封閉式海水取樣系統的製作方法與工藝

2023-06-12 22:43:02 4

本發明涉及一種採水裝置，具體涉及一種封閉式海水取樣系統。

背景技術：
水域水體受物質、水流、溫度等因素影響會產生分層效應，不同水層的水文、物理、化學、生物等信息是不同的，採集分析處於不同層位水體的差異，是環境科學、海洋科學等學科不可或缺的內容，其廣泛應用於水域生態環境評價、汙染事故調查等實用領域。傳統的採水器通常是將採水器掛置在牽引繩上；接著，操作者通過繩索將採水器下放到特定深度的水層，並通過採水器對該深度的水層進行水樣採集；再接著，操作者通過繩索將採水器提起。目前的這種採水器需要大量的手工操作，勞動強度大，難以滿足高密度採樣的實際需要；尤其是在惡劣的天氣環境下，更是難以操作。例如，中國專利公開號CN202869850U，公開日2013年4月10日，發明創造的名稱為電動控制閉合的採水器，其中支架安設在採水容器上，聯動軸可上下滑動插設在支架中，觸發件安設在聯動軸或上密封蓋夾持部件上，牽引電磁鐵可上下移動安裝在支架上並與觸發件配合設置用於向上移動時帶動觸發件向上移動，電源通過開關電路連接牽引電磁鐵，上密封蓋夾持部件位於支架和採水容器之間並安設在聯動軸上，上密封蓋與採水容器的上部連接並夾持在上密封蓋夾持部件中，下密封蓋與採水容器的下部連接並和上密封蓋聯動設置，上下密封蓋分別趨向於蓋設在採水容器的上下部。該申請案同樣是通過吊繩將採水器深度的水層，然後通過採水器對該深度的水層進行水樣採集；其同樣存在上述不足。目前的另一類採水器為水泵抽吸式採水裝置，即通過將水管或水泵下放至指定深度的水域內，並通過水泵將指定深度的水域內的水體通過管道抽吸到船上的儲水罐內，然後在儲水罐內進行水樣採集，從而實現水樣的採集。這類水泵抽吸式採水裝置雖然降低了勞動強度，但由於其水泵抽吸上來的水樣，在水樣採集過程中不可避免的會與外界空氣接觸而受到幹擾，從而影響採集水樣分析結果所代表水域環境的真實性、有效性。

技術實現要素：
本發明的目的是為了克服現有技術中的不足，提供一種不僅操作方便、勞動強度低，能夠滿足高密度採樣的實際需要；而且在水樣採集過程中可以有效避免海域內採集的水樣與外界空氣接觸而受到幹擾，從而提高水樣分析結果代表水域環境的真實性、有效性的封閉式海水取樣系統。本發明的技術方案是：一種封閉式海水取樣系統，包括機架，水泵，抽水管道，連接管道，排水管道，固定設置在機架上的豎直儲水筒，設置在豎直儲水筒下端的取樣進出口，設置在取樣進出口正下方的第一活塞體及設置在機架上用於升降第一活塞體的升降執行裝置，所述第一活塞體可往上移動至取樣進出口內，並封堵取樣進出口；所述豎直儲水筒的側面下部設有進水口，豎直儲水筒上端設有出水口；所述抽水管道的一端與水泵的進口相連接，所述連接管道的一端與水泵的出口相連接，所述連接管道的另一端與豎直儲水筒的進水口相連接，所述排水管道的一端與豎直儲水筒的出水口相連接；所述第一活塞體上端面上設有若干封閉式採水裝置，封閉式採水裝置包括設置在第一活塞體上端面上的安裝孔，與安裝孔密封連接的豎直安裝套，設置在豎直安裝套內側面上部的隔板，採水器及設置在隔板頂面中部、並往下凹陷的避讓凹槽，設置豎直安裝套內、位於隔板下方的第一電磁鐵與第二電磁鐵；所述豎直安裝套的上下兩端開口，所述第一電磁鐵位於避讓凹槽正下方，且第一電磁鐵的上端靠近隔板下表面或抵靠在隔板下表面上；所述第二電磁鐵為環形電磁鐵，第二電磁鐵套設在第一電磁鐵上，