CN116448491B - 一种海洋水质监测取样装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种海洋水质监测取样装置，涉及海洋监测设备技术领域，包括监测箱，监测箱中设置有调节腔和若干采样腔，调节腔的一端设置有第一开口，另一端固定有第一压缩弹簧，第一压缩弹簧的活动端连接滑动设置在调节腔中的滑块；若干采样腔沿滑块的滑动方向依次分布，采样腔的顶部设置有与调节腔连通的进水口，第一压缩弹簧在自然状态下，若干进水口和第一开口分别位于滑块两侧；采样腔内设置有能够封堵进水口的浮球；本发明通过设置第一压缩弹簧和滑块，使得监测箱下降到一定深度后，采样腔的进水口能够自动打开，使海水进入采样腔，并通过采样腔中的浮球对进水口进行封堵，完成对指定深度的海水进行采集，并且结构更加简单，制造成本更低。
Description
技术领域
本发明涉及海洋监测设备技术领域，特别是涉及一种海洋水质监测取样装置。
背景技术
海洋水质监测仪，按一定技术要求用以定期或连续测定海水质量的仪器。浮标式水质自动监测站是近岸海域等流域内的现场水质自动监测实验室，是以水质监测仪为核心，运用传感器技术，结合浮标体、电源供电系统、数据传输设备组成的放置于水域内的小型水质监测系统，用于连续自动监测被测水体的水质变化情况，客观地记录水质状况，及时发现水质异常变化，进而实现对该水域或下游进行水质污染预报，研究水体扩散、自净规律等，达到掌握水质和污染物通量，防治水污染事故，为环境保护管理部门提供技术服务的目的。
目前的海洋水质监测取样装置通常分为两种，一种是能够在一定范围内的海面上漂浮，水质监测系统对海水进行水质监测，优点是监测方便；另一种是利用采样设备先对目标深度的海水进行采样，然后利用监测仪器进行水质监测，优点是能够对不同深度的海水进行水质监测。
对目标深度海水进行取样的装置，如申请号为“202211127734.7”，名称为“一种海洋水质监测用海水取样装置”的发明专利，其能够在船上操控进行取样，但是取样装置只能够对一种深度的海水进行取样，无法多次取样；申请号为“202111536085.1”，名称为“一种海洋牧场水质监测设备”的发明专利中，设置有若干个取样室，每个取样室中均设置有取样活塞，能够对不同深度的海水分别进行取样，但是其需要设置多个动力装置来驱动活塞，结构较为复杂。
因此，研发一种新型的海洋水质监测取样装置至关重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种海洋水质监测取样装置，以解决现有技术存在的问题，使得监测箱下降到一定深度后，采样腔的进水口能够自动打开，使海水进入采样腔，并通过采样腔中的浮球对进水口进行封堵，完成对指定深度的海水进行采集，并且结构更加简单，制造成本更低。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种海洋水质监测取样装置，包括用于固定在绳索上的监测箱，所述监测箱中设置有调节腔和若干采样腔，所述调节腔的一端设置有第一开口，另一端固定有第一压缩弹簧，所述第一压缩弹簧的活动端连接滑动设置在所述调节腔中的滑块，所述滑块与所述调节腔的内壁密封连接；若干所述采样腔沿所述滑块的滑动方向依次分布，所述采样腔的顶部设置有与所述调节腔连通的进水口，所述第一压缩弹簧在自然状态下，若干所述进水口和所述第一开口分别位于所述滑块两侧；所述采样腔内设置有能够封堵所述进水口的浮球。
优选的，沿所述滑块的滑动方向，所述监测箱中还设置有与所述采样腔交替设置的挡块容纳腔，所述挡块容纳腔与所述采样腔通过隔板进行分隔；所述挡块容纳腔的顶部通过第二开口与所述调节腔连通，所述第二开口处设置有伸入所述调节腔内的挡块，所述挡块用于阻碍所述滑块滑动；所述监测箱中还设置有联动机构，所述联动机构包括触发端和支撑端，所述触发端位于所述采样腔内，用于获取所述浮球的位置，所述支撑端位于所述挡块容纳腔内，用于支撑所述挡块；当所述触发端获取所述浮球上升至顶部封堵所述进水口时，所述支撑端失去对所述挡块的支撑作用，使所述挡块落至所述挡块容纳腔底部。
