一种水利工程用具有样品防护机构的取样装置的制作方法

本发明涉及水利工程取样技术领域，具体为一种水利工程用具有样品防护机构的取样装置。

背景技术：

水利工程是用于控制和调配自然界的地表水和地下水，达到除害兴利目的而修建的工程。也称为水工程。水是人类生产和生活必不可少的宝贵资源，但其自然存在的状态并不完全符合人类的需要。

现在水利工程在施工完成后，一般会对所涉及的河床进行取样，用于研究河床冲淤变化以及对研究河流冲刷、演变方面等都具有重要意义。为了可以得到精确的数据，工作人员会对不同河槽截面处且不同深度的河床淤泥进行采集。其中在浅水区的河槽横截面作业时，可以通过工人手动使用分层式取样器获取分层样本，而深水区为保证工作人员安全，一般使用挖斗式或者活塞复吸式进行取样，此类装置虽能一次性取得一定高度的样本，但在上升过程中往往会受到水流的影响或者河水中杂物的撞击，使得装置发生振动让其内部的样本相互之间发生部分混合，这样就容易导致样本中不同高度的样本产生变化，进而影响最终的检测成果，因此需要设计一种水利工程用具有样品防护机构的取样装置。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种水利工程用具有样品防护机构的取样装置，以解决上述背景技术中提出的深水区河槽较难进行人工下水取样，而机械取样上提时取样仓中的样品容易受到水流或者悬浮物等碰撞产生振动，进而导致不同高度样本发生部分混合现象，最终影响检测成果的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种水利工程用具有样品防护机构的取样装置，包括装置本体，所述装置本体包括连接架，所述连接架上开设有定位槽，且定位槽的数量为四个，四个所述定位槽中皆插入有提速杆，四个所述定位槽中心位的连接架上嵌入安装有取样筒，所述取样筒两面的连接架上皆安装有水平传感器，两个所述水平传感器外侧的连接架上皆安装有玻璃防护罩，所述取样筒的一端固定安装有插地头，所述取样筒的一端开设有伸缩仓，所述连接架一端的取样筒两侧皆开设有一组进料口，且每组进料口的数量为两个，所述取样筒两侧的连接架上皆安装有限位块，两个所述限位块的内部皆开设有限位槽，两个所述限位槽中皆滑动安装有滑杆，两个所述滑杆的内侧固定安装有收集仓，且收集仓的一端插入在伸缩仓中，所述收集仓的一端固定安装有固定板，所述固定板的一端固定安装有u型配重块，所述收集仓的内表面上固定安装有分层板，且分层板的数量为三个，三个所述分层板上皆嵌入安装有通气套，三个所述通气套内部的通孔中插入有通气杆，所述通气杆上套接有通气板，且通气板的数量为三个，所述收集仓的外侧套接有堵塞环，且堵塞环的数量为两个，两个所述堵塞环一端的收集仓两侧皆设有入料机构，所述入料机构包括入料孔，所述收集仓的表面开设有入料孔，所述入料孔中插入有入料套，所述入料套一侧的两端皆固定安装有挤压板，两个所述挤压板一侧的收集仓上皆开设有挤压孔，两个所述挤压孔的内壁一侧皆固定安装有挤压弹簧，且挤压弹簧的另一侧连接在挤压板上，所述连接架一端的取样筒两侧皆设有固定机构，所述固定机构包括限位套，所述限位套嵌入安装在取样筒上，所述限位套的内壁一端固定安装有压缩弹簧，所述压缩弹簧的一端固定安装有固定块，所述固定块的一端固定安装有固定杆，且固定杆的一端延伸至限位套外，所述固定杆的一端固定安装有受力板，所述受力板的一端套接有橡胶套，且橡胶套的另一端连接在限位套上，所述固定块的一侧通过转轴套接有第一传动杆，所述第一传动杆的一侧通过转轴套接有第二传动杆，所述第二传动杆的一侧通过转轴套接有限位条，所述限位条一端的限位套内表面上固定安装有卡位条，所述u型配重块一端的固定板上设有透气机构，所述透气机构包括透气槽，所述固定板的一端开设有透气槽，所述透气槽的内壁上固定安装有安装条，所述安装条上开设的空槽中插入有控制杆，所述控制杆的一端固定安装有控制板，所述控制板上套接有拉伸弹簧，且拉伸弹簧的另一端连接在安装条上。

