CN115356160B - 一种用于污染水体环境分析的水体沉积物采集装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于污染水体环境分析的水体沉积物采集装置，包括下沉机构以及采集管，所述下沉机构与所述采集管从上到下依次固定在定位管上；下沉机构包括壳体、重力环以及两组抓取杆，所述定位管上设有第二固定环，所述第二固定环通过设置在采集管上的限位槽采集管滑动连接；所述送气机构包括送气筒、活塞、推片；本发明通过下沉机构与采集管的设置，使得采集管在采集时能够获得足够的力向下取样，通过推板的设置，使得在取样完成后联动凸轮进行换位，使得气球膨胀，可以实现上浮，并且可向外部指示采集完成。

Description

一种用于污染水体环境分析的水体沉积物采集装置

技术领域

本发明涉及污染水体分析技术领域，具体是涉及一种用于污染水体环境分析的水体沉积物采集装置。

背景技术

随着社会的不断发展，工业进步加快，造成的水体污染日趋严重，在污染水体研究发现，河流及湖泊等水体中的底泥沉积物具有吸附积累污染物的特性，尤其是重金属、有毒有机污染物，成为污染物的汇并组建成为污染源；所以在环境学研究中，人们越来越重视对水体中底泥沉积物的环境行为和效应。所以通过采集底泥沉积物以对其物理化学性质和生态效应等方面进行研究，有重要的科学意义。

目前，传统的底泥采集器的主要类型包括抓斗式和柱状钻取式采集器，它们在实际操作中一般是依靠自身重量下落到水体中进行取样，因不易控制它的落点位置和落入深度，采集器对质地较硬的水沉积物下压取样效果差，无法更深层次采集沉积物；对于以淤泥为主、结构松散的沉积物，由于抓斗式采集器无上盖，在采集器提出水体前，样品会被上覆水冲刷而流失，导致采集效率低下，破坏沉积物样品结构上的完整性。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于污染水体环境分析的水体沉积物采集装置。

本发明的技术方案是：一种用于污染水体环境分析的水体沉积物采集装置，包括采集组件以及位于所述采集组件一侧并与采集组件平行的定位管，所述采集组件包括从上到下依次设置的下沉机构以及采集管；

所述下沉机构包括壳体以及重力环，所述重力环滑动卡接在所述壳体内壁，重力环上设有拉杆，

所述拉杆上方设有与其垂直的连接板，所述连接板上端设有用于贯穿壳体顶面的连接杆，所述连接杆顶端设有摆动杆，所述摆动杆一端与连接杆转动连接；

所述壳体上方设有凸轮，所述凸轮一侧侧面设有与摆动杆另一端转动卡接的卡块，凸轮另一侧侧面设有与其垂直的内管；通过上述设置，使得当凸轮进行转动时，带动摆动杆摆动，通过连接杆的连接，使得连接板进行上下往复移动，

所述连接板侧面设有以拉杆为对称轴对称设置的两组抓取杆，两组所述抓取杆下端设有卡勾，抓取杆下端通过铰接杆与连接板侧面转动连接，两组抓取杆之间通过一组用于扩张使两组所述卡勾闭合抓取拉杆的第一弹簧连接，两组所述抓取杆上端均向中心弯折，所述壳体顶面设有两组用于推动所对应的抓取杆使两组所述卡勾张开的顶杆；通过上述设置，连接板进行上下往复移动时，从而使得抓取杆进行上下移动；抓取杆向下移动时，抓取杆下端通过铰接杆的转动与第一弹簧的弹力抓起拉杆，使重力环上升；抓取杆在向上移动时，抓取杆上端通过两组顶杆进行限位，此时，通过铰接杆的连接抓取杆下端口打开，放出拉杆，使重力环下落，砸向采集管，使其受力深入沉积物中；

