CN114371033A - 一种具备强可控性及高精度性的分层采水器装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于深水采样技术领域，尤其涉及一种具备强可控性及高精度性的分层采水器装置，包括采样本体，所述采样本体顶面开设有腔体，所述腔体内侧底部连接有牵引柱，所述牵引柱周向等间距连接有若干采样机构，若干所述采样机构电性连接有定位控制组件；所述采样机构包括设置在所述腔体外侧的采样部、以及驱动所述采样部顶部进口端启闭的驱动机构，所述采样部的底部设置有出口端，所述驱动机构与所述定位控制组件电性连接。本发明结构紧凑、方便快捷、可控水层、节省成本，同时保证对不同深度的水样进行精确采集。
Description
技术领域
本发明属于深水采样技术领域，尤其涉及一种具备强可控性及高精度性的分层采水器装置。
背景技术
在研究水体水质和水体中污染物迁移转化时，我们需要对水体进行采样监测。由于分层效应，不同水深的水质情况存在差异，这种差异是研究水体的重要资料，因此对采水器的精确性和规范性提出了较高要求。
目前市售的分层采水器大致可分为简易型、机械型和智能型三类。简易型采水器成本较低，但对水体分层采样同步性小，对水体扰动较大，难以采集原位水样。机械型采水器操作繁琐，体型较大，不适宜开展采样工作。智能采水器采样精度高，但其生产和维护价格昂贵，增加了实验的开展成本。因此，亟需一种结构紧凑、方便快捷、可控水层、节省成本，同时保证对不同深度的水样进行精确采集的分层采水器装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种具备强可控性及高精度性的分层采水器装置，以解决上述问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种具备强可控性及高精度性的分层采水器装置，包括采样本体，所述采样本体顶面开设有腔体，所述腔体内侧底部连接有牵引柱，所述牵引柱周向等间距连接有若干采样机构，若干所述采样机构电性连接有定位控制组件；所述采样机构包括设置在所述腔体外侧的采样部、以及驱动所述采样部顶部进口端启闭的驱动机构，所述采样部的底部设置有出口端，所述驱动机构与所述定位控制组件电性连接。
优选的，所述驱动机构包括竖直滑动连接在所述腔体的底面的T形连杆，所述T形连杆的顶部一端与所述采样部顶部之间连接有第一驱动组件，所述T形连杆的顶部另一端与所述牵引柱表面竖直滑动连接，所述T形连杆的底端与所述腔体的底面之间设置有驱动所述T形连杆升降的第二驱动组件，所述第一驱动组件与所述第二驱动组件分别与所述定位控制组件电性连接。
优选的，所述采样部包括位于所述腔体外侧的采样瓶，所述采样瓶的顶部进口端内侧螺纹连接有螺旋瓶盖，所述采样瓶的底部设置有出口端，所述螺旋瓶盖的顶部中心固定连接有固定柱，所述固定柱的顶部与所述T形连杆远离所述牵引柱的一端转动连接，所述第一驱动组件与所述固定柱传动连接。
优选的，所述第一驱动组件包括第一电动机马达，所述第一电动机马达竖直固定连接在所述T形连杆远离所述牵引柱的一端底部，所述第一电动机马达的旋转轴键连接有第一齿轮，所述固定柱的外侧固定连接有螺纹，所述第一齿轮与所述螺纹啮合；所述螺旋瓶盖的外侧套设有用来密封的橡胶圈，所述螺旋瓶盖的底部周向固定连接有若干螺纹板，若干所述螺纹板分别与所述采样瓶的瓶口内侧螺纹连接，若干所述螺纹板之间与所述采样瓶内侧连通，所述第一电动机马达与所述定位控制组件电性连接。
优选的，所述第二驱动组件包括固定连接在所述腔体底部的第二电动机马达，所述第二电动机马达的旋转轴键连接有第二齿轮，所述T形连杆的底端一侧竖直固定连接有齿条，所述第二齿轮与所述齿条啮合，所述第二电动机马达与所述定位控制组件电性连接。
优选的，所述腔体的开口处连接有用来密封所述腔体内侧的透明塑料防水盖板，所述T形连杆的底端与所述腔体的底面竖直滑动连接。
优选的，所述牵引柱包括支撑杆，所述支撑杆表面竖直开设有若干滑槽，所述T形连杆远离所述采样瓶的有单对应滑动连接在其中一个所述滑槽内。
优选的，所述采样本体的顶面边缘周向等间距开设有若干采样瓶放置孔，若干所述采样瓶分别对应设置在若干所述采样瓶放置孔内，若干所述采样瓶底部对应连通有若干出水口阀门，若干所述出水口阀门固定连接在所述采样本体的底部边缘。
