本發(fā)明涉及海洋高濃度懸浮體采樣設備，具體涉及一種海洋液體分層取樣器。

背景技術：

在海洋科學研究領域，我們常常需要對海水底層某區(qū)域的高濃度懸浮物進行取樣，以便于對海洋環(huán)境條件及其變化因素進行更為深入的研究。由于高濃度懸浮物的特性會隨著時間而逐漸產生變化，這就要求我們能對某一時間段內不同深度區(qū)域內的懸浮物進行連續(xù)取樣，從而掌握該區(qū)域內懸浮物的相關特性。而連續(xù)取樣時所取樣本的時間一致性與位置一致性均與試驗結果的準確度休憩相關，如何保證取樣樣品的有效性是取樣工作中面臨的難題。

技術實現要素：

針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種可以實現批量自動分層取樣，保證所取樣本的時間一致性與取樣位置的一致性，保證取樣結果準確、可靠。

本發(fā)明所采取的技術方案如下：

一種批量分層取樣器，包括底座以及固定到底座中間的立柱，所述立柱上設有可旋轉的固定架，在底座上設有固定架動力裝置，在立柱上設有取樣動力裝置，所述固定架上設有取樣組件，所述取樣組件包括內部中空的取樣筒，在取樣筒內部設有支桿，支桿的兩端固定連接有端蓋，端蓋將取樣筒上下端口封閉，所述端蓋具有向外延伸端，縱向相鄰的兩個取樣筒的延伸端通過螺栓固定連接，所述取樣組件的軸心與取樣動力裝置的軸心相重合；所述固定架動力裝置帶動固定架旋轉，所述取樣組件隨固定架旋轉到取樣動力裝置下方停止，所述取樣動力裝置推動支桿向下運動，所述支桿沿取樣筒內壁向下帶動端蓋與取樣筒口脫離進行分層取樣，所述取樣筒下端設有活動連接的端蓋復位裝置。

進一步的，所述端蓋復位裝置包括底座，在底座上設有上方開口的容納空間，所述容納空間內開口處設有阻擋，內部安置有彈簧；設有軸肩的導向座安置在容納空間內與彈簧上端面接觸，所述導向座上端面與下端蓋接觸，在彈簧的作用下反推端蓋復位。

進一步的，所述固定架包括旋轉軸；所述旋轉軸通過軸承固定到立柱上；以及設置在旋轉軸兩端的托盤；所述旋轉軸上等間距的設有圓盤；所述托盤、圓盤上設有固定夾，所述固定夾以旋轉軸為中心，均勻的分布到托盤上、圓盤上。

進一步的，所述取樣組件為多個，與托盤、圓盤上的固定夾一一對應。

進一步的，所述取樣筒為多個，與圓盤的數量差值為1。

進一步的，所述取樣筒端口處設有端沿，所述端沿使取樣筒端口處直徑小于取樣筒內部直徑，所述取樣筒內設有導向塊，所述導向塊內切于取樣筒壁，所述導向塊與支桿固定連接。

進一步的，所述固定架動力裝置包括電機、通過電機支座與底座固定連接，通過齒輪箱與固定架連接。

進一步的，所述取樣動力裝置包括推手以及直線電機，所述直線電機通過第二支架固定到立柱上方，推手與直線電機軸固定，指向底座方向。

進一步的，所述取樣器還包括自動控制裝置，所述自動控制裝置包括控制器，所述控制器控制固定架動力裝置、取樣動力裝置的開啟。

進一步的，所述取樣器還包括供電模塊，所述供電模塊與固定架動力裝置、取樣動力裝置、控制器連接。

有益效果

本發(fā)明結構簡單，使用便利，可以手動或是采用PLC自動調節(jié)，該取樣器可按要求在相應的時間間隔內完成一次取樣，每次取樣時確保各層同時取，在一定的時間內完成要求的取樣樣本數。同時該取樣器還應滿足取樣深度及使用周期的要求。

附圖說明

圖1本發(fā)明的總體結構示意圖；

圖2圖1的俯視結構示意圖；

圖3本發(fā)明的取樣器組件結構示意圖一；

圖4本發(fā)明的取樣器組件結構示意圖二；

以上各圖中：1-取樣組件、2-固定架、3-底座、4-電機支座、5-電機、6-主齒輪、7-從動齒輪、8-直線電機、9-供電模塊、10-軸承、11-取樣筒、12-端蓋、13-密封圈、14-螺釘、15-導向座、16-底座，17-彈簧。

