一种水下可连续取样装置

技术领域

本发明涉及取样装置技术领域，特别涉及一种水下可连续取样装置。

背景技术

样品采集是地表基质调查的重要技术手段，而对水下的底泥进行取样并进行分析能够获取水下基质层厚度、基质类型、物质组成等信息，进而研究排入水体的污染物在底泥中的积累、分布、转化和迁移的规律；现有的取样装置为简单的取样管，使用时直接将取样管插入淤泥中，然后上提取样管，以得到采取的泥土样；但现有的取样装置结构较为简单，每次只能够采取一次泥土样，取样效率有待提升。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种水下可连续取样装置，旨在解决现有的取样装置结构较为简单，每次只能够采取一次泥土样，取样效率有待提升的问题。

为实现上述目的，本发明提出的技术方案是：

一种水下可连续取样装置，包括外套管、内轴、采集组件、第一驱动部件、第二驱动部件、丝杆、移动座、第一连接座、第二连接座和升降杆；所述内轴转动设置于所述外套管内；所述内轴和所述外套管共中轴线；所述采集组件的数量为多个；多个所述采集组件均匀环绕所述内轴设置；所述外套管包括相对的第一端和第二端；所述采集组件靠近所述第一端；所述采集组件包括连接于内轴的采集筒；所述第一连接座和所述第二连接座均连接于所述外套管的内壁；所述丝杆的两端分别转动穿设于所述第一连接座和所述第二连接座；所述丝杆平行于所述内轴；所述移动座开设有螺纹孔；所述移动座通过所述螺纹孔配合套设于所述丝杆；所述移动座的靠近所述外套管的内壁的一侧固定穿设有所述升降杆；所述第二连接座相比所述第一连接座更靠近所述第一端；所述升降杆平行于所述丝杆；所述升降杆滑动穿设于所述第二连接座；所述升降杆的靠近所述第一端的一端用于与所述采集筒连接或脱离；所述第一驱动部件用于驱动所述丝杆转动，以带动所述移动座移动，以带动升降杆升降，以驱动与所述升降杆连接的所述采集筒从所述第一端伸出或收入所述外套管；所述第二驱动部件用于驱动所述内轴转动，以带动所述采集筒转动；所述采集筒的中轴线平行于所述内轴。

优选的，还包括第一连接套和第二连接套；所述第一连接套和所述第二连接套均连接于所述外套管的内壁；所述第一连接套和所述第二连接套均与所述外套管共中轴线；所述内轴依次转动穿设于所述第一连接套和所述第二连接套。

优选的，所述第一驱动部件包括第一电机、连接杆、第一锥齿轮和第二锥齿轮；所述连接杆同轴连接于所述丝杆的靠近所述第二端的一端；所述第一锥齿轮同轴连接于所述连接杆；所述第一电机设置于所述外套管的外壁，并靠近所述第二端；所述第一电机的输出轴活动穿设于所述外套管，并伸入所述外套管内；所述第一电机的输出轴同轴连接有所述第二锥齿轮；所述第二锥齿轮与所述第一锥齿轮啮合。

优选的，所述第二驱动部件包括第二电机、蜗杆和蜗轮；所述蜗杆同轴连接于所述内轴的靠近所述第二端的一端；所述第二电机设置于所述外套管的外壁，并靠近所述第二端；所述第二电机的输出轴活动穿设于所述外套管，并伸入所述外套管内；所述第二电机的输出轴同轴连接有所述蜗轮；所述蜗轮与所述蜗杆啮合。

优选的，还包括圆板和环形板；所述圆板垂直连接于所述内轴的靠近所述第二端的一端；所述圆板与所述内轴共中轴线；所述环形板连接于所述外套管的内壁，且靠近所述第二端；所述环形板与所述内轴共中轴线；所述圆板处于所述环形板和所述第二端之间；所述内轴活动穿过所述环形板；所述圆板的朝向所述环形板的一侧设置有多个万向球，且多个所述万向球环绕所述内轴均匀设置；所述万向球的滚珠滚动抵接于所述环形板。

优选的，所述采集组件还包括滑套；所述滑套连接于所述内轴；各所述采集组件的所述滑套以所述内轴呈中心对称分布；所述滑套的中轴线平行于所述内轴；所述采集筒滑动穿设于所述滑套；所述采集筒的背离所述第二端的一端敞口。

优选的，所述采集筒的靠近所述第二端的一端设置有挡板；所述外套管的内壁环绕设置有弹性内环板；所述弹性内环板和所述挡板均垂直于所述内轴；所述弹性内环板能抵接所述挡板，且当所述弹性内环板抵接所述挡板时，所述采集筒收入所述外套管内。

