一种水利地质勘测用水下土壤取样设备的制作方法

1.本发明属于水下土壤取样设备技术领域，具体涉及一种水利地质勘测用水下土壤取样设备。


背景技术：

2.水利是人类社会为了生存和发展的需要，对自然界的水和水域进行控制和调配，以防治水旱灾害，开发利用和保护水资源。在进行水利建设过程中，人们通过修建各种水利工程设施对现有水资源进行调配，例如：坝、堤、溢洪道、水闸、进水口、渠道、渡漕、筏道、鱼道等最大限度的提高水资源的利用效率，提高社会的经济发展速度。但是在修建水利工程设施之前，需要水利人员进行地质勘测，为工程建设规划、设计、施工提供可靠的地质依据，以充分利用有利的自然和地质条件，避开或改造不利的地质因素，保证建筑物的安全和正常使用。在进行水利地质勘测时，为了能够收集到现有河道、水道等地质水文信息，需要勘测人员进行多处土壤取样后，对土壤进行检测、分析获得第一手水利地质信息，为后续的水利工程建设提供依据。水利地质勘测人员在进行土壤取样时，不需要需要对水域周围的山体土壤进行取样，而且还需要对水面以下的土样进行取样，才能获得完整的水利地质信息。
3.水利勘测人员在对水下土壤进行取样时，一般使用取样管插入待取样水下土壤后，再通过水泵将取样管上层的水抽出，将取样管从水中取出获得水下土壤样品。但是对于较深的水体来说，通过水泵将取样管上层的水抽出进行水下土壤取样，会导致水泵抽水的时间较长，不仅会增加水利勘测人员的工作量，而且降低了勘测人员的操作效率。目前，为了避免需要耗费大量的时间通过水泵抽出取样管中水，水利勘测人员一般使用上端密闭的取样桶，并且取样桶的外壁上开设有多个通孔，使得在取样桶进行水下取样时，通过取样桶中不断增加的土壤将水排出。随着取样桶不断的深入土壤中进行取样过程中，取样桶中的水通过土壤挤压进行排出时，同时也受到取样桶外界的水压，会导致取样桶中的水渗入取样土壤中，造成取样管从水体取出时其内部的土壤发生脱落，降低水下土壤取样的质量。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供了一种水利地质勘测用水下土壤取样设备，以便解决现有技术中的不足。
5.本发明的技术方案是：一种水利地质勘测用水下土壤取样设备，包括船体，取样桶，密封塞，安装环，环形沉槽，驱动机构；取样桶倒置在连接杆的底部且与其同轴，所述取样桶的底部与连接杆连接；密封塞设置在取样桶内部远离连接杆的一侧，所述密封塞与取样桶的内壁滑动密封连接；安装环套设在取样桶远离连接杆的一端外侧，所述安装环与取样桶滑动密封连接；环形沉槽倾斜向外开设在安装环的底部，所述环形沉槽通过管道与取样桶内部单向连通；驱动机构设置在安装管上，用于实现驱动连接杆移动。
6.优选的，所述驱动机构包括开设在安装管内壁上的滑槽且与其中轴线平行，滑槽上设有齿条且与其滑动连接，齿条的一侧与连接杆连接，支架上固设有步进电机，步进电机
的输出轴上套装固定有齿轮，齿轮与齿条啮合连接，连接杆上设有传动机构，传动机构的输出端穿过取样桶与密封塞连接。
7.优选的，所述传动机构包括设置在滑槽上的支板且与其滑动连接，支板延伸出滑槽与连接杆的外侧固定连接，支板的一侧开设有贯穿的安装槽，齿条嵌入安装槽中且与其滑动连接，安装槽远离取样桶的一侧固设有第一限位块，齿条远离第一限位块的一端延伸出安装槽与取样桶固定连接，取样桶靠近连接杆的一侧穿设有外螺纹管，外螺纹管与取样桶同轴，外螺纹管的一端与取样桶通过轴承转动连接，连接杆的内部开设有内螺纹孔且与其同轴，外螺纹管的另一端伸入内螺纹孔中且与其配合连接，外螺纹管的内部穿设有螺杆且与其螺纹配合连接，螺杆的一端穿过取样桶与密封塞固定连接。
