CN114348806B - 一种用于水质监测的多层取样设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水质监测技术领域，且公开了一种用于水质监测的多层取样设备，包括取样组件和固定座，所述取样组件包括顶板，所述顶板底部设有多个分层板，所述顶板与分层板以及相邻两个分层板之间均通过第一弹性层相连接，所述顶板与分层板以及相邻两个分层板之间均设有变形组件；所述分层板上开设有圆孔，所述圆孔内设有环形弹性层；在采样完成后，再次控制底层上部的每层对应的第四电动伸缩杆伸长至每层对应的密闭块底面与最底层密闭块底面平行状态，使在排放取样溶液时其各个腔室内的溶液不与其它腔室内壁接触，从而避免分层取样溶液相互污染的问题，提高水样检测的精准性，实现保真。

Description

一种用于水质监测的多层取样设备

技术领域

本发明属于水质监测技术领域，具体为一种用于水质监测的多层取样设备。

背景技术

水质监测是监视和测定水体中污染物的种类、各类污染物的浓度及变化趋势，一般地，在抽样时，将总体分成互不交叉的层，然后按一定的比例，从各层次独立地抽取一定数量的个体，将各层次取出的个体合在一起作为样本，通过驱动取样组件移动到指定位置，进而对不同位置进行取样，现有的多层取样设备中取样组件移动时的稳定性一般，不便于实际使用。

现有技术采用定体积或定量取样，但有时水底物质变化喷发出的有重要研究价值的气体或物质，现有采用定体积或定量取样并不能对水底物质变化瞬时产生的有重要研究价值的气体或物质根据需求进行采集更过的样液，同时，现有的分层取样器，采用同一输送管道，将外部溶液储存至对应的各个溶腔，实现分层取样，但由于水样层深度不同水样成分不同，同一输送管道已经被先采集的层深溶液污染，导致水样后期检测分析存在偏差；同时现有的采样器材通孔并不能够根据采集水样类型进行口径变化，以适应不同水域的采样。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种用于水质监测的多层取样设备，有效的解决了上述背景技术提出的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于水质监测的多层取样设备，包括取样组件和固定座，所述取样组件包括顶板，所述顶板底部设有多个分层板，所述顶板与分层板以及相邻两个分层板之间均通过第一弹性层相连接，所述顶板与分层板以及相邻两个分层板之间均设有变形组件；所述分层板上开设有圆孔，所述圆孔内设有环形弹性层，所述环形弹性层内环圆周阵列设有密闭块，所有所述密闭块共同组成一圆形，相邻所述密闭块之间通过第二弹性层相连接，所述密闭块上开设有凹槽；

所述变形组件包括圆周阵列设置的多个第一电动伸缩杆，所述第一电动伸缩杆一端均通过铰接件与顶板铰接，所述第一电动伸缩杆另一端均通过铰接件铰接有第二电动伸缩杆，所述第二电动伸缩杆远离第一电动伸缩杆的一端均通过铰接件与相邻的分层板铰接，所述第一电动伸缩杆与第二电动伸缩杆相互铰接的一端均固定连接有第三电动伸缩杆，所述第三电动伸缩杆另一端均固定连接第四电动伸缩杆，所述第四电动伸缩杆另一端均与密闭块凹槽固定连接，所述第四电动伸缩杆侧壁均固定连接有第五电动伸缩杆，所述第五电动伸缩杆另一端均指向分层板轴线中心，所述第五电动伸缩杆另一端均固定连接有抵挡块，所有所述抵挡块共同组成一圆形；

所述铰接件包括第一支耳和第二支耳，所述第一支耳和第二支耳通过电磁辊铰接，所述第一支耳和第二支耳均为铁磁性材质；

在采样完成后，通过控制底层上部的每层对应的第四电动伸缩杆伸长至每层对应的密闭块底面与最底层密闭块底面平行状态，使在排放取样溶液时其各个腔室内的溶液不污染其它腔室内壁。

与现有技术相比，本发明有益效果至少有：

1、在工作中，通过驱动螺纹柱转动，改变螺纹柱位于螺纹槽内的长度，进而调节活动板的位置，便于根据实际需求，调节第二滚轮和第一滚轮之间的距离，使得连接绳位于两个环形凹槽内，进而使得第一滚轮和第二滚轮夹持住连接绳，减少连接绳在收放过程中晃动的可能，增加了取样组件移动时的稳定性，通过滑槽和滑块的配合，使得活动板和固定板水平方向平稳的移动，通过把手的设计，便于驱动螺纹柱转动，通过驱动螺母转动，使得螺母与矩形孔的一侧内壁紧贴，进而减少螺纹柱因非人为因素转动的可能。

