CN217819481U - 沉积物孔隙水化学参数原位测试系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种沉积物孔隙水化学参数原位测试系统，包括对接固定架、电推杆、导轨、连接杆、探杆、穿孔橡胶盖、大端盖、微电极接头、小端盖、铜管、集水漏斗、透水陶瓷、微电极组、固定套筒、法兰、电子仓、连接块、潜水泵、三通阀。本实用新型基于微电极探测技术，采用电推杆驱动实现探头在垂直方向的稳定位移，通过透水陶瓷被动采集孔隙水，通过泵阀更换孔隙水样品，用于连续探测海洋沉积物孔隙水的pH、H2S、Eh等化学参数。本实用新型具有结构简单可靠、成本低、环境适应性强、低扰动、零件易更换、精度高、效率高等优点。
Description
技术领域
本实用新型属于沉积物探测技术领域，涉及一种利用电机驱动滚珠丝杆的测试装置，主要适用于近岸滩涂或浅海沉积物孔隙水的多种化学参数原位探测。
背景技术
沉积物孔隙水的化学成分能够反映出与沉积物同期被埋藏物质的性质和沉积速率、以及海水与沉积物之间的物质扩散、迁移和化学反应的过程。沉积物孔隙水的化学组成变化受沉积速率、氧化还原电位、沉积物中有机物含量影响，具有重要的生物地球化学意义。作业时通常可以将沉积物孔隙水化学参数测试系统固定安装在测试支架或海床基等大型水下原位测试系统上，进行沉积物孔隙水化学参数原位探测。外业工作条件艰苦，往往要求测试装置高效简单可靠、维护方便、零件易于更换，并能够适用于外业恶劣环境。此外还需要孔隙水化学参数测试过程中，对环境的扰动尽量小。目前的孔隙水化学参数测试通常需要采集沉积物后，在实验室利用采样器等采集孔隙水后进行室内分析，这种方式往往步骤较复杂，且样品在转运过程中易受污染。
实用新型内容
为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种沉积物孔隙水化学参数原位测试系统，满足海洋沉积物孔隙水化学参数的原位探测，操作步骤比较简易，对操作人员要求较低，且探测过程对环境扰动小，探测效率较高。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种沉积物孔隙水化学参数原位测试系统，包括对接固定架、电推杆、导轨、连接杆、探杆、穿孔橡胶盖、大端盖、微电极接头、小端盖、铜管、集水漏斗、透水陶瓷、微电极组、固定套筒、法兰、电子仓、连接块、潜水泵、三通阀；
所述电推杆、导轨安装在对接固定架上；所述连接杆一端与电推杆固定连接，另一端与连接块固定连接；所述连接块一端与电子仓固定连接，另一端与电推杆固定连接；所述大端盖一端安装在电子仓上，另一端与法兰连接；所述小端盖一端安装在法兰上，另一端与固定套筒连接；所述微电极接头固定在小端盖上，所述微电极组安装在微电极接头上，并通过微电极接头引出数据导线，经过穿孔橡胶盖引入电子仓；所述探杆的顶部固定安装在小端盖上，探杆为圆柱型，内部为中空腔，所述微电极组深入探杆的内部，探杆壁上设有多个孔，底端为尖锥型，便于刺入海洋沉积物；所述透水陶瓷放置在探杆内侧，用于原位被动采集沉积物孔隙水样品；所述固定套筒压入探杆，压紧放置在探杆内侧壁的透水陶瓷；所述铜管一端连接集水漏斗，通过小端盖经由法兰引出连接潜水泵下端；所述潜水泵安装在对接固定架上，一端与铜管连接，一端与三通阀连接。
所述对接固定架面板上下两端各设有4个通孔，通过螺栓和螺母固定安装在测试支架或海床基等大型水下原位测试系统。
所述电推杆由电机驱动滚珠丝杆在工作行程内向上或向下位移时，带动连接块在垂直方向上沿着导轨一同向上或向下进行稳定位移。
