CN111964979A - 一种用于水文信息采集的采样装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于水文信息采集的采样装置，涉及水样采样装置技术领域，包括基架、安装架、采样罐以及转动组件，所述机架通过钢缆与绞车相连，所述安装架固定于基架的侧端上，安装架上转动设置有铅摆，转动组件上安装有吸气泵。本发明通过在安装架上设置铅摆，在铅摆自身重力作用下能够拉动采样罐至竖直状态，实际采样水层与液位计所测得的水深得以保持一致，实现了精准采样的目的；通过在采样组件内设置保温箱，使得水样在不同水层之间不会被装置外部温度同化，提高水样的保证度；通过在基架上设置转动组件，实现罩体在取料时的自动打开，操作人员直接从打开状态的采样组件中取下保温箱即可，装置的安装及拆卸效率均得以快速提升。

Description

一种用于水文信息采集的采样装置

技术领域

本发明涉及水样采样装置技术领域，具体涉及一种用于水文信息采集的采样装置。

背景技术

为了对水文信息进行实时监测，以掌握该水域中泥沙含量、含氧量以及微生物种类或分布量等重要信息，需要采集水样进行分析，现有的大多数采样流程为，驱使绞车行至待采样水域，由缆线牵引采样装置下沉，通过压力传感器或液位仪动态测量水深，再对该深度所要测量的水层进行采样。

但是，此流程中所用的采样装置仍然存在一定的弊端：一、由于绞车在水面上不可避免的会随着波浪发生摆动，同时水下存在湍流等外在力矩干扰，使得缆线或采样装置极易在水下发生偏斜，便会导致采集到的水样并非是所希望测量的竖直水域线样本，同时由于装置自身的倾斜，液位检测仪器测得的水深与实际采样深度也会出现偏差，采样精准度存在误差；二、采样装置采集的水样在不同深度的水层之间温度会被外界同化，无法测量样层水文的真实温度，且得到的水样中对温度较为敏感的微生物存活状态会造成一定影响；三、采样罐的安装及拆卸需要手动扭转，且拆卸时由于内部灌满密封液，这导致取样时装置内部气压小于外界大气压，大气压的作用下密封盖很难打开，以至于对测试过程造成一定的影响；四、水样填充采样罐内的过程中，水样罐会随着内部空气的排出而浮力逐渐降低，导致水中的采样装置不可避免的会出现倾斜的现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于水文信息采集的采样装置，以解决现有技术中导致的上述缺陷。

一种用于水文信息采集的采样装置，包括基架、安装架、采样罐以及转动组件，所述机架通过钢缆与绞车相连，所述安装架固定于基架的侧端上，安装架上转动设置有铅摆，所述转动组件安装于基架上，并用于提升采样装置的安装和拆取速度，所述采样罐安装于转动组件上，并用于分层精准采集试样，采样罐的上端还安装有液位计。

优选的，所述转动组件包括驱动电机、轴杆一、轴杆二、主动齿轮以及支撑架，所述驱动电机通过安装板安装于基架内，所述轴杆一与驱动电机的输出端相连，轴杆一的另一端转动连接于基架的内底壁上，所述主动齿轮设置于轴杆一上，轴杆一上于主动齿轮的下方还设置有若干个均布的传动轮一，所述轴杆二的两端分别转动连接于基架的内壁上，轴杆二上设置有从动齿轮，所述从动齿轮与主动齿轮相啮合，轴杆二上于从动齿轮的下方设置有若干个均布的传动轮二，所述支撑架有若干个，若干个所述支撑架的一端转动连接于基架上，若干个所述支撑架的内侧分别与传动轮一和传动轮二相啮合。