2、通过支撑腿和万向轮的配合，便于驱动整个装置移动，方便实际操作，通过电机驱动第二锥形齿轮转动，进而使得第三锥形齿轮和连接轴转动，从而通过第三锥形齿轮和第一锥形齿轮的配合，使得第一锥形齿轮驱动转轴转动，可以使得收卷轮自动旋转，完成连接绳的自动收放，由于电机位于固定座顶部远离收卷轮的一侧，进而调节整个装置的重心位置，保证整个装置的平稳。

3、本发明通过变形组件、铰接件等之间的相互配合，在取样时，通过控制所有第三电动伸缩杆同步收缩预设长，上述长度可根据实际需求进行设置，从而在保证多层密闭块之间密封且最顶层的密闭块不再闭合，使外部水进入顶层腔室内；当需要调节流体通孔的大小时，通过控制密闭块对应的第三电动伸缩杆以及其下部所有的第三电动伸缩杆同步伸缩，从而是在保证层密闭块与层密闭块之间密封的前提下，实现对需要调节的流体通孔进行调节；上述顶层采样过程中，液体直接经顶层分层板的流体通孔到达顶层腔室，并未与底部分层板的流体通孔接触，从而避免现有技术中的顶层取样污染底层管壁的情况发生；提高了本装置的分层取样的取样洁净度；然后通过控制采样腔室对应的第四电动伸缩杆、第二电动伸缩杆、第一电动伸缩杆伸长，使采样腔室体积增大，并吸取外部溶液，提高采样速率。

4、在采样完成后，再次控制底层上部的每层对应的第四电动伸缩杆伸长至每层对应的密闭块底面与最底层密闭块底面平行状态，使在排放取样溶液时其各个腔室内的溶液不与其它腔室内壁接触，从而避免分层取样溶液相互污染的问题，提高水样检测的精准性，实现保真。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1为本发明三维结构示意图；

图2为本发明另一角度三维结构示意图；

图3为图2中A处的局部放大结构示意图；

图4为本发明固定座剖切的结构示意图；

图5为本发明调节组件的结构示意图；

图6为本发明取样组件整体结构示意图；

图7为本发明取样组件内部结构示意图；

图8为本发明单个第一电动伸缩杆、第二电动伸缩杆、第三电动伸缩杆、第四电动伸缩杆、第五电动伸缩杆连接结构示意图；

图9为本发明图8中B部分结构放大示意图；

图10为本发明分层板整体结构示意图；

图11为本发明图10中C部分结构放大示意图。

图中：1、取样组件；101、顶板；102、分层板；1021、环形弹性层；1022、有密闭块；103、第一弹性层；104、第二弹性层；2、固定座；3、收卷轮；4、连接绳；5、矩形孔；6、第一滚轮；7、支撑腿；8、第二滚轮；9、侧板；10、转轴；11、第一轴承；12、第一锥形齿轮；13、支撑板；14、电机；15、第二锥形齿轮；16、把手；17、活动板；18、固定板；19、万向轮；20、螺纹柱；21、第二轴承；22、螺纹槽；23、螺母；24、滑槽；25、滑块；26、连接轴；27、第三锥形齿轮；28、第三轴承；29、变形组件；2901、第一电动伸缩杆；2902、第二电动伸缩杆；2903、第三电动伸缩杆；2904、第四电动伸缩杆；2905、第五电动伸缩杆；2906、抵挡块。

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。

由图1至图11给出，一种用于水质监测的多层取样设备，包括取样组件1和固定座2，取样组件1包括顶板101，顶板101底部设有多个分层板102，顶板101与分层板102以及相邻两个分层板102之间均通过第一弹性层103相连接，顶板101与分层板102以及相邻两个分层板102之间均设有变形组件29；分层板102上开设有圆孔，圆孔内设有环形弹性层1021，环形弹性层1021内环圆周阵列设有密闭块1022，所有密闭块1022共同组成一圆形，相邻密闭块1022之间通过第二弹性层1023相连接，密闭块1022上开设有凹槽。

