CN206710128U - 一种触发式水底沉积物采样装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于采样设备领域，并公开了一种触发式水底沉积物采样装置，包括机架、触发组合机构和采样机构，触发组合机构包括蓄力机构和触发机构，蓄力机构包括第一外壳、蓄力弹簧、手轮、蓄力摇杆、齿轮和齿条，触发机构包括第二外壳以及第一限位机构；采样机构包括采样筒、连杆机构、封口片和第二限位机构，封口片铰接在采样筒上并且也铰接在连杆机构上，以用于封堵住所述采样筒的底端，第二限位机构安装在所述机架上，以用于限制连杆机构的位移。本采样装置的蓄力机构和触发机构配合可以让采样筒深入水底进行采样，采样方便，而且连杆机构可以带动封口片转动来对采样筒封口，可以精确有效地实现封口动作，不需担心坚硬物质对采样筒的破坏。

Description

一种触发式水底沉积物采样装置

技术领域

本实用新型属于采样设备领域，更具体地，涉及一种触发式水底沉积物采样装置。

背景技术

水底沉积物采样对于环境监测和资源勘探都有着重要的意义，因此，需要一种便于拆装、简单有效、利于野外操作、可靠性强的水底沉积物采样装置，同时其应该满足取样深度较大、对水下环境扰动较小的要求。现有的沉积物采集器中，抓斗式沉积物采样器和箱式沉积物采样器体积较大，对水底扰动较大，难以做到无损密封采样；一般的杆插式沉积物采样器、柱状沉积物采样器插入泥土的深度有限，仅适用于质地较软的沉积物；振动取样器能够采集硬度较大的沉积物，但其体积较大且水下能量供应不便。此外，目前纯机械式的水底沉积物采样装置虽不需要电力等外源动力驱动，当采样装置到达水底时自动触发采样，由于水下环境的复杂性，在不清楚采样位置是否合适的情况下容易造成采样失败或碰到坚硬物质损伤采样筒。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种触发式水底沉积物采样装置，其可靠性强，通过蓄力机构的蓄力弹簧来蓄积弹力、触发机构来释放弹簧的弹力带动采样机构移动、采样机构来采样，从而实现对采样装置的取样工作的控制。

为实现上述目的，按照本实用新型，提供了一种触发式水底沉积物采样装置，其特征在于，包括机架、蓄力机构、触发机构和采样机构，其中，

所述蓄力机构包括第一外壳、蓄力弹簧、手轮、蓄力摇杆、齿轮和齿条，所述触发机构包括第二外壳和安装在所述第二外壳上的第一限位机构，所述第一外壳和第二外壳均固定安装在所述机架上并且所述第一外壳的顶端设置有顶盖，所述蓄力弹簧的顶端固定安装在所述顶盖的底端，所述手轮上安装所述蓄力摇杆，所述蓄力摇杆可转动安装在所述第二外壳上，所述齿轮安装在所述蓄力摇杆上，所述齿条与所述齿轮啮合；

所述采样机构包括采样筒、连杆机构、封口片和第二限位机构，所述采样筒的顶端分别连接蓄力弹簧的底端和所述齿条的底端，所述连杆机构安装在所述机架上，所述封口片铰接在所述采样筒的底部并且也铰接在所述连杆机构上，所述第二限位机构安装在所述机架上，以用于限制所述连杆机构的位移。

优选地，所述第一限位机构包括棘轮、棘爪、拨杆、铰接杆、限位盒、推杆、触发电机和触发弹簧，所述棘轮安装在所述蓄力摇杆上，所述棘爪安装在所述拨杆的一端，所述拨杆安装在所述铰接杆上，所述铰接杆通过竖直设置的铰轴铰接在所述第二外壳的内壁上，所述限位盒安装在所述第二外壳上，所述拨杆的另一端穿过所述限位盒，所述限位盒的顶端设置有缺口，所述推杆的一端连接在所述触发电机的转轴上，所述推杆的另一端伸入所述限位盒内并且该端在对应于所述缺口的位置设置有与所述缺口配合的第一限位凸台，所述触发弹簧穿装在所述推杆上并且其位于所述凸台和所述拨杆之间。

优选地，所述连杆机构包括第一连杆、第二连杆和第三连杆，所述第一连杆竖直设置并且穿过所述机架，所述第一连杆的上端设置有第二限位凸台，所述第二连杆的上端铰接在所述第一连杆的下端，所述第三连杆的上端铰接在所述第二连杆的下端，所述第三连杆的下端铰接所述封口片。

优选地，所述第二限位机构包括封套和膨胀扣，所述封套固定安装在所述机架上，所述膨胀扣设置在所述封套内，所述膨胀扣具有大端和小端，所述第一连杆穿过所述膨胀扣并且沿所述第一连杆的纵向设置有多个横槽。