优选的，所述联动机构包括设置在所述分隔板顶端的铰接轴和均固定在所述铰接轴上的拨板、支撑板，所述铰接轴沿所述滑块的滑动方向旋转，所述拨板位于所述采样腔内所述浮球的上浮路径上，所述支撑板位于所述挡块容纳腔内；所述分隔板上还设置有与所述支撑板连接的第二压缩弹簧，所述支撑板在所述第二压缩弹簧的弹力作用下支撑所述挡块，使所述挡块自所述第二开口伸入所述调节腔内。
优选的，所述隔板的侧壁上设置有容纳腔，所述第二压缩弹簧的端部固定在所述容纳腔内。
优选的，所述采样腔的顶部设置有顶板，所述顶板的下表面为沿所述浮球上升方向直径逐渐缩小的锥形结构，所述进水口位于所述锥形结构的顶端。
优选的，所述拨板与所述支撑板的夹角为90°，所述拨板位于所述顶板的下方，所述浮球将所述进水口封堵时，所述拨板与所述顶板贴合，所述支撑板与所述隔板侧壁贴合。
优选的，所述监测箱的底部设置有配重块。
优选的，所述海洋水质监测取样装置还包括监测船，所述监测船上设置有电机、减速机和卷筒，所述电机的输出端通过所述减速机与所述卷筒传动连接，所述卷筒上缠绕有所述绳索。
优选的，所述监测箱的侧壁上沿周向均匀设置有若干固定片，所述固定片的端部均通过拉绳与所述绳索固定连接。
优选的，所述绳索上设置有刻度标识。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
1、本发明通过设置第一压缩弹簧和滑块，使得监测箱下降到一定深度后，采样腔的进水口能够自动打开，使海水进入采样腔，并通过采样腔中的浮球对进水口进行封堵，完成对指定深度的海水进行采集，并且结构更加简单，制造成本更低；
2、本发明通过设置挡块和联动机构，当垃圾堵塞第一容纳腔的进水口，导致无法进水时，浮球不会上升至顶端触发联动机构，从而可以避免滑块进一步向内滑动，使得调节腔、其他容纳腔中继续进入垃圾，导致后续清理困难的情况出现。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中监测箱的整体示意图；
图2为监测箱的侧剖示意图；
图3为采样腔采样完成后的结构示意图；
图4为采样腔的整体示意图；
图5为采样腔的局部剖示意图(省略联动构件)；
图6为本发明中海洋水质监测取样装置的整体结构示意图；
其中，1、监测箱；2、调节腔；3、第一采样腔；4、第二采样腔；5、第一开口；6、第一压缩弹簧；7、滑块；8、进水口；9、浮球；10、顶板；11、挡块；12、挡块容纳腔；13、第二开口；14、铰接轴；15、拨板；16、支撑板；17、第二压缩弹簧；18、绳索；19、拉绳；20、监测船；21、卷筒；22、固定片；23、配重块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所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做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。
本发明的目的是提供一种海洋水质监测取样装置，以解决现有技术存在的问题，使得监测箱下降到一定深度后，采样腔的进水口能够自动打开，使海水进入采样腔，并通过采样腔中的浮球对进水口进行封堵，完成对指定深度的海水进行采集，并且结构更加简单，制造成本更低。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1～图6所示，本实施例提供一种海洋水质监测取样装置，包括用于固定在绳索18上的监测箱1，监测箱1中设置有调节腔2和若干采样腔，调节腔2的一端设置有第一开口5，另一端固定有第一压缩弹簧6，第一压缩弹簧6的活动端连接滑动设置在调节腔2中的滑块7，滑块7与调节腔2的内壁密封连接；若干采样腔沿滑块7的滑动方向依次分布，按照距离第一开口5的距离，将若干采样腔依次命名为第一采样腔3、第二采样腔4···第N采样腔，采样腔的顶部设置有与调节腔2连通的进水口8，第一压缩弹簧6在自然状态下，若干进水口8和第一开口5分别位于滑块7两侧；采样腔内设置有能够封堵进水口8的浮球9。