8.优选的，所述取样桶位于外螺纹管的外侧均匀设有多个第一导向杆，第一导向杆的一端与取样桶垂直固定连接，连接杆位于内螺纹孔的外侧均匀开设有多个第一通孔，第一导向杆的另一端延伸至第一通孔的内部且与其滑动连接。
9.优选的，所述取样桶底部位于螺杆的外侧均匀开设有多个通孔，密封塞靠近连接杆的一侧均匀设有多个第二导向杆，第二导向杆一端与密封塞垂直固定连接，另一端伸入通孔中且与其滑动密封连接。
10.优选的，所述取样桶靠近连接杆的一端外侧套装固定有环形连接板，齿条远离第一限位块的一端与环形连接板固定连接，环形连接板上均匀环绕穿设有多个第三导向杆，第三导向杆的一端穿过环形连接板与安装环垂直固定连接，另一端固设有第二限位块，第三导向杆位于环形连接板与安装环之间套设有弹簧，弹簧一侧与环形连接板连接，另一端与安装环连接，连接杆靠近环形连接板的一端外侧套装固定有环形限位板，齿条穿过环形限位板且与其滑动连接，第二限位块与环形连接板的底部贴合连接。
11.优选的，所述支架包括固设在船体一侧的多级伸缩气缸，多级伸缩气缸的输出端上固设有连接臂且与其同轴，连接臂远离多级伸缩气缸的一端与安装管的外侧垂直固定连接，步进电机与连接臂固定连接。
12.优选的，所述安装环位于环形沉槽的顶部开设有多个第二通孔，第二通孔的内部嵌设有单向阀，第二通孔的一端与环形沉槽连通，另一端与管道的一端连通，取样桶靠近安装管的一侧开设有多个l型导气孔，管道的另一端与l型导气孔连通。
13.与现有技术相比，本发明提供的一种水利地质勘测用水下土壤取样设备，本发明通过安装管、连接杆、取样桶以及密封塞配合使用，不仅能够通过船体移动至指定地点进行水下土壤取样，密封塞能够随着土壤样品同步上移与安装环配合使用防止水进入取样桶中，能够避免在取样时进行排水耗费大量时间，而且密封塞上移能够将取样桶中的空气向外进行排出，使得安装环底部喷出的气流将水向外推，防止水渗入土壤样品中造成样品脱落，提高水下土壤取样的效率以及质量，为水利地质勘测提供准确的依据；通过驱动机构的齿条与步进电机以及齿轮配合使用，水利勘测人员通过控制步进电机能够使得连接杆匀速向下移动，不仅实现对不同深度的水下进行水下土壤取样，而且可以使得取样桶轻柔的与水下土壤接触，避免在取样桶向下移动时动作过大，将水下土壤上层破坏，降低水下土壤取样的完整性，进一步提高水下土壤取样的质量；通过传动机构的支板、第一限位块、外螺纹管以及螺杆配合使用，能够实现步进电机首先驱动连接杆向下移动，当取样桶的底部与水下土壤接触后，齿条继续向下移动驱动取样桶向下移动，此时向安装环与弹簧向上驱动第
三导向杆、第二限位块，第二限位块向上驱动环形限位板，从而实现环形限位板带动连接杆向上移动，再通过外螺纹管与连接杆内部的内螺纹孔配合，使得外螺纹管呈直线旋转运动，从而驱动螺杆反向旋转带动密封塞向上移动，能够使得取样桶向下移动的同时，土壤与密封塞同步贴合相对向上移动，进一步避免水进入取样桶中，进一步提高水下土壤取样的效率；通过第一导向杆与连接上的第一通孔配合使用，将直线位移的外螺纹管与内螺纹孔转化为旋转运动，从而为密封塞上的螺杆提供动力，提高操作的方便性；通过取样桶上的通孔与第二导向杆配合使用，使得与密封塞固定连接的螺杆进行旋转直线位移，实现密封塞的自动同步位移，进一步提高操作的方便性；通过环形连接板、第三导向杆、弹簧以及第二限位块配合使用，通过弹簧提供安装环与取样桶外侧土壤的贴合性避免水进入取样桶中，进一步提高水下土壤取样的质量；通过多级伸缩气缸与连接臂配合使用，水利勘测人员能够灵活调整取样位置，进一步提高水下土壤取样的灵活性；通过安装环上的第二通孔以及单向阀实现避免水从管道中进入取样桶的内部，同时密封塞向上移动将气体由环形沉槽喷出，当取样完毕后水利勘测人员通过分离管道与第二通孔，再通过管道向取样桶内部导入气体将土壤样品快速取出，进一步提高操作方便性；本发明的水下土壤取样设备效率高，取样质量好，实用性强，值得推广。
