水底泥土检测采样装置

技术领域

本发明涉及水底泥土检测采样装置。

背景技术

为了提高对样品的研究精度，在采样水底的土壤时，需要采样水底原有土壤层，土壤层在采样时不能被污染以及混合。因此需要在采样时将采样器竖直下降的水中，并完成采样工作，现有的设备在采样时很难达到竖直方向的采样，同时设备比较大，采样完成后拆卸比较费力，增大人工成本的同时，还降低了采样效率。因此设计一款自动拆卸，可竖直采样和采样效率高的水底泥土检测采样装置具有广阔的市场前景。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供了自动拆卸，可竖直采样和采样效率高的水底泥土检测采样装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

水底泥土检测采样装置，它包括杆体和架体，所述杆体设置有多根，每根所述杆体的一端设置有外螺纹，另一端设置有与所述外螺纹配合的内螺纹；其中一根所述杆体的底端固定一个采样筒；所述采样筒的顶端设置有排水孔，每个所述排水孔的顶端设置一个封堵塞，所述封堵塞可竖直滑动在所述排水孔的顶端；

所述架体包括底座和导轨，所述导轨的底端与所述底座铰接连接，所述底座上还设置有可支撑所述导轨的撑杆；所述导轨上滑动设置一个运输车，所述运输车包括弧形筒，位于所述弧形筒的左右两侧固定连接多个可套置在所述导轨上的套管，所述架体上还设置有可驱动所述运输车滑动在所述导轨上的运输车驱动机构；所述弧形筒的底端通过第二压缩弹簧连接一个挡块；

所述导轨的顶端铰接连接一个夹持筒，所述夹持筒的的侧壁与所述导轨铰接连接；所述夹持筒上设置有可驱动所述夹持筒翻转的夹持筒驱动机构；所述夹持筒内设置一个可沿轴线滑动的从动齿轮，所述夹持筒的侧壁上设置一个与所述从动齿轮啮合的主动齿轮，所述夹持筒上设置有供所述主动齿轮穿过的开口；所述主动齿轮连接一个主动齿轮驱动电机；所述从动齿轮的轴线位置设置有通孔，所述通孔内设置有第一夹持机构，所述第一夹持机构包括第一夹持板、连杆和驱动杆，所述第一夹持板和所述驱动杆分别对称设置有两个，每个所述驱动杆可滑动在所述通孔侧壁设置的开口槽内；所述驱动杆的端部为铁磁性材质，每个所述开口槽内设置有第一复位弹簧，所述开口槽的内壁上设置有电磁铁；位于所述从动齿轮的上下两侧分别连接一个第二复位弹簧；每个所述驱动杆的内侧端通过两根所述连杆与两个所述第一夹持板铰接连接；

位于所述第一夹持机构的下方设置一个升降机构，所述升降机构包括升降筒，所述升降筒内设置一个可竖直滑动的滑块，所述升降筒上设置有可驱动所述滑块竖直移动的滑块驱动机构；所述滑块固定连接一个电动夹爪，所述电动夹爪的每个爪上固定一个弧形的第二夹持板。

进一步的，所述运输车驱动机构包括链轮、链条、链轮驱动电机和导向轮，所述链轮驱动电机固定在所述底座上，所述导向轮可转动设置在所述导轨上，所述链条缠绕在所述链轮和所述导向轮上，且所述链条的两端与所述运输车固定连接。

进一步的，所述滑块驱动机构包括滚珠丝杠和滚珠丝杠驱动电机，所述滑块套置在所述滚珠丝杠上，且所述滑块与所述滚珠丝杠螺纹配合。

进一步的，所述夹持筒驱动机构包括滑动座、牵引绳和挡头，所述滑动座滑动在所述导轨上，所述牵引绳的一端与所述滑动座连接，所述牵引绳的另一端与所述夹持筒连接，所述挡头固定在所述链条上；所述导轨的顶端下侧设置一个对正板，所述夹持筒的铰接连接处设置有初始状态使所述夹持筒保持倾斜的扭簧。

进一步的，所述第一夹持板和所述第二夹持板的内壁上设置有橡胶层。

进一步的，所述第一夹持板和所述第二夹持板的棱边设置有倒圆角。

进一步的，每个所述排水孔的上方设置一个拱形架，所述封堵塞的顶端固定一根圆杆，所述圆杆的顶端穿过所述拱形架，所述圆杆上套置一个第一压缩弹簧，所述第一压缩弹簧的一端顶在所述封堵塞上，所述第一压缩弹簧的另一端顶在所述拱形架上。