采样时，将监测箱1通过绳索18下放到海中，随着监测箱1的不断下沉，海水压强逐渐增大，海水自第一开口5进入调节腔2后，逐渐推动滑块7滑动，使得第一压缩弹簧6被压缩；当监测箱1下降到指定深度后，第一压缩弹簧6达到一定的压缩形变量，使第一采样腔3顶部的进水口8暴露出来，海水则自进水口8进入第一采样腔3中，第一采样腔3内的浮球9受到海水的浮力上浮，最终将进水口8封堵，不再进水，第一采样腔3采样完成；当监测箱1继续下降达到另一指定深度后，第一压缩弹簧6的压缩变形量进一步增大，使得第二采样腔4顶部的进水口8暴露出来，海水进入第二采样腔4中，直至浮球9堵住进水口8；重复上述过程，直至所有的采样腔完成对海水的采样。
由此，本实施例通过设置第一压缩弹簧6和滑块7，使得监测箱1下降到一定深度后，采样腔的进水口8能够自动打开，使海水进入采样腔，并通过采样腔中的浮球9对进水口8进行封堵，完成对指定深度的海水进行采集。另外，本实施例的结构更加简单，制造成本更低，在采样前，工作人员仅需要挑选合适弹性系数的第一弹簧，保证监测箱1到达设定深度时第一压缩弹簧6的压缩量正好能够到进水口8的位置，不需要设置电驱动结构将进水口8开启、关闭。
需要说明的是，由于不同深度的海水压强与第一压缩弹簧6的弹力变化均为线性的，当采样深度间隔相等时，本实施例中相邻采样腔的进水口8间距是相等的，且与自然状态下滑块7距第一采样腔3的进水口8距离相等；当然，如果采样深度间隔不等，根据采样深度设计采样腔的位置即可。
进一步的，本实施例中采样腔的顶部设置有顶板10，顶板10的下表面为沿浮球9上升方向直径逐渐缩小的锥形结构，进水口8位于锥形结构的顶端，便于浮球9上升至顶部的进水口8处。
沿滑块7的滑动方向，监测箱1中还设置有与采样腔交替设置的挡块容纳腔12，挡块容纳腔12与采样腔通过隔板进行分隔；挡块容纳腔12的顶部通过第二开口13与调节腔2连通，第二开口13处设置有伸入调节腔2内的挡块11，挡块11用于阻碍滑块7滑动；监测箱1中还设置有联动机构，联动机构包括触发端和支撑端，触发端位于采样腔内，用于获取浮球9的位置，支撑端位于挡块容纳腔12内，用于支撑挡块11。当触发端获取浮球9上升至顶部封堵进水口8时，支撑端失去对挡块11的支撑作用，使挡块11落至挡块容纳腔12底部。具体的，联动机构包括设置在分隔板顶端的铰接轴14和均固定在铰接轴14上的拨板15、支撑板16，铰接轴14沿滑块7的滑动方向旋转，拨板15位于采样腔内浮球9的上浮路径上，支撑板16位于挡块容纳腔12内；分隔板上还设置有与支撑板16连接的第二压缩弹簧17，支撑板16在第二压缩弹簧17的弹力作用下支撑挡块11，使挡块11自第二开口13伸入调节腔2内。正常状态下，支撑板16对挡块11起到支撑作用，当滑块7运动到一定深度使得第一容纳腔的进水口8开启后，滑块7被挡块11进行阻挡，而不能继续滑动。当第一容纳腔内的水位逐渐上升，浮球9上升过程中会与拨板15进行干涉，拨板15会在浮球9的带动下绕铰接轴14向上转动，使得支撑板16克服第二压缩弹簧17的弹力同步转动，最终，浮球9上升至顶端，支撑板16转过最大角度，失去对挡块11的支撑作用，挡块11落至挡块容纳腔12的底部。挡块11下落后，失去对滑块7的阻碍作用，使得滑块7在水压的作用下继续移动，直至被下一挡块11阻挡。
本实施例通过设置挡块11和联动机构，能够使得滑块7停止滑动一定时间，保证前一容纳腔的进水口8被封堵之后才能够继续滑动打开下一容纳腔的进水口8。这是由于海洋中存在漂浮或者悬浮垃圾，一旦这类垃圾堵塞进水口8，不仅会导致采样失败，后续的垃圾清理过程也十分困难。本实施例通过设置挡块11和联动机构，当垃圾堵塞第一容纳腔的进水口8，导致无法进水时，浮球9不会上升至顶端触发联动机构，从而可以避免滑块7进一步向内滑动，使得调节腔2、其他容纳腔中继续进入垃圾，导致后续清理困难的情况出现。
另外，联动机构可以采用电子元件，例如在进水口8处设置压力传感器，并在挡块容纳腔12中设置电支撑元件来支撑挡块11，当压力传感器获取浮球9带来的压力信息时，电支撑元件失去对挡块11的支撑作用。但是本实施例中的联动机构采用机械结构而不采用电子元件，可以避免了电子元件在水下潮湿环境中易发生故障、制造维护成本高的问题出现。
进一步的，本实施例中隔板的侧壁上设置有容纳腔，第二压缩弹簧17的端部固定在容纳腔内。拨板15与支撑板16的夹角为90°，拨板15位于顶板10的下方，浮球9将进水口8封堵时，拨板15与顶板10贴合，支撑板16与隔板侧壁贴合。