优选的，还包括滑块、连接板、弹簧和第三驱动部件；所述挡板的靠近所述第二端的一侧设置有套座；所述套座的靠近所述第二端的端壁开设有凹槽；所述凹槽的横截面为圆形；所述凹槽的内壁开设有与所述凹槽共中轴线的环形缺口；

所述升降杆轴向贯通开设有第一通孔；所述升降杆的靠近所述第一端处开设有与所述第一通孔贯通的第二通孔；所述第二通孔的中轴线垂直于所述第一通孔的中轴线；所述滑块滑动配合穿设于所述第二通孔；所述滑块的处于所述第一通孔内的一端连接有连接板；所述弹簧连接的一端连接于所述第一通孔的内壁，所述弹簧的另一端连接于所述连接板；所述弹簧的弹力使所述滑块具有收入所述第二通孔的趋势；所述升降杆能移动至伸入所述凹槽，并抵接于所述凹槽的内底壁；当所述升降杆伸入所述凹槽时，所述第三驱动部件用于驱动所述滑块伸出于所述第二通孔，并伸入所述环形缺口。

优选的，所述凹槽的内径大于所述升降杆的外径；所述第三驱动部件包括第三电机、转轴和凸轮；所述第三电机设置于所述升降杆的靠近所述第二端的一端；所述转轴转动穿设于所述第一通孔，且与所述第一通孔共中轴线；所述转轴的远离所述第三电机的一端连接有所述凸轮；所述凸轮与所述连接板的背离所述滑块的一侧抵接；所述第三电机用于驱动所述转轴转动，以带动所述凸轮转动。

优选的，所述第一连接座和所述第二连接座均靠近所述第二端设置。

与现有技术相比，本发明至少具备以下有益效果：

本发明提出的水下可连续取样装置能够实现在水下连续多次对底泥进行取样；具体使用时，将第一端伸入水下并靠近水底，然后启动第二驱动部件，以驱动内轴转动，以带动采集组件转动，从而带动采集筒转动至与升降杆相对，然后停止第二驱动部件，并启动第一驱动部件，以驱动丝杆转动，以带动移动座移动，以带动升降杆向靠近第一端的方向移动，从而推动采集筒从第一端伸出，以嵌入底泥中，实现泥土的采集，完成采集后，再次启动第一驱动部件，以驱动升降杆向靠近第二端的方向移动，从而拉动采集筒从泥土中拔出，最终使采集筒收入外套管中，此刻即可使升降杆与采集筒脱离，然后再次启动第二驱动部件，以转动完成采集的采集筒，并使下一个未进行采集的采集筒转动至与升降杆相对，如此循环，即可对水底的同一位置或不同位置进行多次泥土采样，从而实现连续取样，大大提升了采样的效率。

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，下面将对实施例或现有技术描述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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明提出的水下可连续取样装置一实施例的结构示意图；

图2为图1中A处细节放大示意图；

图3为本发明提出的水下可连续取样装置一实施例的局部结构示意图；

图4为图3中B处细节放大示意图。

附图标记说明：

110、外套管；120、第一端；130、第二端；140、封板；150、圆孔；160、内轴；170、第一连接套；180、第二连接套；190、第一连接座；210、第二连接座；220、移动座；230、丝杆；240、升降杆；250、第一电机；260、第二电机；270、圆板；280、环形板；290、滑套；310、采集筒；320、挡板；330、弹性内环板；340、套座；350、万向球；360、蜗轮；370、蜗杆；380、连接杆；390、第一锥齿轮；410、第二锥齿轮；420、第三电机；430、凹槽；440、环形缺口；450、第一通孔；460、第二通孔；470、滑块；480、连接板；490、弹簧；510、凸轮；520、转轴。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，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作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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种水下可连续取样装置。

