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基于水下电磁铁的电动采水器

作者:admin日期:2017/07/10 16:15

技术领域:本发明的目的是克服上述技术中的缺点,提供一种基于水下电磁铁的电动采水 器,该采水器设计巧妙,结构简单,操作简便,在采集的过程中能够实现水体的完全交换,采 样深度准确,进一步减少因人为因素带来的采样误差。

本发明涉及水体采集技术领域,特别涉及采水器,具体而言,涉及基于水下电磁铁 的电动控制采水器装置。

背景技术

随着陆地不可再生资源的日趋枯竭以及石油、天然气和大洋多金属结核壳等海洋 矿产资源不断的发现,寻找海底成矿区域成为趋势,对海洋环境的保护也更为重要。为了实 现天然气水合物等海洋资源的调查评价,为了对海洋物理、化学和生物变化过程示踪以及 为了探测海洋生物地球化学循环过程和机理、全球气候环境演变机理,需要对海水进行采 样并对其中的成分组成进行分析检测,由于技术方面的原因,营养盐、痕量金属等参数常常 需要采集数十升的海水带回实验室进行测定。

到目前为止,采水器的控制方式一般有两种:使锤控制——将采水器放入水中,在 指定深度采水时,使锤沿缆绳滑下,触发机械装置使释放机构释放,上下盖在橡皮筋弹性恢 复力的作用下迅速闭合,将瓶体内的水样密封在瓶内,这样的采水器一般使用绞车,这样无 法控制钢丝绳在海水中的倾斜,也就无法精确的控制和记录海水的深度,只能是操作员现 场目测估计。这种结构简单,使用方便,但可控性差,精度不高,并不适用于环境复杂的海洋 作业。电机控制——依靠传感器,当达到特定深度时,由中央控制器发出采样信号,电机工 作,主轴转动使释放钩脱钩,橡皮带拉力作用下,实现迅速闭合。这种控制方式成本高,装置 整体尺寸较大,重量较重。

发明内容

为了解决上述存在的技术问题,本发明提出以下方案:

一种基于水下电磁铁的电控采水器,其特征在于,基于水下电磁铁的电控采水器, 包括甲板单元(1),水密接插件(2),水下电磁铁(3),杠杆机构(4),推杆(5),上密封瓶盖 (6),橡皮绳(7),采水瓶体(8),门闩机构(9),下密封瓶盖(10),释放绳(11),弹簧(12),固定 抱箍(13),压力传感器(14),主支架(15)。

所述水下电磁铁3安装在所述主支架15的底板上,接通电源后其主轴可以上下移 动,通过所述水密接插件2实时接受所述甲板单元1的指令,完成上下运动,所述压力传感器 14安装在主支架15底板上,当采水器下放时可以实时传回压力数据,从而准确得到下放的 海水深度,当到达所述甲板单元1设定的采水深度时,所述甲板单元1发送指令,所述水下电 磁铁3主轴向上移动,给整套结构提供动力源,所述杠杆机构4固定在所述主支架15的底板 上;

所述杠杆机构4结构:一端支点与所述水下电磁铁3主轴连接,另一端支点与所述 推杆5连接,当所述水下电磁铁3主轴上下运动时,所述杠杆机构4也能相应的做上下运动, 在所述推杆5端将推力放大,所述固定抱箍13包括上固定抱箍和下固定抱箍,它们的结构完 全一样。

所述采水瓶体8通过所述上、下固定抱箍的抱箍本体133以螺栓134联结的形式抱 住,所述上、下固定抱箍再通过开孔132以螺栓联结的形式固定在所述主架的侧板上,

所述上、下密封瓶盖(6、10)分别安装在所述采水瓶体8的上下进水口,所述推杆5 从上往下依次插入所述上固定抱箍的开孔131、门闩抱箍的开孔911与下固定抱箍的开孔 131中,并保证其与开孔131/911同轴,在所述杠杆4的推动下可以上下滑动。

所述释放绳11有两根,一端分别固定在所述上、下密封瓶盖(6、10)上,另一端设计 有套圈111,以适应两种状态:

当采水瓶8处于打开状态时,所述释放绳11的另一带套圈端均插入所述门闩机构9 中(实现方式:套圈111设于开槽913内,并由门闩销921插入开孔912内,从而实现锁闭),

当采水瓶8完成采水处于关闭状态时,所述释放绳11的另一端则是自由状态(实现 方式:水下电磁铁3接受甲板单元1的命令后,主轴向上运动,推动杠杆机构4的右侧端点向 下运动,进而推动推杆5向下压缩弹簧12,带动门闩92向下运动,门闩销921从开孔912内拔 出,从而释放出套圈)。

所述门闩机构9,其结构设计为:包括门闩抱箍91、门闩92;

通过门闩抱箍91将所述门闩机构9与所述采水瓶体8连接,门闩抱箍91的左右两部 分通过螺栓915连接;

另外在门闩抱箍91上设有开孔911/912和槽913,所述推杆5插入开孔911内,采水 器8工作前门闩92的销921完全插入门闩抱箍91的开孔912中,这样就可以将所述释放绳11 锁住;所述橡皮绳一端与所述上密封瓶盖6连接,另一端与所述下密封瓶盖10连接,保证上 下密封瓶盖(6、10)中心在一条直线上,所述弹簧12压缩于所述下固定抱箍13与所述门闩结 构9之间,所述水下电磁铁3通过水密接插件2与陆上的所述甲板单元1相连。

本发明与现有技术相比,具有如下显而易见的突出特点和显著优点:

本发明通过压力传感器14实时测定海水压力来测定所处海水深度,可以准确的在 指定的深度完成采水工作,大大提高水样采集的准确性,避免因深度不准确的问题重复采 水,造成人力物力的浪费。