优选的，四个所述连接架的外侧皆开设有螺纹槽，且螺纹槽和定位槽相通，所述螺纹槽中套接有螺纹杆。

优选的，所述插地头一端的取样筒外侧均匀固定安装有稳定齿，且稳定齿的形状为三角形。

优选的，四个所述进料口外侧的取样筒上皆固定安装有导料环，且导料环的内壁形状为漏斗形。

优选的，所述通气杆一端的伸缩仓内壁上开设有吸附槽，所述吸附槽的内壁一端嵌入安装有磁石，所述磁石中插入有铁块，且铁块的一端连接在通气杆上。

优选的，所述限位条一端开设有滚槽，所述滚槽的内壁上通过转轴套接有滚轮。

优选的，所述固定块远离第一传动杆的一侧开设有滑槽，所述滑槽中插入有滑轨，且滑轨连接在限位套的内表面上。

优选的，所述安装条一端的控制杆上固定安装有防护条，且防护条的数量为两个。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过设置有取样筒、收集仓、通气杆、分层板、进料口和入料机构，这样利用取样筒和收集仓分别运动，使得本装置在进行采样时可以进行分层采样，同时利用入料套的移动，使得本装置在上升过程中受到振动也不会使得样品混合，让本装置取得的河槽样本更加具有精准性，同时本装置在投放过后，无须人工对其进行取样操作，降低了工作人员的工作量，以及本装置的动力来源为装置自身重量，让本装置对电力的依赖性更小，从而避免了本装置在取样时受到损坏而出现漏电现象，极大地提升了工作人员在水上作业时的安全。

2、通过设置有吸附槽、铁块和磁石，这样利用铁块和磁石的吸附限位以及通气杆让通气板可以更加稳定地贴紧分层板，减少收集仓受到取样时受到水流振动的影响，从而让收集仓进行入样工作时可以放置得更加稳定，以及本机构结构简单，更加便于进行推广生产。

3、通过设置有滚槽和滚轮，这样可以减少限位条和入料套内壁之间的摩擦阻力，从而让限位条可以更加容易地和入料套解除限位，同时也降低了受力板需要受到的压力，以及减少了第一传动杆和第二传动杆需要传输力的大小，让第一传动杆和第二传动杆更加不容易损坏，以及让其运行起来更加润滑快速。

附图说明

图1为本发明的取样筒结构正视剖面示意图；

图2为本发明的结构正视剖面示意图；

图3为本发明的结构正视示意图；

图4为本发明的连接架结构俯视剖面示意图；

图5为本发明的固定机构结构非工作状态示意图；

图6为本发明的固定机构结构工作状态示意图；

图7为本发明的透气机构结构正视剖面示意图；

图8为本发明的图1中a处局部结构放大示意图；

图9为本发明的图1中b处局部结构放大示意图；

图10为本发明的图2中c处局部结构放大示意图。

图中：1、装置本体；110、连接架；111、定位槽；112、提速杆；113、限位块；114、限位槽；115、滑杆；116、固定板；117、u型配重块；118、收集仓；119、取样筒；120、插地头；121、伸缩仓；122、分层板；123、通气套；124、堵塞环；125、通气杆；126、通气板；127、进料口；128、玻璃防护罩；129、水平传感器；130、吸附槽；131、铁块；132、磁石；133、导料环；134、稳定齿；135、螺纹槽；136、螺纹杆；2、入料机构；210、挤压孔；211、挤压弹簧；212、挤压板；213、入料套；214、入料孔；3、固定机构；310、限位套；311、压缩弹簧；312、固定块；313、固定杆；314、橡胶套；315、受力板；316、第一传动杆；317、第二传动杆；318、限位条；319、卡位条；320、滚槽；321、滚轮；322、滑槽；323、滑轨；4、透气机构；410、透气槽；411、安装条；412、控制杆；413、控制板；414、拉伸弹簧；415、防护条。

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做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。

