一种温室气体采集驱动装置的制作方法

1.本发明涉及环境科学、生态科学领域，具体为一种温室气体采集方法的驱动装置，尤其是应用于自然湿地或者人工湿地的静态箱法采集温室气体的驱动装置。


背景技术：

2.温室气体的存在能够使地表温度上升，由此产生了一系列的气候变化以及地球生态环境的改变，上述由温室气体引起的变化和影响一般称为“温室效应”。温室效应对于大气、环境以及人类健康会产生一系列负面影响，为了减缓温室气体的排放，温室气体形成和释放机制以及防控技术手段的研究已经成为地球环境化学的研究热点。
3.湿地（自然湿地和人工湿地）具有多种生态功能，并与全球气候变化密切相关。一方面湿地具有保护生态环境、保持生物多样性的重要作用。另一方面，不容忽视的是，湿地在进行生态系统在运行过程中，不断地向大气中释放多种温室气体。因此，湿地中温室气体排放机制的研究成为近年来有关温室效应研究的新的关注点之一。
4.静态箱法是目前应用较为广泛的湿地温室气体采集方法。在将若干静态箱同时罩于湿地植物上方后，采用人力在近似相等的间隔时间通过注射器抽取箱内的气体，然后转移至采气袋或者采气瓶，运至实验室后利用气相色谱法进行温室气体的测定，最后根据气体含量以及采集的时间间隔计算温室气体的排放通量。在温室气体采集过程中，为保证实验结果的准确性，要求采气的间隔时间尽量相同，而且最好是同时采集多个静态箱内的气体样本。但是，由于人力限制，通常采集人员只能按照顺序循环操作，近似地保证间隔时间相同，如果操作人员误操作导致某个静态箱采集时间延误，将不可避免地改变间隔时间；更遑论保证在采气时间上的完全同步。因此，实验操作上的失误以及人为误差会引起的温室气体排放通量计算方面的偏差。同时，这种方法的效率是低下的。


技术实现要素：

5.本发明是针对目前静态箱法在湿地和人工湿地温室气体采集过程中存在的上述问题，提供一种应用于静态箱法温室气体采集驱动装置，实现多个静态箱同步采气同时，能够采集相等的气体采集量相等，从而实现高效、精准的温室气体采集。
6.本发明的目的可通过下列技术方案来实现。
7.一种温室气体采集驱动装置，包括位于前端右侧的手动柄、驱动环、曲轴、驱动杆，位于后部的卡块、连接圆板、连接柱、十字形交叉板、气筒、进出气嘴，位于下部的支撑面、支柱、左右横柱和前后横柱，其特征在于：所述的手动柄左端与驱动环右侧面紧密连接；所述的驱动杆前端与转动轴承的后侧垂直连接，其后端由支撑环支撑；所述的连接圆板垂直设置于卡槽内，后侧中间部位与连接柱紧密连接；连接柱的后端侧面中心部位连接有十字形交叉板，十字形交叉板的前端与连接柱后端侧面中心部位紧密连接，其后端中心部位与活塞的前端中心部位紧密连接；所述的气筒后端盖开有圆形孔洞，并垂直连接有进出气嘴；所述的进出气嘴前端与气筒的后端盖的圆形开孔紧密连接；所述的支撑面的上顶面从前向后
分别与支撑环的下端、卡块的下端、前固定卡槽的下端、前支撑肋板的下端、后固定肋板的下端和后支撑肋板的下端连接；所述的支柱其上端分别与支撑面后端左右底面、前支撑面前端底面垂直紧密连接；所述的左右横柱的左右端分别与支柱的下端垂直连接；所述的前后横柱的前后端分别与支柱的下端垂直连接。
8.挡球左侧垂直于球心开有内螺纹孔，与右端开有外螺纹的手动柄通过螺纹连接；驱动环为环状空心圆环；横撑杆和竖撑杆为直径相同的实心圆柱体，二者分别沿左右和上下方向放置，并在各自的中心部位相互垂直连接；横撑杆和竖撑杆的两端分别与驱动环的内侧紧密连接。
9.所述的曲轴包括左侧水平段、左侧垂直连接段、中部水平段、右侧垂直连接段和右侧水平段；曲轴的右端即右侧水平段的右端与横撑杆和竖撑杆的连接部位紧密连接；曲轴的左侧水平段和右侧水平段分别由左支撑轴承和右支撑轴承支撑，曲轴的中部水平段套有若干个转动轴承；所述的左支撑轴承和右支撑轴承分别设置于曲轴的左侧水平段和右侧水平段的中间部位，所述的转动轴承之间的净距离相等。