优选地，所述采样筒的顶端向上设置有弹簧支撑杆并且所述弹簧支撑杆穿过所述第一外壳顶端的顶盖，所述蓄力弹簧穿装在所述弹簧支撑杆上。

优选地，所述机架包括支撑架及共同安装在所述支撑架上的上支撑平台、中支撑平台和下支撑平台，所述第二外壳和第一外壳分别安装在所述中支撑平台上，所述蓄力弹簧穿过所述中支撑平台，所述下支撑平台上设置有便于所述采样筒移动的通孔。

优选地，所述中支撑平台和下支撑平台通过多根中间支撑杆连接在一起。

优选地，所述采样筒包括外筒和内筒，所述外筒包括通过合页连接在一起的左半筒和右半筒，所述外筒的内壁设置有用于承接所述内筒的支撑凸台。

优选地，所述机架上设置有水下摄像机。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1)本采样装置的蓄力机构和触发机构配合，通过齿轮齿条机构带动采样筒上移而压缩蓄力弹簧进行蓄力，通过触发电机控制推杆和拨杆运动，可以使棘轮棘爪机构实现对棘轮转动的限制和解除对棘轮机构转动的限制，让采样筒可以深入水底进行采样，采样方便，而且连杆机构可以带动封口片转动来对采样筒封口，可以精确有效地实现封口动作，不需担心坚硬物质对采样筒的破坏。

2)通过水下摄像机，可以在选择合适的采样位置后，通过电控触发，从而实现在水面实时操控采样装置的取样工作，保证了整个取样过程的可靠性与准确性。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中触发机构的结构示意图；

图3是本实用新型中采样机构的结构示意图；

图4是本实用新型中阻尼机构的细节示意图；

图5是本实用新型中膨胀扣的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

参照图1～图5，一种触发式水底沉积物采样装置，包括机架37、蓄力机构3、触发机构4和采样机构38，其中，

所述蓄力机构3包括第一外壳2、蓄力弹簧19、手轮5、蓄力摇杆6、齿轮和齿条1，所述触发机构4包括第二外壳22和安装在所述第二外壳22上的第一限位机构，所述第一外壳2和第二外壳22均固定安装在所述机架37上并且所述第一外壳2的顶端设置有顶盖39，所述蓄力弹簧19的顶端固定安装在所述顶盖39的底端，所述手轮5上安装所述蓄力摇杆6，所述蓄力摇杆6可转动安装在所述第二外壳22上，所述第一限位机构用于限制所述蓄力摇杆6的转动或解除对所述蓄力摇杆6转动的限制，所述齿轮安装在所述蓄力摇杆6上，所述齿条1与所述齿轮啮合；

所述采样机构38包括采样筒、连杆机构、封口片12和第二限位机构9，所述采样筒的顶端分别连接蓄力弹簧19的底端和所述齿条1的底端，所述连杆机构安装在所述机架37上，所述封口片12铰接在所述采样筒的底部并且也铰接在所述连杆机构上，以用于在采样后与所述连杆机构配合封堵住所述采样筒的底端，所述第二限位机构9安装在所述机架37上，以用于限制所述连杆机构的位移。

作为一种优选，所述第一限位机构包括棘轮23、棘爪24、拨杆25、铰接杆、限位盒36、推杆27、触发电机28和触发弹簧26，所述棘轮23安装在所述蓄力摇杆6上，所述棘爪24安装在所述拨杆25的一端，以用于控制所述棘轮23的转动，所述拨杆25安装在所述铰接杆上，所述铰接杆通过竖直设置的铰轴铰接在所述第二外壳22的内壁上，所述限位盒36安装在所述第二外壳22上，所述拨杆25的另一端穿过所述限位盒36，所述限位盒36的顶端设置有缺口，所述推杆27的一端连接在所述触发电机28的转轴上，所述推杆27的另一端伸入所述限位盒36内并且该端在对应于所述缺口的位置设置有与所述缺口配合的第一限位凸台31，所述触发弹簧26穿装在所述推杆27上并且其位于所述凸台和所述拨杆25之间，以用于推动所述拨杆25绕所述铰轴转动，从而使所述棘爪24限制所述棘轮23的转动或使所述棘爪24解除对所述棘轮23的转动限制。此外，作为另一种优选，第一限位机构也可以采用气缸与挡片配合的结构，气缸安装在第二外壳22上，挡片安装在蓄力摇杆6上，通过活塞杆的移动也能对蓄力摇杆6的转动进行锁定和解除锁定。

