CN116223108B - 一种环境监测深层取样分析设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环境监测深层取样分析设备，涉及土壤取样技术领域，包括升降机构和取样机构，取样机构安装在升降机构上，升降机构包括总支架，总支架上固定安装有上端板，上端板上固定安装有升降电机，升降电机的输出轴上固定安装有输入带轮，总支架上转动安装有升降螺杆，升降螺杆上固定安装有输出带轮，输出带轮和输入带轮上固定安装有皮带，输入带轮、皮带、输出带轮形成皮带连接，总支架上滑动安装有升降板，升降板与升降螺杆形成螺纹配合。取样机构包括旋转电机，旋转电机上固定安装有电机支架。本发明可以调节环境深层取样的高度，同时通过取样筒实现样品的自动取出。

Description

一种环境监测深层取样分析设备

技术领域

本发明涉及土壤取样技术领域，特别涉及一种环境监测深层取样分析设备。

背景技术

环境监测技术越来越重视深层地下水、土壤和岩石的取样和分析。这些深层样品可以提供关于地下水和土壤特性、有害物质的浓度及其迁移、地貌等方面的丰富信息。然而，深层取样设备需要具有足够的能力穿过各种土壤和水层，以获取足够深度的样品。同时，应该保证取样的准确性和可靠性。根据这些要求，一种高效、可靠、便携式的深层取样设备显得尤为重要。

公开号为CN110426235A的中国发明专利申请公开了一种土壤修复用土壤取样器，包括架体，架体上固定安装有升降组件，升降组件包括蜗杆，蜗杆转动安装在架体上，架体上滑动安装有第一套筒，第一套筒与蜗杆形成螺纹配合，第一套筒上固定安装有蜗轮，还包括取样组件，取样组件固定安装在升降组件上，升降组件带动取样组件上下移动，取样组件包括取样圆筒，取样圆筒内部设置有取样腔。该设备可以取得天然状态的土壤样本，但是样品的取出也依靠升降组件工作，取样圆筒内的土壤不易取出，同时取样圆筒的深入取样和样本的取出需要人员手动控制。

发明内容

本发明目的在于提供一种可以调节环境深层取样高度的取样分析设备，通过取样筒实现样品的自动取出。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种环境监测深层取样分析设备，包括升降机构和取样机构，取样机构安装在升降机构上。

升降机构包括总支架，总支架上固定安装有上端板，上端板上固定安装有升降电机，升降电机的输出轴上固定安装有输入带轮，总支架上转动安装有升降螺杆，升降螺杆上固定安装有输出带轮，输出带轮和输入带轮上固定安装有皮带，输入带轮、皮带、输出带轮形成皮带连接，总支架上滑动安装有升降板，升降板与升降螺杆形成螺纹配合。

进一步地，取样机构包括旋转电机，旋转电机上固定安装有电机支架，电机支架滑动安装在升降板上，旋转电机的输出轴上固定安装有联轴器，联轴器上固定安装有取样筒。

进一步地，取样筒的下端固定安装有挖掘头。

进一步地，输入带轮上固定安装有主动锥齿轮，上端板上转动安装有混合锥齿轮，混合锥齿轮上固定安装有混合直齿轮，上端板上固定安装有组合轮座，组合轮座上滑动安装有组合轮架，组合轮架上转动安装有主动线轮，主动线轮上固定安装有钢索，上端板上转动安装有从动线轮，旋转电机上固定安装有方形块，钢索经过从动线轮的表面，钢索与方形块固定连接，主动线轮上固定安装有组合轮齿轮，组合轮齿轮与混合直齿轮形成齿轮配合。

进一步地，取样分析设备包括旋压机构，旋压机构包括旋压板，旋压板转动安装在升降板上，升降板上滑动安装有第一齿条，升降板上转动安装有第一齿轮，第一齿轮与第一齿条形成齿轮齿条配合，第一齿轮上固定安装有第二齿轮，升降板上滑动安装有第二齿条，第二齿条与第二齿轮形成齿轮齿条配合，第二齿条上固定安装有第三齿条，旋压板上固定安装有第三齿轮，第三齿轮与第三齿条形成齿轮齿条配合。

