一种多功能河水泥沙含量采样设备的制作方法

1.本发明涉及水文测验技术领域，具体涉及一种多功能河水泥沙含量采样设备。


背景技术：

2.水文测验是系统收集和整理水文资料的各种技术工作的总称，对水体中的悬移质泥沙含量进行监测，属于水文测验的常规监测项目。现有技术中，水文测验取沙大多是采用人工取沙，需要人工到现场采集含沙的水样来监测悬移质泥沙含量，观测员在水边取样或使用船载采样器、使用水文缆道载采样器取样。
3.人工在水边取样，是成本最低的一种采样方式，但是这种不能实现河中间的采样，上述的两种船载采样器和水文缆道载采样器，都是比较大型不易携带的，船载采样器相当于直接乘船进行采样，成本比较高，并且针对于某些河段，船只甚至需要自己车载携带，且恶劣天气下该采样方式危险程度是比较高的，而水文缆道载采样器是固定安装，相当于每个采样点都需要安装一个，成本更高，交通不方便的地方安装水文缆道更是困难。
4.因此一种成本不高，并能够实现远离岸边进行采样的河水泥沙含量采样设备，是现在十分需要的。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供一种多功能河水泥沙含量采样设备，能够对河岸边以及远离岸边的区域进行河水泥沙含量采样，且使得采样工作的成本更低、危险性更小。
6.为解决上述技术问题，本发明提供一种多功能河水泥沙含量采样设备，包括投放装置和采样装置，所述投放装置用于对采样装置提供初速度，所述投放装置包括拉动采样装置的回收绳，所述采样装置包括采样筒，所述采样筒的前端设置配重部，所述采样筒的末端设置浮力部，所述采样筒内部设置采样器。
7.进一步的，所述投放装置还包括杆体，所述杆体的前端设置挂环，所述杆体的后端设置收卷机构，所述收卷机构上绑扎所述回收绳的末端，所述回收绳的前端与所述浮力部固定连接。
8.进一步的，所述投放装置包括发射筒，所述发射筒的内径大于所述采样筒的外径，所述发射筒的底端与压力腔室连通，所述压力腔室与供气机构连通，所述压力腔室内设置卷线轴，所述卷线轴上绑扎所述回收绳的末端，所述回收绳的前端与所述浮力部固定连接，所述卷线轴旋转固定在压力腔室内，所述卷线轴对应发射筒末端设置卷线架，所述压力腔室外固定安装收线电机，所述卷线轴的一端穿出压力腔室与收线电机的输出轴传动连接。
9.进一步的，所述发射筒的底部内侧壁设置凸块，所述凸块防止采样筒落入压力腔室，所述凸块为环形结构。
10.进一步的，所述采样筒包括筒状的壳体，所述壳体的一端预留开口，所述壳体内通过开口滑动插入采样器，所述采样器的截面结构与壳体内部结构相配合，所述壳体内部设置限制采样器转动的限位机构，所述壳体靠近尾部区域开设第一进水口，所述采样器对应
第一进水口设置第二进水口，所述开口处活动设置防止采样器脱离的封板。
11.进一步的，所述限位机构包括采样筒内侧壁延其轴向设置的若干导向条，导向条与采样筒一体成型，所述采样器上开设与导向条配合的导向槽。
12.进一步的，所述浮力部包括与采样筒末端活动连接的浮力筒，所述浮力筒与采样筒连接的前半段为操作腔，所述浮力筒的后半段设置制气机构，所述浮力筒的末端设置与制气机构连通的第一气囊。
13.进一步的，所述浮力筒的末端周侧设置环状的凹槽，所述凹槽内固定设置内部无气体的第一气囊，所述第一气囊通过第一管道与制气机构连通。
14.进一步的，所述浮力筒的末端中心与回收绳固定连接。
15.进一步的，所述制气机构包括浮力筒内设置的制气腔室，所述制气腔室为圆球形结构，所述制气腔室内充入水，且水不超过制气腔室内一半的体积，所述制气腔室内的靠近采样筒的一侧设置置物腔，所述置物腔内放有泡腾崩解剂，所述置物腔与制气腔室连通处通过防水易撕膜封口，所述泡腾崩解剂制备成块状结构，所述制气腔室内设置第一出气管，所述第一出气管的长度等于制气腔室的半径，所述第一管道与第一出气管连通。
16.进一步的，所述防水易撕膜采样铝膜，所述置物腔采用透明材料制件，所述操作腔开设有操作窗。
17.进一步的，所述壳体上在第一进水口处向内设置封堵机构，所述封堵机构包括第一进水口处设置的安装板，所述安装板的两端分别与采样筒固定连接，所述安装板的内侧固定设置无气体的第二气囊，所述采样筒内设置第二管道，所述第二管道的一端与第二气囊连通，所述第二管道的一端延伸至操作腔内，所述第二管道位于操作腔内的一端设置封口膜，所述封口膜延迟气体进入第二气囊的时间；所述制气腔室内设置第二出气管，所述第二出气管的长度等于制气腔室的半径，所述制气腔室的外侧在操作腔内设置第三管道，所述第三管道与第二出气管连通，所述第三管道与第二管道活动连接。
