CN112326344A - 一种深海分层水样密封采集装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深海分层水样密封采集装置，包括采样架、活动盖合于采样架的采样壳体，所述采样架呈圆盘状，其中部上下贯通，所述采样架上设有自适应压强适配件，自适应压强适配件能够在采样架下潜过程中，随着压强的增加带动采样壳体转动，所述采样架上径向布置有多个采样单元，且以采样架的中心等角度分布。本发明通过设置自适应压强适配件，随着采水装置的下潜而压强不断增加，使得能够提前设置其中的每组的弹簧长度和弹性系数，配合采样限位件来控制不同的采样单元进行采样收集，能够更加准确的采集深海不同特定深度内的水样；同时设置采样单元配合阀门件，实现采集筒的完全闭合，使得采集筒的采样样品更为精准精准。

Description

一种深海分层水样密封采集装置

技术领域

本发明涉及采样设备技术领域，具体为一种自动升降分层采水装置，

背景技术

水体采样工作是水环境科学研究和水环境保护及管理工作的重要内容，对于不同深度水样的采集是顺利开展各项研究工作的前提和基础。水域水体受物质、水流、温度等因素影响会产生分层效应，不同水层的水文、物理、化学、生物等信息是不同的，采集分析处于不同层位水体的差异，是环境科学、海洋科学等学科不可或缺的内容，其广泛应用于水域生态环境评价、污染事故调查等实用领域。

目前的采水器多为定深采水器，即通过绳索将采水器下放到特定深度的水层，然后通过采水器对该深度的水层进行水样采集；但在采水过程中，由于操作人员对各海域的具体海水深度难以确定；这导致目前这类定深采水器在采集深海水样时操作不便，难以准确的采集深海不同特定深度内的水样，且不同深度的样品容易混杂，采样样品的精准度相对较低。

为了解决上述问题，本案由此而生。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种自动升降分层采水装置，解决了上述背景技术中提出的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种深海分层水样密封采集装置，包括采样架、活动盖合于采样架的采样壳体，所述采样架的底部设有控制其上升、下降的升降件，所述采样架呈圆盘状，其中部上下贯通，所述采样架上设有自适应压强适配件，自适应压强适配件能够在采样架下潜过程中，随着压强的增加带动采样壳体转动，所述采样架上径向布置有多个采样单元，且以采样架的中心等角度分布，所述采样架在转动过程中始终仅供其中一个采样单元进行采样收集，且不断更换采样单元进行采样，所述采样单元包括一端敞开的采集筒、阀门件、设于采集筒上方的电动推杆，所述采样架上开设有供对应采集筒置入的容置槽，所述采集筒的阀门件设于采集筒上，且与电动推杆的输出端相连，在电动推杆的作用下控制采集筒的开、闭，还包括与电动推杆电性连接的触动开关，在采样架转动过程中能够被触发。

优选的，所述容置槽沿采样架径向开设，且与采集筒一一对应，所述采集筒可***至容置槽内，且落出其顶部。

优选的，所述自适应压强适配件包括旋转座、转轴、齿轮、U形支撑杆，所述旋转座的底部与转轴相连，齿轮套接于转轴的下部，所述U形支撑杆的一端与采样架的底部相连，另一端位于采样架的中部，所述转轴的下端枢接于U形支撑杆上，所述U形支撑杆的端部还连接有一将齿轮包围的包覆架，所述旋转座呈盘状，其外周紧挨采样架的中空部位。

优选的，还包括中空的方形架、横移板、单侧布置齿牙的齿牙板，所述方形架固设于采样架的底部，所述横移板设于方形架内，且其两端与横移板两侧的内壁相抵接，所述横移板的一侧与方形架的内壁之间设有弹簧，另一侧与齿牙板相连接，所述方形架上开设有通口，能够供齿牙板进行相对移动，所述包覆架朝齿牙板的一侧开设有敞口，能够供相应处的齿牙板与齿轮之间相互啮合，所述弹簧设有多根，且以两根为一组，每组弹簧之间的长度均不相同，每组中的弹簧以方形架的中部对称布置，所述采样单元的数量与弹簧的组数相同。

优选的，所述阀门件包括两块呈半圆形的密封板、连接头，两块密封板的内侧端分别通过铰轴、铰链相铰接，两块密封板展开时配合铰轴和铰链形成一与采集筒纵截面内径相等圆形，两个所述铰轴和铰链的顶端贯穿采集筒并延伸至其上方，铰轴位于铰链相对上方，所述连接头分别连接于铰轴和铰链的顶端相连。

