CN211374204U - 一种用于浅水区的水下采样装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于浅水区的水下采样装置，包括安装筒，在所述安装筒的顶板上通过螺栓安装有旋转电机，所述旋转电机的输出轴穿过所述顶板连接在旋转筒的顶盖上；所述顶盖的底部设有数个电机安装板，数个所述电机安装板上固定安装有直线电机，在所述直线电机上通过支架安装有采样器；在所述安装筒的顶板上还设有为液压伸缩杆提供动力的液压盒，所述液压伸缩杆固定安装在所述安装筒的筒壁外侧的下方，所述液压伸缩杆上安装有脚杯；本实用新型设置多个采样器，实现同一个区域多个采样，不仅提高工作效率还便于数据分析工作。

Description

一种用于浅水区的水下采样装置

技术领域

本发明属于水下探测技术领域的采样器，具体涉及一种用于浅水区的水下采样装置。

背景技术

目前，用于水下探测的采样器一般都是用于海洋环境与资源的调查，国内外都将采样环境定位于深度更大、海底环境更复杂的地方，对于样本的保温及保压的要求也越来越高，因为完成这样的一次水下采样作业不仅仅是单一的一个水下采样模块所能完成的，更需要水面的固定平台（静止的船舶、海上平台等）和较大型的水下运载器作为配套设备；最常用和简易的采集方式是通过弹簧提供动力的，代表为Alvin深潜器上常用的“MajorPair”采样器，采集部分的设计类似注射器的原理，采集时通过储存在弹簧中的势能带动“针管”内的活塞，将外部的水体吸入“针管”内；另一种驱动采样的方式是通过电机驱动，代表为WHOI杰弗里（Jeffrey）等人开发的一种气密性保压采样器，电机可以稳定的控制采集样品的速率，甚至可以控制样品的流入和流出；上述的采样器并不适用于湖泊、近海等浅水区域的采样工作。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于浅水区域的水下采样器，本发明设有多个采样器，可实现同时采集同一个区域的多个采样。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种用于浅水区的水下采样装置，本发明设置有多个采样器，可一次采集多个采样，不仅架构结构简单而且提高了工作效率，实现同时采集同一个区域多个采样，便于数据分析。

本发明是通过以下技术方案予以实现的。

一种用于浅水区的水下采样装置，包括安装筒，在所述安装筒的顶板上通过螺栓安装有旋转电机，所述旋转电机的输出轴穿过所述顶板连接在旋转筒的顶盖上；所述顶盖的底部设有数个电机安装板，数个所述电机安装板上固定安装有直线电机，在所述直线电机上通过支架安装有采样器；在所述安装筒的顶板上还设有为液压伸缩杆提供动力的液压盒，所述液压伸缩杆固定安装在所述安装筒的筒壁外侧的下方，所述液压伸缩杆上安装有脚杯。

本发明还包括控制系统，通过控制系统控制本发明的采样工作；本发明的液压盒与控制系统电连接，在脚杯及采样器上安装有接触式传感器，接触式传感器与控制系统电连接。

具体的，本发明中的脚杯上都安装有传感器，将本发明下放至需要取样的湖底，控制系统通过控制液压盒对液压伸缩杆的长度进行调整，当安装在所述脚杯与湖底相接触后，传感器会传递信息给控制系统，控制系统将通知液压盒停止液压伸缩杆继续向湖底延伸，每个液压伸缩杆单独控制，使得每个脚杯都站在湖底；当确定每个脚杯都站在湖底后，控制系统控制直线电机带动所述采样器向湖底下降，并启动所述采样器进行采样工作。

更进一步的，所述采样器包括安装在所述支架上的潜水泵，所述潜水泵的进水管上设有水下电磁阀，所述水下电磁阀通过管道与后端盖的一端相连通，所述后端盖上套装有采样筒并通过螺栓固定。

所述采样筒的另一端套装在前端盖上，所述前端盖与滤网端盖相连，所述前端盖通过沉头螺栓固定在所述滤网端盖的一端上，所述滤网端盖的另一端依次与导管及采样口相连通；所述采样筒所述前端盖及所述后端盖之间设有密封圈；所述密封圈主要作用在于防止所述采样筒内采集到的样品泄漏以及保压工作。

更进一步的，所述滤网端盖锥形面及所述前端盖内径之间安装过滤网，并通过O型圈固定在所述滤网端盖的锥形面的一端，所述前端盖的端面上轴向设有螺纹孔，所述滤网端盖的凸台上设有与所述螺纹孔相适配的沉头孔。