18.进一步的，所述第三管道采用软管。
19.进一步的，所述第三管道的端部设置连接头，所述连接头与第二管道端部螺纹连接。
20.进一步的，所述封口膜采用乳胶薄膜。
21.进一步的，所述第二管道内对应封口膜设置破孔机构，所述破孔机构包括固定在第二管道内壁的刺突，刺突的尖端朝向封口膜的中心，刺突与封口膜未形变时不接触。
22.进一步的，所述配重部与采样筒的前端可拆卸连接。
23.本发明的上述技术方案的有益效果如下：现有技术中，靠近河岸的河水泥沙采集比较简单，但是一些远离河岸边的采样则比较困难，船载采样需要码头船只配合，且在天气复杂多变时危险性大增，而水文缆道则适应一些小河流，尤其是修建的运河，其它的大型河流或野外，成本以及各方面因素考虑都不合适。
24.本技术中采样器放置在采样筒内部，采样筒轻便易携带，且尾部有回收绳，通过发射出去，对河水进行采样后，回收绳拉动取回，便可以对远离河岸的区域进行采样；另外，采样筒的前端为配重部，而后端为浮力部，采样筒发射进入水中后，配重部
将采样筒大部分拉入水中，河水进入到采样器内，而浮力部使得采样筒的尾部漂浮，这样既能够采集到河水，同时不至于沉入水底，影响采样精准度，同时沉入水底后，会影响回收操作的可靠性；且浮力部并非发射时就已经产生浮力，即第一气囊是随后展开，不会影响采样筒的发射距离，另外采样器的封口也通过第二气囊实现，即采样后的河水在采样器内通过第二气囊封堵，不会在回收的过程中与外界河水交换，以及不会在回收时河水流出。
25.当然，最重要的是本技术为了应对固定设置对固定水域进行采样以及对野外随机采样的需求，投放装置采用了两种方式。即固定式采用了气压提供动力，可以将采样筒发射出去，这样投放装置可以安置在河边，采样装置直接放置于投放装置内，通过设定或远程通信控制对采样装置的投放；随机采样则是采用了甩动投放的方式，杆体可以为伸缩式，与采样装置一样都是便于携带的，需要采样时，将采样装置挂在回收绳上通过杆体甩出即可，操作熟练后，最远可甩出五十米外，可以满足采样要求。
附图说明
26.图1为本发明采样装置的结构示意图；图2为本发明采样装置内部的结构示意图；图3为本发明采样筒和配重部的结构示意图；图4为本发明采样筒和浮力部的结构示意图；图5为本发明图4中a处的结构放大示意图；图6为本发明第二管道内破孔机构的结构示意图；图7为本发明采样器与采样筒的截面图；图8为本发明第一种投放装置的结构示意图；图9为本发明第二种投放装置的结构示意图。
27.附图标记说明：100、采样筒；101、壳体；102、采样器；103、第二进水口；104、第一进水口；105、第二气囊；106、安装板；107、第二管道；108、封口膜；109、破孔机构；110、导向条；111、导向槽；112、封板；200、浮力部；201、浮力筒；202、操作腔；203、操作窗；204、制气机构；205、凹槽；206、第一气囊；207、密封环；208、第一管道；209、第一出气管；210、制气腔室；211、第二出气管；212、水；213、第三管道；214、防水易撕膜；215、置物腔；216、泡腾崩解剂；217、连接头；300、配重部；401、挂环；402、杆体；403、收卷机构；501、发射筒；502、卷线轴；503、收线电机；504、压力腔室；505、卷线架；506、凸块；600、回收绳。
具体实施方式
28.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图1-9，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技