所述探杆设有排列整齐规矩的矩形孔，当探杆进入沉积物时，孔隙水通过探杆壁上的矩形孔，经过透水陶瓷被动采集到探杆腔内。
所述微电极组可以是pH、Ag/AgCl、Ag/Ag2S、Eh、溶解氧、硫酸根、碳酸根等电化学电极，通过焊接的方式固定在微电极接头上，可探测海洋沉积物孔隙水多种化学参数。
所述集水漏斗设计为克莱因瓶款式，集水漏斗底部开孔处连接铜管一端，集水漏斗侧壁开孔处连接铜管另一端，保证样品更换彻底。
所述潜水泵与三通阀连接，当孔隙水样品测试完毕，潜水泵开关打开，探杆内孔隙水被抽到潜水泵，三通阀自动打开，排出孔隙水。
本实用新型的优点和积极效果为：
1.低扰动：本实用新型设计的孔隙水化学参数测试系统尖端为圆锥形，且直径较小，插入沉积物的过程中，对沉积物外围孔隙水的扰动较小。
2.结构可靠：本实用新型设计的孔隙水化学参数测试系统采用传动效率、输出稳定的滚珠丝杆传动结构，采用多为杆、板等规则零件，加工方便，易于组装拆卸，结构可靠。
3.成本低：本实用新型设计的孔隙水化学参数测试系统的零件方便加工，加工成本低；可采用螺栓、螺母等连接方式，装配成本低。
4.环境适应性强：本实用新型设计的孔隙水化学参数测试系统没有复杂的传动部件，全部采用螺栓和螺母固定连接，采用螺纹、橡胶材质、O圈、防水密封胶等进行密封，可裸露在海水中，不需要额外的保护外壳。
5.零件易更换：本实用新型设计的孔隙水化学参数测试系统零件更换方便，不同微电极及其配套的电子仓的结构互相独立，可独立更换损坏的零部件。
6.精度高、效率高：本实用新型设计的孔隙水化学参数测试系统采用电机驱动，且采用滚珠丝杆结构，可通过控制旋转运动或扭矩转换变为线性运动，电机驱动过程输出力稳定，且摩擦阻力小，具有高精度和高效率的特点。样品更换时，采用潜水泵与三通阀联动工作，测试效率较高。
附图说明
图1为沉积物孔隙水化学参数原位测试系统结构示意图。
图2为沉积物孔隙水化学参数原位测试系统局部放大图。
图3为沉积物孔隙水化学参数原位测试系统等轴侧示意图-1。
图4为沉积物孔隙水化学参数原位测试系统等轴侧示意图-2。
图5为沉积物孔隙水化学参数原位测试系统正视图。
图6为沉积物孔隙水化学参数原位测试系统侧视图。
图7为沉积物孔隙水化学参数原位测试系统俯视图。
其中：1为对接固定架、2为电推杆、3为导轨、4为连接杆、5为探杆、6为穿孔盖、7为大端盖、8为微电极接头、9为小端盖、10为铜管、11为集水漏斗、12为透水陶瓷、13为微电极组、14为固定套筒、15为法兰、16为电子仓、17为连接块、18为潜水泵、19为三通阀。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步阐述。
如图1～7所示，本实用新型包括对接固定架1、电推杆2、导轨3、连接杆4、探杆5、穿孔橡胶盖6、大端盖7、微电极接头8、小端盖9、铜管10、集水漏斗11、透水陶瓷12、微电极组13、固定套筒14、法兰15、电子仓16、连接块17、潜水泵18、三通阀19。其中，电推杆2、导轨3分别安装在对接固定架1上；连接杆4一端与电推杆2固定连接，另一端与连接块17固定连接；所述连接块17一端与电子仓16固定连接，另一端与电推杆2固定连接；大端盖7一端安装在电子仓16上，另一端与法兰15连接；小端盖9一端安装在法兰15上，另一端与固定套筒14连接；微电极接头8固定在小端盖9上，微电极组13安装在微电极接头8上，并通过微电极接头8引出数据导线，经过穿孔橡胶盖6引入电子仓16；探杆5的顶部固定安装在小端盖9上，探杆5为圆柱型，内部为中空腔，微电极组13深入探杆5的内部，探杆5壁上设有多个孔，底端为尖锥型，便于刺入海洋沉积物；透水陶瓷12放置在探杆5内侧，用于原位被动采集沉积物孔隙水样品；固定套筒14压入探杆5，压紧放置在探杆5内侧壁的透水陶瓷12；铜管10一端连接集水漏斗11，通过小端盖9，经由法兰15引出连接潜水泵下端；潜水泵18安装在对接固定架1上，一端与铜管10连接，一端与三通阀19连接。