进一步，所述连杆机构包括第一连杆7、第二连杆10和第三连杆11，所述第一连杆7竖直设置并且穿过所述机架37，所述第一连杆7的上端设置有第二限位凸台32，以用于限制所述第一连杆7向下的移动行程，所述第二连杆10的上端铰接在所述第一连杆7的下端，所述第三连杆11的上端铰接在所述第二连杆10的下端，所述第三连杆11的下端铰接所述封口片12。作为一种优选，所述第二限位机构9包括封套33和膨胀扣34，所述封套33固定安装在所述机架37上，所述膨胀扣34设置在所述封套33内，所述膨胀扣34具有大端和小端，所述第一连杆7穿过所述膨胀扣34并且沿所述第一连杆7的纵向设置有多个横槽35，以用于与所述膨胀扣34的小端配合限制所述第一连杆7的移动。第二限位凸台32向下移动到与所述封套33接触时就可以限制第一连杆7继续向下移动了。

此外，第二限位机构9还可以选择电器件配合夹具的结构，通过电器件控制夹具让夹具夹住第一连杆7，从而当第一连杆7移动到设定位置时进行限位。

进一步，所述采样筒的顶端向上设置有弹簧支撑杆21，并且所述弹簧支撑杆21穿过所述第一外壳2顶端的顶盖39，所述蓄力弹簧19穿装在所述弹簧支撑杆21上。

进一步，所述机架37包括支撑架18及共同安装在所述支撑架18上的上支撑平台20、中支撑平台17和下支撑平台15，支撑架18围成四面体形状，所述第二外壳22和第一外壳2分别安装在所述中支撑平台17上，所述蓄力弹簧19穿过所述中支撑平台17，所述下支撑平台15上设置有便于所述采样筒移动的通孔。另外，在支撑架18上还安装有尼龙轨道轮13，尼龙轨道轮13与采样筒的外壁接触，可以防止采样筒的抖动并对采样筒的上下移动进行导向。

进一步，所述中支撑平台17和下支撑平台15通过多根中间支撑杆16连接在一起。

进一步，所述采样筒包括外筒30和内筒，所述外筒30包括通过合页连接在一起的左半筒8和右半筒29，所述外筒30的内壁设置有用于承接所述内筒的支撑凸台。

进一步，所述机架37上设置有水下摄像机，这样方便了解水下状况。

为了防止采样筒在采样下落过程中，封口片12遇到阻力带动连杆机构提前封口，在所述外筒的外侧壁上设置了第二限位机构9，同时在所述第一连杆7的侧面增加横槽35，第二限位机构9的膨胀扣34为一刚性薄片，在采样前，由于膨胀扣34的阻尼作用，所述的封口片12在采样下落过程中遇到较小阻力带动所述第三连杆11转动时，所述第一连杆7只能单向地朝下运动而其向上会被膨胀扣34的小端进入横槽35内限制而锁死，因而不会提前封口，在采样结束后，人工卸掉所述第二限位机构9。

所述的封口片12呈薄片状，在开始采样前，该封口片12保持竖直状态，在采样过程中，所述的封口片12逐渐堵住所述采样筒的外筒30，嵌合在一起以实现封口作用，在采样完成、整个装置往水面上提取时，所述的封口片12一直保持封口状态。

在正式进行进入水底采样之前，打开左半筒8与右半筒29，将内筒放入外筒30内，接着将左半筒8与右半筒29围合成圆筒状，然后用锁紧装置加以固定。前期准备工作完成后，然后正式开始进行采样工作。

首先是蓄力阶段，需要给蓄力弹簧19储备足够的弹性势能，通过人力在船上转动手轮5，在蓄力摇杆6的旋转带动下，齿轮3带动齿条1开始工作，从而齿条1又带动采样筒向上移动，压缩蓄力弹簧19进行蓄力，蓄力完成后，摇动拨杆25以将棘爪24拨到棘轮23上，此时棘轮23和蓄力摇杆6的反向旋转运动被棘爪24锁死，继而蓄力摇杆6上的齿轮3也被反向锁死，从而防止蓄力摇杆6反转及防止蓄力弹簧19反弹。

接着是释放采样设备阶段，将整个采样装置放入水中使其缓慢下落到水中时，可以通过配套的水下摄像机辨别水底状况，在当前水底采样环境较差时，采样船继续前行直至寻找到适宜的采样位置时就开始着落，三个支脚14插入到水底沉积物中，等待水面控制人员给出采样指令。

然后是触发采样阶段，当信号通过电缆传输到触发机构，触发机构接受到采样指令后，触发部分的触发电机28控制推杆27旋转一定角度，从而推杆27上的第一限位凸台31旋转出限位盒36的缺口，此时原本一直处于压缩状态的触发弹簧26带动推杆27向前弹出，其推动力作用在拨杆25上，从而使拨杆25转动并带动棘轮23上的棘爪24离开棘轮23，蓄力摇杆6的反向旋转运动被解锁，蓄力弹簧19释放弹性势能，整个采样机构在重力以及蓄力弹簧19的弹性势能的双重作用下向下运动，左半筒8、右半筒29以及内部的内筒被迅速弹射进水底沉积物中，当水底沉积物进入到内筒一定深度后，由于第一连杆7最顶端设有第二限位凸台32，该第二限位凸台32与封套33接触而导致第一连杆7不再继续向下运动，而采样筒还在继续向下移动，此时就使第一连杆7与采样筒具有相对运动，第二连杆10以及第三连杆11带动封口片12对外筒30进行封口。