优选的，所述支撑杆的顶部固定连接有方便起吊的环口。
本发明具有如下技术效果：当定位控制组件反馈采样本体在水中的不同位置信息时，驱动机构能够根据使用者需求，在不同的深度，打开任意几个采样机构，使水样进入采样机构内；当收集完成不同深度的水样后，通过绳索把采样器提出水面，分别打开采样机构底部的出口端，将不同深度的水样分别放出，达到水样上进下出的目的；牵引柱的主要目的是为了方便拉吊设备对采样本体拉吊。本发明结构紧凑、方便快捷、可控水层、节省成本，同时保证对不同深度的水样进行精确采集
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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为本发明采水器结构示意图；
图2为本发明采水器俯视示意图；
图3为本发明驱动机构结构示意图；
图4为本发明驱动机构剖视示意图；
图5为本发明第一驱动组件与第二驱动组件结构示意图；
图6为本发明螺旋瓶盖结构示意图；
图7为本发明采水过程控制流程图；
其中，1、蓄电池；2、采样瓶；3、第一电动机马达；4、环口；5、集成电路板；6、T形连杆；7、第一齿轮；8、出水口阀门；9、螺旋瓶盖；10、橡胶圈；11、透明塑料防水盖板；12、支撑杆；13、声呐测距仪；14、第二齿轮；15、滑槽；16、齿条；17、第二电动机马达；18、螺纹；19、螺纹板；20、采样瓶放置孔；21、腔体；22、采样本体；23、固定柱。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、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发明作进一步详细的说明。
参照图1-7所示，本发明提供了一种具备强可控性及高精度性的分层采水器装置，包括采样本体22，采样本体22顶面开设有腔体21，腔体21内侧底部连接有牵引柱，牵引柱周向等间距连接有若干采样机构，若干采样机构电性连接有定位控制组件；采样机构包括设置在腔体21外侧的采样部、以及驱动采样部顶部进口端启闭的驱动机构，采样部的底部设置有出口端，驱动机构与定位控制组件电性连接。
当定位控制组件反馈采样本体22在水中的不同位置信息时，驱动机构能够根据使用者需求，在不同的深度，打开任意几个采样机构，使水样进入采样机构内；当收集完成不同深度的水样后，通过绳索把采样器提出水面，分别打开采样机构底部的出口端，将不同深度的水样分别放出，达到水样上进下出的目的；牵引柱的主要目的是为了方便拉吊设备对采样本体22拉吊。
进一步优化方案，驱动机构包括竖直滑动连接在腔体21的底面的T形连杆6，T形连杆6的顶部一端与采样部顶部之间连接有第一驱动组件，T形连杆6的顶部另一端与牵引柱表面竖直滑动连接，T形连杆6的底端与腔体21的底面之间设置有驱动T形连杆6升降的第二驱动组件，第一驱动组件与第二驱动组件分别与定位控制组件电性连接。
同时启动第二驱动组件和第一驱动组件，在第二驱动组件驱动T形连杆6向上移动时，第一驱动组件驱动采样部顶部打开；为了保证T形连杆6的稳定性，T形连杆6与牵引柱的表面竖直滑动连接。
进一步优化方案，采样部包括位于腔体21外侧的采样瓶2，采样瓶2的顶部进口端内侧螺纹连接有螺旋瓶盖9，采样瓶2的底部设置有出口端，螺旋瓶盖9的顶部中心固定连接有固定柱23，固定柱23的顶部与T形连杆6远离牵引柱的一端转动连接，第一驱动组件与固定柱23传动连接。
通过螺纹啮合传动打开采样瓶2，可以避免因深水压力的影响而导致无法顺利打开的问题；通过第一驱动组件依次带动固定柱23转动、带动螺旋瓶盖9转动，从而使采样瓶2瓶口被打开；螺旋瓶盖9与T形连杆6同步向上移动，保证在水压大的深水区域能顺利的打开螺旋瓶盖9，T形连杆6用来稳定螺旋瓶盖9。
进一步优化方案，第一驱动组件包括第一电动机马达3，第一电动机马达3竖直固定连接在T形连杆6远离牵引柱的一端底部，第一电动机马达3的旋转轴键连接有第一齿轮7，固定柱23的外侧固定连接有螺纹18，第一齿轮7与螺纹18啮合；螺旋瓶盖9的外侧套设有用来密封的橡胶圈10，螺旋瓶盖9的底部周向固定连接有若干螺纹板19，若干螺纹板19分别与采样瓶2的瓶口内侧螺纹连接，若干螺纹板19之间与采样瓶2内侧连通，第一电动机马达3与定位控制组件电性连接。