进一步地，升降螺杆的下端固定安装有下压盘，下压盘和总支架之间安装有压缩弹簧。

进一步地，升降板上转动安装有双直齿轮，升降板上滑动安装有滑动双面齿条，旋转电机上固定安装有电机双面齿条，总支架上固定安装有齿条滑架，总支架上转动安装有下端齿轮，下端齿轮与滑动双面齿条形成齿轮齿条配合，齿条滑架上滑动安装有长齿条，长齿条与下端齿轮形成齿轮齿条配合，上端板上转动安装有曲柄齿轮，曲柄齿轮上转动安装有曲柄连杆，组合轮座上滑动安装有滑块齿条，滑块齿条与曲柄连杆转动连接，上端板上固定安装有固定圆盘，固定圆盘上转动安装有丝杆齿轮，丝杆齿轮与滑块齿条形成齿轮齿条配合，组合轮架上固定安装有滑动丝杆，丝杆齿轮设置有内螺纹，滑动丝杆与丝杆齿轮形成螺纹配合。

进一步地，取样分析设备包括制动机构，制动机构包括复合直齿轮，复合直齿轮转动安装在上端板上，复合直齿轮上转动安装有复合锥齿轮，复合直齿轮与复合锥齿轮之间安装有单向转动组件，复合直齿轮正转带动复合锥齿轮转动，复合直齿轮反转不会带动复合锥齿轮转动，复合直齿轮与电机双面齿条形成齿轮齿条配合，上端板上转动安装有曲柄锥齿轮，曲柄锥齿轮与复合锥齿轮形成齿轮配合，曲柄锥齿轮上固定安装有制动曲柄轮，制动曲柄轮上转动安装有制动连杆，升降板上滑动安装有制动齿条，制动齿条与制动连杆转动连接，制动齿条与丝杆齿轮形成齿轮齿条配合。

进一步地，从动线轮上固定安装有从动齿轮，上端板上转动安装有阻尼齿轮，阻尼齿轮与从动齿轮形成齿轮配合。

进一步地，上端板上固定安装有内锥面块，内锥面块的下端为内圆锥面结构，内锥面块的上端为内方形结构，内锥面块与方形块形成配合。

本发明与现有技术相比的有益效果是：（1）本发明可以调节环境深层取样高度的取样分析设备，通过取样筒实现样品的自动取出；（2）本发明旋压机构可以先限制电机支架的移动，升降板移动至取样位置后自动打开，控制取样机构的自动取样；（3）本发明的制动机构可以在取样机构将取样筒提升至最高处时，对取样机构的组合轮齿轮和混合直齿轮自动断开配合，实现取样筒提升的自动制动。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的内部结构示意图。

图3为本发明的取样筒示意图。

图4为本发明的旋压机构示意图。

图5为图4中A处局部放大示意图。

图6为图4中B处局部放大示意图。

图7为本发明的制动机构示意图。

图8为本发明的滑块齿条示意图。

图9为本发明的内锥面块示意图。

图10为图7的仰视图。

附图标号：1-总支架；2-上端板；3-升降电机；4-输入带轮；5-皮带；6-输出带轮；7-升降螺杆；8-升降板；9-旋转电机；10-电机支架；11-旋压板；12-联轴器；13-取样筒；14-第一齿条；15-第一齿轮；16-第二齿轮；17-第二齿条；18-第三齿条；19-第三齿轮；20-电机双面齿条；21-双直齿轮；22-滑动双面齿条；23-下端齿轮；24-齿条滑架；25-长齿条；26-曲柄齿轮；27-曲柄连杆；28-滑块齿条；29-丝杆齿轮；30-固定圆盘；31-滑动丝杆；32-组合轮座；33-组合轮架；34-组合轮齿轮；35-混合直齿轮；36-混合锥齿轮；37-主动锥齿轮；38-主动线轮；39-钢索；40-从动线轮；41-从动齿轮；42-阻尼齿轮；43-复合直齿轮；44-复合锥齿轮；45-曲柄锥齿轮；46-制动曲柄轮；47-制动连杆；48-制动齿条；49-内锥面块；50-方形块。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例：如图1-图10所示的一种环境监测深层取样分析设备，包括升降机构和取样机构，取样机构安装在升降机构上。

升降机构包括总支架1，总支架1上固定安装有上端板2，上端板2上固定安装有升降电机3，升降电机3的输出轴上固定安装有输入带轮4，总支架1上转动安装有升降螺杆7，升降螺杆7上固定安装有输出带轮6，输出带轮6和输入带轮4上固定安装有皮带5，输入带轮4、皮带5、输出带轮6形成皮带连接，总支架1上滑动安装有升降板8，升降板8与升降螺杆7形成螺纹配合；升降电机3启动带动输入带轮4转动，输入带轮4通过皮带5带动输出带轮6转动，输出带轮6带动升降螺杆7转动，升降螺杆7带动升降板8在总支架1上滑动。

