CN105115784A - 一种水样采集装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种水样采集装置及其使用方法。本发明涉及水文测量设备领域，包括外壳组件、内衬组件、拖拽组件和一对启闭组件；按以下步骤进行使用：人工操作：初始化、下放、上提、静置、回收、取水；机械操作：初始化、快速下放、关闭驱动、保持关闭、收绳、取水，完毕；本发明使用时，指定深度的水样将由进水孔自下而上进入浮板下方，而水样汲取完成后，将在浮板、蓄水桶和配重块之间形成一独立、密封的蓄水空间；使得水样采集装置在上行时浅水无法混入，具有采集位置精确且无浅水混入的特点。而本案的纯机械结构也具有着结构精巧、使用方便且水下稳定性好特点。本发明具有着水样汲取速度快、工作效率高、使用方便的特点。

Description

一种水样采集装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及水文测量设备领域，尤其涉及其中水样采集装置的改进。

背景技术

目前，在水位勘测工作中对江河、湖水等水体的水质进行检测时，要求对不同地点、不同深度的水体进行取样分析，现有的取水样大多在岸边进行。也有在船舶中进行采样，能够比较真实的反映水体的实际状况。从大体上分类可分为两类：其一是通过电路控制，如国家局于2013年4月3日公布的一份名为“一种水样采集器”、申请号为“20121049608.4”的中国发明专利；其操作便利性好、测量位置精确；然而却也同样具有着结构复杂、生产成本高以及水下稳定性差等问题；其二是机械结构自动开启，如国家局于2015年6月24日公告的一份名为“深水水样采集器”、申请号为“2011103838412.2”的中国发明专利，其结构简单、使用方便，其中的活塞将在弹簧的作用下打开或关闭，然而，由于水中的水压将随深度呈线性变化，因此，该案中的活塞在使用时将呈缓慢、逐渐的开闭动作，从而使得水样中极易混入浅水，给测量精度带来了一定的影响。

发明内容

本发明针对以上问题，提出了一种结构精巧、使用方便且水下稳定性好，使用时水样采集位置精确且无浅水混入的水样采集装置及其使用方法。

本发明的技术方案为：包括外壳组件、内衬组件、拖拽组件和一对启闭组件；

所述外壳组件包括顶板、侧筒和配重块，所述侧筒呈直筒状，所述顶板可拆卸的连接在侧筒的顶部、且顶板中心开设有螺纹孔，所述配重块可拆卸的连接在侧筒的底部，所述侧筒的下部还开设有若干高度一直的进水孔，所述进水孔位于所述配重块的顶面的上方；

所述内衬组件包括呈直桶状的蓄水桶和中空的浮板，所述蓄水桶的开口朝下、且其外壁与侧筒的内壁紧密贴合，所述蓄水桶顶部开设有出气孔；所述浮板滑动连接在蓄水桶内、且其侧表面与蓄水桶的内壁紧密贴合；

所述拖拽组件包括拉绳、浮标、盖板、压簧和出气塞，所述盖板设在螺纹孔中、且与螺纹孔螺纹连接，所述出气塞胀紧的连接在出气孔中，所述拉绳固定连接在出气塞的顶部、且穿出至盖板的上方，所述浮标可拆卸的连接在拉绳上；

一对所述启闭组件分设在出气塞的两侧、且位于蓄水桶和顶板之间，所述启闭组件包括驱动压簧、驱动齿条、驱动楔形块、齿轮、齿轮轴、扭簧和扭力板，所述驱动楔形块滑动连接在蓄水桶的顶面上，所述驱动齿条固定连接在驱动楔形块背向出气塞的一侧、且与蓄水桶的顶面滑动连接，所述驱动压簧的一侧固定连接在驱动齿条背向驱动楔形块的一侧、且驱动压簧的另一侧抵在侧筒的内壁上；所述齿轮呈椭圆状、且通过固定连接在侧筒内壁上的齿轮轴铰接在驱动齿条的上方，所述扭力板固定连接在齿轮轴上，所述扭簧空套在齿轮轴上、且其两端分别抵在齿轮和扭力板上，使得齿轮的长轴始终保持竖直的运动趋势。