10.支撑环为空心圆环，其圆心与驱动杆的中心线重合，并与曲轴中部水平段的前后净距离为曲轴左侧垂直连接段的2~3倍。
11.转球为实心圆球，其前端垂直于球心开有内螺纹孔并与驱动杆的后端通过螺纹紧密连接；转球的外侧套有连接块，连接块的中心靠近前端表面开有球形的凹槽，凹槽内径为转球外径的1.5~1.8倍；连接块的前表面中心部位设有圆孔，所述的圆孔的直径为驱动杆外径的1.2~1.5倍，并且要求小于转球外径。
12.所述的卡块位于连接块中心的下半部分为半圆柱体，其向上的顶面为平面，位于连接块中心的上半部分为长方体；卡块的顶面与连接块的外表面最高处平齐；卡槽位于连接块中心的下半部分为半圆形凹槽，位于连接块中心的上半部分为长方体凹槽；在卡块的后侧面的中心部位开有连接凹槽，所述的连接凹槽为长方体凹槽，其深度等于卡块上半部分长方体高度的2倍，其上部槽宽度为卡槽左右方向宽度的三分之一至二分之一。
13.所述的气筒前端外侧紧密套有外圆环；所述的外圆环为左右方向垂直放置，其内环与气筒前端外壁紧密连接，其外环左右两侧卡在前固定卡槽；所述的前固定卡槽对称于外圆环的前后中心线呈左右对称放置，其相对的右侧和左侧敞口，其高度略高于气筒的前后方向中心线，固定卡槽的前后侧与前支撑肋板紧密连接；所述的前支撑肋板为平面薄板，每个气筒配有4块前支撑肋板，前后方向垂直放置，主要对于固定卡槽起到支撑固定作用。
14.所述的后固定肋板为左右方向垂直放置的矩形薄板，每个气筒配有2组后固定肋板；后固定肋板对称于气筒放置，其相对的一侧分别开有半圆形凹槽；后固定肋板前后两侧垂直连接有后支撑肋板，所述的后支撑肋板为平面薄板，每个气筒配有4块后支撑肋板，前后方向垂直放置。
15.所述的支撑面的前端边沿左右侧分别连接有前支撑面；所述的前支撑面为水平放置的矩形实心薄板，数量为2块，沿支撑面的前后中心线呈对称放置，左右方向的长度要求略小于曲轴左侧水平段的长度；前支撑面的上顶面分别与左支撑轴承和右支撑轴承的下端紧密连接。
16.与现有技术相比，本发明具有以下优点。
17.（1）能够实现多个气体样品采集在时间和量上的同步精确控制。通过转动手动柄
来带动曲轴转动，从而通过推动驱动杆来推动十字形肋板同步同时做前后方向的往复运动，因此可以实现多个活塞同步在多个气筒内做抽气或者压气的动作，从而保证了气体样品的采集在时间和量上的同步精确控制。
18.（2）能够实现多个气体样品采集在效率上的提高。一位采气人员可以操作一根手动驱动柄，能够实现多个气体样品同时进行采集，提高了采气的效率。
附图说明
19.图1为本发明一种温室气体采集驱动装置的正视图。
20.图2为本发明一种温室气体采集驱动装置的俯视图。
21.图3为本发明一种温室气体采集驱动装置的侧视图。
22.图4为图2的
ⅰ‑ⅰ
剖视图。
23.图5为图2的
ⅱ‑ⅱ
剖视图。
24.图6为图2的
ⅲ‑ⅲ
剖视图。
25.图7为图2的
ⅳ‑ⅳ
剖视图。
26.图8为图2的
ⅴ‑ⅴ
剖视图。
27.图9为图2的
ⅵ‑ⅵ
剖视图。
28.图10为图2的
ⅶ‑ⅶ
剖视图。
29.图11为图2的
ⅷ‑ⅷ
剖视图。
30.图12为图2的
ⅸ‑ⅸ
剖视图。
31.图13为图5的a点大样图。
32.图14为图1的b点大样图。
具体实施方式
33.以下是本发明的具体实施例并结合附图1
‑
13，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
34.一种气体采集驱动装置，包括位于右侧的手动柄11、驱动环12、曲轴13、驱动杆14，位于后部的卡块21、连接圆板22、连接柱23、十字形交叉板24、气筒25、进出气嘴26，位于下部的支撑面31、支柱32、左右横柱33和前后横柱34。
