CN106596189A - 可自动浮起式海水取样装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及海水取样领域,尤其是一种可自动浮起式海水取样装置。包括取样瓶,其中,还包括自动取样机构,所述取样瓶包括上封盖、取样瓶体、下封盖、中心轴和浮体,中心轴依次贯穿上封盖、取样瓶体和下封盖的中心,下封盖与中心轴连接,上封盖和取样瓶体固定连接,上封盖和中心轴滑动连接,上封盖位于取样瓶体的上方,下封盖位于取样瓶体的下方,取样瓶体的外表面设有浮体;所述自动取样机构包括重块、连接折杆、套筒和重块释放单元,套筒中部与上封盖定连接,中心轴设置在套筒内,且套筒沿中心轴上下滑动,所述套筒的底部设有限位凸起,套筒通过限位凸起与取样瓶体的顶部连接。其结构简单,操作方便,取样精度和效率高。
Description
技术领域
本发明涉及海水取样领域,尤其是一种可自动浮起式海水取样装置。
背景技术
海水是流动的,对于人类来说,可用水量是不受限制的。海水是名符其实的液体矿藏,平均每立方公里的海水中有3570万吨的矿物质,世界上已知的100多种元素中,80%可以在海水中找到。海水还是陆地上淡水的来源和气候的调节器,世界海洋每年蒸发的淡水有450万立方公里,其中90%通过降雨返回海洋,10%变为雨雪落在大地上,然后顺河流又返回海洋,海水淡化技术正在发展成为产业,有人预计,随着生态环境的恶化,人类解决水荒的最后途径很可能是对海水的淡化。
水质采样器是采集水质样品的一种装置,有水质人工取样器和水质自动取样器两种。其中水质人工取样器的成本较低,目前使用较广泛。但是,现有的水质人工取样器在海洋中使用时操作不便,稳定可靠性差,取样精度低,且能耗高;并且现有的取样器每次采样的海水量有限,并且一次采样只能采取位于某一深度的海水,无法对多种深度的海水同时取样。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述问题,提出了一种可自动浮起式海水取样装置,其结构简单,操作方便,取样精度和效率高。
本发明的技术方案是:一种可自动浮起式海水取样装置,包括取样瓶,其中,还包括自动取样机构,所述取样瓶包括上封盖、取样瓶体、下封盖、中心轴和浮体,中心轴依次贯穿上封盖、取样瓶体和下封盖的中心,下封盖与中心轴连接,上封盖和取样瓶体固定连接,上封盖和中心轴滑动连接,上封盖位于取样瓶体的上方,下封盖位于取样瓶体的下方,取样瓶体的外表面设有浮体;
所述自动取样机构包括重块、连接折杆、套筒和重块释放单元,套筒中部与上封盖定连接,中心轴设置在套筒内,且套筒沿中心轴上下滑动,所述重块设置在上封盖的上方,重块沿中心轴上下滑动,重块设置在套筒的外侧,重块和套筒之间设有固定板,固定板与中心轴固定连接,所述套筒的底部设有限位凸起,套筒通过限位凸起与取样瓶体的顶部连接;
所述连接折杆设置在上封盖的上方,包括固定部和弯折部,弯折部与固定部的一端固定连接,且弯折部与固定部倾斜连接,连接折杆与固定板铰接,套筒上设有凹槽,连接折杆的固定部的一端卡在凹槽内,重块位于连接折杆的上方,连接折杆的弯折部设置在重块的外侧,沿套筒的外圆周方向间隔设置数个连接折杆;
所述重块释放单元设置在下封盖环形表面的外侧,且沿下封盖的环形外表面间隔设置,所述重块释放单元包括转动板、重块挂钩和固定块,转动板和重块挂钩均固定在固定块上,转动板位于重块挂钩的上方,固定块与下封盖的外表面固定连接。
