CN219996655U - 一种适用于野外水样中温室气体置换装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种适用于野外水样中温室气体置换装置，涉及碳排放研究气体置换设备技术领域，包括：电控主体，电控主体内设有电源和控制器；驱动装置，驱动装置包括驱动电机，驱动电机的输出轴连接有驱动丝杆，驱动丝杆上螺纹连接有螺母台，驱动电机能够带动螺母台沿驱动丝杆的轴向方向移动；固定装置，固定装置包括管体固定件和推头固定件，注射器的管体部分能够拆卸连接于管体固定件上，注射器的推头部分能够拆卸连接于推头固定件上，管体固定件固定于驱动装置上，推头固定件固定于螺母台上。本实用新型通过驱动电机控制螺母台往复移动，从而能够推动注射器的推头部分做往复直线运动，并且移动的时间、频率以及路径能够得到精准控制。
Description
技术领域
本实用新型涉及碳排放研究气体置换设备技术领域，特别是涉及一种适用于野外水样中温室气体置换装置。
背景技术
当今，全球变暖已成为全球环境变化热点问题，日益剧增的人类活动影响水体环境中碳氮平衡，导致二氧化碳、甲烷、氮氧化物等气体在表层水体中普遍处于过饱和状态，使得水体生态系统成为温室气体的重要排放源。而河流、湖泊等生态系统作为陆地上重要的水体之一，扮演着不同类型水体间、陆地与海洋间的联系枢纽，在全球碳氮循环中发挥重要作用。开展不同水体温室气体释放研究，对于量化区域乃至全球碳氮收支平衡尤为重要。
目前，水体中温室气体释放的重点研究区域包括湖泊、湿地、稻田、水库等静水区域以及城市缓流河流。顶空平衡法(也称为模型估算法)是水体中温室气体采集主要方法之一。该方法的操作步骤主要如下：(1)在野外实施过程中，需要使用采样器在水面下采集水样，然后使用注射器抽取采样瓶中的水样，并保证排空水样中的空气泡；(2)将高纯氮气打入注射器中，并在注射器内与水样形成1:1顶空状态，通过手动正负压的方式驱动注射器活塞达到置换出水体中溶存的温室气体的目的；(3)将注射器中的气相部分注射到气体采样袋中，送回实验室用气相色谱仪测定气体采样袋中的温室气体含量。
在试验过程中，野外水样中温室气体置换条件的一致性是保证温室气体测定结果具有可比性的重要前提。在水样温室气体置换环节中，则要求注意以下三个方面：1)置换时间要一致；2)置换频率要一致；3)注射器活塞移动路径要一致。目前，采用手动驱动注射器活塞置换温室气体的方式往往难以保证上述注意事项，导致温室气体测定结果存在一定的实验误差。
与之相近的专利如专利号为CN113405866A中公开的“一种便携式温室气体采集驱动装置”所示，包括往复被动单元、驱动单元、支撑单元。被动轴右端垂直连接在驱动环左壁的外侧，被动活塞的右侧壁与被动轴的左端紧密连接，驱动盘背面边缘与内柄无螺纹的一端紧密连接，驱动柱的后端与驱动盘的前面边缘紧密连接，驱动环套在驱动柱的外侧，支柱对称排列在气室的前后两侧，两排支柱的相对的侧面分别与气室的外侧壁连接。在进行气体置换时，转动手动驱动柄，驱动环在驱动柱的带动下做左右水平方向的往复运动，并驱动被动轴带动被动活塞在气室中做往复运动。从中不难看出，其也是通过手动驱动，所以同样存在手动操作精度不高的问题，无法保证活塞运行的时间、频率以及速度保持一致。
因此，市场上急需一种适用于野外水样中温室气体置换装置，用于解决上述问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种适用于野外水样中温室气体置换装置，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，通过驱动电机可以控制注射器中推头部分的往复移动，从而实现气体置换，并且置换时间、频率以及移动路径均能保持一致。
为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：
本实用新型公开了一种适用于野外水样中温室气体置换装置，包括：
电控主体，所述电控主体内设有电源和控制器；
驱动装置，所述驱动装置设置于所述电控主体的一侧，所述驱动装置包括驱动电机，所述驱动电机的输出轴连接有驱动丝杆，所述驱动丝杆上螺纹连接有螺母台，所述驱动电机能够带动所述螺母台沿所述驱动丝杆的轴向方向移动；
固定装置，所述固定装置包括管体固定件和推头固定件，注射器的管体部分能够拆卸连接于所述管体固定件上，注射器的推头部分能够拆卸连接于所述推头固定件上，所述管体固定件固定于所述驱动装置上，所述推头固定件固定于所述螺母台上。
优选的，所述驱动丝杆的两端分别转动连接有一个支撑座，每个所述支撑座内设有一个轴承，两个所述轴承分别连接于所述驱动丝杆的两端。
优选的，所述驱动丝杆的两侧分别设有一个光轴导轨，所述光轴导轨穿过所述螺母台，所述光轴导轨的两端分别固定于两个所述支撑座上。
