一种惯性差动开锁弹簧冲击式水底泥沙样品的采集器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种水底泥沙样品采集器，尤其是涉及一种惯性差动开锁弹簧冲击式水底泥沙样品的采集器。
【背景技术】
[0002]在环境监测领域对水底淤积物(如向江河水体非法倾倒的固体废弃物)进行采样取证工作以研宄水底沉积物的污染情况；在文物勘探领域对水底泥层的取样以结合同位素鉴定方法对水底古代遗迹的年代进行考证等工作都需要有方便有效、可靠性强、适应范围广且维护简便的水底泥沙样品采样装置，以便能够以最小的成本迅速有效的采取水底泥沙等样品用于后续的化验分析。
[0003]目前在上述领域应用的主要是挖斗型挖掘设备，这类设备大都不是针对水底泥沙的取样而专门设计的，其中主要的问题在于:(1)挖斗型挖掘设备没有闭合的结构，不能同时采集颗粒粗细不同的淤积物，没有充分的样品代表性；(2) —般这类挖斗的破坏性较强且不易控制，很难做到原位无损采样，对于考古领域的水底泥层下取样基本不适用；(3)目前的大部分水底取样设备都是靠电力等外源动力驱动的，在水下作业其可靠性和可维护性都不强。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种惯性差动开锁弹簧冲击式水底泥沙样品的采集器，该采集器能够解决目前现有的水底淤积物采样装置破坏性较强、采样难以具有原位代表性、装置结构复杂难以维护和稳定工作等问题，还能够兼顾对不同淤积物-水体系统的适应性。
[0005]本发明主要通过连锁化的惯性差动开锁-弹簧冲击装置结构设计，以实现无外源动力(如电源等)条件下采取水底泥沙样品的目的。本发明基于弹性原理设计，可以在瞬间采取水底泥沙样品。本发明如果能够制成阵列，并与自动提放机械集成，还可以实现高通量快速采取水底不同位置泥沙样品的目的。
[0006]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0007]一种惯性差动开锁弹簧冲击式水底泥沙样品的采集器，包括外框架装置、筒口采样装置、弹簧冲击装置及惯性差动开锁装置，其中，
[0008]外框架装置包括圆形外套筒、外套筒支架、外框架，所述的外套筒支架与圆形外套筒上下连接，所述的外框架滑动连接在圆形外套筒外侧；
[0009]筒口采样装置包括滑动连接在圆形外套筒内的采样筒及与采样筒连接的采样筒弹出机构，取样前，所述的采样筒与采样筒弹出机构均收缩在圆形外套筒内，取样时，采样筒弹出机构及采样筒从圆形外套筒内弹出，进行采样；
[0010]弹簧冲击装置包括采样筒滑杆及弹簧，所述的采样筒滑杆位于圆形外套筒与外套筒支架内部，且连接在采样筒上端，所述的弹簧套设在采样筒滑杆上，所述的弹簧的下端抵接采样筒；
[0011]惯性差动开锁装置包括卡瓦及楔形开锁块，所述的卡瓦设在外套筒支架上，用于卡持采样筒滑杆上弹簧的顶端，所述的楔形开锁块设在外框架顶端，取样前，卡瓦卡住弹簧的顶端，使弹簧压缩蓄能，取样时，外框架下降，楔形开锁块冲开卡瓦，弹簧顶端不受卡瓦的束缚，使得弹簧释放，弹簧将采样筒弹出圆形外套筒，进行采样。
[0012]所述的采样筒弹出机构包括开合铰链、齿形封闭板、弹性片及封闭板推杆，所述的齿形封闭板通过开合铰链与采样筒下端铰接，所述的封闭板推杆连接在齿形封闭板外侧，所述的弹性片一端连接在采样筒外壁上，另一端连接在封闭板推杆上，所述的齿形封闭板共设有四块；
[0013]取样前，所述的采样筒、弹性片及封闭板推杆均收缩在圆形外套筒内，所述的齿形封闭板为竖直敞开状态；
[0014]取样时，所述的采样筒受弹簧冲击及重力作用从圆形外套筒滑出，弹性片与封闭板推杆弹出圆形外套筒，弹性片弹开封闭板推杆，封闭板推杆推动齿形封闭板闭合，四块齿形封闭板闭合时组成四棱锥形密闭空间，闭合的齿形封闭板将采样筒包围在内，因此，所采集的淤泥样品封闭在四块齿形封闭板闭合组成的四棱锥形密闭空间内。