更进一步的，所述前端盖及所述后端盖的横截面均为锥形；所述采样口呈漏斗状，在所述采样口的端口处设有粗滤网，所述粗滤网可为“井”字型粗滤网和辐射型粗滤网。

更进一步的，所述采样筒采用钢化玻璃制作，所述采样筒呈透明状，可以在不取出样品的前提下观察采集到的水体、沉积物以及生物；在所述采样筒上设有位置传感器，位置传感器与控制系统电连接，当采集的样品到达设定的位置时，所述位置传感器传递信息至控制系统，控制系统停止正在进行采集工作的采样器上的潜水泵停止工作，然后开启下一个所述采样器进行采集工作，当四个所述采样器均完成采集工作后，将本装置提升至水面；取出样品时，首先将所述后端盖从所述采样筒上拆离，取出所述采样筒内的水体采样，然后打开所述滤网端盖将所述过滤网取出，最后取出过滤网内的沉积物；将所有的样品取出后，进行清洗后再重新装配，便于后期的样品的采集工作。

更进一步的，所述过滤网采用18目不锈钢过滤网，所述过滤网的主要在于用于收集湖底的微小颗粒物质，如泥沙等其他微小颗粒物质；所述过滤网的滤网孔的直径越小，所述采样器的压降增大，所述过滤网前端的总压也随着增大，即所述过滤网要承受更强的水流冲击；且由于所述过滤网的压降与流体通过所述过滤网法线方向的流速呈正比，当过滤网造成的压降越大时，会有更多的流体的流动轨迹，提高了所述采样器的高效率采集。

所述采用筒上设有位置传感器，所述导管上还设有单向节流阀，位置传感与控制系统电连接；当所述采样筒内采集的湖底样品到了设定的位置时，所述位置传感器发送消息至控制系统，控制系统控制潜水泵停止工作，每个所述采样器独立控制。

更进一步的，所述顶板上设有数个第一扇形排水孔及圆形排水孔。

更进一步的，所述顶盖上设有数个第二扇形排水孔。

因水具有一定的浮力，为了使本装置在下方的过程中减少因水的浮力产生的阻力，在所述顶板及所述顶盖上分别设置了第一扇形排水孔、圆形排水孔、第二扇形排水孔；并且在下放本装置时，所述第一扇形排水孔及所述第二扇形排水孔及排水孔可随本装置的下降排出旋转筒内的水，可快速将本装置下放至湖底。

更进一步的，所述旋转电机的输出轴通过连接座连接在所述顶盖上。

更进一步的，所述顶盖及所述电机安装板可一体成型或所述电机安装板焊接在所述顶盖的底部。

当所述电机安装板焊接在所述顶盖上时，所述旋转筒的顶盖由一个圆形板制作，在圆形板圆周面的四个方向铣出一个平面，并保证一定平面度；所述用于安装所述直线电机的电机安装板采用矩形板制作，首先在矩形板上利用车床加工用于固定安装所述直线电机的孔，再将所述电机安装板焊接在所述顶盖的底部，每个所述电机安装板对应一个铣出的平面，需要将所述电机安装板与铣出的平面保证在一个平面上，并保证一定的平面度；完成上述工序后再加工所述顶盖的第二扇形排水孔。

本发明不仅仅用于湖泊的采样工作，同时也可适用于浅海、河流等浅水区。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明设置多个采样器，实现同一个区域多个采样，不仅提高工作效率还便于数据分析工作。

2、通过调节本发明中液压伸缩杆使得本装置能更平稳的站在湖底。

3、本发明的采样筒采用钢化玻璃制作，可在不取出样品的前提下观察到水体、沉积物以及生物。

4、本发明结构简单，安装及拆卸方便，便于维修维护。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为本发明的俯视图；

图3为图1中A-A视图；

图4为采样器的结构示意图；

图5为“井”字型粗滤网的结构示意图；

图6为辐射型粗滤网的结构示意图。

图中：1、安装筒；101、顶板；102、螺栓；103、液压伸缩杆；104、脚杯；105、第一扇形排水孔；106、圆形排水孔；2、旋转电机；201、输出轴；202、连接座；3、旋转筒；301、顶盖；302、电机安装板；303、第二扇形排水孔；4、直线电机；401、支架；5、采样器；501、潜水泵；5011、进水管；502、水下电磁阀；503、管道；504、后端盖；505、采样筒；506、六角螺栓；507、前端盖；5071、螺纹孔；508、滤网端盖；5081、凸台；5082、沉头孔；509、沉头螺栓；510、导管；511、采样口；5111、粗滤网；512、密封圈；513、O型圈；514、过滤网；6、液压盒。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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；对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