优选的，所述铰链连接的连接头顶部连接有联动块，与铰轴连接的连接头底部连接有联动块，所述采集筒露出采集架的上端连接有限位板，所述限位板的内侧端设有滑槽，所述限位板内活动连接有水平布置的滑动板，所述滑动板位于两连接头之间，且滑动板上开设有容置联动块的限位槽，滑动板在横向移动过程中能够带动通过联动块带动铰轴、铰链反向转动，所述电动推杆的内侧连接于限位板内侧内壁上，其输出端与滑动板相连。

优选的，所述触动开关连接于限位板内侧外壁上，所述旋转座外周设有一沿其径向布置的接触杆，所述接触杆端部设有一分叉头，该分叉头的端部与接触杆的端部分别距离旋转座轴心相等，所述接触杆和分叉头均能够在转动过程中触碰接触开关。

优选的，所述采样壳体上开设有与连通口，所述连通口与接触杆位于同一竖直平面，且连通口的尺寸与采集筒的口径相适配。

优选的，所述采样壳体中部贯通，能够容置旋转座，所述旋转座上开设有外螺纹，所述采样壳体中部开设有内螺纹，采样壳体能够旋合固定于旋转座上。

(三)有益效果

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比，具备以下优点：本发明一种深海分层水样密封采集装置，通过设置自适应压强适配件，随着采水装置的下潜而压强不断增加，使得能够提前设置其中的每组的弹簧长度和弹性系数，配合采样限位件来控制不同的采样单元进行采样收集，能够更加准确的采集深海不同特定深度内的水样；同时设置采样单元配合阀门件，在电动推杆伸、缩过程中带动滑动板沿限位板长度方向移动，而移动过程中，两联动块进行反向转动，进而带动两块密封板翻转，实现采集筒的开、闭，使得采集筒的采样样品更为精准精准。

附图说明

图1为本发明安装示意图；

图2为本发明采样架结构示意图；

图3为本发明示意图；

图4为本发明中采样单元结构示意图；

图5为本发明中阀门件结构示意图；

图6为本发明仰视示意图；

图7为本发明中包覆架结构拆解后仰面整体示意图；

图8为本发明中方形架结构正面剖视图。

图中：1采样架、2采样壳体、3自适应压强适配件、31旋转座、32转轴、33齿轮、34 U形支撑杆、35方形架、36横移板、37齿牙板、4采样单元、41采集筒、42阀门件、421密封板、422连接头、43电动推杆、5容置槽、6触动开关、7包覆架、8弹簧、9敞口、10铰轴、11铰链、12联动块、13限位板、14滑槽、15滑动板、16限位槽、17接触杆、18分叉头、19连通口、20外螺纹、21内螺纹、22气泵、23气囊、24配重块。

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本发明作进一步详细阐述。

如图1-8所示：一种深海分层水样密封采集装置，包括采样架1、活动盖合于采样架1的采样壳体2，采样架1呈圆盘状，其中部上下贯通，采样架1上设有自适应压强适配件3，自适应压强适配件3能够在采样架1下潜过程中，随着压强的增加带动采样壳体2转动，采样架1上径向布置有多个采样单元4，且以采样架1的中心等角度分布，采样架1在转动过程中始终仅供其中一个采样单元4进行采样收集，且不断更换采样单元4进行采样。

采样单元4包括一端敞开的采集筒41、阀门件42、设于采集筒41上方的电动推杆43，采样架1上开设有供对应采集筒41置入的容置槽5，采集筒41的阀门件42设于采集筒41上，且与电动推杆43的输出端相连，在电动推杆43的作用下控制采集筒41的开、闭，还包括与电动推杆43电性连接的触动开关6，在采样架1转动过程中能够被触发。

容置槽5沿采样架1径向开设，且与采集筒41一一对应，采集筒41可***至容置槽5内，且落出其顶部。

自适应压强适配件3包括旋转座31、转轴32、齿轮33、U形支撑杆34，旋转座31的底部与转轴32相连，齿轮33套接于转轴32的下部，U形支撑杆34的一端与采样架1的底部相连，另一端位于采样架1的中部，转轴32的下端枢接于U形支撑杆34上，U形支撑杆34的端部还连接有一将齿轮33包围的包覆架7，旋转座31呈盘状，其外周紧挨采样架1的中空部位。

还包括中空的方形架35、横移板36、单侧布置齿牙的齿牙板37，方形架35固设于采样架1的底部，横移板36设于方形架35内，且其两端与横移板36两侧的内壁相抵接，横移板36的一侧与方形架35的内壁之间设有弹簧8，另一侧与齿牙板37相连接，方形架35上开设有通口，能够供齿牙板37进行相对移动，包覆架7朝齿牙板37的一侧开设有敞口9，能够供相应处的齿牙板37与齿轮33之间相互啮合。