本发明中,所述套筒包括上套筒和下套筒,上套筒设置在上封盖的上方,上套筒与上封盖的顶部表面固定连接,下套筒设置在上封盖的下方,下套筒与上封盖的底部表面固定连接,下套筒的底部设有限位凸起,中心轴设置在上套筒和下套筒内,且上套筒和下套筒沿中心轴上下滑动,重块设置在上套筒的外侧,重块和上套筒之间设有固定板,上套筒上设有凹槽,沿上套筒的外圆周方向间隔设置数个连接折杆。
所述连接折杆与扭簧连接,其中扭簧的中部套在与固定板固定连接的轴上,扭簧的上端与连接折杆连接,扭簧的下端与上套筒连接。通过设置扭簧使连接折杆的角度和位置固定,还实现了海水取样工作完成后上套筒和连接折杆的自动复位。
所述自动取样机构还包括固定套,固定套设置在取样瓶体的顶部,固定套设置在下套筒的底部,固定套的内表面固定有连接环,固定套和下套筒之间通过连接环固定连接,所述连接环包括外环、连接杆和内环,外环和内环之间通过数根连接杆固定连接,外环与固定套的内表面固定连接,下套筒设置在内环内,限位凸起位于内环的下方,内环的尺寸小于限位凸起的尺寸,连接环卡在限位凸起的上方,实现了下套筒与取样瓶体的连接。
所述转动块包括自由端和限位端,自由端和限位端固定连接,其固定连接处通过转轴Ⅰ与固定块转动连接,转轴Ⅰ处设有扭簧,自由端朝向下封盖,自由端位于取样瓶体的正下方,限位端与重块挂钩接触;所述重块挂钩包括挂钩体,挂钩体通过转轴Ⅱ与固定块转动连接,所述挂钩体的顶部设置限位凸起,转动块的限位端设置在限位凸起的外侧,挂钩体的底部朝向下封盖的一侧设有用于悬挂重物的钩子,钩子的钩尖朝向外侧,转轴Ⅱ处设有扭簧。
所述上封盖与取样瓶体的接触处设有密封件,下封盖与取样瓶体的接触处设有密封件。通过设置密封件,可以保证海水进入取样瓶体内后,海水不会从取样瓶内流出。
所述浮体为四面体,且四面均为内凹弧形面。
所述连接折板的弯折部的方向朝上。重块下降带动连接折板转动,转动过程中,当重块下降到一定高度后,通过弯折部和固定部的共同作用,使重块停止下降。
本发明的有益效果:该海水取样装置操作简单,所需能耗非常少,操作稳定性好,取样精度高;通过设置浮体,实现了海水取样装置的自动浮起,大大节省了将海水取样装置从海水中取出的能耗。
附图说明
图1是本发明的立体图;
图2是本发明的结构示意图;
图3是自动取样机构的结构示意图;
图4是重块释放单元的局部放大图;
图5是连接环的主视图。
图中:1上套筒;101凹槽;2连接折杆;3扭簧;4上封盖;5固定套;6连接环;601外环;602连接杆;603内环;7取样瓶体;8下封盖;9转动板;901自由端;902限位端;10重物挂钩;1001限位凸起;1002钩子;11固定块;12下套筒;13固定板;14重块Ⅰ;15中心轴;16转轴Ⅰ;17转轴Ⅱ;18浮体;19缆绳;20重块Ⅱ。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
本发明所述的可自动浮起式海水取样装置如图1所示,包括自动取样机构和取样瓶,其中取样瓶包括上封盖4、取样瓶体7、下封盖8和中心轴15,中心轴15依次贯穿上封盖、取样瓶体和下封盖的中心,其中下封盖8与中心轴15的底部固定连接,上封盖4和取样瓶体7连接,且上封盖4和中心轴15滑动连接,上封盖4可以沿中心轴15上下滑动。上封盖4位于取样瓶体7的上方,下封盖8位于取样瓶体7的下方,上封盖4与取样瓶体7的接触处设有密封件,下封盖8与取样瓶体7的接触处设有密封件。通过设置密封件,可以保证海水进入取样瓶体7内后,海水不会从取样瓶内流出。中心轴15内固定有拉绳,海水取样装置取样结束后,通过拉绳将海水取样装置从海水内取出。取样瓶体7的外表面设有浮体18,海水对浮体18产生浮力,通过浮体可以使取样瓶从海水中浮出并直接浮出海面。本实施例中,所述的浮体18为四面体,且各面为内凹弧形面,内凹弧形面起到了导流的作用。所述的浮体也可以采用三面体或多面体。所述浮体18可以采用聚氨酯、聚乙烯或玻璃微珠等材料制成。