附图说明
14.图1是本发明的正视图；
15.图2是本发明取样设备的俯视图；
16.图3是本发明取样设备的剖视图；
17.图4是本发明的b处放大示意图。
具体实施方式
18.本发明提供了一种水利地质勘测用水下土壤取样设备，下面结合图1到图3的结构示意图，对本发明进行说明。
19.实施例1
20.如图1所示，一种水利地质勘测用水下土壤取样设备，包括船体，安装管1，连接杆2，取样桶3，密封塞4，安装环5，环形沉槽6，驱动机构；安装管1竖直设置在船体外部的一侧，所述安装管1通过支架与船体连接；连接杆2穿设在安装管1中且与其同轴，所述连接杆2与安装管1滑动连接；取样桶3倒置在连接杆2的底部且与其同轴，所述取样桶3的底部与连接杆2连接；密封塞4设置在取样桶3内部远离连接杆2的一侧，所述密封塞4与取样桶3的内壁滑动密封连接；安装环5套设在取样桶3远离连接杆2的一端外侧，所述安装环5与取样桶3滑动密封连接；环形沉槽6倾斜向外开设在安装环5的底部，所述环形沉槽6通过管道与取样桶3内部单向连通；本发明通过安装管、连接杆、取样桶以及密封塞配合使用，不仅能够通过船体移动至指定地点进行水下土壤取样，密封塞能够随着土壤样品同步上移与安装环配合使用防止水进入取样桶中，能够避免在取样时进行排水耗费大量时间，而且密封塞上移能够将取样桶中的空气向外进行排出，使得安装环底部喷出的气流将水向外推，防止水渗入土壤样品中造成样品脱落，提高水下土壤取样的效率以及质量，为水利地质勘测提供准确的依据；驱动机构设置在安装管1上，用于实现驱动连接杆2移动。
21.如图2所示，优选的，所述驱动机构包括开设在安装管1内壁上的滑槽21且与其中轴线平行，滑槽21上设有齿条22且与其滑动连接，齿条22的一侧与连接杆2连接，支架上固设有步进电机23，步进电机23的输出轴上套装固定有齿轮24，齿轮24与齿条22啮合连接，连接杆2上设有传动机构，传动机构的输出端穿过取样桶3与密封塞4连接，通过驱动机构的齿条与步进电机以及齿轮配合使用，水利勘测人员通过控制步进电机能够使得连接杆匀速向下移动，不仅实现对不同深度的水下进行水下土壤取样，而且可以使得取样桶轻柔的与水下土壤接触，避免在取样桶向下移动时动作过大，将水下土壤上层破坏，降低水下土壤取样的完整性，进一步提高水下土壤取样的质量，步进电机与船体上的控制器电连接，水利勘测人员通过控制器实现对步进电机的启动、停止以及调节，船体可采用汽艇或者无人电动船，无人电动船上配置配重块，防止在取样时发生晃动，导致取样桶发生位移或者倾斜，水利勘测人员在汽艇上操作或者在岸边通过操作台进行控制。
22.优选的，所述支架包括固设在船体一侧的多级伸缩气缸71，多级伸缩气缸71的输出端上固设有连接臂且与其同轴，连接臂远离多级伸缩气缸71的一端与安装管1的外侧垂直固定连接，步进电机23与连接臂固定连接，通过多级伸缩气缸与连接臂配合使用，水利勘测人员能够灵活调整取样位置，进一步提高水下土壤取样的灵活性，多级伸缩气缸71与船体上的控制器电连接，水利勘测人员通过控制器实现对多级伸缩气缸的调节。
23.实施例2