35.所述的手动柄11为左右方向水平放置的实心圆柱体，长度为其直径的5~8倍，其右端设置有外螺纹；外套111套在手动柄11的外侧；所述的外套111为左右敞口的圆管，其内直径大于内柄112的外径，其长度与内柄112的长度相等；挡球113与手动柄11的右端通过螺纹紧密连接；所述的挡球113为实心圆球，其直径略大于外套111的内径，其左侧垂直于球心开有内螺纹孔，与右端开有外螺纹的手动柄11通过螺纹连接，作用是挡住外套111，防止其从手动柄11的外侧脱落。
36.所述的驱动环12为环状空心圆环，其内径为驱动柄11长度的1.5倍~2倍，其外径为其内径的1.1倍~1.2倍；横撑杆121和竖撑杆122在各自的中心部位相互垂直连接，连接点位于驱动环12的圆心处；所述横撑杆121和竖撑杆122为直径相同的实心圆柱体，二者分别沿左右和上下方向放置，二者的两端分别与驱动环12的内侧紧密连接；驱动柄11的左端与驱动环12的右侧面垂直连接。
37.所述的曲轴13为左右水平放置的实心圆柱体，包括左侧水平段、左侧垂直连接段、中部水平段、右侧垂直连接段和右侧水平段；左侧水平段、左侧垂直连接段、右侧垂直连接段和右侧水平段的长度为中部水平段的二十分之一至十分之一之间，且左侧垂直连接段和右侧垂直连接段的长度相等，左侧水平段的长度略小于右侧水平段；曲轴13的右端即右侧水平段的右端与横撑杆121和竖撑杆122的连接部位紧密连接，曲轴13的左侧水平段和右侧水平段分别由左支撑轴承131和右支撑轴承132支撑，曲轴13的中部水平段套有若干个转动轴承133；所述的左支撑轴承131和右支撑轴承132分别设置于曲轴13的左侧水平段和右侧水平段的中间部位，所述的转动轴承133之间的净距离相等。
38.所述的驱动杆14为前后方向放置的实心圆柱体，其前端与转动轴承133的后侧垂直连接，其后端由支撑环145支撑；所述的支撑环145为空心圆环，其内径为驱动杆14直径1.5~2倍；支撑环145的圆心与驱动杆14的中心线重合，其与曲轴13中部水平段的前后净距离为曲轴13左侧垂直连接段的2~3倍。
39.驱动杆14的后端设有外螺纹，并与转球141紧密连接；所述转球141为实心圆球，其前端垂直于球心开有内螺纹孔并与驱动杆14的后端通过螺纹紧密连接；转球141的外侧套有连接块142，所述的连接块142为圆柱体，其中心靠近前端表面开有球形的凹槽143，所述的凹槽143的内径为转球141外径的1.5~1.8倍；连接块142的前表面中心部位设有圆孔144，并与凹槽143相通；所述的圆孔144的直径为驱动杆14外径的1.2~1.5倍之间，并且要求小于转球141外径，以便驱动杆14可以在凹槽143内灵活转动，又不至于从凹槽143内脱出。
40.连接块142的后侧与卡块21的前端紧密连接；所述的卡块21位于连接块142中心的下半部分为半圆柱体，其向上的顶面为平面，位于连接块142中心的上半部分为长方体，二者的前后和左右方向的宽度均相等，上半部分长方体的高度为下半部分半圆柱体的高度三分之一至二分之一，卡块21的顶面与连接块142的外表面最高处平齐。卡块21上顶面中间部位开有卡槽211，所述的卡槽211位于连接块142中心的下半部分为半圆形凹槽，其半径为卡块21下半部分半径的四分之三至五分之四之间，卡槽211位于连接块142中心的上半部分为长方体凹槽，两个凹槽的前后和左右方向的宽度均相等；在卡块21的后侧面的中心部位开有连接凹槽212；所述的连接凹槽212为长方体凹槽，其深度等于卡块21上半部分长方体高度的2倍，其上部槽宽度为卡槽211左右方向宽度的三分之一至二分之一。
41.所述的连接圆板22为垂直设置的实心圆形薄板，其直径和厚度略小于卡槽211的左右和前后宽度；连接圆板22设置于卡槽211内。连接圆板22后侧中间部位与连接柱23紧密连接。所述的连接柱23为实心圆柱体，其直径约为连接圆板22直径的三分之一至二分之一，且其直径略小于连接凹槽212上部宽度；连接柱23的前端与连接圆板22后侧面的中心部位紧密连接。