请参阅图1-10，本发明提供的一种实施例：

一种水利工程用具有样品防护机构的取样装置，包括装置本体1，本申请中使用的水平传感器129为市场上可直接购买到的产品，其原理和连接方式均为本领域技术人员熟知的现有技术，故在此不再赘述,装置本体1包括连接架110，连接架110上开设有定位槽111，且定位槽111的数量为四个，四个定位槽111中皆插入有提速杆112，四个定位槽111中心位的连接架110上嵌入安装有取样筒119，取样筒119两面的连接架110上皆安装有水平传感器129，两个水平传感器129外侧的连接架110上皆安装有玻璃防护罩128，取样筒119的一端固定安装有插地头120，取样筒119的一端开设有伸缩仓121，连接架110一端的取样筒119两侧皆开设有一组进料口127，且每组进料口127的数量为两个，取样筒119两侧的连接架110上皆安装有限位块113，两个限位块113的内部皆开设有限位槽114，两个限位槽114中皆滑动安装有滑杆115，两个滑杆115的内侧固定安装有收集仓118，且收集仓118的一端插入在伸缩仓121中，收集仓118的一端固定安装有固定板116，固定板116的一端固定安装有u型配重块117，收集仓118的内表面上固定安装有分层板122，且分层板122的数量为三个，三个分层板122上皆嵌入安装有通气套123，三个通气套123内部的通孔中插入有通气杆125，通气杆125上套接有通气板126，且通气板126的数量为三个，收集仓118的外侧套接有堵塞环124，且堵塞环124的数量为两个，两个堵塞环124一端的收集仓118两侧皆设有入料机构2，入料机构2包括入料孔214，收集仓118的表面开设有入料孔214，入料孔214中插入有入料套213，入料套213一侧的两端皆固定安装有挤压板212，两个挤压板212一侧的收集仓118上皆开设有挤压孔210，两个挤压孔210的内壁一侧皆固定安装有挤压弹簧211，且挤压弹簧211的另一侧连接在挤压板212上，连接架110一端的取样筒119两侧皆设有固定机构3，固定机构3包括限位套310，限位套310嵌入安装在取样筒119上，限位套310的内壁一端固定安装有压缩弹簧311，压缩弹簧311的一端固定安装有固定块312，固定块312的一端固定安装有固定杆313，且固定杆313的一端延伸至限位套310外，固定杆313的一端固定安装有受力板315，受力板315的一端套接有橡胶套314，且橡胶套314的另一端连接在限位套310上，固定块312的一侧通过转轴套接有第一传动杆316，第一传动杆316的一侧通过转轴套接有第二传动杆317，第二传动杆317的一侧通过转轴套接有限位条318，限位条318一端的限位套310内表面上固定安装有卡位条319，u型配重块117一端的固定板116上设有透气机构4，透气机构4包括透气槽410，固定板116的一端开设有透气槽410，透气槽410的内壁上固定安装有安装条411，安装条411上开设的空槽中插入有控制杆412，控制杆412的一端固定安装有控制板413，控制板413上套接有拉伸弹簧414，且拉伸弹簧414的另一端连接在安装条411上，这样利用取样筒119和收集仓118分别运动，使得本装置在进行采样时可以进行分层采样，同时利用入料套213的移动，使得本装置在上升过程中受到振动也不会使得样品混合，让本装置取得的河槽样本更加具有精准性，同时本装置在投放过后，无须人工对其进行取样操作，降低了工作人员的工作量，以及本装置的动力来源为装置自身重量，让本装置对电力的依赖性更小，从而避免了本装置在取样时受到损坏而出现漏电现象，极大地提升了工作人员在水上作业时的安全。

进一步的，四个连接架110的外侧皆开设有螺纹槽135，且螺纹槽135和定位槽111相通，螺纹槽135中套接有螺纹杆136，这样利用螺纹槽135和螺纹杆136进行配合，使得本装置在非工作状态可以对提速杆112进行固定，防止本装置在转运的过程中造成提速杆112产生位移，提升了本装置在转运时的稳定性，避免本装置运行时产生的惯性过大，减少了本装置在转运时的不确定性，让本装置更加便于工作人员进行使用。

进一步的，插地头120一端的取样筒119外侧均匀固定安装有稳定齿134，且稳定齿134的形状为三角形，利用三角形的特性使得取样筒119在进入到淤泥中使得阻力更小，以及利用淤泥对三角形平面施加压力让取样筒119更加不容易被拔出，从而让取样筒119在插入淤泥后可以固定地更加稳定，进一步提升本装置取样时的稳定性

进一步的，四个进料口127外侧的取样筒119上皆固定安装有导料环133，且导料环133的内壁形状为漏斗形，这样使得淤泥在挤压取样筒119时，淤泥可以更加集中地涌至中间位置，从而使得淤泥更加容易进入到收集仓118中的取样槽中。

进一步的，通气杆125一端的伸缩仓121内壁上开设有吸附槽130，吸附槽130的内壁一端嵌入安装有磁石132，磁石132中插入有铁块131，且铁块131的一端连接在通气杆125上，这样利用铁块131和磁石132的吸附限位以及通气杆125让通气板126可以更加稳定地贴紧分层板122，减少收集仓118受到取样时受到水流振动的影响，从而让收集仓118进行入样工作时可以放置得更加稳定，以及本机构结构简单，更加便于进行推广生产。