所述壳体顶面设有与其垂直的连接管，所述连接管顶端设有外管，所述外管侧壁与连接管顶端转动连接，外管由位于所述定位管上的电机驱动转动，通过连接管的设置可以支撑外管，同时，内部可以供推杆穿过；

所述内管一端与凸轮连接，内管另一端套设在所述外管内，且内管另一端通过第二弹簧与外管连接，位于外管内的所述内管内设有隔片，所述内管、外管上依次设有第一圆孔、第二圆孔，所述第一圆孔、第二圆孔设有用于卡接内管和外管的椭圆块，所述隔片与椭圆块固定连接，位于隔片与内管之间的椭圆块上套设有第三弹簧；通过椭圆块的设置可以使外管转动时带动内管转动，同时，通过第三弹簧以及隔片与椭圆块的设置，使得当椭圆块受到推触时向内管移动，进而使内管在第二弹簧的拉力下向外管内移动；

采集管内上部设有推板，所述推板滑动卡接在采集管内壁，推板上设有若干组孔洞，推板上设有用于推动所述椭圆块的推杆；通过推板的设置，当采集管采集满后，沉积物样品推动推板进行移动，通过孔洞的设置，使采集管内的水通过，沉积物留在采集管内；

采集管下端设有受到推力向内开启的仓门；通过仓门的设置，使采集管采集时向内开启，采集完成向上移动时，关闭采集管下端口。

所述壳体、采集管分别通过第一固定环、第二固定环与所述定位管固定连接，所述第二固定环与采集管侧壁上设有的限位槽滑动连接，所述第一固定环与壳体固定连接，通过上述的设置，使得第二固定环沿着采集管上的限位槽进行滑动。

进一步地，所述第二圆孔位于所述连接管与外管连接处的外管上，所述推杆下端与推板固定连接，推杆上端依次穿过所述壳体顶面以及连接管，可以便于推杆触动椭圆块。

进一步地，所述仓门由向内开启的若干组挡片组成，每组所述挡片通过扭簧与采集管内壁连接，使得结构简单，使用方便。

进一步地，靠近所述凸轮位置的所述定位管上设有送气机构，位于所述送气机构下方的定位管内设有隔板，位于所述隔板上方的定位管内部中空并与水面上的外部空气连通，使得外部空气可通向位于隔板上的定位管；

所述送气机构包括送气筒，所述送气筒内设置有活塞，所述活塞通过连杆贯穿送气筒的一侧端面并设有用于配合所述凸轮的推片，位于所述推片与送气筒之间的连杆上套设有第四弹簧，送气筒的一侧端面上设有与位于隔板上方的定位管相连通的通气管；送气筒的另一侧端面设置有气球，所述气球与送气筒连接处设有向气球单向送气的第一单向阀，靠近所述第一单向阀的送气筒侧壁上设有用于向送气筒内进气的第二单向阀，所述第二单向阀与位于隔板上方的定位管相连通；通过上述设置，可以使得凸轮带动活塞进行往复移动，且通过活塞向靠近凸轮方向移动，可利用第二单向阀向送气筒内进气，通过活塞向靠近第一单向阀方向移动时，第一单向阀可以使送气筒向外输气的过程，从而使得气球内通气膨胀，同时，受到浮力向上移动；

所述第二圆孔设有两组，且分别为一组用于配合推杆触发的第二圆孔以及一组用于使凸轮定位至推片所在位置的第二圆孔，通过上述设置，在内管朝着外管内部移动过程中，使得椭圆块卡进外管上的另一个第二圆孔中，使得内管以及凸轮移动并继续转动。

进一步地，所述气球为相连通的若干组圆球组成，且气球固定在所述定位管上，可以实现上浮，同时，可向外部指示采集完成。

进一步地，所述采集管上端设有用于配合重力环的压杆；通过压杆的设置，使得重力环配合压杆进行砸落，从而保护采集管。

进一步地，位于所述第二固定环下方的所述定位管设有伸缩杆，所述伸缩杆下端设有用于定位的圆锥台，可以在当采集管下移时，在定位管进行相应的位移时，采集管能够装满，通过圆锥台的设置，可以使装置下沉到沉积物底进行固定。