本发明的有益效果是：

使用时，将杆体放在运输车上，运输车沿着导轨滑动，最终将杆体传送到夹持筒内，夹持筒在夹持筒驱动机构的作用下由倾斜状态转动带竖直状态。之后第一夹持机构夹持住杆体，并且从动齿轮驱动电机驱动从动齿轮转动实现两根杆体的螺纹连接，之后升降机构和第一夹持机构配合实现杆体的竖直移动，最终使底端的采样筒装满泥土。采样完成后，第一夹持机构和升降机构配合完成杆体的提升，同时在从动齿轮驱动电机的作用下，完成杆体的拆卸工作。整个过程省去人工拆卸，并且可采样不同深度的泥土样本，采样效率高。

附图说明

附图1为本发明的立体结构示意图；

附图2为本发明的侧视结构示意图；

附图3为本发明运输车的立体结构示意图；

附图4为本发明滑动座的立体结构示意图；

附图5为本发明夹持筒和升降机构的剖视结构示意图；

附图6为本发明从动齿轮的剖视结构示意图；

附图7为本发明第一夹持板的立体结构示意图；

附图8为本发明电动夹爪和第二夹持板的立体结构示意图；

图中，杆体1、外螺纹11、内螺纹12、采样筒13、排水孔131、封堵塞132、拱形架133、第一压缩弹簧134、圆杆135、架体2、底座21、导轨22、横杆221、横板222、倾斜板223、运输车23、弧形筒231、凸起2311、套管232、运输车驱动机构233、链轮2331、链条2332、链轮驱动电机2333、导向轮2334、第二压缩弹簧234、挡块235、撑杆24、U形槽241、夹持筒3、夹持筒驱动机构31、滑动座311、牵引绳312、挡头313、对正板314、从动齿轮32、主动齿轮33、主动齿轮驱动电机331、第一夹持机构34、第一夹持板341、驱动杆342、开口槽343、第一复位弹簧344、电磁铁345、连杆346、第二复位弹簧35、升降机构4、升降筒41、滑块42、滑块驱动机构421、滚珠丝杠422、滚珠丝杠驱动电机423、电动夹爪43、第二夹持板44、橡胶层441。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图来详细解释本发明的实施方式。

如附图1至附图8所示的水底泥土检测采样装置，它包括杆体1和架体2，杆体1设置有多根，每根杆体1的一端设置有外螺纹11，另一端设置有与外螺纹11配合的内螺纹12，相邻两个杆体1可通过螺纹拆卸连接。其中一根杆体1的底端固定一个采样筒13，使用时，带有采样筒13的杆体1在最底端，用于采样泥土使用时，将采样筒13插到泥土中，装满泥土后提取出来。采样筒13的顶端设置有排水孔131，附图5中显示设置有两个排水孔131，实际可设置多个，每个排水孔131的顶端设置一个封堵塞132，封堵塞132采用弹性橡胶材质，初始状态封堵塞132将排水孔131封堵。

封堵塞132可竖直滑动在排水孔131的顶端，具体实施方式为：每个排水孔131的上方设置一个拱形架133，封堵塞132的顶端固定一根圆杆135，圆杆135的顶端穿过拱形架133，圆杆135上套置一个第一压缩弹簧134，第一压缩弹簧134的一端顶在封堵塞132上，第一压缩弹簧134的另一端顶在拱形架133上。在采样泥土时，采样筒13插入泥土前，采样筒13内充满水，之后采样筒13插进泥土中，采样筒13内水受到挤压从排水孔131排出。当采样筒13内装满泥土后，封堵塞132将排水孔131封堵，之后在提升杆体1的过程中采样筒13内会产生负压，避免泥土掉落。

架体2包括底座21和导轨22，导轨22平行设置有两根，导轨22的底端与底座21铰接连接，底座21上还设置有可支撑导轨22的撑杆24，如附图1所示，撑杆24的底端与底座21铰接连接，撑杆24的顶端设置有U形槽241，并在两个导轨22之间固定多根横杆221，使用时，转动撑杆24，并将撑杆24上的U型槽241卡在横杆221上，横杆221可设置多根，用于调节导轨22的倾斜角度。