所述顶板上均布有若干通孔。

所述浮板的顶面上固定连接有与出气孔适配的定位塞、且浮板的底面上固定连接有至少一支撑杆。

所述浮标具有至少三个，至少三个所述浮标均可拆卸的连接在拉绳上。

所述齿轮的侧表面上开设有环状容置槽。

按以下步骤进行使用：

A、人工操作：

A1）、初始化：使得出气塞塞入出气孔中，并在确保一对楔形块均抵在出气塞上的同时驱动齿条啮合在齿轮下方；

A2）、下放：人工将水样采集装置置入水中，并缓慢下放，直至浮标落在水面上；

A3）、上提：由人工快速、大力度、短行程的上提拉绳；

A4）、静置：保持拉绳不动，待水面无气泡上浮后，继续静置1-2min；

A5）、回收：向上拉动拉绳，直至水样采集装置被拉出至水面上；

A6）、取水：卸下配重块，倒出水样；完毕；

B、机械操作：

B1）、初始化：先使得出气塞塞入出气孔中，并在确保一对楔形块均抵在出气塞上的同时驱动齿条啮合在齿轮下方；再将拉绳的一端固定连接在绕绳器、卷扬机等驱动设备上，并完成拉伸的绕设；

B2）、快速下放：将水样采集装置置入水中，并开启驱动设备，使得水样采集装置快速下沉，直至浮标落在水面上；

B3）、关闭驱动：迅速停止驱动设备；

B4）、保持关闭：保持驱动设备不动，待水面无气泡上浮后，继续静置1-2min；

B5）、收绳：反向开启驱动设备，直至水样采集装置被拉出至水面上；

B6）、取水：卸下配重块，倒出水样；完毕。

本发明使用时，指定深度的水样将由进水孔自下而上进入浮板下方，而水样汲取完成后，将在浮板、蓄水桶和配重块之间形成一独立、密封的蓄水空间；使得水样采集装置在上行时浅水无法混入，具有采集位置精确且无浅水混入的特点。而本案的纯机械结构也具有着结构精巧、使用方便且水下稳定性好特点。

此外，本案还考虑到指定水深处排气不畅、吸水速度过慢等问题，于蓄水桶顶端设置的出气孔，并设计了与启闭组件联动的出气塞，有效解决了上述问题，具有着水样汲取速度快、工作效率高、使用方便的特点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图，

图2是图1的俯视图，

图3是图1的A-A向剖视图，

图4是图2的B-B向剖视图，

图5是图4的C处放大图，

图6是本发明的使用状态参考图一，

图7是本发明的使用状态参考图二；

图中1是外壳组件，11是顶板，12是侧筒，120是进水孔，13是配重块，2是内衬组件，21是蓄水桶，22是浮板，221是定位塞，222是支撑杆，3是拖拽组件，31是拉绳，32是浮标，33是盖板，34是压簧，35是出气塞，4是启闭组件，41是驱动压簧，42是驱动齿条，43是驱动楔形块，44是齿轮，45是齿轮轴，46是扭簧，47是扭力板。

具体实施方式

本发明如图1-7所示，包括外壳组件1、内衬组件2、拖拽组件3和一对启闭组件4；

所述外壳组件1包括顶板11、侧筒12和配重块13，所述侧筒12呈直筒状，所述顶板11可拆卸的连接在侧筒12的顶部、且顶板11中心开设有螺纹孔，所述配重块13可拆卸的连接在侧筒12的底部，所述侧筒12的下部还开设有若干高度一直的进水孔120，所述进水孔120位于所述配重块13的顶面的上方；