进一步地，连接管上设有套环，外管侧壁转动套设在所述套环内，且所述套环上设有用于配合所述椭圆块的凹槽，通过凹槽的设置，使得椭圆块随外管转动时不受阻碍，通过套环可以使得连接管与外管的连接更加牢固。

进一步地，所述凸轮与所述摆动杆接触的面上均设有磁片，可以便于凸轮与摆动杆的配接。

本发明的有益效果是：

(1)本发明通过下沉机构设置，使得采集管在采集时通过重力管的反复砸落能够获得足够的力向下取样，且通过采集管内挡片的设置，使采集完成后采集端下端实现闭合，防止沉积物向下落出。

(2)本发明通过推板、推杆、内管及外管的设置，使得在采集完成后，内管与外管套接深度发生改变，联动凸轮与摆动杆断开，停止下沉机构的配合采样，同时，凸轮移动至送气机构处使得气球膨胀，使装置在气球的浮力作用下实现助力上浮。

附图说明

图1是本发明的实施例1外观示意图；

图2是本发明下沉机构外观示意图；

图3是本发明壳体的纵剖示意图

图4是本发明采集管外观示意图；

图5是本发明采集管底面示意图；

图6是本发明的内管、外管的装配示意图；

图7是本发明的内管、外管的外观示意图；

图8是本发明的内管、外管的内部示意图；

图9是本发明的实施例2外观示意图；

图10是本发明的实施例2外观示意图；

图11是本发明的实施例2送气机构示意图；

图12是本发明的实施例2送气机构纵剖示意图；

其中，1-下沉机构，11-壳体，111-顶杆，12-抓取杆，121-连接板，13-重力环，131-拉杆，14-连接杆，15-摆动杆，16-凸轮，17-内管，171-椭圆块，172-隔片，173-第一圆孔，18-外管，181-连接管，182-第二圆孔，2-采集管，21-挡片，22-推板，221-推杆，23-压杆，3-定位管，31-第一固定环，32-圆锥台，33-隔板，34-第二固定环，4-送气机构，41-推片，42-送气筒，421-第二单向阀，422-第一单向阀，423-通气管，43-活塞，44-气球。

具体实施方式

下面结合具体实施方式来对本发明进行更进一步详细的说明，以更好地体现本发明的优势。

实施例1

如图1、2、3所示，一种用于污染水体环境分析的水体沉积物采集装置，包括采集组件以及位于所述采集组件一侧并与采集组件平行的定位管3，所述采集组件包括从上到下依次设置的下沉机构1以及采集管2；

所述下沉机构1包括壳体11以及重力环13，所述重力环13滑动卡接在所述壳体11内壁，重力环13上设有拉杆131，

所述拉杆131上方设有与其垂直的连接板121，所述连接板121上端设有用于贯穿壳体11顶面的连接杆14，所述连接杆14顶端设有摆动杆15，所述摆动杆15一端与连接杆14转动连接；

所述壳体11上方设有凸轮16，所述凸轮16一侧侧面设有与摆动杆15另一端转动卡接的卡块，凸轮16另一侧侧面设有与其垂直的内管17；

如图1、2、3所示，所述连接板121侧面设有以拉杆131为对称轴对称设置的两组抓取杆12，两组所述抓取杆12下端设有卡勾，抓取杆12下端通过铰接杆与连接板121侧面转动连接，两组抓取杆12之间通过一组用于扩张使两组所述卡勾闭合抓取拉杆131的第一弹簧连接，