导轨22上滑动设置一个运输车23，运输车23包括弧形筒231，位于弧形筒231的左右两侧固定连接多个可套置在导轨22上的套管232，架体2上还设置有可驱动运输车23滑动在导轨22上的运输车驱动机构233，具体实施方式为：运输车驱动机构233包括链轮2331、链条2332、链轮驱动电机2333和导向轮2334，链轮驱动电机2333固定在底座21上，导向轮2334可转动设置在导轨22上，链条2332缠绕在链轮2331和导向轮2334上，且链条2332的两端与运输车23固定连接。使用时，通过链轮驱动电机2333驱动链条2332的传动，实现运输车23沿着导轨22上下运动。当然，链条2332的顶端与运输车之间可通过一根钢丝绳连接。

弧形筒231的底端通过第二压缩弹簧234连接一个挡块235，设置第二压缩弹簧234和挡块235的目的是配合夹持筒驱动机构31使用的，避免杆体1随着夹持筒3一起转动时，杆体1的底端卡住运输车23。

导轨22的顶端铰接连接一个夹持筒3，夹持筒3的的侧壁与导轨22铰接连接；夹持筒3上设置有可驱动夹持筒3翻转的夹持筒驱动机构31,具体实施方式为：夹持筒驱动机构31包括滑动座311、牵引绳312和挡头313，滑动座311滑动在导轨22上，链条2332穿过滑动座311，牵引绳312的一端与滑动座311连接，牵引绳312的另一端与夹持筒3连接，挡头313固定在链条2332上；导轨22的顶端下侧设置一个对正板314，当链条233传动时，链条233会携带挡头313向上运动，当挡头313绕过导向轮2334向下运动时，挡头313会触碰到滑动座311，随后滑动座311向下运动，滑动座311通过牵引绳312拉动夹持筒3转动。当运输车23滑到顶端时，此时夹持筒3摆动到竖直状态，夹持筒3的侧壁顶在对正板314上。

夹持筒3的铰接连接处设置有初始状态使夹持筒3保持倾斜的扭簧(未显示)，扭簧套置在夹持筒3的铰接连接轴上，扭簧的一端与夹持筒3固定连接，扭簧的另一端与铰接连接轴固定，此时铰接连接轴使固定在导轨22的顶端的。

夹持筒3内设置一个可沿轴线滑动的从动齿轮32，夹持筒3的侧壁上设置一个与从动齿轮32啮合的主动齿轮33，夹持筒3上设置有供主动齿轮33穿过的开口；主动齿轮33连接一个主动齿轮驱动电机331；从动齿轮32的轴线位置设置有通孔，通孔内设置有第一夹持机构34，第一夹持机构34包括第一夹持板341、连杆346和驱动杆342，第一夹持板341和驱动杆342分别对称设置有两个，每个驱动杆342可滑动在通孔侧壁设置的开口槽343内；驱动杆342的端部为铁磁性材质，每个开口槽343内设置有第一复位弹簧344，开口槽343的内壁上设置有电磁铁345；位于从动齿轮32的上下两侧分别连接一个第二复位弹簧35；每个驱动杆342的内侧端通过两根连杆346与两个第一夹持板341铰接连接。

初始状态如附图6所示，此时两个第一夹持板341之间的间距最大，之后当电磁铁345上面的线圈通电后，电磁铁345会吸引驱动杆342运动，两个驱动杆342会远离，实现两个第一夹持板341不断靠近，实现夹持杆体1的动作。当电磁铁345上的线圈断电后，电磁铁345停止吸附驱动杆342，在第二复位弹簧35的作用下，两个驱动杆342复位，为了防止驱动杆342滑出，将驱动杆342的外侧端设置成T型。

位于第一夹持机构34的下方设置一个升降机构4，升降机构4包括升降筒41，升降筒41内设置一个可竖直滑动的滑块42，升降筒41上设置有可驱动滑块42竖直移动的滑块驱动机构421，具体实施方式为:滑块驱动机构421包括滚珠丝杠422和滚珠丝杠驱动电机423，滑块42套置在滚珠丝杠422上，且滑块42与滚珠丝杠422螺纹配合，滚珠丝杠422的两端分别套置一个轴承，并将轴承固定在升降筒4上，滚珠丝杆422的顶端穿过升降筒41后与滚珠丝杠驱动电机423的输出轴固定连接。