优选的，所述采样罐由若干个采样组件构成，所述采样组件包括底座、罩体、保温箱以及电磁阀，所述底座的侧端固定连接于支撑架上，底座的侧端端口固定有斜置的限位头，底座上于限位头的下方通过抵板插设有限位销，所述限位销与抵板之间设置有弹簧一，底座的内侧壁固定有密封垫，底座的内底壁开设有容纳槽，所述罩体的开口朝下且端口的一侧与密封垫相贴合，罩体端口的另一侧铰接于底座的内侧壁上，限位销贯穿密封垫抵接于罩体的端口上，罩体的上端连接有进水管，罩体上与进水管相邻的侧端开设有出气口，出气口内设置有多层排列的防水透气膜，若干个所述出气口均与排气管相接，所述进水管的上端固定有安装块，所述安装块的中部开设有倒置“伞面”状的滑腔，所述滑腔内滑动设有滚动磁铁，安装块的下端于滑腔的下方开设有延伸至进水管内壁的导向槽，所述导向槽内滑动设有磁性挡板，所述保温箱的下端置于容纳槽内，保温箱的上端铰接有连杆，所述连杆的另一端固定有球形的浮漂。

优选的，所述保温箱的上端面为斜向开口设置，斜口的上端铰接有盖板，所述盖板的下端固定有两个对称设置的磁块一，所述盖板的端面开设有两个对称设置的滑槽，所述滑槽内滑动设置有滑块，所述滑块上铰接有接杆，所述接杆的另一端铰接于连杆的侧端上，保温箱的斜口下端设置有两个对称设置的磁块二，保温箱上于该侧端开设有条形的开口，保温箱上于开口的侧壁开设有滑动腔，所述滑动腔内滑动设有密封块，滑动腔内侧壁与密封块之间设置有弹簧二。

优选的，若干个所述传动轮一和若干个所述传动轮二带动的采样组件在水平方向均无交集。

优选的，所述进水管和安装块均为非金属材质。

优选的，所述滑腔的下顶端与导向槽的上顶端不贯通。

优选的，所述浮漂的表面与进水管的管口相配合。

本发明的优点在于：(1)通过在安装架上设置铅摆，当钢缆在水中遇到扰流发生偏斜时，在铅摆自身重力作用下能够拉动采样罐至竖直状态，待稳定后再根据液位计所测得的动态水深值进行采样，而此过程中采样罐内的采样组件一旦发生偏斜，安装块内的滚动磁铁会在滑腔内向对应的方向滑移，脱离磁吸后的在自身重力下沿着导向槽下滑，对进水管实现封堵，只有在采样组件达到竖直状态时，滚动磁铁与磁性挡板相吸引使进水管处于打开状态，实际采样水层与液位计所测得的水深得以保持一致，实现了精准采样的目的；

(2)通过在采样组件内设置保温箱，水样在罩体内填充过程中，浮漂在浮力作用下浮至最上端，同时此过程还会带动连杆同步转动，经接杆及滑块带动盖板转动，直至磁块一与保温箱上的磁块二吸合，从而对保温箱内的水样营造保温环境，而底座和罩体之间的填充水会对保温箱的外表面实现液体持续密封，进一步保证保温箱内的水样在不同水层之间不会被装置外部温度同化，提高水样的保证度；

(3)通过在基架上设置转动组件，由驱动电机的输出端带动若干个传动轮一和传动轮二同步反向转动，装置上两两相靠近的采样组件反向转动，该调节动作在水下采样时能够平衡水样填充后降低的浮力，使得该装置在水下采样的过程中保持平衡，采样完毕后的取样时，还会靠此转动产生取料空隙以便于从装置内部取样，只需将限位销从底座中拉出，根据连通器的原理，采样组件内部的气压与大气压趋于一致，在安装块及相联部件的自重作用下以及水流的润滑下，罩体的一端绕着与底座的铰接点进行转动，直至罩体的侧端抵至限位头的上表面，操作人员直接从打开状态的采样组件中取下保温箱即可，装置的安装及拆卸效率均得以快速提升。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中A处的放大图。