进一步的，限位条318一端开设有滚槽320，滚槽320的内壁上通过转轴套接有滚轮321，这样可以减少限位条318和入料套213内壁之间的摩擦阻力，从而让限位条318可以更加容易地和入料套213解除限位，同时也降低了受力板315需要受到的压力，以及减少了第一传动杆316和第二传动杆317需要传输力的大小，让第一传动杆316和第二传动杆317更加不容易损坏，以及让其运行起来更加润滑快速。

进一步的，固定块312远离第一传动杆316的一侧开设有滑槽322，滑槽322中插入有滑轨323，且滑轨323连接在限位套310的内表面上，这样使得固定块312的运动更加具有稳定性，让固定块312在移动时更加不容易发生倾斜，从而使得第一传动杆316和第二传动杆317的运动轨迹更加具有导向性，同时使得第一传动杆316和第二传动杆317在运动时更加不容易发生卡位现象。

进一步的，安装条411一端的控制杆412上固定安装有防护条415，且防护条415的数量为两个，这样利用防护条415和安装条411的卡和限位对控制杆412的运动行程进行限位，避免拉伸弹簧414发生超过弹性形变范围的形变，让拉伸弹簧414更加不容易损坏，从而间接提升了拉伸弹簧414的使用寿命。

工作原理：在工作人员使用本装置的时候，首先将船只行驶至目标水域，通过声呐对河床进行探测后选定一块较为平坦的河槽，随后工作人员将本装置从转运箱中取出，之后依次转动螺纹杆136，使得螺纹杆136在螺纹槽135中发生转动，同时因为螺纹槽135上螺纹的作用发生位移，从而让螺纹杆136挤压端解除对提速杆112的限位作用，让提速杆112可以在定位槽111中滑动，随后将本装置以及连接绳一起投入河中即可。

在本装置进入到水中后，因为本装置为对称式设计使得本装置的重心集中在插地头120尖头的延长线上，从而使得本装置可以保持相对竖直地向河槽上移动，同时在本装置在下沉的过程中，取样筒119的排水量会远大于单个提速杆112，由此可得，提速杆112的下沉速度会大于插地头120的下沉速度，此时提速杆112下沉到一定位置上，其上的限位环就会被连接架110卡住，从而使得四个提速杆112和连接架110以及取样筒119一起进行自由落体式下沉，同时因为提速杆112为钨铜合金，自身密度较大，受到水流的影响较小，当本装置整体进行自由落体下沉时，因四个提速杆112的速度会始终大于中间位置的取样筒119和连接架110的下沉速度，从而使得提速杆112的限位环可以和连接架110进行紧贴。

随着本装置持续下层，提速杆112会最终接触到河槽，随后提速杆112下端的阻挡板就会配合着河槽上的淤泥，使得提速杆112停止移动，此时因为提速杆112的突然停止，连接架110、收集仓118和取样筒119会继续因为惯性继续向前进行移动，同时连接架110会沿着提速杆112进行前行。随着取样筒119和连接架110的持续移动会使得插地头120接触到河槽中的淤泥，随后因为取样筒119持有自重加速以及四个提速杆112下沉时带来的辅助加速使得插地头120可以顺利插入到淤泥中，同时插地头120的尖头为流线性，更加容易将淤泥推向四周，从而让取样筒119可以插入到淤泥的更深处。

随着取样筒119持续插入到淤泥中，受到挤压的淤泥会变得更为紧实，之后取样筒119上的受力板315就会接触到河槽上的淤泥，当受力板315随着取样筒119对淤泥施加作用力时，淤泥就会对受力板315施加相同的反作用力，此时受力板315就会将淤泥的反作用力传递给固定杆313，固定杆313受到力的作用就会发生移动，在固定杆313移动时会使得橡胶套314发生收缩形变并且挤压固定块312，使得固定块312沿着滑轨323进行移动并挤压到压缩弹簧311，使得压缩弹簧311受到压力发生弹性形变，以及压缩弹簧311发生形变时亦会产生一定的反作用力，因作用力大小远小于淤泥的反作用力，从而使得压缩弹簧311会持续进行收缩。同时在固定块312不断向上移动时，会带动第一传动杆316的倾斜角度发生改变同时使得第一传动杆316的整体发生一定程度的偏移，同时第一传动杆316的移动会带动第二传动杆317进行移动，以及在第一传动杆316的倾斜角度发生改变时亦会带动第二传动杆317的倾斜角度发生微调，同时在第二传动杆317发生位移时，限位条318也会随着第二传动杆317发生移动，此时限位条318就会受到第二传动杆317的牵引而在卡位条319的表面进行移动，以及在限位条318移动时滚轮321沿着入料套213的内表面上发生滚动，最后在固定块312的持续上升后，通过第一传动杆316和第二传动杆317将限位条318完全从入料套213中牵引出来，另一个受力板315以相同的运动过程会和入料套213解除限位，最终使得取样筒119依靠限位套310和连接架110停止并插入在河槽中。