取样机构包括旋转电机9，旋转电机9上固定安装有电机支架10，电机支架10滑动安装在升降板8上，旋转电机9的输出轴上固定安装有联轴器12，联轴器12上固定安装有取样筒13。升降板8下降带动电机支架10下降，电机支架10带动旋转电机9下降，旋转电机9带动联轴器12和取样筒13下降，旋转电机9启动带动联轴器12转动，联轴器12转动带动取样筒13转动，取样筒13向下移动的同时自转，对土层进行深层取样。

取样筒13的下端固定安装有挖掘头。

输入带轮4上固定安装有主动锥齿轮37，上端板2上转动安装有混合锥齿轮36，混合锥齿轮36上固定安装有混合直齿轮35，上端板2上固定安装有组合轮座32，组合轮座32上滑动安装有组合轮架33，组合轮架33上转动安装有主动线轮38，主动线轮38上固定安装有钢索39，上端板2上转动安装有从动线轮40，旋转电机9上固定安装有方形块50，钢索39经过从动线轮40的表面，钢索39与方形块50固定连接，主动线轮38上固定安装有组合轮齿轮34，组合轮齿轮34与混合直齿轮35形成齿轮配合。输入带轮4启动带动主动锥齿轮37转动，主动锥齿轮37带动混合锥齿轮36转动，组合轮架33在组合轮座32上滑动，滑动至组合轮齿轮34与混合直齿轮35接触，并形成齿轮配合，混合锥齿轮36带动混合直齿轮35转动，混合直齿轮35带动组合轮齿轮34转动，组合轮齿轮34带动主动线轮38转动，主动线轮38牵引钢索39，钢索39带动从动线轮40转动，钢索39牵引方形块50，方形块50牵引旋转电机9，旋转电机9带动电机支架10在升降板8上向上滑移，首先升降机构带动升降板8下降至取样位置，取样筒13从总支架1下方的孔进入到地下，随后需要将取样筒13从地下取出时，组合轮齿轮34与混合直齿轮35接触，钢索39牵引方形块50、旋转电机9、电机支架10、取样筒13上升。

取样分析设备包括旋压机构，旋压机构包括旋压板11，旋压板11转动安装在升降板8上，升降板8上滑动安装有第一齿条14，升降板8上转动安装有第一齿轮15，第一齿轮15与第一齿条14形成齿轮齿条配合，第一齿轮15上固定安装有第二齿轮16，升降板8上滑动安装有第二齿条17，第二齿条17与第二齿轮16形成齿轮齿条配合，第二齿条17上固定安装有第三齿条18，旋压板11上固定安装有第三齿轮19，第三齿轮19与第三齿条18形成齿轮齿条配合。升降板8下降时，带动第一齿条14下降，第一齿条14下降至与总支架1接触，第一齿条14带动第一齿轮15转动，第一齿轮15带动第二齿轮16转动，第二齿轮16带动第二齿条17移动，第二齿条17带动第三齿条18移动，第三齿条18带动第三齿轮19转动，第三齿轮19带动旋压板11转动，旋压板11不再挡住电机支架10，电机支架10可以从升降板8上向上滑移，通过旋压机构实现升降板8下降期间，初步限制升降板8与电机支架10的相对移动，达到位置后电机支架10可以在钢索39的牵引下上升。

升降螺杆7的下端固定安装有下压盘，下压盘和总支架1之间安装有压缩弹簧。升降螺杆7转动带动升降板8下降移动期间，升降板8移动至下压盘的上方，挤压压缩弹簧，此时升降板8达到最下端移动形成，但是升降电机3继续转动，升降螺杆7下端没有螺纹，升降板8在升降螺杆7的下方时升降螺杆7空转，不再驱动升降板8下降移动。

升降板8上转动安装有双直齿轮21，升降板8上滑动安装有滑动双面齿条22，旋转电机9上固定安装有电机双面齿条20，总支架1上固定安装有齿条滑架24，总支架1上转动安装有下端齿轮23，下端齿轮23与滑动双面齿条22形成齿轮齿条配合，齿条滑架24上滑动安装有长齿条25，长齿条25与下端齿轮23形成齿轮齿条配合，上端板2上转动安装有曲柄齿轮26，曲柄齿轮26上转动安装有曲柄连杆27，组合轮座32上滑动安装有滑块齿条28，滑块齿条28与曲柄连杆27转动连接，上端板2上固定安装有固定圆盘30，固定圆盘30上转动安装有丝杆齿轮29，丝杆齿轮29与滑块齿条28形成齿轮齿条配合，组合轮架33上固定安装有滑动丝杆31，丝杆齿轮29设置有内螺纹，滑动丝杆31与丝杆齿轮29形成螺纹配合。电机支架10在升降板8上滑动的时候，旋转电机9跟随电机支架10移动，旋转电机9带动电机双面齿条20移动，电机双面齿条20带动双直齿轮21转动，双直齿轮21带动滑动双面齿条22上下移动，滑动双面齿条22带动下端齿轮23转动，下端齿轮23带动长齿条25上下移动，长齿条25带动曲柄齿轮26转动，曲柄齿轮26带动曲柄连杆27摆动，曲柄连杆27带动滑块齿条28移动，滑块齿条28带动丝杆齿轮29转动，丝杆齿轮29带动滑动丝杆31上下移动，滑动丝杆31带动组合轮架33上下移动，组合轮架33带动组合轮齿轮34向下移动至与混合直齿轮35形成齿轮配合，从而实现组合轮齿轮34与混合直齿轮35接触的自动控制。