图3为本发明中采样组件的结构示意图。

图4为本发明中保温箱及相连构件的结构示意图。

图5为本发明中保温箱内部的剖视图。

图6为本发明中转动组件内部分构件的结构示意图。

图7为本发明中转动组件在采样时的状态示意图。

图8为本发明中转动组件在卸料取样时的状态示意图。

图9为本发明中保温箱在安装和拆卸时的状态侧视图。

图10为本发明在水下由偏斜到摆正的状态示意图。

其中，1-基架，2-安装架，3-采样罐，4-转动组件，5-钢缆，6-铅摆，7-液位计，401-驱动电机，402-轴杆一，403-轴杆二，404-主动齿轮，405-支撑架，406-安装板，407-传动轮一,408-从动齿轮，409-传动轮二，31-采样组件，3101-底座,3102-罩体，3103-保温箱，3104-电磁阀，3105-限位头,3130-抵板，3106-限位销，3107-弹簧一，3108-密封垫，3109-容纳槽，3110-进水管，3111-出气口，3112-防水透气膜，3113-安装块，3114-滑腔，3115-滚动磁铁，3116-导向槽，3117-磁性挡板，3118-连杆，3119-浮漂，3120-盖板，3121-磁块一，3122-滑槽，3123-滑块，3124-接杆，3125-磁块二，3126-开口，3127-滑动腔，3128-密封块，3129-弹簧二。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1至图10所示，一种用于水文信息采集的采样装置，包括基架1、安装架2、采样罐3以及转动组件4，所述机架通过钢缆5与绞车相连，所述安装架2固定于基架1的侧端上，安装架2上转动设置有铅摆6，所述转动组件4安装于基架1上，并用于提升采样装置的安装和拆取速度，所述采样罐3安装于转动组件4上，并用于分层精准采集试样，采样罐3的上端还安装有液位计7。

需要说明的是，由于此装置中液位计7位置相对固定，所以装置在摆正状态时各层采样组件31的采样位置同样固定，即实际采样深度为液位计7的测量深度与当前采样组件31到液位计7之间距离之和。

在本实施例中，所述转动组件4包括驱动电机401、轴杆一402、轴杆二403、主动齿轮404以及支撑架405，所述驱动电机401通过安装板406安装于基架1内，所述轴杆一402与驱动电机401的输出端相连，轴杆一402的另一端转动连接于基架1的内底壁上，所述主动齿轮404设置于轴杆一402上，轴杆一402上于主动齿轮404的下方还设置有若干个均布的传动轮一407，所述轴杆二403的两端分别转动连接于基架1的内壁上，轴杆二403上设置有从动齿轮408，所述从动齿轮408与主动齿轮404相啮合，轴杆二403上于从动齿轮408的下方设置有若干个均布的传动轮二409，所述支撑架405有若干个，若干个所述支撑架405的一端转动连接于基架1上，若干个所述支撑架405的内侧分别与传动轮一407和传动轮二409相啮合。

需要说明的是，所述驱动电机401为伺服电机，其输出端在带动传动轮一407和传动轮二409转动时可往复反向转动。

在本实施例中，所述采样罐3由若干个采样组件31构成，所述采样组件31包括底座3101、罩体3102、保温箱3103以及电磁阀3104，所述底座3101的侧端固定连接于支撑架405上，底座3101的侧端端口固定有斜置的限位头3105，底座3101上于限位头3105的下方通过抵板3130插设有限位销3106，所述限位销3106与抵板3130之间设置有弹簧一3107，底座3101的内侧壁固定有密封垫3108，底座3101的内底壁开设有容纳槽3109，所述罩体3102的开口朝下且端口的一侧与密封垫3108相贴合，罩体3102端口的另一侧铰接于底座3101的内侧壁上，限位销3106贯穿密封垫3108抵接于罩体3102的端口上，罩体3102的上端连接有进水管3110，罩体3102上与进水管3110相邻的侧端开设有出气口3111，出气口3111内设置有多层排列的防水透气膜3112，若干个所述出气口3111均与排气管8相接，所述进水管3110的上端固定有安装块3113，所述安装块3113的中部开设有倒置“伞面”状的滑腔3114，所述滑腔3114内滑动设有滚动磁铁3115，安装块3113的下端于滑腔3114的下方开设有延伸至进水管3110内壁的导向槽3116，所述导向槽3116内滑动设有磁性挡板3117，所述保温箱3103的下端置于容纳槽3109内，保温箱3103的上端铰接有连杆3118，所述连杆3118的另一端固定有球形的浮漂3119。