实施例1

本实施例主要用于湖泊的水下采样工作，如图1-3所示，一种用于浅水区的水下采样装置，包括安装筒1，在所述安装筒1的顶板101上通过螺栓102安装有旋转电机2，所述旋转电机2的输出轴201穿过所述顶板101连接在旋转筒3的顶盖301上；所述顶盖301的底部设有四个电机安装板302，每个所述电机安装板302上固定安装有直线电机4，在所述直线电机4上通过支架401安装有采样器5；在所述安装筒1的顶板101上还设有为液压伸缩杆103提供动力的两个液压盒6，四个所述液压伸缩杆103固定安装在所述安装筒1的筒壁外侧的下方，四个所述液压伸缩杆103均布在所述安装筒1的筒壁外侧的下方，其中一个液压盒6为两个液压伸缩杆103提供动力，本发明中的液压盒6通过控制系统控制，在所述液压盒6内设有控制阀，通过控制阀门来实现对单一的一个压夜液压伸缩杆103的独立控制；所述液压伸缩杆103上安装有脚杯104，脚杯104为万象脚杯，通过调整脚杯的角度使得所述脚杯104的底部与湖底保持平衡。

本发明还包括控制系统，通过控制系统控制本发明的采样工作；本发明的液压盒6与控制系统电连接，在脚杯104及采样器5上安装有传感器，传感器与控制系统电连接。

四个所述脚杯104上都安装有接触式传感器，将本发明下放至需要取样的湖底，控制系统通过控制液压盒6对所述液压伸缩杆103的长度进行调整，当安装在所述脚杯104上的接触式传感器与湖底相接触后，接触式传感器会传递信息给控制系统，控制系统将通知液压盒6停止对所述液压伸缩杆103提供动力，此时所述液压伸缩杆103继续向湖底延伸，每个液压伸缩杆单独控制，使得每个脚杯104都站在湖底，通过控制系统逐一调整四个所述液压伸缩杆103，当确定每个所述脚杯104都站在湖底后，控制系统控制所述直线电机4带动所述采样器5向湖底下降，并启动所述采样器5进行采样工作。

本实施例中设置有四个所述采样器5，四个所述采样器5独立控制，逐一进行采集工作。

如图3所示，所述采样器5包括安装在所述支架401上的潜水泵501，所述支架401呈L型，所述支架401的长边上设有与所述直线电机4相匹配的安装孔，所述支架401的短边上开设有用于穿过所述潜水泵501的进水管5011的孔，以及用于安装所述潜水泵501的安装孔；所述潜水泵501的进水管5011上设有水下电磁阀502，所述水下电磁阀502通过管道503与后端盖504的一端相连通，所述后端盖504上套装有采样筒505并通过六角螺栓506固定，在所述后端盖504径向设有螺纹孔，在所述采样筒505的筒壁上开设有与所述后端盖504径向螺纹孔相适配的径向通孔，所述采样筒505的另一端套装在前端盖507上，所述前端盖507与滤网端盖508相连，所述前端盖507通过沉头螺栓509固定在所述滤网端盖508的一端上，所述滤网端盖508的另一端依次与导管510及采样口511相连通；所述采样筒505与所述前端盖507及所述后端盖504之间设有密封圈512；所述密封圈512主要作用在于防止所述采样筒505内采集到的样品泄漏以及保压工作。

所述滤网端盖508锥形面及所述前端盖507内径之间安装过滤网514，并通过O型圈513固定在所述滤网端盖508的锥形面的的台阶上，所述前端盖507的端面上轴向设有螺纹孔5071，所述滤网端盖508的凸台5081上设有与所述螺纹孔5071相适配的沉头孔5082；所述过滤网514内采集的是湖底的泥沙等微小颗粒物质，随着所述潜水泵501的运转，进行采集工作的同时，所述潜水泵501同时在进行排放的工作，为了将湖底的泥沙采集到，设置了所述过滤网514，因所述潜水泵501的工作原理及结构，所述潜水泵501停止工作后，采集到的样品仍能存储在所述采样筒505内。

所述前端盖507及所述后端盖504的横截面均为锥形；所述采样口511呈漏斗状。

如图5所示，所述采样口511的端口设有粗滤网5111，所述粗滤网5111为“井”字型；如图6所示，所述采样口511端口设置的粗滤网5111为辐射型。

所述采样筒505采用钢化玻璃制作，在所述采样筒505上设有位置传感器，位置传感器与控制系统电连接，当采集的样品到达设定的位置时，所述位置传感器传递信息至控制系统，控制系统停止正在进行采集工作的采样器5上的潜水泵501停止工作，然后开启下一个所述采样器5进行采集工作，当四个所述采样器5均完成采集工作后，将本装置提升至水面；取出样品时，首先将所述后端盖504从所述采样筒505上拆离，取出所述采样筒505内的水体采样，然后打开所述滤网端盖508将所述过滤网514取出，最后取出过滤网514内的沉积物；将所有的样品取出后，进行清洗后再重新装配，便于后期的样品的采集工作。

所述过滤网514采用18目不锈钢过滤网；所述过滤网514的滤网孔的直径越小，所述采样器5的压降增大，所述过滤网514前端的总压也随着增大，即，所述过滤网514要承受更强的水流冲击；且由于所述过滤网514的压降与流体通过所述过滤网514法线方向的流速呈正比，当所述过滤网514造成的压降越大时，会有更多的流体的流动轨迹，提高了所述采样器5的高效率采集。