定位控制组件向第一电动机马达3发送启动信号，带动第一齿轮7与螺纹18啮合传动，带动螺纹板19与采样瓶2的瓶口内侧啮合传动，从而使螺旋瓶盖9向上移动，打开采样瓶2，水样从采样瓶2瓶口进入后，反向启动第一电动机马达3，螺旋瓶盖9向下移动，从而使采样瓶2闭合；橡胶圈10的主要作用是增加采样瓶2与螺旋瓶盖9之间的密封性。
进一步优化方案，第二驱动组件包括固定连接在腔体21底部的第二电动机马达17，第二电动机马达17的旋转轴键连接有第二齿轮14，T形连杆6的底端一侧竖直固定连接有齿条16，第二齿轮14与齿条16啮合，第二电动机马达17与定位控制组件电性连接。
定位控制组件向第二电动机马达17发送启动信号，第二齿轮14与齿条16啮合传动，齿条16与T形连杆6向上移动，同时通过第一电动机马达3使螺旋瓶盖9向上移动，从而打开采样瓶2，水样从采样瓶2瓶口进入后，同时反向启动第一电动机马达3与第二电动机马达17，齿条16、T形连杆6螺旋瓶盖9向下移动，从而使采样瓶2闭合。
进一步优化方案，腔体21的开口处连接有用来密封腔体21内侧的透明塑料防水盖板11，T形连杆6的底端与腔体21的底面竖直滑动连接。
为了保证第一电动机马达3与第二电动机马达17能够稳定运行，以及集成电路板5不受水压影响，将腔体21的开口处连接透明塑料防水盖板11，还便于观察腔体21内部密封情况。
进一步优化方案，牵引柱包括支撑杆12，支撑杆12表面竖直开设有若干滑槽15，T形连杆6远离采样瓶2的一侧对应滑动连接在其中一个滑槽15内。
进一步优化方案，采样本体22的顶面边缘周向等间距开设有若干采样瓶放置孔20，若干采样瓶2分别对应设置在若干采样瓶放置孔20内，若干采样瓶2底部对应连通有若干出水口阀门8，若干出水口阀门8固定连接在采样本体22的底部边缘。
进一步优化方案，采样瓶2设置为8组。可以一次性采集8个不同深度的水样，有利于数据全面的对比分析。
进一步优化方案，支撑杆12的顶部固定连接有方便起吊的环口4。用绳子穿过环口4把采水器固定在绳子上，放入需要采样的水域。
进一步优化方案，定位控制组件包括连接在腔体21内侧底部的集成电路板5、连接在采样本体22顶面的声呐测距仪13、固定连接在支撑杆12与腔体21内侧底面之间的蓄电池1、以及与集成电路板5电信号连接的红外线遥控器，第一电动机马达3、集成电路板5、声呐测距仪13与第二电动机马达17电性连接。蓄电池1的主要作用是为驱动机构、声呐测距仪13提供电量；集成电路板5的主要作用是为了产生、放大和处理各种模拟信号。
当声呐测距仪13将水深信号通过集成电路板5，反馈至红外线遥控器，操作红外线遥控器，通过集成电路板5向第一电动机马达3、第二电动机马达17发送启动信号，带动第一齿轮7与螺纹18啮合传动，带动螺纹板19与采样瓶2的瓶口内侧啮合传动，从而使T形连杆6与螺旋瓶盖9同步向上移动，打开采样瓶2，水样从采样瓶2瓶口进入后，反向启动第一电动机马达3与第二电动机马达17，T形连杆6与螺旋瓶盖9同步向下移动，从而使采样瓶2闭合。
本实施例的工作过程如下：初始状态下，采样瓶2与螺旋瓶盖9闭合。
通过绳索将采样本体22放入采样的水域，通过声呐测距仪13向红外线遥控器反馈采水器所在深度，当达到指定深度，通过红外线遥控器打开所需的任意采样瓶2；螺旋瓶盖9打开持续3秒后自动关闭，完成所需深度的水样采集。
深水区水压力大，本发明采用螺旋瓶盖9来保证在水压大的深水区域能顺利的打开采样瓶2。T形连杆6用来稳定和固定螺旋瓶盖9，第一驱动组件用来带动螺旋瓶盖9的开关与闭合。为了保证T形连杆6和螺旋瓶盖9的同步运行以及声呐测距仪和红外线遥控器的信号发射与接收，在采水器中间加入一块小型集成电路板5来产生、放大和处理各种模拟信号。T形连杆6和螺旋瓶盖9的同步运行参考现有的自动控制理论运用闭环控制法把输出量以一定方式返回到控制的输入端形成反馈***如图7所示，定义同步转动函数输入控制第一齿轮7和第二齿轮14的转圈次数，输出第一齿轮7和第二齿轮14的转速，在一定时间后确定第一齿轮7和第二齿轮14转圈和T形连杆6的升降，实现水下螺旋瓶盖9的正常开关与闭合。