需要说明的是，所述浮漂3119在升降过程中，与罩体3102的内侧壁无接触。

在本实施例中，所述保温箱3103的上端面为斜向开口设置，斜口的上端铰接有盖板3120，所述盖板3120的下端固定有两个对称设置的磁块一3121，所述盖板3120的端面开设有两个对称设置的滑槽3122，所述滑槽3122内滑动设置有滑块3123，所述滑块3123上铰接有接杆3124，所述接杆3124的另一端铰接于连杆3118的侧端上，保温箱3103的斜口下端设置有两个对称设置的磁块二3125，保温箱3103上于该侧端开设有条形的开口3126，保温箱3103上于开口3126的侧壁开设有滑动腔3127，所述滑动腔3127内滑动设有密封块3128，滑动腔3127内侧壁与密封块3128之间设置有弹簧二3129。

值得注意的是，若干个所述传动轮一407和若干个所述传动轮二409带动的采样组件31在水平方向均无交集，使得保温箱3103无论是安装还是拆卸，各层采样组件31之间无影响。

在本实施例中，所述进水管3110和安装块3113均为非金属材质，所述滑腔3114的下顶端与导向槽3116的上顶端不贯通，使得滚动磁铁3115和磁性挡板3117在靠近和分离时只受相互之间的磁力作用，且滚动磁铁3115在滑腔3114内的各个方向滚动均可自由进行。

在本实施例中，所述浮漂3119的表面与进水管3110的管口相配合，使得浮漂3119在漂至最顶端时能够完全堵住进水管3110，使其不再导通水流。

工作过程及原理：本发明在使用过程中，首先将该装置通过钢缆5放入待采样水域内，对不同水层的采样方式为，根据液位计9测得当前装置所处水层深度，由于各个采样组件31自身的高度一定，且与液位计9的距离也一定，所以根据液位计9测得的深度值可以得知对各水层采样的采样组件31实际深度值，钢缆5在水内由于扰流作用而发生偏斜后，安装架2上的铅摆6由于密度较大且直径较小，所以受扰流作用的影响较微弱，在其自身重力作用下，会带动装置移动至预定竖直状态，装置处于偏斜状态时，液位计9所处水层并非所要采集的待采水样，此时滚动磁铁3115会在滑腔3114内向偏移的对应方向滑移，使得磁性挡板3117所受滚动磁铁3115的吸力变弱，在磁性挡板3117自身重力的作用下，沿着导向槽3116落下并将进水管3110堵住，此时电磁阀3104为关闭状态，而滚动磁铁3115吸引磁性挡板3117滑动至最高点时，电磁阀3104为开启状态，进而保证采集的水样均为待采水层的水样；

装置摆正后并处于待采水层后，水样流入底座3101和罩体3102之间，随着水样的持续填充，带动浮漂3119向上浮动，同时经连杆3118、接杆3124带动盖板3120随之转动，直至盖板3121与磁块二3125相吸合，此过程密封块3128在弹簧二3129的推力作用下卡入对应的滑动腔3127内，最终实现保温箱3103整体处于密闭状态，此过程采样组件31内的残余空气防水透气膜3112排出装置外，水样灌满整个采样组件31，此时浮漂3119处于罩体3102内的最高点，并对进水管3110的端口实现封堵，同时关闭电磁阀3104，以此完成该水层的水样采集，而此过程由于装置内空气的排出浮力降低，为了保证装置继续平衡的进行接下来的采样工作，需要启动驱动电机401，其输出端带动轴杆一402转动，经主动齿轮404、从动齿轮408、传动轮一407以及传动轮二409转动，进而经内侧分别与传动轮一407和传动轮二409相啮合的支撑架405，来带动相邻的采样组件31向相反方向转动，根据杠杆的原理由采样组件31的转动程度和铅摆6的自重来维持装置的平衡，根据此方式完成其余所有待测水层的采样工作；