取样分析设备包括制动机构，制动机构包括复合直齿轮43，复合直齿轮43转动安装在上端板2上，复合直齿轮43上转动安装有复合锥齿轮44，复合直齿轮43与复合锥齿轮44之间安装有单向转动组件，复合直齿轮43正转带动复合锥齿轮44转动，复合直齿轮43反转不会带动复合锥齿轮44转动，复合直齿轮43与电机双面齿条20形成齿轮齿条配合，上端板2上转动安装有曲柄锥齿轮45，曲柄锥齿轮45与复合锥齿轮44形成齿轮配合，曲柄锥齿轮45上固定安装有制动曲柄轮46，制动曲柄轮46上转动安装有制动连杆47，升降板8上滑动安装有制动齿条48，制动齿条48与制动连杆47转动连接，制动齿条48与丝杆齿轮29形成齿轮齿条配合。旋转电机9在钢索39的牵引下上升至最高处期间，旋转电机9带动电机双面齿条20上升，电机双面齿条20上升至与复合直齿轮43形成配合，电机双面齿条20带动复合直齿轮43转动，复合直齿轮43带动复合锥齿轮44转动，复合锥齿轮44带动曲柄锥齿轮45转动，曲柄锥齿轮45带动制动曲柄轮46转动，制动曲柄轮46带动制动连杆47摆动，制动连杆47带动制动齿条48滑动，制动齿条48带动丝杆齿轮29反向转动，丝杆齿轮29反向转动带动滑动丝杆31上升，滑动丝杆31上升带动组合轮架33上升，组合轮架33带动组合轮齿轮34上升，与混合直齿轮35脱离配合，主动线轮38不再转动牵引钢索39，实现旋转电机9上升移动至终点时，对钢索39的自动制动；复合直齿轮43与复合锥齿轮44之间的单向转动组件的作用是：设备启动时，升降板8带动旋转电机9下降期间，电机双面齿条20带动复合直齿轮43反转，复合直齿轮43不带动复合锥齿轮44反转，从而不会影响组合轮架33在组合轮座32上的移动。

从动线轮40上固定安装有从动齿轮41，上端板2上转动安装有阻尼齿轮42，阻尼齿轮42与从动齿轮41形成齿轮配合。阻尼齿轮42与上端板2之间的摩擦力平衡取样筒13的重力，从而将取样后的取样筒13停留在当前位置，取样工作全部完成。

上端板2上固定安装有内锥面块49，内锥面块49的下端为内圆锥面结构，内锥面块49的上端为内方形结构，内锥面块49与方形块50形成配合。内锥面块49的内圆锥面用于方便方形块50滑动进入，方形块50的上方吻合内锥面块49的内方形结构，方形块50滑动进入内锥面块49中，旋转电机9的四个面上都固定安装有电机双面齿条20，防止钢索39牵引旋转电机9上升时发生转动，内锥面块49的方形结构保证旋转电机9的方向，旋转电机9上四个电机双面齿条20保证电机双面齿条20与制动曲柄轮46、电机双面齿条20与双直齿轮21能够形成配合。

Claims (5)

1.一种环境监测深层取样分析设备，包括升降机构和取样机构，取样机构安装在升降机构上，其特征在于：

升降机构包括总支架（1），总支架（1）上固定安装有上端板（2），上端板（2）上固定安装有升降电机（3），升降电机（3）的输出轴上固定安装有输入带轮（4），总支架（1）上转动安装有升降螺杆（7），升降螺杆（7）上固定安装有输出带轮（6），输出带轮（6）和输入带轮（4）上固定安装有皮带（5），输入带轮（4）、皮带（5）、输出带轮（6）形成皮带连接，总支架（1）上滑动安装有升降板（8），升降板（8）与升降螺杆（7）形成螺纹配合；