术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.如图1-7所示：本实施例提供了一种多功能河水泥沙含量采样设备，包括投放装置和采样装置，投放装置用于对采样装置提供初速度，投放装置包括拉动采样装置的回收绳600，投放装置与采样装置分离设置，投放装置对采样装置提供动力，使其拥有初速度，能够飞出，对远离河岸区域的河水进行采集，另外采样装置上固定有回收绳600，回收绳600与投放装置相连，在采样完毕后，通过回收绳600可以将采样装置拉回。采样装置包括采样筒100，采样筒100的前端设置配重部300，采样筒100的末端设置浮力部200，采样筒100内部设置采样器102。采样装置主要包括三部分，即中间的采样筒100、前端的配重部300、后端的浮力部200，在采样装置飞入河水后，浮力部200直接提供浮力或缓慢提供慢慢变大的浮力，使得采样装置不会沉入水底，此时采样器102采集河水，之后浮力部200使得采样装置位于河面，方便拉回。
30.采样筒100包括筒状的壳体101，壳体101的一端预留开口，壳体101内通过开口滑动插入采样器102，采样器102的截面结构与壳体101内部结构相配合，壳体101内部设置限制采样器102转动的限位机构，壳体101靠近尾部区域开设第一进水口104，采样器102对应第一进水口104设置第二进水口103，开口处活动设置防止采样器102脱离的封板112。壳体101一端预留的开口方便采样器102放入采样筒100内，采样器102的外径小于壳体101内径，且由于壳体101上的第一进水口104和采样器102上的第二进水口103需要对应，在壳体101内设置有限位机构，防止采样器102旋转，且为了避免采样器102在采样筒100内延其轴向晃动，在壳体101的开口处活动设置封板112，封板112可与开口处内侧螺纹连接，这样采样器102装入采样筒100后，通过拧动封板112对采样器102进行固定。
31.限位机构包括采样筒100内侧壁延其轴向设置的若干导向条110，导向条110与采样筒100一体成型，采样器102上开设与导向条110配合的导向槽111，限位机构避免采样器102旋转，使得第一进水口104和第二进水口103不对齐，导向条110的截面结构与导向槽111的截面结构配合，采样器102插入采样筒100内时，导向条110和导向槽111对齐，这样在插入后，通过凸起的导向条110可以限制采样器102绕采样筒100中心轴转动。
32.浮力部200包括与采样筒100末端活动连接的浮力筒201，浮力筒201与采样筒100连接的前半段为操作腔202，浮力筒201的后半段设置制气机构204，浮力筒201的末端设置与制气机构204连通的第一气囊206。浮力部200通过第一气囊206充气后提供浮力，浮力筒201与采样筒100可以通过螺纹固定，浮力筒201后部为制气机构204，采样装置发射出去后，制气机构204产生气体，使得气体进入到第一气囊206内，第一气囊206膨胀对采样装置提供浮力。
33.制气机构204包括浮力筒201内设置的制气腔室210，制气腔室210为圆球形结构，制气腔室210内充入水212，且水212不超过制气腔室210内一半的体积，制气腔室210内的靠近采样筒100的一侧设置置物腔215，置物腔215内放有泡腾崩解剂216，置物腔215与制气腔室210连通处通过防水易撕膜214封口，泡腾崩解剂216制备成块状结构，制气机构204采用了泡腾片产生气体的原理，在置物腔215内放入泡腾崩解剂216，且泡腾崩解剂216为固体，置物腔215通过防水易撕膜214封口，这样在采样装置发射时给与一定的冲击，泡腾崩解剂216便可以撞破防水易撕膜214进入到制气腔室210内，从而与水212发生反应，产生大量气体，气体进入到第一气囊206内便可以产生浮力。
34.制气腔室210内设置第一出气管209，第一出气管209的长度等于制气腔室210的半径，第一管道208与第一出气管209连通。为了避免制气腔室210内水212流入第一气囊206，水212的体积不超过制气腔室210溶剂的一半，最少三分之一以下，同时第一出气管209的长度等于制气腔室210的半径，且第一出气管209的端部接近于制气腔室210的球心，该结构下无论采样装置如何翻转，水212在制气腔室210内流动时很难接触到第一出气管209的端部，导致水212基本不会从第一出气管209流出。