请参考附图1-附图4，在本发明提出的一种水下可连续取样装置的一实施例中，本水下可连续取样装置包括外套管110、内轴160、采集组件、第一驱动部件、第二驱动部件、丝杆230、移动座220、第一连接座190、第二连接座210和升降杆240；内轴160转动设置于外套管110内；内轴160和外套管110共中轴线；采集组件的数量为多个（本实施例中为4个）；多个采集组件均匀环绕内轴160设置；外套管110包括相对的第一端120和第二端130；采集组件靠近第一端120；采集组件包括连接于内轴160的采集筒310；第一驱动部件和第二驱动部件均靠近第二端130设置；第一连接座190和第二连接座210均连接于外套管110的内壁；丝杆230的两端分别转动穿设于第一连接座190和第二连接座210；丝杆230平行于内轴160；移动座220开设有螺纹孔（未示出）；移动座220通过螺纹孔配合套设于丝杆230；移动座220的靠近外套管110的内壁的一侧固定穿设有升降杆240；第二连接座210相比第一连接座190更靠近第一端120；升降杆240平行于丝杆230；升降杆240滑动穿设于第二连接座210；升降杆240的靠近第一端120的一端用于与采集筒310连接或脱离；第一驱动部件用于驱动丝杆230转动，以带动移动座220移动，以带动升降杆240升降，以驱动与升降杆240连接的采集筒310从第一端120伸出或收入外套管110；第二驱动部件用于驱动内轴160转动，以带动采集组件转动，以带动采集筒310转动；采集筒310的中轴线平行于内轴160；采集筒310靠近第二端130的一端开设有通气孔，以便于嵌入泥土时排出水。

本发明提出的水下可连续取样装置能够实现在水下连续多次对底泥进行取样；具体使用时，将第一端120伸入水下并靠近水底，然后启动第二驱动部件，以驱动内轴160转动，以带动采集组件转动，从而带动采集筒310转动至与升降杆240相对，然后停止第二驱动部件，并启动第一驱动部件，以驱动丝杆230转动，以带动移动座220移动，以带动升降杆240向靠近第一端120的方向移动，从而推动采集筒310从第一端120伸出，以嵌入底泥中，实现泥土的采集，完成采集后，再次启动第一驱动部件，以驱动升降杆240向靠近第二端130的方向移动，从而拉动采集筒310从泥土中拔出，最终使采集筒310收入外套管110中，此刻即可使升降杆240与采集筒310脱离，然后再次启动第二驱动部件，以转动完成采集的采集筒310，并使下一个未进行采集的采集筒310转动至与升降杆240相对，如此循环，即可对水底的同一位置或不同位置进行多次泥土采样，从而实现连续取样，大大提升了采样的效率。

此外，本水下可连续取样装置还包括第一连接套170和第二连接套180；第一连接套170和第二连接套180均连接于外套管110的内壁；第一连接套170和第二连接套180均与外套管110共中轴线，具体为：第一连接套170相比第二连接套180更靠近第二端130；内轴160依次转动穿设于第一连接套170和第二连接套180。

具体的，第一驱动部件包括第一电机250、连接杆380、第一锥齿轮390和第二锥齿轮410；连接杆380同轴连接于丝杆230的靠近第二端130的一端；第一锥齿轮390同轴连接于连接杆380；第一电机250设置于外套管110的外壁，并靠近第二端130；第一电机250的输出轴活动穿设于外套管110，并伸入外套管110内；第一电机250的输出轴同轴连接有第二锥齿轮410；第二锥齿轮410与第一锥齿轮390啮合。

通过上述技术方案，完善了第一驱动部件的结构，即通过第一电机250驱动丝杆230转动，进而带动移动座220移动，从而带动升降杆240轴向移动，从而推动或拉动采集筒310。

此外，第二驱动部件包括第二电机260、蜗轮360和蜗杆370；蜗轮360同轴连接于内轴160的靠近第二端130的一端；第二电机260设置于外套管110的外壁，并靠近第二端130；第二电机260的输出轴活动穿设于外套管110，并伸入外套管110内；第二电机260的输出轴同轴连接有蜗杆370；蜗杆370与蜗轮360啮合。通过设置蜗杆370蜗轮360的配合驱动结构，能够实现减速增矩，从而更好地带动各采集筒310转动。

具体的，如附图1和附图2所示，本水下可连续取样装置还包括圆板270和环形板280；圆板270垂直连接于内轴160的靠近第二端130的一端；圆板270与内轴160共中轴线；环形板280连接于外套管110的内壁，且靠近第二端130；环形板280与内轴160共中轴线；圆板270处于环形板280和第二端130之间；内轴160活动穿过环形板280；圆板270的朝向环形板280的一侧设置有多个万向球350，且多个万向球350环绕内轴160均匀设置；万向球350的滚珠滚动抵接于环形板280。通过上述技术方案，增强了对内轴160的轴向支撑力，从而使内轴160对各采集组件提供更加稳定的支撑。

此外，上述采集组件还包括滑套290；滑套290连接于内轴160；各采集组件的滑套290以内轴160呈中心对称分布；滑套290的中轴线平行于内轴160；采集筒310滑动穿设于滑套290；采集筒310的背离第二端130的一端敞口。通过设置滑套290，采集筒310可相对滑套290转动，从而实现采集筒310伸出或收入外套管110。