采水器一次最多可以采集8个不同深度的水样。不同深度的水样分别从各自出水口阀门8处取出。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种具备强可控性及高精度性的分层采水器装置，其特征在于：包括采样本体(22)，所述采样本体(22)顶面开设有腔体(21)，所述腔体(21)内侧底部连接有牵引柱，所述牵引柱周向等间距连接有若干采样机构，若干所述采样机构电性连接有定位控制组件；所述采样机构包括设置在所述腔体(21)外侧的采样部、以及驱动所述采样部顶部进口端启闭的驱动机构，所述采样部的底部设置有出口端，所述驱动机构与所述定位控制组件电性连接。
2.根据权利要求1所述的具备强可控性及高精度性的分层采水器装置，其特征在于：所述驱动机构包括竖直滑动连接在所述腔体(21)的底面的T形连杆(6)，所述T形连杆(6)的顶部一端与所述采样部顶部之间连接有第一驱动组件，所述T形连杆(6)的顶部另一端与所述牵引柱表面竖直滑动连接，所述T形连杆(6)的底端与所述腔体(21)的底面之间设置有驱动所述T形连杆(6)升降的第二驱动组件，所述第一驱动组件与所述第二驱动组件分别与所述定位控制组件电性连接。
3.根据权利要求2所述的具备强可控性及高精度性的分层采水器装置，其特征在于：所述采样部包括位于所述腔体(21)外侧的采样瓶(2)，所述采样瓶(2)的顶部进口端内侧螺纹连接有螺旋瓶盖(9)，所述采样瓶(2)的底部设置有出口端，所述螺旋瓶盖(9)的顶部中心固定连接有固定柱(23)，所述固定柱(23)的顶部与所述T形连杆(6)远离所述牵引柱的一端转动连接，所述第一驱动组件与所述固定柱(23)传动连接。
4.根据权利要求3所述的具备强可控性及高精度性的分层采水器装置，其特征在于：所述第一驱动组件包括第一电动机马达(3)，所述第一电动机马达(3)竖直固定连接在所述T形连杆(6)远离所述牵引柱的一端底部，所述第一电动机马达(3)的旋转轴键连接有第一齿轮(7)，所述固定柱(23)的外侧固定连接有螺纹(18)，所述第一齿轮(7)与所述螺纹(18)啮合；所述螺旋瓶盖(9)的外侧套设有用来密封的橡胶圈(10)，所述螺旋瓶盖(9)的底部周向固定连接有若干螺纹板(19)，若干所述螺纹板(19)分别与所述采样瓶(2)的瓶口内侧螺纹连接，若干所述螺纹板(19)之间与所述采样瓶(2)内侧连通，所述第一电动机马达(3)与所述定位控制组件电性连接。
5.根据权利要求2所述的具备强可控性及高精度性的分层采水器装置，其特征在于：所述第二驱动组件包括固定连接在所述腔体(21)底部的第二电动机马达(17)，所述第二电动机马达(17)的旋转轴键连接有第二齿轮(14)，所述T形连杆(6)的底端一侧竖直固定连接有齿条(16)，所述第二齿轮(14)与所述齿条(16)啮合，所述第二电动机马达(17)与所述定位控制组件电性连接。
6.根据权利要求2所述的具备强可控性及高精度性的分层采水器装置，其特征在于：所述腔体(21)的开口处连接有用来密封所述腔体(21)内侧的透明塑料防水盖板(11)，所述T形连杆(6)的底端与所述腔体(21)的底面竖直滑动连接。
7.根据权利要求2所述的具备强可控性及高精度性的分层采水器装置，其特征在于：所述牵引柱包括支撑杆(12)，所述支撑杆(12)表面竖直开设有若干滑槽(15)，所述T形连杆(6)远离所述采样瓶(2)的有单对应滑动连接在其中一个所述滑槽(15)内。
8.根据权利要求3所述的具备强可控性及高精度性的分层采水器装置，其特征在于：所述采样本体(22)的顶面边缘周向等间距开设有若干采样瓶放置孔(20)，若干所述采样瓶(2)分别对应设置在若干所述采样瓶放置孔(20)内，若干所述采样瓶(2)底部对应连通有若干出水口阀门(8)，若干所述出水口阀门(8)固定连接在所述采样本体(22)的底部边缘。
9.根据权利要求7所述的具备强可控性及高精度性的分层采水器装置，其特征在于：所述支撑杆(12)的顶部固定连接有方便起吊的环口(4)。
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