如图1和图2所示,所述自动取样机构包括重块Ⅰ14、连接折杆2、套筒、固定套5和重块释放单元,上封盖与套筒的中部固定连接,其中,所述套筒包括上套筒1和下套筒12,上套筒1设置在上封盖4的上方,且上套筒1与上封盖4固定连接,下套筒12设置上封盖4的下方,且下套筒12与,上封盖4固定连接,上套筒1和下套筒12与中心轴15同轴,中心轴15设置在上套筒1和下套筒12内,且上套筒1和下套筒12沿中心轴15上下滑动。所述上封盖4的上方设有重块Ⅰ14,重块Ⅰ14沿中心轴15上下滑动,重块Ⅰ14设置在上套筒12的外侧,重块Ⅰ14和上套筒12之间设有固定板13,固定板13与中心轴15固定连接。
所述连接折杆2包括固定部和弯折部,弯折部与固定部的一端固定连接,且弯折部与固定部之间呈一定的角度,其固定部通过转轴与固定板13铰接,从而实现了连接折杆2的转动。所述连接折杆2与扭簧3连接,其中扭簧3的中部套在与固定板13固定连接的轴上,扭簧3的上端与连接折杆2连接,下端与上套筒1连接,如图3所示的扭簧3处于非扭转状态。上套筒1上设有凹槽101,连接折杆2的固定部的自由端卡在凹槽101内,从而使上套筒1的位置固定,连接折杆的弯折部设置在重块Ⅰ14的外侧,重块Ⅰ14位于连接折杆2的上方。本发明中,沿上套筒12的外圆周方向间隔设置多个连接折杆2,本实施例中设置了两个连接折杆。当重块Ⅰ14下降至连接折杆2上时,使连接折杆2沿转轴旋转,从而使连接折杆2固定部的一端离开凹槽101,上套筒1、上封盖4和下套筒12由于重力作用下降。连接折杆2上的弯折部方向朝上,通过设置弯折部可以对重块14进行限位,当重块14下降到移动高度后,通过连接折杆2的转动,其弯折部和固定部共同作用,使重块14停止下降。
连接折杆2转动的同时会压动扭簧3,并且上套筒12下降过程中会拉动扭簧3,从而使扭簧3具有扭紧力。重块Ⅰ14离开连接折杆2后,在扭簧3内的扭紧力作用下,使连接折杆、上套筒、上封盖和下套筒自动复位,连接折杆的一端重新卡在上套筒的凹槽内,从而使上套筒和上封盖的位置固定。如图1和图2所示为取样装置未工作的状态,此时通过连接折板2使上套筒和上封盖的位置固定。
所述固定套5固定在取样瓶体7的顶部,固定套5设置在下套筒12的底部,固定套5的内侧固定有连接环6,固定套5和下套筒12之间通过连接环6连接。如图3所示,所述连接环6包括外环601、连接杆602和内环603,外环601和内环603之间通过数根连接杆602固定连接,其中外环601与固定套5的内表面固定连接,内环603与下套筒12底部的外表面固定连接,下套筒12设置在内环603内,限位凸起101位于内环303的下方,内环603的直径小于限位凸起1201的尺寸,使连接环6卡在限位凸起1201的上方,从而实现取样瓶体7与下套筒12和上封盖4的连接,由于此时上套筒12和上封盖4的位置固定,因此取样瓶体7的位置固定,此时取样瓶体7与下封盖8之间处于未闭合的状态。
如图1所示,所述重块释放单元设置在下封盖8环形表面的外侧,且沿下封盖的环形外表面间隔设置,本实施例中设置两个重块释放单元。所述重块释放单元包括转动板9、重块挂钩10和固定块11,转动板9和重块挂钩10均固定在固定块11上,固定块11与下封盖8的外表面固定连接。如图3所示,转动板9位于重块挂钩10的上方,所述转动块9包括自由端901和限位端902,自由端901和限位端902固定连接,其固定连接处通过转轴Ⅰ16与固定块11转动连接,转轴Ⅰ16处设有扭簧,如图1所示的扭簧处于非扭曲状态,自由端901朝向下封盖8,且自由端901位于取样瓶体7的正下方,取样瓶体7下降时,瓶体外侧与自由端901的端部接触,并带动自由端901下降,从而使转动板9转动,限位端902与重块挂钩10接触。