42.连接柱23的后端侧面中心部位连接有十字形交叉板24，所述的十字形交叉板24由两块外形和尺寸相等的长方体肋板十字交叉组成，数量为10根；十字形交叉板24前后方向水平放置；十字形交叉板24的长度为宽度的15~20倍，且为连接柱23直径的1.2~1.5倍；十字形交叉板24前端与连接柱23后端侧面中心部位紧密连接，其后端中心部位与活塞241的前端中心部位紧密连接；所述的活塞241 为实心圆柱体，其直径为十字形交叉板24宽度的1.2~1.5倍，厚度为其直径的三分之一至二分之一。
43.活塞241的外侧紧密套有气筒25，所述的气筒25为前后方向水平放置，后端密封，
前端敞口的中空圆柱体；气筒25的数量与十字形交叉板24的数量相同，为10个，其内部净长度等于十字形交叉板24的前后方向长度与活塞241的厚度之和；气筒25的前端外侧紧密套有外圆环251，所述的外圆环251为左右方向垂直放置的圆环形薄板，其内环与气筒25前端外壁紧密连接，其外环左右两侧卡在前固定卡槽252内；所述的前固定卡槽252为垂直放置的上下敞口的中空长方体，其数量为2个，对称于外圆环251的前后中心线呈左右对称放置，其相对的右侧和左侧敞口，以便外圆环251卡入，其高度略高于气筒25的前后方向中心线；前固定卡槽252的前后侧与前支撑肋板253紧密连接，所述的前支撑肋板253为平面薄板，每个气筒25配有4块前支撑肋板253，前后方向垂直放置，主要对于前固定卡槽252起到支撑固定作用。
44.气筒25的后端卡在后固定肋板254中，所述的后固定肋板254为左右方向垂直放置的矩形薄板，每个气筒25配有2组后固定肋板254，后固定肋板254对称于气筒25放置，其相对的一侧分别开有半圆形凹槽，其直径略大于气筒25的外直径；其前后两侧垂直连接有后支撑肋板255，所述的后支撑肋板255为平面薄板，每个气筒25配有4块后支撑肋板255，前后方向垂直放置，主要对于后固定肋板254起到支撑固定作用。
45.气筒25的后端开有圆形孔洞，并垂直连接有进出气嘴26，所述的进出气嘴26为中空的圆管，其前端与气筒25的后端盖的圆形开孔紧密连接，其后端为圆台形的尖端，以便于与其他管路如胶管连接。进出气嘴26的中部配有进出气控制阀261；所述的进出气控制阀261与进出气嘴26的材质相同。
46.气筒25的数量为5~12个，各个气筒25呈平行设置，气筒25之间的净距为其直径的1.5倍~2.5倍之间。
47.气筒25的下面为支撑面31；所述的支撑面31为水平放置的矩形实心薄板，最外侧气筒25至其左右边沿的净距为气筒25直径的5倍~6倍，后固定肋板254与其后端边沿的净距为气筒25直径的0.5倍~1.5倍，支撑环145与其前端边沿的净距为气筒25直径的0.2倍~1倍.其长度约为宽度的3~5倍；支撑面31的上顶面从前向后分别与支撑环145的下端、卡块21的下端、前固定卡槽252的下端、前支撑肋板253的下端、后固定肋板254的下端和后支撑肋板255的下端连接。
48.支撑面31的前端边沿左右侧分别连接有前支撑面311，所述的前支撑面311为水平放置的矩形实心薄板，数量为2块，沿支撑面31的前后中心线呈对称放置，其厚度与支撑面31相等，左右方向的长度要求略小于曲轴13左侧水平段的长度；前支撑面311与支撑面31连接后，二者的上下顶面平齐，且前支撑面311的外侧边沿分别与支撑面31的左右边沿平齐；前支撑面311的上顶面分别与左支撑轴承131和右支撑轴承132的下端紧密连接；左支撑轴承131和右支撑轴承132的前端边沿与前支撑面311前端边沿平齐。
49.所述的支柱32为垂直放置的底端封口、上端敞口的中空长方体，数量为4根，其上端分别与支撑面31后端左右底面、前支撑面311前端底面垂直紧密连接。