两组所述抓取杆12上端均向中心弯折，所述壳体11顶面设有两组用于推动所对应的抓取杆12使两组所述卡勾张开的顶杆111；

如图1、4所示，采集管2内上部设有推板22，所述推板22滑动卡接在采集管2内壁，推板22上设有若干组孔洞，推板22上设有用于推动所述椭圆块171的推杆221；所述壳体11、采集管2分别通过第一固定环31、第二固定环34与所述定位管3固定连接，所述第二固定环34与采集管2侧壁上设有的限位槽滑动连接，所述第一固定环31与壳体11固定连接；所述采集管2上端设有用于配合重力环13的压杆23，位于所述第二固定环34下方的所述定位管3设有伸缩杆，所述伸缩杆下端设有用于定位的圆锥台32，所述凸轮16与所述摆动杆15接触的面上均设有磁片。

如图5所示，采集管2下端设有受到推力向内开启的仓门；所述仓门由向内开启的四组挡片21组成，每组所述挡片21通过扭簧与采集管2内壁连接；

如图1、6、7、8所示，所述壳体11顶面设有与其垂直的连接管181，所述连接管181顶端设有外管18，所述外管18侧壁与连接管181顶端转动连接，外管18由位于所述定位管3上的电机驱动转动；

所述内管17一端与凸轮16连接，内管17另一端套设在所述外管18内，且内管17另一端通过第二弹簧与外管18连接，位于外管18内的所述内管17内设有隔片172，

如图8所示，所述内管17、外管18上依次设有第一圆孔173、第二圆孔182，所述第一圆孔173、第二圆孔182设有用于卡接内管17和外管18的椭圆块171，所述隔片172与椭圆块171固定连接，位于隔片172与内管17之间的椭圆块171上套设有第三弹簧；所述第二圆孔182位于所述连接管181与外管18连接处的外管18上，所述推杆221下端与推板22固定连接，推杆221上端依次穿过所述壳体11顶面以及连接管181。

上述用于污染水体环境分析的水体沉积物采集装置的工作方法为：

将固定有下沉机构1和采集管2的定位管3下沉至水底，用圆锥台32进行定位，此时打开电机，使得外管18、内管17进行转动，带动凸轮16进行转动，凸轮16带动摆动杆15进行摆动，摆动杆15带动连接杆14进行上下往复移动，连接杆14通过连接板121带动抓取杆12进行上下移动；

当抓取杆12向下移动时，抓取杆12下端触碰到位于重力环13上的拉杆131，在铰接杆与第一弹簧的作用下，使得抓取杆12下端抓取杆12下端勾住拉杆131，当抓取杆12向上移动使抓取杆12顶端接触到顶杆111时，抓取杆12上部向内靠拢转动，通过铰接杆外打开，放开重力环13使其向下掉落，重力环13对采集管2上的压杆23进行击打，使得采集管2深入沉积物底端；

此时，定位管3下端的伸缩杆收缩，第二固定环34沿着限位槽相对滑动，位于采集管2底端的挡片21受到沉积物的阻力向采集管2内壁打开进行采样，当采集管2采集满时，沉积物向上推动推板22，推板22向上移动，推动推杆221有向上的位移，推杆221穿过壳体11顶面、连接管181，

触碰到位于内管17上正在转动的椭圆块171，椭圆块171受到推杆221的卡位作用通过第三弹簧向内管17中收缩，此时内管17在第二弹簧的拉力下向外管18内移动，内管17带动凸轮16移动，凸轮16上的卡块与摆动杆15断开，此时关闭电机，将装置取出，在取出时，挡片21在扭簧的作用力下关闭，完成采样。

实施例2

本实施例是在实施例1的基础上做了进一步的优化，与其不同之处在于，

如图9、10、11所示，所述第二圆孔182设有两组，且分别为一组用于配合推杆221触发的第二圆孔182以及一组用于使凸轮16定位至推片41所在位置的第二圆孔182；

靠近所述凸轮16位置的所述定位管3上设有送气机构4，位于所述送气机构4下方的定位管3内设有隔板33，位于所述隔板33上方的定位管3内部中空并与水面上的外部空气连通；所述送气机构4包括送气筒42，