为了保证监测箱1能够自由下沉，本实施例中监测箱1的底部设置有配重块23，并且配重块23的底部为锥形。
本实施例中的海洋水质监测取样装置还包括监测船20，监测船20上设置有电机、减速机和卷筒21，电机的输出端通过减速机与卷筒21传动连接，卷筒21上缠绕有绳索18，通过电机、减速机带动卷筒21以一定速度下降。绳索18上设置有刻度标识，能够对监测箱1的下降深度进行掌握。当绳索18显示的刻度标识大于设定采样最大深度一定值后，电机反转将监测箱1拉出海面，利用监测船20上的监测设备进行水质检测。
同时，本实施例中监测箱1的侧壁上沿周向均匀设置有若干固定片22，固定片22的端部均通过拉绳19与绳索18固定连接，利用多根拉绳19在不同方向的牵拉，避免监测箱1在海流的作用下侧翻。
根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内。
需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (10)
1.一种海洋水质监测取样装置，其特征在于，包括用于固定在绳索上的监测箱，所述监测箱中设置有调节腔和若干采样腔，所述调节腔的一端设置有第一开口，另一端固定有第一压缩弹簧，所述第一压缩弹簧的活动端连接滑动设置在所述调节腔中的滑块，所述滑块与所述调节腔的内壁密封连接；若干所述采样腔沿所述滑块的滑动方向依次分布，所述采样腔的顶部设置有与所述调节腔连通的进水口，所述第一压缩弹簧在自然状态下，若干所述进水口和所述第一开口分别位于所述滑块两侧；所述采样腔内设置有能够封堵所述进水口的浮球。
2.根据权利要求1所述的海洋水质监测取样装置，其特征在于，沿所述滑块的滑动方向，所述监测箱中还设置有与所述采样腔交替设置的挡块容纳腔，所述挡块容纳腔与所述采样腔通过隔板进行分隔；所述挡块容纳腔的顶部通过第二开口与所述调节腔连通，所述第二开口处设置有伸入所述调节腔内的挡块，所述挡块用于阻碍所述滑块滑动；所述监测箱中还设置有联动机构，所述联动机构包括触发端和支撑端，所述触发端位于所述采样腔内，用于获取所述浮球的位置，所述支撑端位于所述挡块容纳腔内，用于支撑所述挡块；当所述触发端获取所述浮球上升至顶部封堵所述进水口时，所述支撑端失去对所述挡块的支撑作用，使所述挡块落至所述挡块容纳腔底部。
3.根据权利要求2所述的海洋水质监测取样装置，其特征在于，所述联动机构包括设置在所述隔板顶端的铰接轴和均固定在所述铰接轴上的拨板、支撑板，所述铰接轴沿所述滑块的滑动方向旋转，所述拨板位于所述采样腔内所述浮球的上浮路径上，所述支撑板位于所述挡块容纳腔内；所述隔板上还设置有与所述支撑板连接的第二压缩弹簧，所述支撑板在所述第二压缩弹簧的弹力作用下支撑所述挡块，使所述挡块自所述第二开口伸入所述调节腔内。
4.根据权利要求3所述的海洋水质监测取样装置，其特征在于，所述隔板的侧壁上设置有容纳腔，所述第二压缩弹簧的端部固定在所述容纳腔内。
5.根据权利要求3所述的海洋水质监测取样装置，其特征在于，所述采样腔的顶部设置有顶板，所述顶板的下表面为沿所述浮球上升方向直径逐渐缩小的锥形结构，所述进水口位于所述锥形结构的顶端。
6.根据权利要求5所述的海洋水质监测取样装置，其特征在于，所述拨板与所述支撑板的夹角为90°，所述拨板位于所述顶板的下方，所述浮球将所述进水口封堵时，所述拨板与所述顶板贴合，所述支撑板与所述隔板侧壁贴合。
7.根据权利要求1所述的海洋水质监测取样装置，其特征在于，所述监测箱的底部设置有配重块。
8.根据权利要求1~7任意一项所述的海洋水质监测取样装置，其特征在于，所述海洋水质监测取样装置还包括监测船，所述监测船上设置有电机、减速机和卷筒，所述电机的输出端通过所述减速机与所述卷筒传动连接，所述卷筒上缠绕有所述绳索。
9.根据权利要求8所述的海洋水质监测取样装置，其特征在于，所述监测箱的侧壁上沿周向均匀设置有若干固定片，所述固定片的端部均通过拉绳与所述绳索固定连接。
10.根据权利要求9所述的海洋水质监测取样装置，其特征在于，所述绳索上设置有刻度标识。
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