24.为了进一步提高，通过传动机构的支板、第一限位块、外螺纹管以及螺杆配合使用，能够实现步进电机首先驱动连接杆向下移动，当取样桶的底部与水下土壤接触后，齿条继续向下移动驱动取样桶向下移动，此时向安装环与弹簧向上驱动第三导向杆、第二限位块，第二限位块向上驱动环形限位板，从而实现环形限位板带动连接杆向上移动，再通过外螺纹管与连接杆内部的内螺纹孔配合，使得外螺纹管呈直线旋转运动，从而驱动螺杆反向旋转带动密封塞向上移动，能够使得取样桶向下移动的同时，土壤与密封塞同步贴合相对向上移动，进一步避免水进入取样桶中。
25.如图3所示，优选的，所述传动机构包括设置在滑槽21上的支板31且与其滑动连接，支板31延伸出滑槽21与连接杆2的外侧固定连接，支板31的一侧开设有贯穿的安装槽32，齿条22嵌入安装槽32中且与其滑动连接，安装槽32远离取样桶3的一侧固设有第一限位块33，齿条22远离第一限位块33的一端延伸出安装槽32与取样桶3固定连接，取样桶3靠近连接杆2的一侧穿设有外螺纹管34，外螺纹管34与取样桶3同轴，外螺纹管34的一端与取样桶3通过轴承转动连接，连接杆2的内部开设有内螺纹孔且与其同轴，外螺纹管34的另一端伸入内螺纹孔中且与其配合连接，外螺纹管34的内部穿设有螺杆35且与其螺纹配合连接，螺杆35的一端穿过取样桶3与密封塞4固定连接。
26.优选的，所述取样桶3位于外螺纹管34的外侧均匀设有多个第一导向杆41，第一导向杆41的一端与取样桶3垂直固定连接，连接杆2位于内螺纹孔的外侧均匀开设有多个第一通孔42，第一导向杆41的另一端延伸至第一通孔42的内部且与其滑动连接，通过第一导向杆与连接上的第一通孔配合使用，将直线位移的外螺纹管与内螺纹孔转化为旋转运动，从而为密封塞上的螺杆提供动力，提高操作的方便性。
27.优选的，所述取样桶3底部位于螺杆35的外侧均匀开设有多个通孔51，密封塞4靠近连接杆2的一侧均匀设有多个第二导向杆52，第二导向杆52一端与密封塞4垂直固定连
接，另一端伸入通孔51中且与其滑动密封连接，通过取样桶上的通孔与第二导向杆配合使用，使得与密封塞固定连接的螺杆进行旋转直线位移，实现密封塞的自动同步位移，进一步提高操作的方便性。
28.实施例3
29.为了进一步提高水下土壤取样的质量，通过环形连接板、第三导向杆、弹簧以及第二限位块配合使用，通过弹簧提供安装环与取样桶外侧土壤的贴合性避免水进入取样桶中，通过安装环上的第二通孔以及单向阀实现避免水从管道中进入取样桶的内部，同时密封塞向上移动将气体由环形沉槽喷出，当取样完毕后水利勘测人员通过分离管道与第二通孔，再通过管道向取样桶内部导入气体将土壤样品快速取出。
30.优选的，所述取样桶3靠近连接杆2的一端外侧套装固定有环形连接板61，齿条22远离第一限位块33的一端与环形连接板61固定连接，环形连接板61上均匀环绕穿设有多个第三导向杆62，第三导向杆62的一端穿过环形连接板61与安装环5垂直固定连接，另一端固设有第二限位块63，第三导向杆62位于环形连接板61与安装环5之间套设有弹簧64，弹簧64一侧与环形连接板61连接，另一端与安装环5连接，连接杆2靠近环形连接板61的一端外侧套装固定有环形限位板65，齿条22穿过环形限位板65且与其滑动连接，第二限位块63与环形连接板61的底部贴合连接。
31.如图4所示，优选的，所述安装环5位于环形沉槽6的顶部开设有多个第二通孔81，第二通孔81的内部嵌设有单向阀82，第二通孔81的一端与环形沉槽6连通，另一端与管道的一端连通，取样桶3靠近安装管1的一侧开设有多个l型导气孔83，管道的另一端与l型导气孔83连通。