变形组件29包括圆周阵列设置的多个第一电动伸缩杆2901，第一电动伸缩杆2901一端均通过铰接件与顶板101铰接，第一电动伸缩杆2901另一端均通过铰接件铰接有第二电动伸缩杆2902，第二电动伸缩杆2902远离第一电动伸缩杆2901的一端均通过铰接件与相邻的分层板102铰接，第一电动伸缩杆2901与第二电动伸缩杆2902相互铰接的一端均固定连接有第三电动伸缩杆2903，第三电动伸缩杆2903另一端均固定连接第四电动伸缩杆2904，第四电动伸缩杆2904另一端均与密闭块1022凹槽固定连接，第四电动伸缩杆2904侧壁均固定连接有第五电动伸缩杆2905，第五电动伸缩杆2905另一端均指向分层板102轴线中心，第五电动伸缩杆2905另一端均固定连接有抵挡块2906，所有抵挡块2906共同组成一圆形。

铰接件包括第一支耳和第二支耳，第一支耳和第二支耳通过电磁辊铰接，第一支耳和第二支耳均为铁磁性材质。

固定座2的上方设有收卷轮3，取样组件1位于固定座2的下方，固定座2的顶部开设有矩形孔5，收卷轮3和取样组件1通过连接绳4连接，且连接绳4贯穿矩形孔5，矩形孔5内设有第一滚轮6和第二滚轮8，第一滚轮6和第二滚轮8上均开设有环形凹槽，第一滚轮6与矩形孔5的内壁转动连接，第二滚轮8的一侧设有活动板17，活动板17的一侧固定连接有两个固定板18，第二滚轮8位于两个固定板18之间，且第二滚轮8和固定板18转动连接，活动板17的一侧设有调节组件，收卷轮3和固定座2通过旋转组件连接。

由图1、图2和图4给出，旋转组件包括对称设置于收卷轮3两侧的侧板9，侧板9的底部与固定座2的顶部固定连接，收卷轮3的两侧均固定连接有转轴10，转轴10贯穿侧板9，转轴10和侧板9的贯穿处设有第一轴承11，其中一个转轴10的一端固定连接有第一锥形齿轮12，固定座2上设有与第一锥形齿轮12相配合的驱动单元，驱动单元包括设置于固定座2顶部的电机14，电机14的输出端设有第二锥形齿轮15，固定座2的顶部固定连接有支撑板13，支撑板13的一侧设有连接轴26，连接轴26贯穿支撑板13，连接轴26与支撑板13的贯穿处设有第二轴承21，连接轴26的两端均固定连接有第三锥形齿轮27，两个第三锥形齿轮27分别与第一锥形齿轮12和第二锥形齿轮15相啮合，且电机14位于固定座2顶部远离收卷轮3的一侧，通过电机14驱动第二锥形齿轮15转动，进而使得第三锥形齿轮27和连接轴26转动，从而通过第三锥形齿轮27和第一锥形齿轮12的配合，使得第一锥形齿轮12驱动转轴10转动，可以使得收卷轮3自动旋转，完成连接绳4的自动收放，由于电机14位于固定座2顶部远离收卷轮3的一侧，进而调节整个装置的重心位置，保证整个装置的平稳。

由图4和图5给出，调节组件包括开设于矩形孔5一侧内壁的螺纹槽22，螺纹槽22内设有螺纹柱20，螺纹柱20的一端与活动板17通过第三轴承28连接，螺纹柱20的外部套设有螺母23，螺母23的一侧与矩形孔5的一侧内壁相接触，螺纹柱20上设有把手16，通过驱动螺纹柱20转动，改变螺纹柱20位于螺纹槽22内的长度，进而调节活动板17的位置，便于根据实际需求，调节第二滚轮8和第一滚轮6之间的距离，使得连接绳4位于两个环形凹槽内，进而使得第一滚轮6和第二滚轮8夹持住连接绳4，减少连接绳4在收放过程中晃动的可能，增加了取样组件1移动时的稳定性。

由图2、图4和图5给出，矩形孔5的两侧内壁均开设有滑槽24，滑槽24内设有滑块25，滑块25的一侧与固定板18的一侧固定连接，固定座2的底部固定连接有若干支撑腿7，支撑腿7的底部设有万向轮19，通过滑槽24和滑块25的配合，使得活动板17和固定板18水平方向平稳的移动，通过支撑腿7和万向轮19的配合，便于驱动整个装置移动，方便实际操作。

