一种深度可调式地表水水质监测自动取样装置的制作方法

本发明属于地表水取样，具体是指一种深度可调式地表水水质监测自动取样装置。

背景技术：

1、地表水水质监测是水资源保护、水环境治理的重要基础工作，其中水样取样的精准性、代表性直接决定监测数据的可靠性。当前主流的地表水取样装置普遍存在以下技术痛点：

2、其一，取样深度适配性差，传统装置多为固定深度取样设计，若需获取不同深度的水样，需更换专用设备或繁琐调整结构，操作效率低，且深度调节精度难以保障，无法满足分层水质监测的需求；

3、其二，取样自动化程度低，多数装置依赖人工下放、触发取水、回收等操作，尤其在深水区域、偏远水域等场景下，人工操作难度大、劳动强度高，还易因操作不当导致取样时机偏差；

4、其三，取样精度与防泄漏性能不足，装置内部残留的空气易阻碍水样进入，导致取样量不足，同时取样后缺乏可靠的防回流结构，易出现水样泄漏或与表层水混合，影响监测数据准确性；

5、其四，装置安全性与稳定性欠佳，部分取样装置依赖气囊提供浮力辅助回收，但气囊浮力固定，随着取样深度增加，水体压力增大易导致气囊浮力不足，进而使装置整体沉入水下难以回收，造成设备损失与取样失败。

6、为解决上述问题，亟需研发一种具备深度精准可调、自动取水、防泄漏存储及自适应浮力调节功能的地表水取样装置，提升取样作业的便捷性、精准性与安全性，满足多样化水质监测场景的使用需求。

技术实现思路

1、针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种深度可调式地表水水质监测自动取样装置，有效解决了目前市场上的问题。

2、本发明采取的技术方案如下：本发明提出了一种深度可调式地表水水质监测自动取样装置，包括取样壳体组件、浮力自取水机构以及自适应充气结构；

3、取样壳体组件包括取样器外壳，取样器外壳用于储存水样并承载装置其余零部件；

4、浮力自取水机构可拆卸连接于取样器外壳顶端，用于根据取样深度自动触发取水动作；

5、自适应充气结构固定连接于取样器外壳外表面，且与浮力自取水机构相连通，用于根据下沉深度自适应调节浮力。

6、进一步地，取样壳体组件还包括封堵塞、滤网以及单向阀；

7、封堵塞均匀分布于取样器外壳上，且贯穿并滑动连接取样器外壳，用于取样前排出壳内空气及取样后排出水样；

8、滤网设于取样器外壳底部，且通过橡胶绳可拆卸连接取样器外壳，用于过滤地表水中的杂质；

9、单向阀设于取样器外壳内部底面，用于阻断取样后水样回流泄漏。

10、进一步地，浮力自取水机构包括盖板、固定支撑块、旋转轴、扭转弹簧、翻转板、升降板、排气杆、固定存放筒、固定挡板、滑动夹块、锁紧螺栓、连接绳以及气囊；

11、盖板可拆卸连接于取样器外壳顶端，固定支撑块对称固定于盖板上表面，旋转轴贯穿并转动连接固定支撑块；

12、扭转弹簧套设于旋转轴上，一端固定连接旋转轴，另一端固定连接固定支撑块，翻转板固定连接于旋转轴上；

13、升降板设于盖板上表面，且与翻转板抵接，排气杆一端固定连接升降板，另一端形状、尺寸与取样器外壳内部相适配；

14、固定存放筒固定于升降板上表面，固定挡板可拆卸连接于固定存放筒顶端，滑动夹块对称滑动连接于固定挡板上表面；

15、锁紧螺栓贯穿并螺纹连接滑动夹块，用于对接固定滑动夹块，连接绳设于固定存放筒内部，一端固定连接固定存放筒，另一端固定连接气囊。

16、进一步地，滑动夹块的内表面设有防滑垫，防滑垫抵接于连接绳外表面，用于增强对连接绳的锁紧固定效果。

17、进一步地，自适应充气结构包括固定架、滑动连接板、配重块、紧固螺栓、活塞杆、复位弹簧以及输气管道；

18、固定架对称固定于取样器外壳外表面，固定架上开设有升降滑槽，滑动连接板滑动连接于升降滑槽内；

19、配重块通过紧固螺栓可拆卸连接于滑动连接板，紧固螺栓滑动连接固定架；

20、活塞杆一端固定连接滑动连接板，另一端形状、尺寸与固定架内部相适配，复位弹簧设于升降滑槽内，一端固定连接固定架，另一端固定连接滑动连接板；

21、输气管道一端贯穿并固定连接固定架，另一端贯穿并固定连接气囊，用于实现固定架内部气腔与气囊的气体流通。

22、进一步地，复位弹簧自然伸展状态下，带动滑动连接板位于升降滑槽上端，活塞杆同步处于固定架上端，此时固定架内部气腔未被压缩，气囊保持初始收缩状态。

23、进一步地，连接绳的长度可通过滑动夹块与锁紧螺栓的配合进行调节，旋转锁紧螺栓可使两组滑动夹块分离或对接，实现连接绳的释放或锁紧。

24、进一步地，配重块的重量可根据取样深度及水体环境进行更换，配重块重量增加时，可带动滑动连接板克服复位弹簧的支撑力沿升降滑槽向下滑动。

25、进一步地，气囊的膨胀程度与取样装置的下沉深度正相关，下沉深度越大，活塞杆下移行程越大，固定架内部气腔压缩量越高，充入气囊的气体越多。

26、进一步地，气囊漂浮于水面时，通过连接绳对升降板产生向上的拉力，且拉力随下沉深度增加逐渐增大，当拉力达到预设阈值时，可顶开翻转板使升降板向上位移，触发取水动作。