35.防水易撕膜214采样铝膜，铝膜的韧性较差，但是防水性能好，避免未使用时水212就进入置物腔215内发生反应，且收到冲击后，泡腾崩解剂216极易撞破铝膜进入到制气腔室210内。置物腔215采用透明材料制件，操作腔202开设有操作窗203，置物腔215内部可见，与操作窗203配合后，如果是人工操作，可以观察置物腔215内泡腾崩解剂216是否进入制气腔室210内。最主要本技术的投放较为灵活，可以气动式推进发射，也可以人工甩出，当气动式发射时，加速度很大，泡腾崩解剂216可以百分百撞破铝膜，而人工甩出时，则需要抱着采样装置用力晃动几下，并观察置物腔215内情况，铝膜如果破碎，则迅速将采样装置甩出。
36.壳体101上在第一进水口104处向内设置封堵机构，封堵机构包括第一进水口104处设置的安装板106，安装板106的两端分别与采样筒100固定连接，安装板106的内侧固定设置无气体的第二气囊105，采样筒100内设置第二管道107，第二管道107的一端与第二气囊105连通，第二管道107的一端延伸至操作腔202内，第二管道107位于操作腔202内的一端设置封口膜108，封口膜108延迟气体进入第二气囊105的时间；制气腔室210内设置第二出气管211，第二出气管211的长度等于制气腔室210的半径，制气腔室210的外侧在操作腔202内设置第三管道213，第三管道213与第二出气管211连通，第三管道213与第二管道107活动连接。这里的第二出气管211与第一出气管209一样，都是避免水212进入，从而影响气体的产生。
37.封堵机构延时生效，在采样器102采集河水后，封堵机构起到作用膨胀穿过第一进水口104对第二进水口103进行封堵。封堵机构同样依靠气囊膨胀实现，第二气囊105粘接在安装板106内侧，未充气时贴合在安装板106表面。采样筒100内的第二管道107与第二气囊105连通，同时第二管道107与第三管道213连通后，制气腔室210内的气体会依次经过第三管道213、第二管道107进入到第二气囊105内。但是第二气囊105直接膨胀会影响采样器102采集河水，因此在第二管道107端部粘有封口膜108，即第一时间产生的气体会被封口膜108拦截，无法进入到第二气囊105内，当气体慢慢大量产生后，会冲破封口膜108，从而进入到第二气囊105内，但是这个时间段内采样器102可以采集到足够的河水。
38.考虑到第二管道107需要经过采样筒100内部经过，采样器102端部位于第二管道107的位置需预留出空间，即在采样器102的端部向下凹陷，凹陷处与第二管道107对应即可。
39.第三管道213采用软管，第三管道213的端部设置连接头217，连接头217与第二管道107端部螺纹连接。第二管道107的端部延伸至操作腔202内，第三管道213端部同样位于操作腔202内，工作人员可以通过操作窗203对两者进行操作，该设置方便对封口膜108进行更换，配合置物腔215也可螺纹连接于制气腔室210，设备便能实现重复利用。
40.封口膜108采用乳胶薄膜，第二管道107内对应封口膜108设置破孔机构109，破孔机构109包括固定在第二管道107内壁的刺突，刺突的尖端朝向封口膜108的中心，刺突与封
口膜108未形变时不接触。封口膜108采用乳胶薄膜，当然也可采用橡胶薄膜等，只要可以实现充气膨胀并在一定压力后胀破即可，封口膜与第二管道的端部粘接。同时为了提高设备稳定性，在第二管道107内还设置有破孔机构109，当封口膜108膨胀后，如果到一定压力未胀破，则封口膜108会碰触刺突，被刺突扎破从而裂开，同样能够实现上述功能。该结构主要考虑到薄膜与薄膜之间无法做到完全一致，必定会有误差存在，以及封口膜108安装时可能存在是否张紧的误差。
41.根据本发明的一个实施例，如图1、图2、图4和图9所示，浮力筒201的周侧设置密封环207，通过密封环207避免气压泄露，防止采样筒100发射时的气压力度因为漏气而降低，保持采样筒100的发射距离。
42.根据本发明的一个实施例，如图1-3所示，配重部300与采样筒100的前端可拆卸连接，一个配重部300可以用到多个采样筒100，携带时减轻设备整体质量，特别对于野外取样，通过鱼竿式投放装置使用时，只需拿一个配重部300，就能完成所有采样器102的工作。另外，在第一个实施例不变的情况下，采样筒100与浮力部200也是可以拆卸的，即人工采样时，只需拿一个配重部300和采样筒100，剩下拿多个采样器102和浮力部200，就能完成多组采样，不仅设备本身轻便，需要携带的物资也大大减少。如第二管道端部的封口膜使用后重新粘接一个即可，或第二管道设置封口膜的端部为可拆卸式，用完更换。