具体的，采集筒310的靠近第二端130的一端设置有挡板320，挡板320的外径大于滑套290的外径，以防止采集筒310从滑套290脱离；外套管110的内壁环绕设置有弹性内环板330（例如橡胶内环板）；弹性内环板330和挡板320均垂直于内轴160；弹性内环板330能抵接挡板320，且当弹性内环板330抵接挡板320时，采集筒310收入外套管110内。

具体的，正常状态下，挡板320抵接于弹性内环板330，当升降杆240向靠近第一端120的方向移动以推动采集筒310时，会直接使挡板320挤压并越过弹性内环板330，从而继续使采集筒310向外伸出；当升降杆240向靠近第二端130的方向移动以拉动采集筒310时，采集筒310收入外套管110，并使挡板320再次挤压并越过弹性内环板330，然后升降杆240停止移动，最终采集筒310在自重的作用下抵接于弹性内环板330，从而防止采集筒310在自重的作用下向靠近第二端130的方向滑动。

此外，本水下可连续取样装置还包括滑块470、连接板480、弹簧490和第三驱动部件；挡板320的靠近第二端130的一侧设置有套座340；套座340的靠近第二端130的端壁开设有凹槽430；凹槽430的横截面为圆形；凹槽430的内壁开设有与凹槽430共中轴线的环形缺口440。

升降杆240轴向贯通开设有第一通孔450；升降杆240的靠近第一端120处开设有与第一通孔450贯通的第二通孔460；第二通孔460的中轴线垂直于第一通孔450的中轴线；滑块470滑动配合穿设于第二通孔460；滑块470的处于第一通孔450内的一端连接有连接板480；弹簧490连接的一端连接于第一通孔450的内壁，弹簧490的另一端连接于连接板480；弹簧490始终呈拉伸状态，弹簧490的弹力使滑块470具有收入第二通孔460的趋势；升降杆240能移动至伸入凹槽430，并抵接于凹槽430的内底壁；当升降杆240伸入凹槽430时，第三驱动部件用于驱动滑块470伸出于第二通孔460，并伸入环形缺口440。

具体的，凹槽430的内径大于升降杆240的外径，且凹槽430的中轴线平行于采集筒310的中轴线；第三驱动部件包括第三电机420、转轴520和凸轮510；第三电机420设置于升降杆240的靠近第二端130的一端；转轴520转动穿设于第一通孔450，且与第一通孔450共中轴线；转轴520的远离第三电机420的一端连接有凸轮510；凸轮510与连接板480的背离滑块470的一侧抵接；第三电机420用于驱动转轴520转动，以带动凸轮510转动。

如附图4所示，通过上述技术方案，能够实现升降杆240与采集筒310连接或脱离；当需要推动采集筒310伸出于外套管110时，升降杆240向靠近第二端130的方向移动，最终伸入凹槽430，并抵接于凹槽430的内底壁，然后升降杆240停止移动，然后启动第三电机420，转轴520带动凸轮510转动，凸轮510的凸出部分抵接于连接板480，以推动滑块470从第二通孔460中滑出，并最终伸入环形缺口440内，这样即可防止升降杆240与采集筒310脱离；后续即可继续启动第一驱动部件，以驱动升降杆240继续向靠近第一端120的方向移动，从而推动采集筒310伸出于外套管110；采集完成后，即可再次启动第二驱动部件，以驱动升降杆240向靠近第二端130的方向移动，使滑块470抵接于环形缺口440的上壁，从而拉动采集筒310，并带动采集筒310收入外套管110中；当采集筒310完全收入外套管110后（即挡板320抵接于弹性内环板330时），第三电机420再次启动，以驱动凸轮510转动，使得凸轮510的非凸出部分抵接于连接板480，在弹簧490的作用下，滑块470收入第二通孔460，此时升降杆240即与采集筒310脱离，即可正常从凹槽430中拔出。

同时，本水下可连续取样装置还包括控制器（例如单片机），控制器用于控制第一电机250、第二电机260和第三电机420的配合启停动作，从而实现上述采集操作。且上述控制器、第一驱动部件、第二驱动部件、第三电机420、圆板270、环形板280和万向球350在正常使用时均处于水面之上，从而保证上述部件的正常工作。

具体的，第一连接座190和第二连接座210均靠近第二端130设置；第一端120处设置有用于封闭外套管110的封板140；封板140开设有圆孔150；采集筒310能与圆孔150正相对，且能从圆孔150伸出或收入。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。