且第二電磁鐵環繞設置在避讓凹槽外側，第二電磁鐵的上端靠近隔板下表面或抵靠在隔板下表面上；所述採水器的浮力大於重力，採水器包括放置在豎直安裝套上埠內的採水筒，設置在採水筒內的儲水腔，設置在採水筒的上端並與儲水腔相通的採水口，設置在採水筒的下端並與儲水腔相通的豎直導向孔，可滑動設置在豎直導向孔內的連接導杆及設置在連接導杆上端的第二活塞體；所述豎直導向孔內側面上、位於豎直導向孔與連接導杆之間設有密封圈；所述採水口呈錐形，且採水口的橫截面自下而上逐漸減小；所述第二活塞體與採水口相對應的也呈錐形，且第二活塞體可往上移動至採水口內，並封堵採水口；所述連接導杆上、位於第二活塞體與儲水腔內底面之間設有可使第二活塞體往上移動至採水口內的壓縮彈簧；所述採水筒的底面抵靠在隔板頂面上，所述連接導杆的下端延伸至避讓凹槽內，連接導杆的下端、位於避讓凹槽內設有第一鐵板，且第一鐵板與避讓凹槽底面之間設有間隙，第一鐵板位於第一電磁鐵正上方；採水筒的底面上設有環形的第二鐵板，且第二鐵板環繞設置在連接導杆外側，第二鐵板位於第二電磁鐵正上方。本方案的封閉式海水取樣系統可以實現水樣的自動取樣，從而使水樣採集操作方便、勞動強度低，能夠滿足高密度採樣的實際需要；並且在水樣採集過程中還可以有效避免海域內採集的水樣與外界空氣接觸而受到幹擾，從而提高水樣分析結果代表水域環境的真實性、有效性。作為優選，還包括下水軟管，所述第一活塞體上端面上設有貫通第一活塞體上、下端面的下水通孔，所述下水軟管位於第一活塞體下方，下水軟管的上端與下水通孔相連接，且下水通孔與下水軟管的上端之間設有開關閥門。在採水操作完成後可以通過下水通孔及下水軟管將豎直儲水筒內的水完全排淨，避免第一活塞體往下移動至豎直儲水筒下方時，豎直儲水筒內殘留的水滴落，而影響操作環境。作為優選，第一活塞體上端面上設有下陷凹槽，所述下水通孔設置在下陷凹槽底面上，所述安裝孔設置在下陷凹槽底面上。由於下陷凹槽的設置，這樣在第一活塞體往下移動至豎直儲水筒下方時，可以進一步避免殘留在第一活塞體頂面上的水滴落，而影響操作環境。作為優選，豎直儲水筒內、靠近進水口處設有緩衝擋板，該緩衝擋板固定在豎直儲水筒內壁上，且緩衝擋板與進水口正對設置。緩衝擋板的設置可以避免有進水口進入豎直儲水筒內的水直接衝擊到採水器上，而影響海水取樣系統的正常操作。作為優選，豎直儲水筒的下端開口，且豎直儲水筒的下端開口構成所述的取樣進出口，豎直儲水筒內側面下部、位於進水口正下方設有環形限位凸塊。作為優選，安裝孔為螺紋孔，所述豎直安裝套外側面下部設有外螺紋，豎直安裝套與安裝孔之間通過螺紋連接。本方案結構有利於實際加工、製作。作為優選，安裝孔底面中部設有過線通孔，所述第一電磁鐵及第二電磁鐵的電源線穿過所述的過線通孔。作為優選，豎直安裝套內設有支撐板，所述第一電磁鐵及第二電磁鐵置於支撐板上，所述豎直安裝套內側面下部、位於支撐板下方設有環形卡槽，環形卡槽內設有擋圈。本方案結構有利於實際加工、製作。作為優選，機架上、位於第一活塞體正下方設有豎直導套，第一活塞體下端面上設有豎直導杆，且豎直導杆可滑動的設置在豎直導套內；所述升降執行裝置為升降氣缸。本發明的有益效果是：在採水過程中不僅操作方便、勞動強度低，能夠滿足高密度採樣的實際需要；而且在水樣採集過程中可以有效避免海域內採集的水樣與外界空氣接觸而受到幹擾，從而提高水樣分析結果代表水域環境的真實性、有效性。附圖說明圖1是本發明的封閉式海水取樣系統的一種結構示意圖。