优选的，所述驱动丝杆和所述驱动电机的输出轴通过联轴器连接。
优选的，所述驱动装置的一侧设有标尺装置，所述标尺装置包括标杆，所述标杆上设有刻度线，所述标杆的轴向方向与所述驱动丝杆的轴向方向平行。
优选的，所述标杆上设有两个接近开关。
优选的，所述管体固定件上设有管体凹槽，所述推头固定件上设有推头凹槽。
优选的，所述管体凹槽和所述推头凹槽上均能够拆卸连接有一个半圆固定件。
本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：
本实用新型通过驱动电机的转动，能够使得螺母台沿着驱动丝杆的轴向方向进行往复直线运动，由于螺母台通过推头固定件与注射器的推头部分连接，并且注射器的推头部分与注射器的活塞部分是一体式结构，这也就使得螺母台能够带动注射器的活塞部分在注射器的管体部分内进行往复直线运动，从而实现气体置换的工作过程。而这一过程，无需工作人员的手动操作，全凭驱动电机进行控制，从而解决了温室气体置换时间、置换频率以及活塞移动距离难以控制的问题，保证了野外采样条件一致性，为样品测定结果的准确性提供技术条件支撑。此外，还实现了野外水样中温室气体置换过程的自动化，减少了野外工作量，提高了工作效率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例适用于野外水样中温室气体置换装置的俯视图；
图2为本实用新型实施例适用于野外水样中温室气体置换装置中驱动装置的结构示意图；
图3为本实用新型实施例适用于野外水样中温室气体置换装置的侧视图；
图中：1-电控主体；2-驱动装置；201-驱动电机；202-驱动丝杆；203-光轴导轨；204-螺母台；205-支撑座；3-标尺装置；301-标杆；302-接近开关；4-固定装置；401-管体固定件；402-推头固定件；5-注射器。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型的目的是提供一种适用于野外水样中温室气体置换装置，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，通过驱动电机可以控制注射器中推头部分的往复移动，从而实现气体置换，并且置换时间、频率以及移动路径均能保持一致。
为使本实用新型的上述目的、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实用新型作进一步详细的说明。
如图1-图3所示，本实施例提供了一种适用于野外水样中温室气体置换装置，包括：
电控主体1，电控主体1内设有电源和控制器，其中电源可以选用现有的充电电压即可，便于满足野外作业的用电需求，控制器包括主控制箱以及DM542S驱动器。
驱动装置2，驱动装置2设置于电控主体1的一侧，驱动装置2包括驱动电机201，驱动电机201为两相步进电机并与控制器电连接，通过控制器可以控制器其运动速度、距离以及时间，驱动电机201的输出轴连接有驱动丝杆202，驱动丝杆202的外壁上设有外螺纹，驱动丝杆202上螺纹连接有螺母台204，螺母台204的中心设有内螺纹通孔，使得螺母台204与驱动丝杆202组成常见的丝杆螺母副结构，使得驱动电机201能够带动螺母台204沿驱动丝杆202的轴向方向移动。
固定装置4，每个固定装置4能够用于安装多个注射器5，固定装置4包括管体固定件401和推头固定件402，管体固定件401和推头固定件402均为矩形块状结构。注射器5的管体部分能够拆卸连接于管体固定件401上，注射器5的推头部分能够拆卸连接于推头固定件402上，在此需要说明的是，注射器5的推头部分为其活塞部分的一端，常见为圆盘或圆片状结构。管体固定件401固定于驱动装置2上，推头固定件402固定于螺母台204上。
在实际进行采样过程中，先将一个水源(河流或湖泊等)的水装入到一个水桶中，然后采用注射器5向水桶内进行抽水，抽入的水为注射器5中容积的一半，将多个注射器5依次进行抽水。然后通过注射器5抽吸氦气，使得氦气充满注射器5的另一半空间，多个注射器5依次抽取氦气。然后将多个注射器5依次安装在固定装置4上，准备进行气体置换。
进行气体置换时，仅需开启驱动电机201，通过驱动电机201来带动驱动丝杆202转动，以此来带动螺母台204沿驱动丝杆202的轴向方向进行往复运动。螺母台204再通过推头固定件402、注射器5的推头部分来带动注射器5的活塞部分在注射器5的管体内部往复移动，从而将水中的温室气体置换出来。最后将注射器5中的气相部分推入到一个气袋中，方便后续送回实验室对其进行研究。
于本实施例中，驱动丝杆202的两端分别转动连接有一个支撑座205，每个支撑座205内设有一个轴承，两个轴承分别连接于驱动丝杆202的两端。驱动丝杆202固定于轴承的内圈，轴承的外圈固定于支撑座205内的对应通孔，通过两个支撑座205能够对驱动丝杆202进行支撑作用，在实际工作时使驱动丝杆202保持水平状态。