工作原理：工作时，通过驱动螺纹柱20转动，改变螺纹柱20位于螺纹槽22内的长度，进而调节活动板17的位置，便于根据实际需求，调节第二滚轮8和第一滚轮6之间的距离，使得连接绳4位于两个环形凹槽内，进而使得第一滚轮6和第二滚轮8夹持住连接绳4，减少连接绳4在收放过程中晃动的可能，增加了取样组件1移动时的稳定性，通过滑槽24和滑块25的配合，使得活动板17和固定板18水平方向平稳的移动，通过把手16的设计，便于驱动螺纹柱20转动，通过驱动螺母23转动，使得螺母23与矩形孔5的一侧内壁紧贴，进而减少螺纹柱20因非人为因素转动的可能，通过支撑腿7和万向轮19的配合，便于驱动整个装置移动，方便实际操作，通过电机14驱动第二锥形齿轮15转动，进而使得第三锥形齿轮27和连接轴26转动，从而通过第三锥形齿轮27和第一锥形齿轮12的配合，使得第一锥形齿轮12驱动转轴10转动，可以使得收卷轮3自动旋转，完成连接绳4的自动收放，由于电机14位于固定座2顶部远离收卷轮3的一侧，进而调节整个装置的重心位置，保证整个装置的平稳。

在取样前，首先通过控制所有电磁辊通电，然后控制每层的第五电动伸缩杆2905伸长至抵挡块2906相互抵触状态，然后控制每层第四电动伸缩杆2904、第二电动伸缩杆2902、第一电动伸缩杆2901收缩至顶板101与分层板102之间的间距最短，以及使相邻分层板102之间距离最短，然后控制最顶部的第三电动伸缩杆2903伸长，并同时控制第五电动伸缩杆2905收缩至最短状态，即抵挡块2906之间的间距大于分层板102上的流体通孔直径，使顶层流体通孔闭合，然后由顶部第二层到最底部依次控制每层的第三电动伸缩杆2903收缩或伸长，使分层板102上的流体通孔依次增大，且使分层板102上的密闭块1022内壁直径与上一层分层板102上的密闭块1022外壁直径相等，然后控制底层上部的每层对应的第四电动伸缩杆2904伸长至每层对应的密闭块1022底面与最底层密闭块1022底面平行，且使多层密闭块1022共同形成密闭封口，避免在取样前外部水进入取样组件1内；由于每层流体通孔与最底层流体通孔位于同一高度，从而避免现有技术中的顶层取样污染底层管壁的情况发生。

在取样时，通过控制所有第三电动伸缩杆2903同步收缩预设长，上述长度可根据实际需求进行设置，从而在保证多层密闭块1022之间密封且最顶层的密闭块1022不在闭合，使外部水进入顶层腔室内；当需要调节流体通孔的大小时，通过控制密闭块1022对应的第三电动伸缩杆2903以及其下部所有的第三电动伸缩杆2903同步伸缩，从而是在保证层密闭块1022与层密闭块1022之间密封的前提下，实现对需要调节的流体通孔进行调节；上述顶层采样过程中，液体直接经顶层分层板102的流体通孔到达顶层腔室，并未与底部分层板102的流体通孔接触，从而避免现有技术中的顶层取样污染底层管壁的情况发生；提高了本装置的分层取样的取样洁净度；然后通过控制采样腔室对应的第四电动伸缩杆2904、第二电动伸缩杆2902、第一电动伸缩杆2901伸长，使采样腔室体积增大，并吸取外部溶液，提高采样速率。

当需要对采样腔室进行扩张容积时，首先控制需要调节的腔室对应的第五电动伸缩杆2905伸长至抵挡块2906相互抵触状态，然后控制需要调节的腔室内部所有的电磁辊断电，使第一电动伸缩杆2901和第二电动伸缩杆2902两端均为铰接状态，然后控制第三电动伸缩杆2903伸长，同时控制第一电动伸缩杆2901和第二电动伸缩杆2902做适应性伸长，从而使第一弹性层103向外膨胀，进而使采样腔室体积再次增大；且保证了采样口位置不变动的情况下，实现采样腔室扩容的能力。