当两个限位条318和入料套213解除限位之后，收集仓118就会因为自身重力开始发生下沉，在下沉的过程中，以为堵塞环124和伸缩仓121的内壁贴合较为紧密，使得气体很难从而二者的缝隙中穿过，随着收集仓118的下落，收集仓118一端和伸缩仓121底端的空气就会受到挤压，受到挤压的空气压强就会大于收集仓118内部的空气压强，从而使得受到挤压的空气会从通气套123内部的通道中跑出，这时空气就会样通气板126顶起并带动通气杆125发生移动，之后收集仓118中的空气就会持续沿着不同位置的通气套123内部的通孔中不断向上移动，最终集中在收集仓118内部空间的顶端，此时顶端空气就会挤压到控制板413，从而让控制板413发生移动，同时在控制板413移动时拉伸弹簧414会发生弹性形变并最终将透气槽410漏出，让多余的空气可以排往水中，同时在排水的过程中如果有水进入到收集仓118顶端的空腔中，此时水会被顶端的分层板122和通气板126阻挡，进而让水不会从顶端的通气套123通槽中进入装置内部，同时在水进入到收集仓118顶端的空腔中后可在一定程度上增加收集仓118的下沉速度。

随着收集仓118的持续下沉，通气杆125会先插入到吸附槽130中，之后铁块131就会和磁石132产生吸附限位同时阻挡通气杆125继续下沉，而收集仓118会继续下沉，随着收集仓118的持续移动，入料套213就会出现在进料口127处，这时因为挤压弹簧211的弹性势能可以得到释放，从而使得挤压板212和入料套213发生一定程度的位移，从而将入料套213贴近进料口127，之后淤泥就会沿着入料套213进入到收集仓118中的分段空间中，同时多余的气体也可以从入料套213排出，完成取样过程。

在本装置在河槽中一段时间后，工作人员在船只上通过提升装置收卷连接绳，此时连接绳的牵引力会先作用于收集仓118上，使得收集仓118发生位移，当收集仓118发生竖直方向的位移时，入料套213的弧形面就会触碰到进料口127的内壁上，从而让力的方向发生改变，从而使得一端的挤压弹簧211再次受到压力而发生弹性形变，之后随着收集仓118的持续移动入料套213的另一端的挤压弹簧211也会受到压力而发生弹性形变，使得入料套213进行复位，同时通气套123和通气板126的限位作用，会使得通气杆125随着收集仓118的上升而解除铁块131和磁石132的吸附限位。随着收集仓118的持续上升，堵塞环124会继续移动，使得堵塞环124再次对进料口127进行阻挡，而滑杆115最终会被限位块113进行卡和，从而使得收集仓118可以带动取样筒119发生移动。

当取样筒119发生竖直向上的移动时，限位套310的位置不断升高，使得压缩弹簧311可以释放弹性势能，此时固定块312就会向下移动，同时也使得橡胶套314发生的形变不断复位，同时在固定块312发生位移的同时，第一传动杆316和第二传动杆317的倾斜角度会再次发生改变，从而使得第一传动杆316和第二传动杆317的位置不断发生复位，随着第二传动杆317的移动，限位条318也会再次被第二传动杆317推动沿着卡位条319进行移动，最终使得限位条318再次插入到入料套213中，使得限位条318再次对入料套213进行限位，即让收集仓118在取样筒119中的位置不会发生位移。

随着取样筒119的不断位移，会带动连接架110不断沿着提速杆112向上移动，最终连接架110再次被提速杆112上限位环卡住，从而带动提速杆112一起发生移动。

当装置整体被回收时，首先观察水平传感器129上记录的倾斜数据得出取样筒119插入河槽时的倾斜角度，进而得出取样筒119所取样本的实际深度，之后再次转动第一传动杆316，使得第一传动杆316配合着受力板315对提速杆112进行限位，最后按压受力板315，再次解除限位条318和入料套213的限位，使得收集仓118可以移动并使得入料套213再次和进料口127进行对位即可完成取样。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。