弹簧8设有多根，且以两根为一组，每组弹簧8之间的长度均不相同，每组中的弹簧8以方形架35的中部对称布置，采样单元4的数量与弹簧8的组数相同。

每组的弹簧8长度，弹性系数均可根据所需下放采水装置测量不同深度进行提前设置。

根据压强公式：P＝ρ*g*H，也即压强与水深度是成正比的，而在水下，每增加10m也即能够增加1个大气压强。同时，在水下压强产生的压力是周向包围物体并向内挤压的。

因此，本方案设置的自适应压强适配件3中，齿牙板37与方形架35之间作用力具有一定的盈余，也即在受到水下压强时，齿牙板37能够被压向方形架35(主要是由于横移板36与方形架35之间有空气，会在外部有压强情况下被压缩而使得横移板36移动)，配合弹簧8的反向弹力(F＝kx)以及水深，即可控制齿牙板37移动的距离。在齿牙板37移动过程中，能够带动齿轮33进行转动，也即能够间接带动旋转座31进行旋转，进而更加准确的采集深海特定距离内的水样。

参见附图4-5，阀门件42包括两块呈半圆形的密封板421、连接头422，两块密封板421的内侧端分别通过铰轴10、铰链11相铰接，两块密封板421展开时配合铰轴10和铰链11形成一与采集筒41纵截面内径相等圆形，两个铰轴10和铰链11的顶端贯穿采集筒41并延伸至其上方，铰轴10位于铰链11相对上方，连接头422分别连接于铰轴10和铰链11的顶端相连。

铰链11连接的连接头422顶部连接有联动块12，与铰轴10连接的连接头422底部连接有联动块12，采集筒41露出采集架的上端连接有限位板13，限位板13的内侧端设有滑槽14，限位板13内活动连接有水平布置的滑动板15，滑动板15位于两连接头422之间，且滑动板15上开设有容置联动块12的限位槽16，滑动板15在横向移动过程中能够带动通过联动块12带动铰轴10、铰链11反向转动，电动推杆43的内侧连接于限位板13内侧内壁上，其输出端与滑动板15相连。

触动开关6连接于限位板13内侧外壁上，旋转座31外周设有一沿其径向布置的接触杆17，接触杆17端部设有一分叉头18，该分叉头18的端部与接触杆17的端部分别距离旋转座31轴心相等，接触杆17和分叉头18均能够在转动过程中触碰接触开关。

触动开关6与电动推杆43电性连接，其中触动开关6被触碰一次启动电动推杆43，再触碰一次则关闭电动推杆43，正好能够与设有分叉头18的接触杆17相适配使用，也即接触杆17在随旋转座31转动过程中，接触并给予触动开关6一定的压力后致使其带动电动推杆43运行。

采样壳体2上开设有与连通口19，连通口19与接触杆17位于同一竖直平面，且连通口19的尺寸与采集筒41的口径相适配。

采样壳体2中部贯通，能够容置旋转座31，旋转座31上开设有外螺纹20，采样壳体2中部开设有内螺纹21，采样壳体2能够旋合固定于旋转座31上。

其中采集筒41的外端部呈弧形状，使得能够与采样壳体2的环形外周相适配，采集口能够被采集壳体包绕，起到密封的效果，而其中一个采集口与采样壳体2上开设有与连通口19相适配，因而能够供一个采集筒41进行采样。

但是采样壳体2能够转动说明与采集筒41之间仍然纯在一定的间隙，因而会导致采样样品不够精准，进一步的，本方案设置阀门件42进行密封，具体为：在电动推杆43伸、缩过程中带动滑动板15沿限位板13长度方向移动，而移动过程中，两联动块12(铰链11连接的连接头422顶部连接有联动块12，与铰轴10连接的连接头422底部连接有联动块12)进行反向转动，进而带动两块密封板421翻转，实现采集筒41的开、闭，使得采集筒41的采样样品更为精准精准。

采样壳体2旋合于旋转座31上后，能够随旋转座31进行转动，而旋转座31通过自适应压强适配件3与深海压强作用力能够进行间隔转动。

采样架1的底部设有控制其上升、下降的升降件。升降件包括气泵22、气囊23和配重块24，气泵22连接于采样壳体2底部，其输出端与气囊23的一侧相通，配重块24设于采样壳体2的底部。气囊23上还设有电磁阀，用于将气囊23内的气体放出，这样升降件能够更相对精确控制所需测量深度的海水(气泵22与电磁阀均需连入PLC控制程序中进行控制)。当然，升降件也可以仅仅采用一根长绳，通过采水装置自身重力下潜，根据长绳下放的长度来控制其下潜的深度。