所述重块挂钩10包括挂钩体,挂钩体通过转轴Ⅱ17与固定块11转动连接所述挂钩体的顶部设置限位凸起1001,转动块9的限位端902设置在限位凸起1001的外侧,挂钩体的底部朝向下封盖8的一侧设有钩子1002,钩子1002的钩尖朝向外侧,所述钩子1002用于悬挂重物。转轴Ⅱ17处也设有扭簧,如图1所示的扭簧处于扭曲状态,此时扭簧内存在扭紧力。重块释放单元的下方设有重块Ⅱ20,重块Ⅱ20通过缆绳19与钩子1002连接。钩子1002转动使重块Ⅱ20被释放后,取样瓶在浮体的浮力作用下上浮。
该可自动浮起式海水取样装置的工作过程如下所述:该取样装置的未工作状态如图1所示,此时转动折板2的一端卡在凹槽101内,从而使上套筒1的位置固定,此时上封盖4位于取样瓶体7的上方,下封盖8位于取样瓶体7的下方,取样瓶处于打开的状态。将该装置放入海水中的指定深度处,由于取样瓶处于打开状态,因此取样瓶体的内外始终充满海水,此时在重块Ⅱ20的重力作用下使该取样装置能够始终处于海水中。开始取样时,重块Ⅰ14下降,对转动折板2施加向下的压力,从而使转动折板2转动,转动折板2固定部的一端离开上套筒的凹槽101,在重力作用下,上套筒1、上封盖4和下套筒12沿中心轴下降,下套筒12下降过程中,下套筒12底部的限位凸起1201离开连接环6,此时限位瓶体7不受到任何限位作用,在重力作用下,取样瓶体7下降,当取样瓶体7下降至下封盖8上时,取样瓶体7停止继续下降,上封盖4向下运动至落至固定套5上后停止运动。在取样瓶体7和上封盖4的下降过程中,将海水取样并密封在取样瓶体7内。与此同时,在取样瓶体7下降过程中,取样瓶体7与转动板9的自由端901接触,并压动自由端901向下运动,从而使转动板9沿转轴Ⅰ16转动,转动板9转动过程中其限位端902离开限位凸起1001,重块挂钩10在转轴Ⅱ17处的扭簧的扭转力作用下逆时针方向转动,重块挂钩10转动的同时带动其一端的钩子1002转动,当钩子转动至其钩尖向下时,钩子1002上悬挂的重块Ⅱ20脱落。重块Ⅱ20离开取样装置后,浮体18产生的浮力大于海水取样装置的重力,因此在浮体18的浮力作用下取样装置自动上浮至海面,无需外力将取样装置从海水中拉出。
Claims (9)
1.一种可自动浮起式海水取样装置,包括取样瓶,其特征在于:还包括自动取样机构,所述取样瓶包括上封盖(4)、取样瓶体(7)、下封盖(8)和中心轴(15),中心轴(15)依次贯穿上封盖、取样瓶体和下封盖的中心,下封盖(8)与中心轴(15)连接,上封盖(4)和取样瓶体(7)固定连接,上封盖(4)和中心轴(15)滑动连接,上封盖(4)位于取样瓶体(7)的上方,下封盖(8)位于取样瓶体(7)的下方,取样瓶体(7)的外表面设有浮体(18);
所述自动取样机构包括重块(14)、连接折杆(2)、套筒和重块释放单元,中心轴(15)设置在套筒内,且套筒沿中心轴(15)上下滑动,所述重块(14)设置在上封盖(4)的上方,重块(14)沿中心轴(15)上下滑动,重块(14)设置在套筒的外侧,重块(14)和套筒之间设有固定板(13),固定板(13)与中心轴(15)固定连接,所述套筒的底部设有限位凸起,套筒通过限位凸起与取样瓶体的顶部连接;
所述连接折杆(2)设置在上封盖的上方,包括固定部和弯折部,弯折部与固定部的一端固定连接,且弯折部与固定部倾斜连接,连接折杆(2)与固定板(13)铰接,套筒上设有凹槽(101),连接折杆(2)的固定部的一端卡在凹槽(101)内,重块(14)位于连接折杆(2)的上方,连接折杆的弯折部设置在重块的外侧,沿套筒的外圆周方向间隔设置数个连接折杆(2);