而该装置在卸料时，只需将限位销3106从底座中拉出，根据连通器的原理，罩体3102会自动打开，操作人员直接取出对应采样组件31内的保温箱3103即可。

基于上述，本发明通过在安装架2上设置铅摆6，当钢缆5在水中遇到扰流发生偏斜时，在铅摆6自身重力作用下能够拉动采样罐3至竖直状态，待稳定后再根据液位计9所测得的动态水深值进行采样，而此过程中采样罐3内的采样组件31一旦发生偏斜，安装块3113内的滚动磁铁3115会在滑腔3114内向对应的方向滑移，脱离磁吸后的3117在自身重力下沿着导向槽3116下滑，对进水管3110实现封堵，只有在采样组件31达到竖直状态时，滚动磁铁3115与磁性挡板3117相吸引使进水管3110处于打开状态，实际采样水层与液位计9所测得的水深得以保持一致，实现了精准采样的目的；

通过在采样组件31内设置保温箱3103，水样在罩体3102内填充过程中，浮漂3119在浮力作用下浮至最上端，同时此过程还会带动连杆3118同步转动，经接杆3124及滑块3123带动盖板3120转动，直至磁块一3121与保温箱3103上的磁块二3125吸合，从而对保温箱3103内的水样营造保温环境，而底座3101和罩体3102之间的填充水会对保温箱3103的外表面实现液体持续密封，进一步保证保温箱3103内的水样在不同水层之间不会被装置外部温度同化，提高水样的保证度；

通过在基架上设置转动组件4，由驱动电机401的输出端带动若干个传动轮一407和传动轮二409同步反向转动，装置上两两相靠近的采样组件31反向转动，该调节动作在水下采样时能够平衡水样填充后降低的浮力，使得该装置在水下采样的过程中保持平衡，采样完毕后的取样时，还会靠此转动产生取料空隙以便于从装置内部取样，只需将限位销3106从底座3101中拉出，根据连通器的原理，采样组件31内部的气压与大气压趋于一致，在安装块3113及相联部件的自重作用下以及水流的润滑下，罩体3012的一端绕着与底座3101的铰接点进行转动，直至罩体3102的侧端抵至限位头3105的上表面，操作人员直接从打开状态的采样组件31中取下保温箱3103即可，装置的安装及拆卸效率均得以快速提升。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (8)

1.一种用于水文信息采集的采样装置，其特征在于，包括基架(1)、安装架(2)、采样罐(3)以及转动组件(4)，所述机架通过钢缆(5)与绞车相连，所述安装架(2)固定于基架(1)的侧端上，安装架(2)上转动设置有铅摆(6)，所述转动组件(4)安装于基架(1)上，并用于提升采样装置的安装和拆取速度，所述采样罐(3)安装于转动组件(4)上，并用于分层精准采集试样，采样罐(3)的上端还安装有液位计(7)。

2.根据权利要求1所述的一种用于水文信息采集的采样装置，其特征在于：所述转动组件(4)包括驱动电机(401)、轴杆一(402)、轴杆二(403)、主动齿轮(404)以及支撑架(405)，所述驱动电机(401)通过安装板(406)安装于基架(1)内，所述轴杆一(402)与驱动电机(401)的输出端相连，轴杆一(402)的另一端转动连接于基架(1)的内底壁上，所述主动齿轮(404)设置于轴杆一(402)上，轴杆一(402)上于主动齿轮(404)的下方还设置有若干个均布的传动轮一(407)，所述轴杆二(403)的两端分别转动连接于基架(1)的内壁上，轴杆二(403)上设置有从动齿轮(408)，所述从动齿轮(408)与主动齿轮(404)相啮合，轴杆二(403)上于从动齿轮(408)的下方设置有若干个均布的传动轮二(409)，所述支撑架(405)有若干个，若干个所述支撑架(405)的一端转动连接于基架(1)上，若干个所述支撑架(405)的内侧分别与传动轮一(407)和传动轮二(409)相啮合。