43.在本发明的一个实施例中，如图2和图4所示，浮力筒201的末端周侧设置环状的凹槽205，凹槽205内固定设置内部无气体的第一气囊206，第一气囊206通过第一管道208与制气机构204连通，浮力筒201的末端中心与回收绳600固定连接。考虑到浮力筒201需要与回收绳600连接，因此第一气囊206采用了环状结构，且在浮力筒201末端开设环状凹槽205，放置未膨胀的第一气囊206，使得第一气囊206不杂乱，方便发射操作，同时也降低发射时的风阻。
44.在本发明的一个实施例中，如图8所示，投放装置还包括杆体402，杆体402的前端设置挂环401，杆体402的后端设置收卷机构403，收卷机构403上绑扎回收绳600的末端，回收绳600的前端与浮力部200固定连接。该投放装置为便携式，轻便易携带，原理类似于海钓竿，回收绳600可以对浮力部200进行绑扎或卡接，杆体402可以采用伸缩式，工作人员将杆体402伸长后，手持末端，并固定住收卷机构403，向前甩动后，松开收卷机构403，在采样装置自身动能下回拉动收卷机构403放线，同时自身向前飞去。当然在发射之前需要将采样装置延其中心轴线方向用力晃动，并观察防水易撕膜214是否破裂，即发射后制气腔室210内能够产生气体。回收时转动收卷机构403即可。
45.在本发明的一个实施例中，如图9所示，投放装置包括发射筒501，发射筒501的内径大于所述采样筒100的外径，发射筒501的底端与压力腔室504连通，压力腔室504与供气机构连通，压力腔室504内设置卷线轴502，卷线轴502上绑扎回收绳600的末端，回收绳600的前端与浮力部200固定连接，卷线轴502旋转固定在压力腔室504内，卷线轴502对应发射筒501末端设置卷线架505，压力腔室504外固定安装收线电机503，卷线轴502的一端穿出压力腔室504与收线电机503的输出轴传动连接。该投放装置为气动式投放，其可以设置在车上、船上、岸边等。该投放装置主要将
采样装置放置于发射筒501内，发射筒501内的压力腔室504主要用来安装回收用的卷线轴502，压力腔室504与供气机构连通后，通过供气机构供入气压，使得采样装置可以飞出。
46.供气机构可以采用高压气源、如气罐等，同时还可以设置气泵进行充气，且本公司之前申请的专利也公开了这种气动式的发射机构，属于现有技术不过多叙述。压力腔室504内的卷线轴502上固定有卷线架505，卷线轴502与收线电机503传动连接，本技术中电机位于外部，当然压力腔室504足够大，电机也可以设置在内部，但是需要注意压力腔室504的密封。采样装置发射时，回收绳600会拉动卷线轴502转动，即需要带动电机不通电时旋转，势必会降低投放距离，可以在收线电机503和卷线轴502传动之间设置离合，这样发射时卷轴线转动，收线电机503无需随之转动，可以增加采样装置的发射距离。
47.对于该固定设置的投放装置操控可以采用两种方式，一种为现场操作，一种为远程操控，现场操作时可以采用箱体等结构存放投放装置，另外在箱体上对应供气机构、收线电机503设置按键，直接操作即可。而远程操控时，则需要视频设备观察现场情况，并通过远程进行有线或无线操控。
48.当投放装置为远程操控时，需要在其前方修建一个平台，平台向下略微凹陷，拉回采样装置后，即使电机不工作，也不会因为采样装置自动重力或其它原因而滚落。
49.发射筒501的底部内侧壁设置凸块506，凸块506防止采样筒100落入压力腔室504，凸块506为环形结构，凸块506在发射筒501的最底部，避免发射筒501直接滑落到压力腔室504内，发射筒501要足够长，可以给与采样装置发射时更稳定的弹道和力度。
50.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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。
51.以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。