为环形。在一实施例中，所述密封活塞14上可以套设O型圈以增加密封性，使得所述密封活塞14活动时的稳定性更强。其技术效果为，可以确保储水瓶13内为真空状态，有利于装置的取水工作。

进一步地，该定点取水装置的所述驱动单元20还包括壳体22，所述储水单元10还包括延长圈13a，所述延长圈13a设于所述储水瓶13与所述壳体22之间。其中，所述延长圈13a可以与所述储水瓶13连接，以增加所述储水单元10的长度，并实现储水瓶13、延长圈13a以及壳体22的一体成型。其技术效果为，可以实现定点取水装置的外壁可拼接且可拆卸。

进一步地，该定点取水装置的所述延长圈13a上设有排水平衡孔13b。

其中，所述排水平衡孔13b的数量可以为多个，其数量优选为双数，各个排水平衡孔13b均匀分布在所述延长圈13a上。其技术效果为，保证水下内外压差一致，从而不用担心深水环境中水压对储水单元10的破坏。

进一步地，该定点取水装置的所述壳体22的材质为碳纤维，所述储水瓶13以及所述延长圈13a的材质均为POM。其中，所述定点取水装置的参数可以为长度350毫米，直径95毫米，储水瓶13容积510毫升或以上，从零至取满水的时间为12秒或以下。在一实施例中，所述壳体22内侧装有灌胶环，所述灌胶环优选为6061材质，通过灌胶进行胶合固定，以使其驱动单元20中的各部件通过灌胶环上的螺纹孔与所述壳体22连接，实现良好的密封效果和抗压效果，所述丝杆出轴电机26外侧还设有电机护套，所述电机护套的材质均POM，所述丝杆出轴电机26的材质为黄铜，所述驱动单元20内除上述部件以外的其它部件为6061铝合金，以此材质配比，该定点取水装置在水下不产生额外负浮力且抵抗水压的技术指标优异，例如可以抵抗水下300米的水压。其技术效果为，一方面可以确保容器材质不会和所取水样发生反应，另一方面可提升抗水压能力，以支撑在更深的下潜深度环境下进行取水操作，还可以让整个定点取水装置实现零浮力，不对水下机器人或潜水器姿态产生影响。

进一步地，该定点取水装置的所述壳体22上设有弹性按钮28，所述延长圈13a上设有限位槽18，所述弹性按钮28与所述限位槽18卡合连接。其中，所述弹性按钮28以及所述限位槽18的数量优选为六个。其技术效果为，可以使得壳体22与延长圈13a之间的连接更加牢靠，进而使得储水单元10以及驱动单元20之间的拼接不会受到深水严酷环境的影响。

在一实施例中，安装所述十字爪头时所述丝杆出轴电机26驱动所述抓取杆21伸出至长度最长，将十字爪头对准逆十字插槽后插入，并以此推动密封活塞14向着单向阀门11靠近，等到密封活塞14活动到底即贴近外环瓶盖12之后，将十字爪头顺时针旋转预设角度，十字爪头嵌入逆十字插槽且固定连接不会脱出；此时所述储水单元10的延长圈13a接触到壳体22，所述延长圈13a的限位凸台对准所述壳体22的滑槽口后，顺时针旋转储水单元10直至弹性按钮28从限位槽18当中弹出，或者逆时针旋转储水单元10直至弹性按钮28从限位槽18的槽体当中弹出。

进一步地，该定点取水装置还包括控制单元40以及通讯单元30；所述控制单元40分别与所述驱动单元20以及所述通讯单元30电连接。在一实施例中，所述控制单元40可以在所述储水单元10的容积范围内控制取水量，并通过所述通讯单元30传递后将取水量显示在远程操作界面上，实现定量取水。其技术效果为，使用者可以实现对所述定点取水装置的控制操作。

综上所述，本发明实施例提出一种定点取水装置，通过巧妙的结构设计，重构取水空间与传动结构活动空间二者所占的比重，减小传动结构活动所需空间，从而使得取水空间达到理论的最大值，进而有效提升装置的最大取水量，解决现有技术中取水量不足的问题。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行结合和组合。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，尚且本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

以上所述，为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种定点取水装置，其特征在于：

包括储水单元以及驱动单元；

所述储水单元包括储水瓶以及密封活塞，所述密封活塞设于所述储水瓶中；

所述驱动单元包括，丝杆出轴电机以及抓取杆；

所述抓取杆一端与所述密封活塞连接，所述抓取杆另一端与所述丝杆出轴电机连接；其中，所述丝杆出轴电机通过所述抓取杆带动所述密封活塞在所述储水瓶内往复推拉运动。

2.根据权利要求1所述的定点取水装置，其特征在于：

所述储水单元还包括外环瓶盖以及单向阀门；

所述外环瓶盖与所述储水瓶连接，所述单向阀门设置在所述外环瓶盖上。

3.根据权利要求1或2所述的定点取水装置，其特征在于：

所述抓取杆包括杆主体、丝杆传动螺母以及爪头；

所述丝杆传动螺母与所述丝杆出轴电机连接；

所述杆主体设于所述丝杆传动螺母与所述爪头之间；

所述爪头与所述密封活塞连接。

4.根据权利要求3所述的定点取水装置，其特征在于：

所述爪头为十字爪头，所述密封活塞上设有逆十字插槽，所述十字爪头与所述逆十字插槽连接。

5.根据权利要求4所述的定点取水装置，其特征在于：

还包括密封圈，所述密封圈包裹所述密封活塞。

6.根据权利要求5所述的定点取水装置，其特征在于：

所述驱动单元还包括壳体，所述储水单元还包括延长圈，所述延长圈设于所述储水瓶以及所述壳体之间。

7.根据权利要求6所述的定点取水装置，其特征在于：

所述延长圈上设有排水平衡孔。

8.根据权利要求6所述的定点取水装置，其特征在于：

所述壳体的材质为碳纤维，所述储水瓶以及所述延长圈的材质均为POM。

9.根据权利要求6所述的定点取水装置，其特征在于

所述壳体上设有弹性按钮，所述延长圈上设有限位槽，所述弹性按钮与所述限位槽卡合连接。

10.根据权利要求1所述的定点取水装置，其特征在于：

还包括控制单元以及通讯单元；所述控制单元分别与所述驱动单元以及所述通讯单元电连接。

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