圖2是圖1中A處的局部放大圖。圖中：升降執行裝置1，豎直導杆2，第一活塞體3，下陷凹槽4，封閉式採水裝置5、採水器51、採水筒510、採水口511、第二活塞體512、連接導杆513、壓縮彈簧514、儲水腔515、環形封閉腔體516、第二鐵板517、第一鐵板518、豎直安裝套52、隔板53、避讓凹槽54、第二電磁鐵55、第一電磁鐵56、撐板57、安裝孔58，下水軟管6，開關閥門7，下水通孔8，豎直儲水筒9、取樣進出口91、環形限位凸塊92、進水口93、緩衝擋板94、出水口95，排水管道10，連接管道11，過線通孔12。具體實施方式下面結合附圖與具體實施方式對本發明作進一步詳細描述：如圖1所示，一種封閉式海水取樣系統包括機架，水泵，抽水管道，連接管道11，排水管道10，下水軟管6，固定設置在機架上的豎直儲水筒9，設置在豎直儲水筒下端的取樣進出口91，設置在取樣進出口正下方的第一活塞體3及設置在機架上用於升降第一活塞體的升降執行裝置1。豎直儲水筒的側面下部設有進水口93。豎直儲水筒上端設有出水口95。抽水管道的一端與水泵的進口相連接。連接管道的一端與水泵的出口相連接，連接管道的另一端與豎直儲水筒的進水口相連接。排水管道的一端與豎直儲水筒的出水口相連接。豎直儲水筒內、靠近進水口處設有緩衝擋板94。該緩衝擋板固定在豎直儲水筒內壁上，且緩衝擋板與進水口正對設置。豎直儲水筒的下端開口，且豎直儲水筒的下端開口構成所述的取樣進出口。豎直儲水筒內側面下部、位於進水口正下方設有環形限位凸塊92。第一活塞體上端面上設有下陷凹槽4。第一活塞體上端面上設有貫通第一活塞體上、下端面的下水通孔8，該下水通孔設置在下陷凹槽底面上。下水軟管位於第一活塞體下方，下水軟管的上端與下水通孔相連接，且下水軟管的上端與下水通孔之間設有開關閥門7。機架上、位於第一活塞體正下方設有豎直導套。第一活塞體下端面上設有豎直導杆2，且豎直導杆可滑動的設置在豎直導套內。升降執行裝置為升降氣缸。第一活塞體可往上移動至取樣進出口內，並封堵取樣進出口。如圖1、圖2所示，第一活塞體上端面上設有若干個封閉式採水裝置5，且各封閉式採水裝置繞第一活塞體周向均布。封閉式採水裝置包括設置在第一活塞體上端面上的安裝孔58，與安裝孔密封連接的豎直安裝套52，設置在豎直安裝套內側面上部的隔板53，採水器51及設置在隔板頂面中部、並往下凹陷的避讓凹槽54，設置豎直安裝套內、位於隔板下方的第一電磁鐵56與第二電磁鐵55。安裝孔設置在下陷凹槽底面上。安裝孔為螺紋孔。豎直安裝套外側面下部設有外螺紋。豎直安裝套與安裝孔之間通過螺紋連接。安裝孔底面中部設有過線通孔12，第一電磁鐵及第二電磁鐵的電源線穿過所述的過線通孔。豎直安裝套的上下兩端開口。第一電磁鐵位於避讓凹槽正下方，且第一電磁鐵的上端靠近隔板下表面或抵靠在隔板下表面上。第二電磁鐵為環形電磁鐵。第二電磁鐵套設在第一電磁鐵上，且第二電磁鐵環繞設置在避讓凹槽外側。第二電磁鐵的上端靠近隔板下表面或抵靠在隔板下表面上。豎直安裝套內設有支撐板57。第一電磁鐵及第二電磁鐵置於支撐板上。支撐板上還設有穿線孔。第一電磁鐵及第二電磁鐵的電源線穿過所述的穿線孔。豎直安裝套內側面下部、位於支撐板下方設有環形卡槽，環形卡槽內設有擋圈。採水器的浮力大於重力。採水器可依次穿過豎直儲水筒的出水口及排水管道，並由排水管道的埠排出。