本实施例中，对接固定架1面板上下两端各设有4个通孔，通过螺栓和螺母固定安装在测试支架或海床基等大型水下原位测试系统。
本实施例中，驱动模块为电推杆2，工作时由电机驱动滚珠丝杆在工作行程内位移时，带动连接块17在垂直方向上沿着导轨3一同进行稳定位移。
本实施例中，探杆5设有排列多组整齐规矩的矩形孔，当探杆5进入沉积物时，孔隙水通过探杆5壁上的矩形孔，经过透水陶瓷12被动采集到探杆5腔内。
本实施例中，微电极组13通过焊接的方式固定在微电极接头8上，用于探测海洋沉积物孔隙水的多种化学参数。
本实施例中，集水漏斗11设计为克莱因瓶款式，集水漏斗11底部开孔处连接铜管10一端，集水漏斗11侧壁开孔处连接铜管10另一端，保证再次测量前能够彻底更换样品。
本实用新型的工作原理为：
当电机驱动滚珠丝杆在电推杆2工作行程内向下位移时，带动连接块17在垂直方向上沿着导轨3一同向下稳定位移，并带动探杆5的下部插入沉积物，孔隙水样品快速通过探杆5壁上的矩形孔，经过透水陶瓷12被动渗透到探杆5的探测腔，利用微电极组13探测孔隙水的各种化学参数，数据信号通过电子仓16的数据采集与处理系统，经数据缆传输到终端。
当电机驱动滚珠丝杆在电推杆2工作行程内向上位移时，带动连接块17在垂直方向上沿着导轨3一同向上稳定位移，进而带动探杆5拔出沉积物，测试完毕。潜水泵18的开关打开，探杆5内部的孔隙水样品由集水漏斗11收集后，经由铜管10被抽到潜水泵18，三通阀19感受到压力后自动打开，孔隙水全部排出测试系统，准备下次测试。
本实用新型之一应用实例为：
近岸进行孔隙水化学参数原位测试作业时，利用螺栓和螺母通过对接固定架1上的通孔将孔隙水测试装置固定安装在海床基等大型水下原位测试系统的支架上，电机驱动滚珠丝杆在耐压的电推杆2工作行程内向下位移，带动连接块17沿着导轨3一同垂直向下稳定位移，探杆5同时向下插入沉积物，孔隙水通过探杆5的矩形孔，经过透水陶瓷12过滤后被采集到探杆5内部，利用微电极组13测试孔隙水各种化学参数，获得的信号传输到电子仓16，完成数据采集与处理，并通过数据缆传输到甲板终端。测试完毕后，电机驱动滚珠丝杆在电推杆2工作行程内向上位移，带动连接块17沿着导轨3一同垂直向上稳定位移，探杆5离开沉积物。潜水泵18的开关打开，探杆5内的孔隙水由集水漏斗11收集后经由铜管10被抽到潜水泵18，三通阀19自动打开，孔隙水全部排出测试系统，为下次测试做准备。
沿海滩涂进行孔隙水化学参数原位测试作业时，利用螺栓和螺母通过对接固定架1上的通孔将孔隙水测试装置固定安装在测试支架上，电机驱动滚珠丝杆在电推杆2工作行程内向下位移，带动连接块17沿着导轨3一同垂直向下稳定位移，探杆5同时向下插入沉积物，孔隙水通过探杆5的矩形孔，经过透水陶瓷12过滤后被采集到探杆5内部，利用微电极组13测试孔隙水各种化学参数，获得的信号传输到电子仓16，完成数据采集与处理，并通过数据缆传输到甲板终端。测试完毕后，电机驱动滚珠丝杆在电推杆2工作行程内向上位移，带动连接块17沿着导轨3一同垂直向上稳定位移，探杆5离开沉积物。潜水泵18的开关打开，探杆5内的孔隙水由集水漏斗11收集后经由铜管10被抽到潜水泵18，三通阀19自动打开，孔隙水全部排出测试系统，为下次测试做准备。