本发明选用水下电磁铁为控制源,推动杠杆机构与推杆机构,打开门闩机构,释放 释放绳,与传统的使锤敲击法相比将大大减少人力资源消耗,减轻机构重量,提高采水效率 与成功率。

本发明利用杠杆原理“一两拨千斤”的优势,大大降低了对水下电磁铁推力的要 求,即选用较小推力的电磁铁通过杠杆机构就可以实现大推力,从而使电磁铁的尺寸减少, 进而缩小了采水器的整体尺寸。

附图说明

图1是本发明瓶盖开启状态的整体结构示意图

图2是本发明瓶盖关闭状态的结构示意图

图3是杠杆机构结构示意图

图4是门闩机构示意图

图5门闩抱箍结构三视图

图6固定抱箍结构三视图

数字标记:甲板单元(1),水密接插件(2),水下电磁铁(3),杠杆机构(4),推杆(5), 上密封瓶盖(6),橡皮绳(7),采水瓶体(8),门闩机构(9),下密封瓶盖(10),释放绳(11),弹 簧(12),固定抱箍(13),压力传感器(14),主支架(15)

具体实施方式

以下结合附图对本发明技术方案进一步说明。

见附图1:

基于水下电磁铁的电控采水器,包括甲板单元(1),水密接插件(2),水下电磁铁 (3),杠杆机构(4),推杆(5),上密封瓶盖(6),橡皮绳(7),采水瓶体(8),门闩机构(9),下密 封瓶盖(10),释放绳(11),弹簧(12),固定抱箍(13),压力传感器(14),主支架(15)。

所述水下电磁铁3安装在所述主支架15的底板上,接通电源后其主轴可以上下移 动,行程为20mm,推力为12kg,通过所述水密接插件2实时接受所述甲板单元1的指令,完成 上下运动,所述压力传感器14安装在主支架15底板上,当采水器下放时可以实时传回压力 数据,从而准确得到下放的海水深度,当到达所述甲板单元1设定的采水深度时,所述甲板 单元1发送指令,所述水下电磁铁3主轴向上移动,给整套结构提供动力源,所述杠杆机构4 固定在所述主支架15的底板上,

所述杠杆机构4结构示意图见图3,一端支点与所述水下电磁铁3主轴连接,另一端 支点与所述推杆5连接,当所述水下电磁铁3主轴上下运动时,所述杠杆机构4也能相应的做 上下运动,在所述推杆5端将推力放大,所述固定抱箍13包括上固定抱箍和下固定抱箍,它 们的结构完全一样,见附图6:

所述采水瓶体8通过所述上、下固定抱箍的抱箍本体133以螺栓134联结的形式抱 住,所述上、下固定抱箍再通过开孔132以螺栓联结的形式固定在所述主架的侧板上,

所述上、下密封瓶盖(6、10)分别安装在所述采水瓶体8的上下进水口,所述推杆5 从上往下依次插入所述上固定抱箍的开孔131、门闩抱箍的开孔911与下固定抱箍的开孔 131中,并保证其与开孔131/911同轴,在所述杠杆4的推动下可以上下滑动,行程为10mm。

所述释放绳11有两根,一端分别固定在所述上、下密封瓶盖(6、10)上,另一端设计 有套圈111,以适应两种状态:

当采水瓶8处于打开状态时(如图1所示),所述释放绳11的另一带套圈端均插入所 述门闩机构9中(实现方式:套圈111设于开槽913内,并由门闩销921插入开孔912内,从而实 现锁闭),

当采水瓶8完成采水处于关闭状态时(如图2所示),所述释放绳11的另一端则是自 由状态(实现方式:水下电磁铁3接受甲板单元1的命令后,主轴向上运动,推动杠杆机构4的 右侧端点向下运动,进而推动推杆5向下压缩弹簧12,带动门闩92向下运动,门闩销921从开 孔912内拔出,从而释放出套圈)。

所述门闩机构9,其结构设计为:

包括门闩抱箍91(图5)与门闩92(图4);

通过门闩抱箍91将所述门闩机构9与所述采水瓶体8连接,门闩抱箍91的左右两部 分通过螺栓915连接;

另外在门闩抱箍91上设有开孔911/912和槽913,所述推杆5插入开孔911内,采水 器8工作前门闩92的销921完全插入门闩抱箍91的开孔912中,见附图1、图2、图5,这样就可 以将所述释放绳11锁住;所述橡皮绳一端与所述上密封瓶盖6连接,另一端与所述下密封瓶 盖10连接,保证上下密封瓶盖(6、10)中心在一条直线上,所述弹簧12压缩于所述下固定抱 箍13与所述门闩结构9之间,所述水下电磁铁3通过水密接插件2与陆上的所述甲板单元1相 连。

为了能够更清楚的理解本发明的技术内容,对工作原理进行以下详细说明:(请参 见附图1—附图6)

采水器选用的端盖控制方式为开——闭,即采水前所述上、下密封瓶盖均是打开 状态,见附图1,这样可以实现水体的完全交换,保证采集的海水为所需深度的水体,提高后 期对水体分析的准确性。所述压力传感器实时监测海水压力来定位采水器所处的深度,到 达所述甲板单元设定的采水深度时,所述甲板单元发送指令控制所述水下电磁铁主轴向上 运动,推动所述杠杆机构左端支点向上运动,所述杠杆机构的右端支点则向下运动,从而推 动所述推杆向下运动,进而压缩所述弹簧,牵动所述门闩机构与所述弹簧一起向下运动,打 开门闩,释放所述上、下释放绳,所述上、下密封瓶盖关闭,见附图2,完成采水过程。

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