所述顶板101上设有数个第一扇形排水孔105及圆形排水孔106。

所述顶盖301上设有数个第二扇形排水孔303。

因水具有一定的浮力，为了使本装置在下方的过程中减少因水的浮力产生的阻力，在所述顶板101及所述顶盖301上分别设置了第一扇形排水孔105、圆形排水孔106、第二扇形排水孔303；并且在下放本装置时，所述第一扇形排水孔105及所述第二扇形排水孔303及圆形排水孔106可随本装置的下降排出所述旋转筒3内的水，可快速将本装置下放至湖底。

所述旋转电机2的输出轴201通过连接座202连接在所述顶盖301上。

所述电机安装板302焊接在所述顶盖301的底部。

为减轻本装置的重量，所述旋转筒3的顶盖301由一个圆形板制作，在圆形板圆周面的四个方向铣出一个平面，并保证一定平面度；所述用于安装所述直线电机4的电机安装板302采用矩形板制作，首先在矩形板上利用车床加工用于固定安装所述直线电机4的孔，再将所述电机安装板302焊接在所述顶盖301的底部，每个所述电机安装板302对应一个铣出的平面，需要将所述电机安装板302与铣出的平面保证在一个平面上，并保证一定的平面度；完成上述工序后再加工所述顶盖301的第二扇形排水孔303。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案。

Claims (10)

1.一种用于浅水区的水下采样装置，其特征在于，包括安装筒（1），在所述安装筒（1）的顶板（101）上通过螺栓（102）安装有旋转电机（2），所述旋转电机（2）的输出轴（201）穿过所述顶板（101）连接在旋转筒（3）的顶盖（301）上；所述顶盖（301）的底部设有数个电机安装板（302），数个所述电机安装板（302）上固定安装有直线电机（4），在所述直线电机（4）上通过支架（401）安装有采样器（5）；在所述安装筒（1）的顶板（101）上还设有为液压伸缩杆（103）提供动力的液压盒（6），所述液压伸缩杆（103）固定安装在所述安装筒（1）的筒壁外侧的下方，所述液压伸缩杆（103）上安装有脚杯（104）。

2.根据权利要求1所述的一种用于浅水区的水下采样装置，其特征在于，所述采样器（5）包括安装在所述支架（401）上的潜水泵（501），所述潜水泵（501）的进水管（5011）上设有水下电磁阀（502），所述水下电磁阀（502）通过管道（503）与后端盖（504）的一端相连通，所述后端盖（504）上套装有采样筒（505）并通过六角螺栓（506）固定。

3.根据权利要求2所述的一种用于浅水区的水下采样装置，其特征在于，所述采样筒（505）的另一端套装在前端盖（507）上，所述前端盖（507）与滤网端盖（508）相连，所述前端盖（507）通过沉头螺栓（509）固定在所述滤网端盖（508）的一端上，所述滤网端盖（508）的另一端依次与导管（510）及采样口（511）相连通；所述采样筒（505）与所述前端盖（507）及所述后端盖（504）之间设有密封圈（512）。

4.根据权利要求3所述的一种用于浅水区的水下采样装置，其特征在于，所述滤网端盖（508）锥形面及所述前端盖（507）内径之间安装过滤网（514），并通过O型圈（513）固定在所述滤网端盖（508）的锥形面的一端，所述前端盖（507）的端面上轴向设有螺纹孔（5071），所述滤网端盖（508）的凸台（5081）上设有与所述螺纹孔（5071）相适配的沉头孔（5082）。

5.根据权利要求3所述的一种用于浅水区的水下采样装置，其特征在于，所述前端盖（507）及所述后端盖（504）的横截面均为锥形；所述采样口（511）呈漏斗状。

6.根据权利要求2所述的一种用于浅水区的水下采样装置，其特征在于，所述采样筒（505）采用钢化玻璃制作。

7.根据权利要求4所述的一种用于浅水区的水下采样装置，其特征在于，所述过滤网（514）采用18目不锈钢过滤网。

8.根据权利要求1所述的一种用于浅水区的水下采样装置，其特征在于，所述顶板（101）上设有数个第一扇形排水孔（105）及圆形排水孔（106），所述顶盖（301）上设有数个第二扇形排水孔（303）。

9.根据权利要求1所述的一种用于浅水区的水下采样装置，其特征在于，所述旋转电机（2）的输出轴（201）通过连接座（202）连接在所述顶盖（301）上。

10.根据权利要求1所述的一种用于浅水区的水下采样装置，其特征在于，所述顶盖（301）及所述电机安装板（302）可一体成型或所述电机安装板（302）焊接在所述顶盖（301）的底部。

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