如图11、12所示，所述送气筒42内设置有活塞43，所述活塞43通过连杆贯穿送气筒42的一侧端面并设有用于配合所述凸轮16的推片41，位于所述推片41与送气筒42之间的连杆上套设有第四弹簧，送气筒42的一侧端面上设有与位于隔板33上方的定位管3相连通的通气管423；送气筒42的另一侧端面设置有气球44，所述气球44与送气筒42连接处设有向气球44单向送气的第一单向阀422，靠近所述第一单向阀422的送气筒42侧壁上设有用于向送气筒42内进气的第二单向阀421，所述第二单向阀421与位于隔板33上方的定位管3相连通；所述气球44为四组沿定位管3长度方向并排设置且相互连通的圆球组成，且气球44固定在所述定位管3上。

本实施例工作方法与实施例1基本相同，与其不同之处在于：

当采集管2采集满时，沉积物向上推动推板22，推板22向上移动，推动推杆221有向上的位移，推杆221穿过壳体11、连接管181，推动位于内管17上的椭圆块171，使得内管17向外管18内收缩，

使得椭圆块171卡接在用于使凸轮16定位至推片41所在位置的第二圆孔182上；此时，凸轮16在内管17的带动下向外管18处移动，

凸轮16上的卡块与摆动杆15断开，凸轮16移动至送气机构4处继续转动，往复推动推片41进行移动，当推片41受到推力时，活塞43向第一单向阀422处推动，使得送气筒42内的气体通过第一单向阀422排出，使气球44发生膨胀，当推片41不受推力时，在第四弹簧的作用下，活塞43向通气管423处移动，使得送气筒42通过第二单向阀421向送气筒42内吸气；推片41往复使得气球44膨胀上浮，辅助带动装置进行上移，使装置取出，完成采样。

Claims (9)

1.一种用于污染水体环境分析的水体沉积物采集装置，其特征在于，包括采集组件以及位于所述采集组件一侧并与采集组件平行的定位管(3)，所述采集组件包括从上到下依次设置的下沉机构(1)以及采集管(2)；

所述下沉机构(1)包括壳体(11)以及重力环(13)，所述重力环(13)滑动卡接在所述壳体(11)内壁，重力环(13)上设有拉杆(131)，

所述拉杆(131)上方设有与其垂直的连接板(121)，所述连接板(121)上端设有用于贯穿壳体(11)顶面的连接杆(14)，所述连接杆(14)顶端设有摆动杆(15)，所述摆动杆(15)一端与连接杆(14)转动连接；

所述壳体(11)上方设有凸轮(16)，所述凸轮(16)一侧侧面设有与摆动杆(15)另一端转动卡接的卡块，凸轮(16)另一侧侧面设有与其垂直的内管(17)；

所述壳体(11)顶面设有与其垂直的连接管(181)，所述连接管(181)顶端设有外管(18)，所述外管(18)侧壁与连接管(181)顶端转动连接，外管(18)由位于所述定位管(3)上的电机驱动转动；

所述内管(17)一端与凸轮(16)连接，内管(17)另一端套设在所述外管(18)内，且内管(17)另一端通过第二弹簧与外管(18)连接，位于外管(18)内的所述内管(17)内设有隔片(172)，

所述内管(17)、外管(18)上依次设有第一圆孔(173)、第二圆孔(182)，所述第一圆孔(173)、第二圆孔(182)设有用于卡接内管(17)和外管(18)的椭圆块(171)，所述隔片(172)与椭圆块(171)固定连接，位于隔片(172)与内管(17)之间的椭圆块(171)上套设有第三弹簧；

所述连接板(121)侧面设有以拉杆(131)为对称轴对称设置的两组抓取杆(12)，两组所述抓取杆(12)下端设有卡勾，抓取杆(12)下端通过铰接杆与连接板(121)侧面转动连接，两组抓取杆(12)之间通过一组用于扩张使两组所述卡勾闭合抓取拉杆(131)的第一弹簧连接，