取样机构包括旋转电机（9），旋转电机（9）上固定安装有电机支架（10），电机支架（10）滑动安装在升降板（8）上，旋转电机（9）的输出轴上固定安装有联轴器（12），联轴器（12）上固定安装有取样筒（13）；

输入带轮（4）上固定安装有主动锥齿轮（37），上端板（2）上转动安装有混合锥齿轮（36），混合锥齿轮（36）上固定安装有混合直齿轮（35），上端板（2）上固定安装有组合轮座（32），组合轮座（32）上滑动安装有组合轮架（33），组合轮架（33）上转动安装有主动线轮（38），主动线轮（38）上固定安装有钢索（39），上端板（2）上转动安装有从动线轮（40），旋转电机（9）上固定安装有方形块（50），钢索（39）经过从动线轮（40）的表面，钢索（39）与方形块（50）固定连接，主动线轮（38）上固定安装有组合轮齿轮（34），组合轮齿轮（34）与混合直齿轮（35）形成齿轮配合；

取样分析设备包括旋压机构，旋压机构包括旋压板（11），旋压板（11）转动安装在升降板（8）上，升降板（8）上滑动安装有第一齿条（14），升降板（8）上转动安装有第一齿轮（15），第一齿轮（15）与第一齿条（14）形成齿轮齿条配合，第一齿轮（15）上固定安装有第二齿轮（16），升降板（8）上滑动安装有第二齿条（17），第二齿条（17）与第二齿轮（16）形成齿轮齿条配合，第二齿条（17）上固定安装有第三齿条（18），旋压板（11）上固定安装有第三齿轮（19），第三齿轮（19）与第三齿条（18）形成齿轮齿条配合；

升降板（8）上转动安装有双直齿轮（21），升降板（8）上滑动安装有滑动双面齿条（22），旋转电机（9）上固定安装有电机双面齿条（20），总支架（1）上固定安装有齿条滑架（24），总支架（1）上转动安装有下端齿轮（23），下端齿轮（23）与滑动双面齿条（22）形成齿轮齿条配合，齿条滑架（24）上滑动安装有长齿条（25），长齿条（25）与下端齿轮（23）形成齿轮齿条配合，上端板（2）上转动安装有曲柄齿轮（26），曲柄齿轮（26）上转动安装有曲柄连杆（27），组合轮座（32）上滑动安装有滑块齿条（28），滑块齿条（28）与曲柄连杆（27）转动连接，上端板（2）上固定安装有固定圆盘（30），固定圆盘（30）上转动安装有丝杆齿轮（29），丝杆齿轮（29）与滑块齿条（28）形成齿轮齿条配合，组合轮架（33）上固定安装有滑动丝杆（31），丝杆齿轮（29）设置有内螺纹，滑动丝杆（31）与丝杆齿轮（29）形成螺纹配合；

取样分析设备包括制动机构，制动机构包括复合直齿轮（43），复合直齿轮（43）转动安装在上端板（2）上，复合直齿轮（43）上转动安装有复合锥齿轮（44），复合直齿轮（43）与复合锥齿轮（44）之间安装有单向转动组件，复合直齿轮（43）正转带动复合锥齿轮（44）转动，复合直齿轮（43）反转不会带动复合锥齿轮（44）转动，复合直齿轮（43）与电机双面齿条（20）形成齿轮齿条配合，上端板（2）上转动安装有曲柄锥齿轮（45），曲柄锥齿轮（45）与复合锥齿轮（44）形成齿轮配合，曲柄锥齿轮（45）上固定安装有制动曲柄轮（46），制动曲柄轮（46）上转动安装有制动连杆（47），升降板（8）上滑动安装有制动齿条（48），制动齿条（48）与制动连杆（47）转动连接，制动齿条（48）与丝杆齿轮（29）形成齿轮齿条配合。

2.根据权利要求1所述的一种环境监测深层取样分析设备，其特征在于：取样筒（13）的下端固定安装有挖掘头。

3.根据权利要求2所述的一种环境监测深层取样分析设备，其特征在于：升降螺杆（7）的下端固定安装有下压盘，下压盘和总支架（1）之间安装有压缩弹簧。

4.根据权利要求3所述的一种环境监测深层取样分析设备，其特征在于：从动线轮（40）上固定安装有从动齿轮（41），上端板（2）上转动安装有阻尼齿轮（42），阻尼齿轮（42）与从动齿轮（41）形成齿轮配合。

5.根据权利要求4所述的一种环境监测深层取样分析设备，其特征在于：上端板（2）上固定安装有内锥面块（49），内锥面块（49）的下端为内圆锥面结构，内锥面块（49）的上端为内方形结构，内锥面块（49）与方形块（50）形成配合。