滑块42固定连接一个电动夹爪43，电动夹爪43采用现有结构，电动夹爪43的每个爪上固定一个弧形的第二夹持板44。竖直滑动的杆体1恰好位于两个第二夹持板44之间。升降筒4固定在导轨22的顶端下侧，具体实施时，在导轨22上固定一个横板222，并在横板222的底端通过两块倾斜板223与升降筒41固定连接。当夹持筒3转动到竖直状态时，夹持筒3和升降筒41的轴线重合。优选的，第一夹持板341和第二夹持板44的内壁上设置有橡胶层441，这样可增加与杆体1之前的摩擦力。第一夹持板341和第二夹持板44的棱边设置有倒圆角。这样可以确保杆体1顺利的插进第一夹持板341或者第二夹持板44之间。

本发明的使用方法：

第一步，将含有采样筒13的杆体1安装在升降筒41内，之后控制器控制电动夹爪43将杆体1夹持。之后架起导轨22并将架体2移动到采样位置。

第二步，在运输车23上放置一根杆体1，之后通过控制器控制链轮驱动电机2333转动，开始向上运输杆体1，使杆体1的顶端插进夹持筒3内，当运输车23将要运动到顶端时，牵引绳312会拉动夹持筒3转动，此时夹持筒3会携带杆体1一同转动，之后运输车23运输到顶端，此时夹持筒3保持竖直状态，在夹持筒3钻洞时，控制器控制第一夹持机构34夹持杆体1，当杆体1处于竖直状态时，第一夹持机构34停止夹持杆体1，此时顶端的杆体1受重力会向下运动与底端的杆体1接触。

第三步，控制器第一夹持机构34夹持杆体1，同时控制主动齿轮驱动电机331转动，实现两根杆体1螺纹连接。之后控制器控制第一夹持机构34停止夹持，同时控制主动齿轮驱动电机331反向转动，实现主动齿轮33、从动齿轮32的复位。

第四步，控制器通过控制滚珠丝杠驱动电机423转动，实现滑块42的向下移动，当滑块42移动到底端后，控制器控制第一夹持机构34夹持杆体1，之后控制器控制电动夹爪43松开杆体1，之后滚珠丝杠驱动电机423驱动滑块42运动到顶端，之后，控制器控制电动夹爪43抓紧杆体1，之后第一夹持机构34松开杆体1，之后滑块42继续带动杆体1向下运动。

第五步，重复第二步、第三步和第四步，实现杆体1的组装和杆体1的下降，最终采样筒13的底端插入泥土中完成采样动作。

第六步，控制器控制实现杆体1的上移和拆卸。具体步骤为：控制在控制滑块42向上移动时，电动夹爪43抓紧杆体1，同时电动夹爪43夹持杆体1后，第一夹持机构34松开杆体1，这样可逐步实现杆体1的上移。在提升杆体1的过程中，控制电动夹爪43和第一夹持机构34都抓紧杆体1，之后控制器控制主动齿轮驱动电机331反向转动，将相邻的杆体1拆卸下来，之后，之后控制器控制滑块42向下移动一段距离，确保两根杆体1脱离，之后控制器控制链轮驱动电机2333反转，实现运输车23向下运动，都能够运输车23向下运动时，夹持筒3在扭簧的作用下由竖直状态转动到倾斜状态。最终杆体1落入运输车23上，之后控制器控制第一夹持机构34松开杆体1，之后运输车23将杆体1运送带导轨22的底端。之后控制器控制，使运输车23运动到顶端，使夹持筒3继续保持竖直状态，继续进行提升和拆卸杆体1，最后将最底端的一节杆体1取下，完成采样工作。

为了避免在拆卸杆体1时，杆体1随着夹持筒3由竖直状态转动到倾斜状态时，杆体1的底端卡住挡块235，可将挡块235的棱边设置倒角，方便杆体1放置在运输车23上，当然，也可使运输车23继续向下运动一段距离时，使杆体1完全落入运输车23的弧形筒231内时，再控制第一夹持机构34松开杆体1。杆体1时依靠重力滑到弧形筒231的，当然也可以在弧形筒231的内侧壁上设置多个凸起2311，当杆体1落入弧形筒231内时，随着运输车23向下运动，凸起2311会卡住杆体1一同向下运动。

需要说明的是，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。