在采样完成后，再次控制底层上部的每层对应的第四电动伸缩杆2904伸长至每层对应的密闭块1022底面与最底层密闭块1022底面平行状态，使在排放取样溶液时其各个腔室内的溶液不与其它腔室内壁接触，从而避免分层取样溶液相互污染的问题，提高水样检测的精准性，实现保真。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种用于水质监测的多层取样设备，包括取样组件和固定座，其特征在于：所述取样组件包括顶板，所述顶板底部设有多个分层板，所述顶板与分层板以及相邻两个分层板之间均通过第一弹性层相连接，所述顶板与分层板以及相邻两个分层板之间均设有变形组件；所述分层板上开设有圆孔，所述圆孔内设有环形弹性层，所述环形弹性层内环圆周阵列设有密闭块，所有所述密闭块共同组成一圆形，相邻所述密闭块之间通过第二弹性层相连接，所述密闭块上开设有凹槽；

所述变形组件包括圆周阵列设置的多个第一电动伸缩杆，所述第一电动伸缩杆一端均通过铰接件与顶板铰接，所述第一电动伸缩杆另一端均通过铰接件铰接有第二电动伸缩杆，所述第二电动伸缩杆远离第一电动伸缩杆的一端均通过铰接件与相邻的分层板铰接，所述第一电动伸缩杆与第二电动伸缩杆相互铰接的一端均固定连接有第三电动伸缩杆，所述第三电动伸缩杆另一端均固定连接第四电动伸缩杆，所述第四电动伸缩杆另一端均与密闭块凹槽固定连接，所述第四电动伸缩杆侧壁均固定连接有第五电动伸缩杆，所述第五电动伸缩杆另一端均指向分层板轴线中心，所述第五电动伸缩杆另一端均固定连接有抵挡块，所有所述抵挡块共同组成一圆形；

所述铰接件包括第一支耳和第二支耳，所述第一支耳和第二支耳通过电磁辊铰接，所述第一支耳和第二支耳均为铁磁性材质；

在采样完成后，通过控制底层上部的每层对应的第四电动伸缩杆伸长至每层对应的密闭块底面与最底层密闭块底面平行状态，使在排放取样溶液时其各个腔室内的溶液不污染其它腔室内壁。

2.根据权利要求1所述的一种用于水质监测的多层取样设备，其特征在于：所述固定座的上方设有收卷轮，取样组件位于固定座的下方，固定座的顶部开设有矩形孔，收卷轮和取样组件通过连接绳连接，且连接绳贯穿矩形孔，矩形孔内设有第一滚轮和第二滚轮，第一滚轮和第二滚轮上均开设有环形凹槽，第一滚轮与矩形孔的内壁转动连接，第二滚轮的一侧设有活动板，活动板的一侧固定连接有两个固定板，第二滚轮位于两个固定板之间，且第二滚轮和固定板转动连接，活动板的一侧设有调节组件，收卷轮和固定座通过旋转组件连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于水质监测的多层取样设备，其特征在于：所述旋转组件包括对称设置于收卷轮两侧的侧板，侧板的底部与固定座的顶部固定连接，收卷轮的两侧均固定连接有转轴，转轴贯穿侧板，转轴和侧板的贯穿处设有第一轴承，其中一个转轴的一端固定连接有第一锥形齿轮，固定座上设有与第一锥形齿轮相配合的驱动单元。

4.根据权利要求3所述的一种用于水质监测的多层取样设备，其特征在于：所述驱动单元包括设置于固定座顶部的电机，电机的输出端设有第二锥形齿轮，固定座的顶部固定连接有支撑板，支撑板的一侧设有连接轴，连接轴贯穿支撑板，连接轴与支撑板的贯穿处设有第二轴承，连接轴的两端均固定连接有第三锥形齿轮，两个第三锥形齿轮分别与第一锥形齿轮和第二锥形齿轮相啮合，且电机位于固定座顶部远离收卷轮的一侧。

5.根据权利要求2所述的一种用于水质监测的多层取样设备，其特征在于：所述调节组件包括开设于矩形孔一侧内壁的螺纹槽，螺纹槽内设有螺纹柱，螺纹柱的一端与活动板通过第三轴承连接。

6.根据权利要求5所述的一种用于水质监测的多层取样设备，其特征在于：所述螺纹柱的外部套设有螺母，螺母的一侧与矩形孔的一侧内壁相接触，螺纹柱上设有把手。

7.根据权利要求2所述的一种用于水质监测的多层取样设备，其特征在于：所述矩形孔的两侧内壁均开设有滑槽，滑槽内设有滑块，滑块的一侧与固定板的一侧固定连接。

8.根据权利要求2所述的一种用于水质监测的多层取样设备，其特征在于：所述固定座的底部固定连接有若干支撑腿，支撑腿的底部设有万向轮。