于本实施例中，驱动丝杆202的两侧分别设有一个光轴导轨203，螺母台204上设有两个与光轴导轨203对应的滑动通孔，光轴导轨203穿过螺母台204并且与之滑动连接，光轴导轨203的两端分别固定于两个支撑座205上。设置光轴导轨203的作用是对螺母台204进行导向限位的作用，防止螺母台204因为驱动丝杆202的转动而随之转动。
于本实施例中，驱动丝杆202和驱动电机201的输出轴通过联轴器连接，从而使得驱动电机201的输出轴能够带动驱动丝杆202转动。
于本实施例中，驱动装置2的一侧设有标尺装置3，标尺装置3包括标杆301，标杆301的两端可以通过连接杆分别与两个支撑座205固定连接，标杆301上设有刻度线，刻度线的长度要大于一个注射器5的长度，标杆301的轴向方向与驱动丝杆202的轴向方向平行，通过刻度线可以实时监测螺母台204的具体位置。
于本实施例中，标杆301上设有两个接近开关302，两个接近开关302分别位于标杆301的两端附近并用于感应螺母台204的位置，对螺母台204的往复移动起到一个限位提醒的作用。两个接近开关302可以与控制器电连接，可以实时将监测数据传输给控制器，然后通过控制器来控制驱动电机201的运行。
需要特别说明的是，两个接近开关302分别固定在两个滑动环上，两个滑动环能够分别在标杆301上滑动，并且两个滑动环上还螺纹连接有一个定位螺丝，通过拧紧定位螺丝使定位螺丝与标杆301相抵来实现滑动环和接近开关302的定位作用，如果需要调整接近开关302的位置仅需拧松定位螺丝即可。
之所以将接近开关302设置为位置可调的形式，主要是用于针对不同体积的注射器5、不同的水样以及温室气体所导致的螺母台204移动距离不一致的问题，所以需要根据实际情况来调整两个接近开关302之间的间距，以此来适应不同的环境。
于本实施例中，管体固定件401上设有管体凹槽，管体凹槽为多个，本实施例中为六个，管体凹槽的形状与注射器5的管体部分形状相匹配，能够让注射器5的管体部分放入。同理的，推头固定件402上设有推头凹槽，推头凹槽的数量与管体凹槽的数量相同并且一一对应，推头凹槽的形状与注射器5的推头部分形状相匹配，能够让注射器5的推头部分放入。
于本实施例中，管体凹槽和推头凹槽上均能够拆卸连接有一个半圆固定件(与现有卡箍结构的一半结构类似)，每个半圆固定件的两端分别设有一个螺纹孔。当注射器5的管体部分和注射器5的推头部分分别放入到管体凹槽和推头凹槽内后，将若干个半圆固定件分别放置在管体凹槽和推头凹槽，然后通过螺钉将多个半圆固定件分别固定在管体凹槽和推头凹槽上，以此来防止注射器5在工作过程中脱离出来。
本说明书中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
Claims (8)
1.一种适用于野外水样中温室气体置换装置，其特征在于，包括：
电控主体，所述电控主体内设有电源和控制器；
驱动装置，所述驱动装置设置于所述电控主体的一侧，所述驱动装置包括驱动电机，所述驱动电机的输出轴连接有驱动丝杆，所述驱动丝杆上螺纹连接有螺母台，所述驱动电机能够带动所述螺母台沿所述驱动丝杆的轴向方向移动；
固定装置，所述固定装置包括管体固定件和推头固定件，注射器的管体部分能够拆卸连接于所述管体固定件上，注射器的推头部分能够拆卸连接于所述推头固定件上，所述管体固定件固定于所述驱动装置上，所述推头固定件固定于所述螺母台上。
2.根据权利要求1所述的适用于野外水样中温室气体置换装置，其特征在于：所述驱动丝杆的两端分别转动连接有一个支撑座，每个所述支撑座内设有一个轴承，两个所述轴承分别连接于所述驱动丝杆的两端。
3.根据权利要求2所述的适用于野外水样中温室气体置换装置，其特征在于：所述驱动丝杆的两侧分别设有一个光轴导轨，所述光轴导轨穿过所述螺母台，所述光轴导轨的两端分别固定于两个所述支撑座上。
4.根据权利要求1所述的适用于野外水样中温室气体置换装置，其特征在于：所述驱动丝杆和所述驱动电机的输出轴通过联轴器连接。
5.根据权利要求1所述的适用于野外水样中温室气体置换装置，其特征在于：所述驱动装置的一侧设有标尺装置，所述标尺装置包括标杆，所述标杆上设有刻度线，所述标杆的轴向方向与所述驱动丝杆的轴向方向平行。
6.根据权利要求5所述的适用于野外水样中温室气体置换装置，其特征在于：所述标杆上设有两个接近开关。
7.根据权利要求1所述的适用于野外水样中温室气体置换装置，其特征在于：所述管体固定件上设有管体凹槽，所述推头固定件上设有推头凹槽。
8.根据权利要求7所述的适用于野外水样中温室气体置换装置，其特征在于：所述管体凹槽和所述推头凹槽上均能够拆卸连接有一个半圆固定件。
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