所述重块释放单元设置在下封盖(8)环形表面的外侧,且沿下封盖的环形外表面间隔设置,所述重块释放单元包括转动板(9)、重块挂钩(10)和固定块(11),转动板(9)和重块挂钩(10)均固定在固定块(11)上,转动板(9)位于重块挂钩(10)的上方,固定块(11)与下封盖(8)的外表面固定连接。
2.根据权利要求1所述的可自动浮起式海水取样装置,其特征在于:所述套筒包括上套筒(1)和下套筒(12),上套筒(1)设置在上封盖(4)的上方,上套筒(1)与上封盖(4)的顶部表面固定连接,下套筒(12)设置在上封盖(4)的下方,下套筒(12)与上封盖(4)的底部表面固定连接,下套筒(12)的底部设有限位凸起(1201),中心轴(15)设置在上套筒(1)和下套筒(12)内,且上套筒(1)和下套筒(12)沿中心轴上下滑动,重块设置在上套筒(1)的外侧,重块和上套筒(1)之间设有固定板,上套筒(1)上设有凹槽,沿上套筒(1)的外圆周方向间隔设置数个连接折杆。
3.根据权利要求2所述的可自动浮起式海水取样装置,其特征在于:所述连接折杆(2)与扭簧(3)连接,其中扭簧(3)的中部套在与固定板(13)固定连接的轴上,扭簧(3)的上端与连接折杆(2)连接,下端与上套筒(1)连接。
4.根据权利要求2所述的可自动浮起式海水取样装置,其特征在于:所述自动取样机构还包括固定套(5),固定套(5)设置在取样瓶体(7)的顶部且下套筒(12)的底部,固定套(5)的内表面固定有连接环(6),固定套(5)和下套筒(12)之间通过连接环(6)固定连接,所述连接环(6)包括外环(601)、连接杆(602)和内环(603),外环(601)和内环(603)之间通过数根连接杆(602)固定连接,外环(601)与固定套(5)的内表面固定连接,下套筒(12)设置在内环(603)内,限位凸起(1201)位于内环(603)的下方,内环(603)的尺寸小于限位凸起(1201)的尺寸,连接环(6)卡在限位凸起(1201)的上方,实现了下套筒(12)与取样瓶体的连接。
5.根据权利要求1所述的可自动浮起式海水取样装置,其特征在于:所述转动块(9)包括自由端(901)和限位端(902),自由端(901)和限位端(902)固定连接,其固定连接处通过转轴Ⅰ(16)与固定块(11)转动连接,转轴Ⅰ(16)处设有扭簧,自由端(901)朝向下封盖(8),自由端(901)位于取样瓶体(7)的正下方,限位端(902)与重块挂钩(10)接触;所述重块挂钩(10)包括挂钩体,挂钩体通过转轴Ⅱ(17)与固定块(11)转动连接,所述挂钩体的顶部设置限位凸起(1001),转动块(9)的限位端(902)设置在限位凸起(1001)的外侧,挂钩体的底部朝向下封盖(8)的一侧设有用于悬挂重物的钩子(1002),钩子(1002)的钩尖朝向外侧,转轴Ⅱ(17)处设有扭簧。
6.根据权利要求1所述的可自动浮起式海水取样装置,其特征在于:所述上封盖(4)与取样瓶体(7)的接触处设有密封件,下封盖(8)与取样瓶体(7)的接触处设有密封件。
7.根据权利要求1所述的可自动浮起式海水取样装置,其特征在于:所述中心轴(15)内固定有拉绳。
8.根据权利要求1所述的可自动浮起式海水取样装置,其特征在于:所述浮体(18)为四面体,且四面均为内凹弧形面。
9.根据权利要求1所述的可自动浮起式海水取样装置,其特征在于:所述连接折板(12)的弯折部的方向朝上。
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