上述描述中的实施方案仅涉及本实用新型的优选实施例，并非对本实用新型的构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计思想的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变化和改进，均属于本实用新型的保护范围。本实用新型的保护范围由所附权利要求及其任何等同物给出。
Claims (7)
1.一种沉积物孔隙水化学参数原位测试系统，其特征在于：包括对接固定架（1）、电推杆（2）、导轨（3）、连接杆（4）、探杆（5）、穿孔橡胶盖（6）、大端盖（7）、微电极接头（8）、小端盖（9）、铜管（10）、集水漏斗（11）、透水陶瓷（12）、微电极组（13）、固定套筒（14）、法兰（15）、电子仓（16）、连接块（17）、潜水泵（18）、三通阀（19）；
其中，所述电推杆（2）、导轨（3）分别安装在对接固定架（1）上；所述连接杆（4）一端与电推杆（2）固定连接，另一端与连接块（17）固定连接；所述连接块（17）一端与电子仓（16）固定连接，另一端与电推杆（2）固定连接；所述大端盖（7）一端安装在电子仓（16）上，另一端与法兰（15）连接；所述小端盖（9）一端安装在法兰（15）上，另一端与固定套筒（14）连接；所述微电极接头（8）固定在小端盖（9）上，所述微电极组（13）安装在微电极接头（8）上，并通过微电极接头（8）引出数据导线，经过穿孔橡胶盖（6）引入电子仓（16）；所述探杆（5）的顶部固定安装在小端盖（9）上，探杆（5）为圆柱型，内部为中空腔，所述微电极组（13）深入探杆（5）的内部，探杆（5）壁上设有多个孔，底端为尖锥型，便于刺入海洋沉积物；所述透水陶瓷（12）放置在探杆（5）内侧，用于原位被动采集沉积物孔隙水样品；所述固定套筒（14）压入探杆（5），压紧放置在探杆（5）内侧壁的透水陶瓷（12）；所述铜管（10）一端连接集水漏斗（11），通过小端盖（9）经由法兰（15）引出连接潜水泵下端；所述潜水泵（18）安装在对接固定架（1）上，一端与铜管（10）连接，一端与三通阀（19）连接。
2.根据权利要求1所述的沉积物孔隙水化学参数原位测试系统，其特征在于：所述对接固定架（1）面板上下两端各设有4个通孔，通过螺栓和螺母固定安装在测试支架或海床基等大型水下原位测试系统。
3.根据权利要求1所述的沉积物孔隙水化学参数原位测试系统，其特征在于，所述电推杆（2）由电机驱动滚珠丝杆在工作行程内向上或向下位移时，带动连接块（17）在垂直方向上沿着导轨（3）一同向上或向下进行稳定位移。
4.根据权利要求1所述的沉积物孔隙水化学参数原位测试系统，其特征在于，所述探杆（5）设有排列多组整齐规矩的矩形孔，当探杆（5）进入沉积物时，孔隙水通过探杆（5）壁上的矩形孔，经过透水陶瓷（12）被动采集到探杆（5）腔内。
5.根据权利要求1所述的沉积物孔隙水化学参数原位测试系统，其特征在于，所述微电极组（13）是pH、Ag/AgCl、Ag/Ag2S、Eh、溶解氧、硫酸根、碳酸根电化学微电极中的多种，通过焊接的方式固定在微电极接头（8）上，用于探测海洋沉积物孔隙水多种化学参数。
6.根据权利要求1所述的沉积物孔隙水化学参数原位测试系统，其特征在于，所述集水漏斗（11）设计为克莱因瓶款式，集水漏斗（11）底部开孔处连接铜管（10）一端，集水漏斗（11）侧壁开孔处连接铜管（10）另一端，保证样品更换彻底。
7.根据权利要求1所述的沉积物孔隙水化学参数原位测试系统，其特征在于，所述潜水泵（18）与三通阀（19）连接，当孔隙水样品测试完毕，潜水泵（18）开关打开，探杆（5）内孔隙水被抽到潜水泵（18），三通阀（19）自动打开，将孔隙水排出。
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