[0015]所述的外套筒支架上方通过吊环连接悬吊缆绳。
[0016]所述的外框架的下端设有防滑定位齿，在装置沉底时，防滑定位齿插入河床的淤泥中，起到定位的作用。
[0017]所述的圆形外套筒外侧设有外框架限位环，该外框架限位环限制外框架的滑动距离。取样时，释放该采集器，在重力作用下，外框架迅速沿着圆形外套筒向下滑动，碰到外框架限位环时，外框架的滑动停止。
[0018]所述的采样筒滑杆上端设有限制弹簧弹出采样筒滑杆的限位块，弹簧的上下弹动范围受限位块与采样筒顶端限制。
[0019]所述的限位块上端设有弹簧压缩拉环，通过弹簧压缩拉环拉动采样筒滑杆上下滑动，在弹簧上端受卡瓦卡持，下端受采样筒限制的情况下，向上拉弹簧压缩拉环，使得弹簧被压缩蓄能，弹簧的能量用于最后利用弹力将采样筒向下冲击以插入河床的淤泥中取样。
[0020]所述的采样筒为矩形采样筒。
[0021]与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果:
[0022]1、本发明基于弹性原理设计，可以在瞬间采取水底泥沙样品，适用于水流比较湍急的复杂水底情况下的采样。
[0023]2、不依靠外源动力，只需缆绳吊放即可使用，可以适应不同的水深情况，可靠性强、维护简便。
[0024]3、本采集器的筒口采样装置采用四块齿形封闭板可以形成四棱锥形密闭空间以保存样品，能够同时采集并保存颗粒粗细不同的淤积物甚至包括淤泥中所蕴含的水分，能够充分保证样品的代表性。
[0025]4、本采集器所设计的矩形采样筒及配套的筒口采样装置采用破坏性较小的插入-取样模式，能够做到原位无损采样，相对无损的采取不同形态的水底淤积物及其蕴含的水份一起做为样本。
[0026]5、本发明如果能够制成阵列，并与自动提放机械集成，还可以实现高通量快速采取水底不同位置泥沙样品的目的。
【附图说明】
[0027]图1为本发明的采集器取样前结构示意图；
[0028]图2为本发明的采集器取样时结构示意图；
[0029]图3为惯性差动开锁装置俯视结构示意图；
[0030]图4为筒口采样装置取样前结构示意图；
[0031]图5为筒口采样装置取样后结构示意图。
[0032]图中标号:1为悬吊缆绳，2为吊环，3为弹簧压缩拉环，4为限位块，5为卡瓦，6为外套筒支架，7为楔形开锁块，8为外框架，9为外框架限位环，10为弹簧，11为采样筒滑杆，12为圆形外套筒，13为采样筒，14为封闭板推杆，15为开合铰链，16为齿形封闭板，17为弹性片，18为防滑定位齿。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0034]实施例
[0035]一种惯性差动开锁弹簧冲击式水底泥沙样品的采集器，如图1、图2所示，包括外框架装置、筒口采样装置、弹簧冲击装置及惯性差动开锁装置，其中，外框架装置包括圆形外套筒12、外套筒支架6、外框架8，外套筒支架6与圆形外套筒12上下连接，外框架8滑动连接在圆形外套筒12外侧，外框架8的下端设有防滑定位齿18，在装置沉底时，防滑定位齿18插入河床的淤泥中，起到定位的作用。圆形外套筒12外侧设有外框架限位环9，该外框架限位环9限制外框架8的滑动距离。取样时，释放该采集器，在重力作用下，外框架8迅速沿着圆形外套筒12向下滑动，碰到外框架限位环9时，外框架8的滑动停止。外套筒支架6上方通过吊环2连接悬吊缆绳I。
[0036]参考图4、图5所示，筒口采样装置包括滑动连接在圆形外套筒12内的采样筒13及与采样筒13连接的采样筒弹出机构，采样筒弹出机构包括开合铰链15、齿形封闭板16、弹性片17及封闭板推杆14，齿形封闭板16通过开合铰链15与采样筒13下端铰接，封闭板推杆14连接在齿形封闭板16外侧，弹性片17 —端连接在采样筒13外壁上，另一端连接在封闭板推杆14上，齿形封闭板1