具體實施方式

下面結合具體實施例及附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。

一種批量分層取樣器，包括底座以及固定到底座中間的立柱，所述立柱上設有可旋轉的固定架，在底座上設有固定架動力裝置，在立柱上設有取樣動力裝置，所述固定架上設有取樣組件，所述取樣組件包括內部中空的取樣筒，在取樣筒內部設有支桿，支桿的兩端固定連接有端蓋，端蓋將取樣筒上下端口封閉，所述端蓋具有向外延伸端，縱向相鄰的兩個取樣筒的延伸端通過螺栓固定連接，所述取樣組件的軸心與取樣動力裝置的軸心相重合；所述固定架動力裝置帶動固定架旋轉，所述取樣組件隨固定架旋轉到取樣動力裝置下方停止，所述取樣動力裝置推動支桿向下運動，所述支桿沿取樣筒內壁向下帶動端蓋與取樣筒口脫離進行分層取樣，所述取樣筒下端設有活動連接的端蓋復位裝置。

如圖1、圖2所示，一種批量分層取樣器，包括底座以及固定到底座中間的立柱，立柱上可旋轉的設有固定架，在底座上設有固定架動力裝置，在立柱上設有取樣動力裝置，固定架上設有24組取樣組件，每組取樣組件縱向包括5個中空的取樣筒，取樣筒采用耐壓殼體制成，可以承受海底的高壓；在取樣筒內部設有支桿，支桿的兩端固定連接有端蓋，端蓋將取樣筒上下端口封閉，端蓋與取樣筒端口之間設有密封圈，密封性好，可以保證采用結束之后，相鄰兩層的筒內樣品不會彼此滲透影響，保證結果的準確性；端蓋具有向外延伸端，縱向相鄰的兩個取樣筒的延伸端通過螺栓固定連接；這樣就使得上下相鄰的兩個取樣筒之間具有間距，同時在取樣時可以由取樣動力裝置統(tǒng)一操作控制，同樣的復位關閉取樣筒也是可以由復位裝置統(tǒng)一復位，操作簡單，動作可靠；取樣組件的軸心與取樣動力裝置的軸心相重合，在取樣打開取樣筒的過程準確，無誤；固定架動力裝置帶動固定架旋轉，取樣組件隨固定架旋轉到取樣動力裝置下方停止，取樣動力裝置推動支桿向下運動，支桿沿取樣筒內壁向下帶動端蓋與取樣筒口脫離進行分層取樣，取樣筒下端設有活動連接的端蓋復位裝置。

為了簡化整體結構同時取樣筒關閉迅速可靠，端蓋復位裝置包括底座，在底座上設有上方開口的容納空間，容納空間內開口處設有阻擋，內部安置有彈簧；設有軸肩的導向座安置在容納空間內與彈簧上端面接觸，導向座上端面與下端蓋接觸，導向座受擠壓后反作用于下端蓋；導向座的作用是確保端蓋與彈簧之間同軸，避免復位不失效；并且保證彈簧不脫離容納空間。與每個取樣器組1的中心軸線正對。

在取樣時，復位裝置內的彈簧受到壓縮變形，具有反向彈力，但此時取樣動力裝置在持續(xù)施力，彈簧無法恢復原狀；當取樣結束，取樣動力裝置對支桿的壓力解除，彈簧要恢復彈性形變，對與端蓋連接的支桿具有向上的推力，推動端蓋復位將取樣筒重新密封，采好的樣品安全的留在筒內。

固定架包括旋轉軸；旋轉軸通過軸承固定到立柱上；以及設置在旋轉軸兩端的托盤；旋轉軸上等間距的設有圓盤；托盤、圓盤上設有固定夾，固定夾以旋轉軸為中心，均勻的分布到托盤上、圓盤上。

托盤、圓盤與旋轉軸的連接可以采用可拆卸的，根據取樣層數的需要而進行相應的拆卸，同樣為了連接安全可靠也可以是固定的，在此不做限定。如圖1所示，在本實施例中，選擇上下兩個托盤中間設置4層圓盤，焊接到旋轉軸上，實現5個取樣筒對海底進行5層樣本采樣；在旋轉軸與立柱之間設有多個軸承，使兩者之間能靈活轉動。

為了實現批量采樣，取樣組件為多個，為了旋轉平衡一般設置為雙數，均勻的分布到固定架上，與托盤、圓盤上的固定夾一一對應。取樣組件根據試驗需要，可以進行10組、20組或是更多組的設置，在此不做限定。

同樣為了取樣層次的不同，取樣筒為多個，與圓盤的數量差值為1。取樣筒在實際的試驗過程中根據實際的需要做3個取樣筒縱向連接、5個取樣筒縱向連接(如圖1、3所示)，或是更多筒體的連接。