50.所述的左右横柱33为左右水平放置的中空的长方体，数量为2根，其外径略小于支柱32的外径，左右端分别与支柱32的下端垂直连接；前后横柱34为前后水平放置的中空的长方体，数量为2根，其外径略小于支柱32的外径，前后端分别与支柱32的下端垂直连接。
51.另外，本发明的驱动环12、支撑面31和连接圆板22可由5mm~10mm厚的pe、pvc或ppp材料模压或者焊接制成，也可由1mm~3mm厚的不锈钢板焊接制成。驱动杆14、曲轴13、连接柱
23、十字形交叉板24、气筒25和进出气嘴26可由厚度为0.1mm~0.6mm的不锈钢制成，活塞241应由pe、pvc或ppp材料制作，以便与气室14保持良好的密封性。内柄112的外径为30mm~40mm，外套111的内径为40mm~50mm；曲轴13的直径为20mm~30mm，长度为1500mm~1600mm；驱动杆14的直径为10mm~15mm，长度为250mm~300mm；卡块21下半部分半圆球体的直径为90mm~100mm，上半部分长方体的尺寸（长
×
宽
×
高）为100mm
×
20mm
×
20mm~110mm
×
30mm
×
30mm；连接圆板22的直径为75mm~85mm，厚度为5mm~10mm；连接柱23的直径为25mm~35mm，长度为20mm~30mm；十字形交叉板24的长度为250mm~300mm；气筒25的长度为250mm~300mm；进出气嘴26的长度为50mm~60mm，内径为6mm~8mm；支撑面的长度为2000mm~2200mm，宽度为700mm~800mm；支柱32的长度为700mm~800mm；左右横柱33的长度为1700mm~1800mm；前后横柱34的长度为600mm~750mm。
52.本发明的工作原理如下所述。
53.（1）使用场所。本发明可应用于室内外自然湿地以及人工湿地中采集湿地植物所释放的温室气体的实验中，作为静态箱采气法的驱动装置。
54.（2）安装。如图2所示，在本发明安装时，应保证驱动环12、曲轴13、驱动杆14、十字形肋板24、活塞241、气筒25、进出气嘴26之间的相对位置关系，即驱动环12位于支撑面31的右前端，曲轴位于驱动环的左部，驱动杆14、十字形 肋板24、活塞241、气筒25、进出气嘴26依次连接在曲轴13的后部。
55.（3）运行方式。转动手动柄11，带动驱动环12、曲轴13做圆周运动，驱动杆14在曲轴13的带动下转动，并且在驱动杆14的推动下十字形交叉板24做前后方向的往复运动。因此，通过十字形肋板24带动活塞241在气筒25中做往复运动。
56.（4）准备。首先将静态箱放置在选择好的湿地样方上，打开静态箱中的风扇，并做好静态箱与湿地表面的密封。然后将进出气控制阀261打开，转动手动柄11，带动活塞241至气筒25的后端，将气筒25中的原有空气压缩到气筒26的外面。将静态箱出气管与进出气嘴26紧密连接，并确保进出气控制阀261打开，保证静态箱与气筒25是连通状态。
57.（5）混合。转动手动柄11，带动活塞241在气筒25中做往复运动3~6次，确保气体能够在静态箱中得到一定程度的混合。手动柄11停止转动时，要保证活塞241位于气筒25的最后端。
58.（6）采气。转动手动柄11，带动活塞241向气筒25的右端运动，并注意十字形肋板24表面的容积刻度，当达到要求的采气量时，停止转动手动柄11，同时关闭进出气控制阀261，然后从进出气嘴26拔下静态箱出气管。
59.（7）封装气样。将进出气嘴26与标记好的气袋连接，打开进出气控制阀261，转动手动柄11，带动活塞241向气筒25的左端运动，将气筒25中采集到的气体压进气袋，关闭进出气控制阀261，断开进出气嘴26与气袋的连接，完成一次采气。
60.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明的精神实质作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。