27、采用上述结构本发明取得的有益效果如下：

28、（1）本装置通过浮力自取水机构中滑动夹块、锁紧螺栓与连接绳的协同配合，可灵活调整连接绳伸出长度，结合滑动夹块内表面防滑垫的压紧固定作用，实现连接绳长度的精准锁定，进而精准匹配不同目标取样深度；同时，自适应充气结构中配重块采用可拆卸设计，可根据取样深度及水体环境灵活更换不同重量的配重块，确保装置能稳定下沉至目标深度。双重调节结构的设计，有效解决了传统装置深度调节繁琐、精度低的问题，可满足分层水质监测的多样化需求，提升取样的针对性与代表性；

29、（2）装置借助气囊漂浮特性与连接绳的拉力传递，结合扭转弹簧与翻转板构成的限位结构，实现了取样动作的自动触发，当达到预设阈值时自动顶开限位结构，驱动升降板与排气杆上移，触发水样自动进入取样器外壳，整个取水过程无需额外动力源，完全依靠浮力差自动完成，彻底摆脱了对人工操作的依赖，大幅降低了取样作业的人力成本与操作难度，尤其适用于偏远水域、深水区域等人工难以介入的复杂场景；

30、（3）取样前通过打开取样器外壳上均匀分布的封堵塞，可彻底排出壳体内部的残留空气，消除空气对水样进入的阻碍，确保地表水能快速、足量地进入取样器外壳，保障取样量的精准性；同时，取样器外壳底部设置的单向阀采用单向导通设计，取样完成后可自动闭合，彻底阻断水样回流路径，避免水样泄漏或与表层水混合，有效保障了所取水样的纯度与代表性。

1.一种深度可调式地表水水质监测自动取样装置，其特征在于：包括取样壳体组件（1）、浮力自取水机构（2）以及自适应充气结构（3）；

2.根据权利要求1所述的一种深度可调式地表水水质监测自动取样装置，其特征在于：取样壳体组件（1）还包括封堵塞（102）、滤网（103）以及单向阀；

3.根据权利要求2所述的一种深度可调式地表水水质监测自动取样装置，其特征在于：浮力自取水机构（2）包括盖板（201）、固定支撑块（202）、旋转轴（203）、扭转弹簧（204）、翻转板（205）、升降板（206）、排气杆（207）、固定存放筒（208）、固定挡板（209）、滑动夹块（210）、锁紧螺栓（211）、连接绳（212）以及气囊（213）；

4.根据权利要求3所述的一种深度可调式地表水水质监测自动取样装置，其特征在于：滑动夹块（210）的内表面设有防滑垫，防滑垫抵接于连接绳（212）外表面，用于增强对连接绳（212）的锁紧固定效果。

5.根据权利要求4所述的一种深度可调式地表水水质监测自动取样装置，其特征在于：自适应充气结构（3）包括固定架（301）、滑动连接板（303）、配重块（304）、紧固螺栓（305）、活塞杆（306）、复位弹簧（307）以及输气管道（308）；

6.根据权利要求5所述的一种深度可调式地表水水质监测自动取样装置，其特征在于：复位弹簧（307）自然伸展状态下，带动滑动连接板（303）位于升降滑槽（302）上端，活塞杆（306）同步处于固定架（301）上端，此时固定架（301）内部气腔未被压缩，气囊（213）保持初始收缩状态。

7.根据权利要求6所述的一种深度可调式地表水水质监测自动取样装置，其特征在于：连接绳（212）的长度可通过滑动夹块（210）与锁紧螺栓（211）的配合进行调节，旋转锁紧螺栓（211）可使两组滑动夹块（210）分离或对接，实现连接绳（212）的释放或锁紧。

8.根据权利要求7所述的一种深度可调式地表水水质监测自动取样装置，其特征在于：配重块（304）的重量可根据取样深度及水体环境进行更换，配重块（304）重量增加时，可带动滑动连接板（303）克服复位弹簧（307）的支撑力沿升降滑槽（302）向下滑动。

9.根据权利要求8所述的一种深度可调式地表水水质监测自动取样装置，其特征在于：气囊（213）的膨胀程度与取样装置的下沉深度正相关，下沉深度越大，活塞杆（306）下移行程越大，固定架（301）内部气腔压缩量越高，充入气囊（213）的气体越多。

10.根据权利要求9所述的一种深度可调式地表水水质监测自动取样装置，其特征在于：气囊（213）漂浮于水面时，通过连接绳（212）对升降板（206）产生向上的拉力，且拉力随下沉深度增加逐渐增大，当拉力达到预设阈值时，可顶开翻转板（205）使升降板（206）向上位移，触发取水动作。