3.根据权利要求1所述的一种用于水文信息采集的采样装置，其特征在于：所述采样罐(3)由若干个采样组件(31)构成，所述采样组件(31)包括底座(3101)、罩体(3102)、保温箱(3103)以及电磁阀(3104)，所述底座(3101)的侧端固定连接于支撑架(405)上，底座(3101)的侧端端口固定有斜置的限位头(3105)，底座(3101)上于限位头(3105)的下方通过抵板(3130)插设有限位销(3106)，所述限位销(3106)与抵板(3130)之间设置有弹簧一(3107)，底座(3101)的内侧壁固定有密封垫(3108)，底座(3101)的内底壁开设有容纳槽(3109)，所述罩体(3102)的开口朝下且端口的一侧与密封垫(3108)相贴合，罩体(3102)端口的另一侧铰接于底座(3101)的内侧壁上，限位销(3106)贯穿密封垫(3108)抵接于罩体(3102)的端口上，罩体(3102)的上端连接有进水管(3110)，罩体(3102)上与进水管(3110)相邻的侧端开设有出气口(3111)，出气口(3111)内设置有多层排列的防水透气膜(3112)，若干个所述出气口(3111)均与排气管(8)相接，所述进水管(3110)的上端固定有安装块(3113)，所述安装块(3113)的中部开设有倒置“伞面”状的滑腔(3114)，所述滑腔(3114)内滑动设有滚动磁铁(3115)，安装块(3113)的下端于滑腔(3114)的下方开设有延伸至进水管(3110)内壁的导向槽(3116)，所述导向槽(3116)内滑动设有磁性挡板(3117)，所述保温箱(3103)的下端置于容纳槽(3109)内，保温箱(3103)的上端铰接有连杆(3118)，所述连杆(3118)的另一端固定有球形的浮漂(3119)。

4.根据权利要求3所述的一种用于水文信息采集的采样装置，其特征在于：所述保温箱(3103)的上端面为斜向开口设置，斜口的上端铰接有盖板(3120)，所述盖板(3120)的下端固定有两个对称设置的磁块一(3121)，所述盖板(3120)的端面开设有两个对称设置的滑槽(3122)，所述滑槽(3122)内滑动设置有滑块(3123)，所述滑块(3123)上铰接有接杆(3124)，所述接杆(3124)的另一端铰接于连杆(3118)的侧端上，保温箱(3103)的斜口下端设置有两个对称设置的磁块二(3125)，保温箱(3103)上于该侧端开设有条形的开口(3126)，保温箱(3103)上于开口(3126)的侧壁开设有滑动腔(3127)，所述滑动腔(3127)内滑动设有密封块(3128)，滑动腔(3127)内侧壁与密封块(3128)之间设置有弹簧二(3129)。

5.根据权利要求2所述的一种用于水文信息采集的采样装置，其特征在于：若干个所述传动轮一(407)和若干个所述传动轮二(409)带动的采样组件(31)在水平方向均无交集。

6.根据权利要求3所述的一种用于水文信息采集的采样装置，其特征在于：所述进水管(3110)和安装块(3113)均为非金属材质。

7.根据权利要求3所述的一种用于水文信息采集的采样装置，其特征在于：所述滑腔(3114)的下顶端与导向槽(3116)的上顶端不贯通。

8.根据权利要求3所述的一种用于水文信息采集的采样装置，其特征在于：所述所述浮漂(3119)的表面与进水管(3110)的管口相配合。

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