32.在水利工程建设中，水利勘测人员首先需要对待修建工程的位置进行勘测，在对该位置的水下地质进行考察时，水利勘测人员需要对水下的土壤进行取样，通过汽艇船或者无人船将取样设备移动至水体的取样位置后，通过控制器启动步进电机，步进电机驱动齿轮旋转从而使得齿条向下移动，使得通过第一限位块使得连接杆随着齿条向下移动，当取样桶的底部与水下土壤接触后，齿条继续向下移动驱动取样桶向下移动，此时向安装环与弹簧向上驱动第三导向杆、第二限位块，第二限位块向上驱动环形限位板，从而实现环形限位板带动连接杆向上移动，再通过外螺纹管与连接杆内部的内螺纹孔，使得外螺纹管呈直线旋转运动，从而从而驱动螺杆反向旋转从而带动密封塞向上移动，实现密封塞同步向上滑动，将取样桶内部的气体通过管道、环形沉槽向外喷出，进一步阻挡外部的水向取样处压迫运动，操作人员根据水下监测设备观察取样桶完全嵌入土壤后，通过控制器驱动步进电机反向旋转，将连接杆向上移动使得取样桶逐步从水中取出后，将管道与第二通孔分离，再通过管道向取样桶内部导入气体将土壤样品快速取出，再将管道与第二通孔连接后，进行下一位置的水下土壤取样。
33.本发明提供的一种水利地质勘测用水下土壤取样设备，本发明通过安装管、连接杆、取样桶以及密封塞配合使用，不仅能够通过船体移动至指定地点进行水下土壤取样，密封塞能够随着土壤样品同步上移与安装环配合使用防止水进入取样桶中，能够避免在取样时进行排水耗费大量时间，而且密封塞上移能够将取样桶中的空气向外进行排出，使得安装环底部喷出的气流将水向外推，防止水渗入土壤样品中造成样品脱落，提高水下土壤取样的效率以及质量，为水利地质勘测提供准确的依据；通过驱动机构的齿条与步进电机以
及齿轮配合使用，水利勘测人员通过控制步进电机能够使得连接杆匀速向下移动，不仅实现对不同深度的水下进行水下土壤取样，而且可以使得取样桶轻柔的与水下土壤接触，避免在取样桶向下移动时动作过大，将水下土壤上层破坏，降低水下土壤取样的完整性，进一步提高水下土壤取样的质量；通过传动机构的支板、第一限位块、外螺纹管以及螺杆配合使用，能够实现步进电机首先驱动连接杆向下移动，当取样桶的底部与水下土壤接触后，齿条继续向下移动驱动取样桶向下移动，此时向安装环与弹簧向上驱动第三导向杆、第二限位块，第二限位块向上驱动环形限位板，从而实现环形限位板带动连接杆向上移动，再通过外螺纹管与连接杆内部的内螺纹孔配合，使得外螺纹管呈直线旋转运动，从而驱动螺杆反向旋转带动密封塞向上移动，能够使得取样桶向下移动的同时，土壤与密封塞同步贴合相对向上移动，进一步避免水进入取样桶中，进一步提高水下土壤取样的效率；通过第一导向杆与连接上的第一通孔配合使用，将直线位移的外螺纹管与内螺纹孔转化为旋转运动，从而为密封塞上的螺杆提供动力，提高操作的方便性；通过取样桶上的通孔与第二导向杆配合使用，使得与密封塞固定连接的螺杆进行旋转直线位移，实现密封塞的自动同步位移，进一步提高操作的方便性；通过环形连接板、第三导向杆、弹簧以及第二限位块配合使用，通过弹簧提供安装环与取样桶外侧土壤的贴合性避免水进入取样桶中，进一步提高水下土壤取样的质量；通过多级伸缩气缸与连接臂配合使用，水利勘测人员能够灵活调整取样位置，进一步提高水下土壤取样的灵活性；通过安装环上的第二通孔以及单向阀实现避免水从管道中进入取样桶的内部，同时密封塞向上移动将气体由环形沉槽喷出，当取样完毕后水利勘测人员通过分离管道与第二通孔，再通过管道向取样桶内部导入气体将土壤样品快速取出，进一步提高操作方便性；本发明的水下土壤取样设备效率高，取样质量好，实用性强，值得推广。
34.以上公开的仅为本发明的较佳的具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。