两组所述抓取杆(12)上端均向中心弯折，所述壳体(11)顶面设有两组用于推动所对应的抓取杆(12)使两组所述卡勾张开的顶杆(111)；

采集管(2)内上部设有推板(22)，所述推板(22)滑动卡接在采集管(2)内壁，推板(22)上设有若干组孔洞，推板(22)上设有用于推动所述椭圆块(171)的推杆(221)；

采集管(2)下端设有受到推力向内开启的仓门；

所述壳体(11)、采集管(2)分别通过第一固定环(31)、第二固定环(34)与所述定位管(3)固定连接，所述第二固定环(34)与采集管(2)侧壁上设有的限位槽滑动连接，所述第一固定环(31)与壳体(11)固定连接。

2.如权利要求1所述的一种用于污染水体环境分析的水体沉积物采集装置，其特征在于，所述第二圆孔(182)位于所述连接管(181)与外管(18)连接处的外管(18)上，所述推杆(221)下端与推板(22)固定连接，推杆(221)上端依次穿过所述壳体(11)顶面以及连接管(181)。

3.如权利要求1所述的一种用于污染水体环境分析的水体沉积物采集装置，其特征在于，所述仓门由向内开启的若干组挡片(21)组成，每组所述挡片(21)通过扭簧与采集管(2)内壁连接。

4.如权利要求1所述的一种用于污染水体环境分析的水体沉积物采集装置，其特征在于，

靠近所述凸轮(16)位置的所述定位管(3)上设有送气机构(4)，位于所述送气机构(4)下方的定位管(3)内设有隔板(33)，位于所述隔板(33)上方的定位管(3)内部中空并与水面上的外部空气连通；所述送气机构(4)包括送气筒(42)，

所述送气筒(42)内设置有活塞(43)，所述活塞(43)通过连杆贯穿送气筒(42)的一侧端面并设有用于配合所述凸轮(16)的推片(41)，位于所述推片(41)与送气筒(42)之间的连杆上套设有第四弹簧，送气筒(42)的一侧端面上设有与位于隔板(33)上方的定位管(3)相连通的通气管(423)；送气筒(42)的另一侧端面设置有气球(44)，所述气球(44)与送气筒(42)连接处设有向气球(44)单向送气的第一单向阀(422)，靠近所述第一单向阀(422)的送气筒(42)侧壁上设有用于向送气筒(42)内进气的第二单向阀(421)，所述第二单向阀(421)与位于隔板(33)上方的定位管(3)相连通；

所述第二圆孔(182)设有两组，且分别为一组用于配合推杆(221)触发的第二圆孔(182)以及一组用于使凸轮(16)定位至推片(41)所在位置的第二圆孔(182)。

5.如权利要求4所述的一种用于污染水体环境分析的水体沉积物采集装置，其特征在于，所述气球(44)为相连通的若干组圆球组成，且气球(44)固定在所述定位管(3)上。

6.如权利要求1所述的一种用于污染水体环境分析的水体沉积物采集装置，其特征在于，所述采集管(2)上端设有用于配合重力环(13)的压杆(23)。

7.如权利要求1所述的一种用于污染水体环境分析的水体沉积物采集装置，其特征在于，位于所述第二固定环(34)下方的所述定位管(3)设有伸缩杆，所述伸缩杆下端设有用于定位的圆锥台(32)。

8.如权利要求1所述的一种用于污染水体环境分析的水体沉积物采集装置，其特征在于，连接管(181)上设有套环，外管(18)侧壁转动套设在所述套环内，且所述套环上设有用于配合所述椭圆块(171)的凹槽。

9.如权利要求1所述的一种用于污染水体环境分析的水体沉积物采集装置，其特征在于，所述凸轮(16)与所述摆动杆(15)接触的面上均设有磁片。

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