以上所述依据实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项使用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其保护的范围。

Claims (9)

1.一种深海分层水样密封采集装置，其特征在于：包括采样架、活动盖合于采样架的采样壳体，所述采样架呈圆盘状，其中部上下贯通，所述采样架上设有自适应压强适配件，自适应压强适配件能够在采样架下潜过程中，随着压强的增加带动采样壳体转动，所述采样架上径向布置有多个采样单元，且以采样架的中心等角度分布，所述采样架在转动过程中始终仅供其中一个采样单元进行采样收集，且不断更换采样单元进行采样，所述采样单元包括一端敞开的采集筒、阀门件、设于采集筒上方的电动推杆，所述采样架上开设有供对应采集筒置入的容置槽，所述采集筒的阀门件设于采集筒上，且与电动推杆的输出端相连，在电动推杆的作用下控制采集筒的开、闭，还包括与电动推杆电性连接的触动开关，在采样架转动过程中能够被触发。

2.根据权利要求1所述的一种深海分层水样密封采集装置，其特征在于：所述容置槽沿采样架径向开设，且与采集筒一一对应，所述采集筒可***至容置槽内，且落出其顶部。

3.根据权利要求1所述的一种深海分层水样密封采集装置，其特征在于：所述自适应压强适配件包括旋转座、转轴、齿轮、U形支撑杆，所述旋转座的底部与转轴相连，齿轮套接于转轴的下部，所述U形支撑杆的一端与采样架的底部相连，另一端位于采样架的中部，所述转轴的下端枢接于U形支撑杆上，所述U形支撑杆的端部还连接有一将齿轮包围的包覆架，所述旋转座呈盘状，其外周紧挨采样架的中空部位。

4.根据权利要求3所述的一种深海分层水样密封采集装置，其特征在于：还包括中空的方形架、横移板、单侧布置齿牙的齿牙板，所述方形架固设于采样架的底部，所述横移板设于方形架内，且其两端与横移板两侧的内壁相抵接，所述横移板的一侧与方形架的内壁之间设有弹簧，另一侧与齿牙板相连接，所述方形架上开设有通口，能够供齿牙板伸入进行相对移动，所述包覆架朝齿牙板的一侧开设有敞口，能够供相应处的齿牙板与齿轮之间相互啮合，所述弹簧设有多根，且以两根为一组，每组弹簧之间的长度均不相同，每组中的弹簧以方形架的中部对称布置，所述采样单元的数量与弹簧的组数相同。

5.根据权利要求3所述的一种深海分层水样密封采集装置，其特征在于：所述阀门件包括两块呈半圆形的密封板、连接头，两块密封板的内侧端分别通过铰轴、铰链相铰接，两块密封板展开时配合铰轴和铰链形成一与采集筒纵截面内径相等圆形，两个所述铰轴和铰链的顶端贯穿采集筒并延伸至其上方，铰轴位于铰链相对上方，所述连接头分别连接于铰轴和铰链的顶端相连。

6.根据权利要求5所述的一种深海分层水样密封采集装置，其特征在于：与所述铰链连接的连接头顶部连接有联动块，与铰轴连接的连接头底部连接有联动块，所述采集筒露出采集架的上端连接有限位板，所述限位板的内侧端设有滑槽，所述限位板内活动连接有水平布置的滑动板，所述滑动板位于两连接头之间，且滑动板上开设有容置联动块的限位槽，滑动板在横向移动过程中能够带动通过联动块带动铰轴、铰链反向转动，所述电动推杆的内侧连接于限位板内侧内壁上，其输出端与滑动板相连。

7.根据权利要求6所述的一种深海分层水样密封采集装置，其特征在于：与所述触动开关连接于限位板内侧外壁上，所述旋转座外周设有一沿其径向布置的接触杆，所述接触杆端部设有一分叉头，该分叉头的端部与接触杆的端部分别距离旋转座轴心相等，所述接触杆和分叉头均能够在转动过程中触碰接触开关。

8.根据权利要求7所述的一种深海分层水样密封采集装置，其特征在于：与所述采样壳体上开设有与连通口，所述连通口与接触杆位于同一竖直平面，且连通口的尺寸与采集筒的口径相适配。

9.根据权利要求3所述的一种深海分层水样密封采集装置，其特征在于：与所述采样壳体中部贯通，能够容置旋转座，所述旋转座上开设有外螺纹，所述采样壳体中部开设有内螺纹，采样壳体能够旋合固定于旋转座上。

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