最后是采样完成阶段，当水下采样工作完成、整个采样装置通过缆绳提拉到船上时，取出已采集好预定容量的沉积物的内筒，然后更换新的内筒，继而可以再重新对蓄力弹簧19进行蓄力，同时，让封套33离开膨胀扣34从而使膨胀扣34松开第一连杆7，然后将第一连杆7移动恢复至初始位置。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种触发式水底沉积物采样装置，其特征在于，包括机架、蓄力机构、触发机构和采样机构，其中，

所述蓄力机构包括第一外壳、蓄力弹簧、手轮、蓄力摇杆、齿轮和齿条，所述触发机构包括第二外壳和安装在所述第二外壳上的第一限位机构，所述第一外壳和第二外壳均固定安装在所述机架上并且所述第一外壳的顶端设置有顶盖，所述蓄力弹簧的顶端固定安装在所述顶盖的底端，所述手轮上安装所述蓄力摇杆，所述蓄力摇杆可转动安装在所述第二外壳上，所述齿轮安装在所述蓄力摇杆上，所述齿条与所述齿轮啮合；

所述采样机构包括采样筒、连杆机构、封口片和第二限位机构，所述采样筒的顶端分别连接蓄力弹簧的底端和所述齿条的底端，所述连杆机构安装在所述机架上，所述封口片铰接在所述采样筒的底部并且也铰接在所述连杆机构上，所述第二限位机构安装在所述机架上，以用于限制所述连杆机构的位移。

2.根据权利要求1所述的一种触发式水底沉积物采样装置，其特征在于，所述第一限位机构包括棘轮、棘爪、拨杆、铰接杆、限位盒、推杆、触发电机和触发弹簧，所述棘轮安装在所述蓄力摇杆上，所述棘爪安装在所述拨杆的一端，所述拨杆安装在所述铰接杆上，所述铰接杆通过竖直设置的铰轴铰接在所述第二外壳的内壁上，所述限位盒安装在所述第二外壳上，所述拨杆的另一端穿过所述限位盒，所述限位盒的顶端设置有缺口，所述推杆的一端连接在所述触发电机的转轴上，所述推杆的另一端伸入所述限位盒内并且该端在对应于所述缺口的位置设置有与所述缺口配合的第一限位凸台，所述触发弹簧穿装在所述推杆上并且其位于所述凸台和所述拨杆之间。

3.根据权利要求1所述的一种触发式水底沉积物采样装置，其特征在于，所述连杆机构包括第一连杆、第二连杆和第三连杆，所述第一连杆竖直设置并且穿过所述机架，所述第一连杆的上端设置有第二限位凸台，所述第二连杆的上端铰接在所述第一连杆的下端，所述第三连杆的上端铰接在所述第二连杆的下端，所述第三连杆的下端铰接所述封口片。

4.根据权利要求3所述的一种触发式水底沉积物采样装置，其特征在于，所述第二限位机构包括封套和膨胀扣，所述封套固定安装在所述机架上，所述膨胀扣设置在所述封套内，所述膨胀扣具有大端和小端，所述第一连杆穿过所述膨胀扣并且沿所述第一连杆的纵向设置有多个横槽。

5.根据权利要求1所述的一种触发式水底沉积物采样装置，其特征在于，所述采样筒的顶端向上设置有弹簧支撑杆并且所述弹簧支撑杆穿过所述第一外壳顶端的顶盖，所述蓄力弹簧穿装在所述弹簧支撑杆上。

6.根据权利要求1所述的一种触发式水底沉积物采样装置，其特征在于，所述机架包括支撑架及共同安装在所述支撑架上的上支撑平台、中支撑平台和下支撑平台，所述第二外壳和第一外壳分别安装在所述中支撑平台上，所述蓄力弹簧穿过所述中支撑平台，所述下支撑平台上设置有便于所述采样筒移动的通孔。

7.根据权利要求6所述的一种触发式水底沉积物采样装置，其特征在于，所述中支撑平台和下支撑平台通过多根中间支撑杆连接在一起。

8.根据权利要求1所述的一种触发式水底沉积物采样装置，其特征在于，所述采样筒包括外筒和内筒，所述外筒包括通过合页连接在一起的左半筒和右半筒，所述外筒的内壁设置有用于承接所述内筒的支撑凸台。

9.根据权利要求1所述的一种触发式水底沉积物采样装置，其特征在于，所述机架上设置有水下摄像机。