為了更好的實現密封，取樣筒端口處設有端沿，端沿使取樣筒端口處直徑小于取樣筒內部直徑，取樣筒內設有導向塊，導向塊內切于取樣筒壁，導向塊與支桿固定連接。

將取樣筒的上下端口設置小于筒體的直徑，這樣可以在端口處設置成階梯密封，密封效果更加可靠。

當端口直徑小于筒體直徑時，支桿移動時端蓋將無法沿筒體壁移動，整個端蓋將會傾斜，致使無法取樣成功，因此在支桿上設有一體的導向塊，使得支桿、端蓋與導向塊形成“王”字結構；并且導向塊內切于取樣筒，可以保證端蓋與取樣動力裝置同軸，取樣過程不會失效，安全可靠。

進一步的，固定架動力裝置包括電機、通過電機支座與底座固定連接，通過齒輪箱與固定架連接。

電機支座為L形通過焊接或是螺栓固定到底座上；齒輪箱具有變向、變速的作用，根據實際的使用需要進行設計，在此不限定齒輪數量、種類以及齒輪之間相互嚙合關系。

如圖1所示，在本實施例中采用了主齒輪6和從動齒輪7兩個錐形齒輪相互嚙合，完成電機的到固定支架的變向，驅動平穩(wěn)可靠。

進一步的，所述取樣動力裝置包括推手以及直線電機，所述直線電機通過第二支架固定到立柱上方，推手與直線電機軸固定，指向底座方向。

采用直線電機，作為推力開啟取樣筒，直線電機運動軌跡簡單，相比普通的電機無需設置其他諸如變向、軌道等結構，使得整個裝置的結構最簡化，利于維護和操作、控制。

在實際的使用過程中，直線電機8與底座3的軸心間距離、與固定架1的分布圓半徑相等。在初始狀態(tài)時，直線電機8的軸心與某組取樣器組1的軸心相重合。初始采樣之后，直線電機與固定架旋轉動力裝置電機配合，完成后面的多組采樣。

為了進一步提高整個裝置的采樣自動化，在取樣器上設置了自動控制裝置，采用PLC控制器，控制固定架動力裝置、取樣動力裝置的開啟。

例如：在本實施例中，設定本取樣裝置，每隔一定時間(30min-2hour)進行一次分層取樣，每次5層同時取樣并自動記錄取樣時間。

為了實現長時間的五人看守采樣，述取樣器還包括供電模塊，供電模塊與固定架動力裝置、取樣動力裝置、控制器連接。

供電模塊可以是做好防水耐壓隨采樣裝置在海底的鋰電池；也可以是漂浮在海面，通過電纜連接的太陽能、風能發(fā)電裝置，根據實際的采樣需要而選擇，在此不做限定。供電模塊可以實現全程無人看管，長時間的枯燥采樣工作，大大的降低了科研勞動者的體力勞動投入時間和精力，將更有效的時間和精力投入到有效的科研工作中。

本裝置的取樣過程如下：

工作時，直線電機8正轉，電機軸與最頂端取樣器的密封端蓋12接觸，推動其向下移動。由于每個取樣筒1內的端蓋12均通過螺釘14連接成一個整體，故每級密封端蓋12均會同時沿著筒壁向下移動；端蓋與取樣筒脫開，使同一軸線上原本密封的多層取樣筒同時打開進行懸浮體分層取樣。與此同時，由于密封端蓋12下移，將使復位彈簧17在導向座15的導向下被壓縮。取樣完畢后，直線電機8反轉，回到初始位置，此時的端蓋12在復位彈簧17的推動下向上復位，將已經充盈取樣筒封閉。根據控制器的設定，到達規(guī)定的取樣時間間隔后，固定架動力裝置的，電機5通過齒輪箱驅動固定架2旋轉一定的角度，保證旋轉后的取樣組件與直線電機8中心軸重合，如此反復循環(huán)，直至所有取樣組件的取樣筒都充盈，將該取樣器回收，將各取樣器組1拆下并斷開連接螺釘14，此時每個取樣器相互獨立，可單獨進行開啟與關閉，對取樣筒內樣品進行定量定性分析。

本發(fā)明在工作時，能根據要求同時分多層取底層1m以內水層中的懸浮泥沙，提高了單次取樣的效率，具有較好的可操作性；該取樣器可按規(guī)定時間進行分層取樣，每次分多層同時取樣，可避免因取樣時間不同步、取樣深度不統(tǒng)一而帶來的樣品誤差，提高取樣的準確性。

本發(fā)明結構簡單，使用便利，大大降低了以往的取樣工作難、取樣不準確的情況，簡化了取樣過程，實現了批量的取樣，提高了樣品之間的相關性，利于海洋科學研究。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非是對本發(fā)明作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術人員可能利用上述揭示的技術內容加以變更或改型為等同變化的等效實施例應用于其它領域，但是凡是未脫離本發(fā)明技術方案內容，依據本發(fā)明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術方案的保護范圍。