採水器包括放置在豎直安裝套上埠內的採水筒510，設置在採水筒內的儲水腔515，設置在採水筒的上端並與儲水腔相通的採水口511，設置在採水筒的下端並與儲水腔相通的豎直導向孔，可滑動設置在豎直導向孔內的連接導杆513及設置在連接導杆上端的第二活塞體512。採水筒側壁內設有環形封閉腔體516，該環形封閉腔體為採水器提供足夠的浮力，使採水器的浮力大於重力。豎直導向孔內側面上、位於豎直導向孔與連接導杆之間設有密封圈。採水口呈錐形，且採水口的橫截面自下而上逐漸減小。第二活塞體與採水口相對應的也呈錐形，且第二活塞體可往上移動至採水口內，並封堵採水口。連接導杆上、位於第二活塞體與儲水腔內底面之間設有可使第二活塞體往上移動至採水口內的壓縮彈簧514。採水筒的儲水腔內充滿惰性氣體。第二活塞體封堵採水口。採水筒的底面抵靠在隔板頂面上。連接導杆的下端延伸至避讓凹槽內。連接導杆的下端、位於避讓凹槽內設有第一鐵板518，且第一鐵板與避讓凹槽底面之間設有間隙。第一鐵板水平設置。第一鐵板位於第一電磁鐵正上方。當第一電磁鐵通電時，第一鐵板將在第一電磁鐵的吸力作用下往下移動，並帶動第二活塞體往下移動，開啟採水口。採水筒的底面上設有環形的第二鐵板517，且第二鐵板環繞設置在連接導杆外側，第二鐵板位於第二電磁鐵正上方。本發明的封閉式海水取樣系統設置在船體內，隨船一同航行。本發明的封閉式海水取樣系統的具體工作過程如下：第一，將抽水管道的自由端下放至指定位置的水域內（指定的深度）。各封閉式採水裝置的第二電磁鐵正通電，將第二鐵板517吸附在隔板53，從而將整個採水器51吸附、固定在隔板上。第二，通過升降執行裝置1帶動第一活塞體3往上移動，直至第一活塞體抵靠在環形限位凸塊92上，此時，第一活塞體移動至取樣進出口內，並封堵取樣進出口。第三，開啟水泵，使指定深度水域內的水由抽水管道埠抽入，並依次進過抽水管道，水泵，連接管道及進水口進入豎直儲水筒9的內腔內；然後，豎直儲水筒內的水逐漸上漫，並由出水口95及排水管道10排出。由排水管道10排出的水可以直接排回到海內。在水泵接著下來工作的過程中，抽水管道，水泵，連接管道及豎直儲水筒內腔內的空氣被指定深度水域內的水完全排出（在這個過程中由於第二電磁鐵將採水器51吸附、固定在隔板上，可以避免採水器在浮力作用下上浮）。第四，其中一個封閉式採水裝置的第一電磁鐵通電，此時其第一鐵板將在第一電磁鐵的吸力作用下往下移動，並通過連接導杆513帶動第二活塞體512往下移動，從而開啟採水口511；此時，採水筒的儲水腔內的惰性氣體排出（採水筒的儲水腔內充滿惰性氣體），豎直儲水筒內的水將自動流入採水筒的儲水腔內。由於此時豎直儲水筒內腔的水還未與外界空氣接觸，因而在水樣採集過程中可以有效避免海域內採集的水樣與外界空氣接觸而受到幹擾，從而提高水樣分析結果代表水域環境的真實性、有效性。第五，該封閉式採水裝置的第一電磁鐵斷電，此時在壓縮彈簧的作用下，第二活塞體往上移動至採水口內，並封堵採水口；避免採水筒內的水體與外界空氣接觸。第六，該封閉式採水裝置的第二電磁鐵斷電，此時該封閉式採水裝置的採水器51在浮力作用下上浮，並沿水流依次穿過豎直儲水筒的出水口及排水管道，並由排水管道的埠排出；至此完成一個水樣的採樣過程中；這樣在水樣的採樣過程中可以有效避免海域內採集的水樣與外界空氣接觸而受到幹擾，從而提高水樣分析結果代表水域環境的真實性、有效性。第七，完成一個水樣的採樣後，水泵關閉；並開啟開關閥門將豎直儲水筒內的水由水通孔及下水軟管排出。由於第一活塞體上端面上設有若干個封閉式採水裝置，因而在下一次採用只需返回第三步操作即可。