所述内衬组件2包括呈直桶状的蓄水桶21和中空的浮板22，所述蓄水桶21的开口朝下、且其外壁与侧筒12的内壁紧密贴合，所述蓄水桶21顶部开设有出气孔，从而使得蓄水桶可在侧筒内做上下往复运动；所述浮板22滑动连接在蓄水桶21内、且其侧表面与蓄水桶21的内壁紧密贴合，从而使得浮板可自由的在蓄水桶中上下滑动，并将蓄水桶的的内部空间被浮板分隔为上、下相互液密封的两部分；

所述拖拽组件3包括拉绳31、浮标32、盖板33、压簧34和出气塞35，所述盖板33设在螺纹孔中、且与螺纹孔螺纹连接，所述出气塞35胀紧的连接在出气孔中，所述拉绳31固定连接在出气塞35的顶部、且穿出至盖板33的上方，所述浮标32可拆卸的连接在拉绳上31（从而通过对浮标位置信息的获取，直观的判断出进水孔的所处位置的水深）；其在使用时可根据水样采集装置整体的自重及蓄水桶的体积选取弹簧力适当的压簧，从而在下放拉绳时，可结合蓄水桶的浮力确保出气塞始终胀紧的连接在出气孔中；而在快速用力拉动拉绳致使出气塞与出气孔分离时，压簧的弹簧力又将不足以克服设备整体的自重，从而使得在快速用力拉动拉绳之后出气塞与出气孔之间始终呈分离状态；

一对所述启闭组件4分设在出气塞35的两侧、且位于蓄水桶21和顶板11之间，所述启闭组件4包括驱动压簧41、驱动齿条42、驱动楔形块43、齿轮44、齿轮轴45、扭簧46和扭力板47，所述驱动楔形块43滑动连接在蓄水桶21的顶面上（可通过T字形滑槽、燕尾槽等实现滑动连接），所述驱动齿条42固定连接在驱动楔形块43背向出气塞35的一侧、且与蓄水桶21的顶面滑动连接（可通过T字形滑槽、燕尾槽等实现滑动连接），所述驱动压簧41的一侧固定连接在驱动齿条42背向驱动楔形块43的一侧、且驱动压簧41的另一侧抵在侧筒12的内壁上；所述齿轮44呈椭圆状、且通过固定连接在侧筒12内壁上的齿轮轴45铰接在驱动齿条42的上方，所述扭力板47固定连接在齿轮轴45上，所述扭簧46空套在齿轮轴45上、且其两端分别抵在齿轮44和扭力板47上，使得齿轮44的长轴始终保持竖直的运动趋势。初始状态时，楔形块将抵在出气塞上，此时驱动压簧被迫收缩，齿轮的长轴保持竖直状态；而在快速用力拉动拉绳致使出气塞与出气孔分离时，驱动弹簧将克服扭簧的弹簧力迫使驱动齿轮和楔形块前行，直至驱动齿条与齿轮分离；此后，齿轮将在扭簧的作用下逐渐回复至长轴竖直的位置状态。

所述顶板11上均布有若干通孔。从而有效提升空气、水流的通过效率。

所述浮板22的顶面上固定连接有与出气孔适配的定位塞221、且浮板22的底面上固定连接有至少一支撑杆222。从而有效避免因浮板底面贴合在配重块顶面而造成的无法进水的问题。

所述浮标32具有至少三个，至少三个所述浮标32均可拆卸的连接在拉绳31上。从而通过对浮标位置信息的获取，直观的判断出拉绳在水中是否呈铅垂状态。

所述齿轮44的侧表面上开设有环状容置槽。从而使得驱动齿条与齿轮分离后，驱动压簧将容置在环状容置槽中，进而有效避免了齿轮与驱动压簧之间的运动干涉。

按以下步骤进行使用：

A、人工操作：

A1）、初始化：使得出气塞塞入出气孔中，并在确保一对楔形块均抵在出气塞上的同时驱动齿条啮合在齿轮下方；

A2）、下放：人工将水样采集装置置入水中，并缓慢下放，直至浮标落在水面上；

A3）、上提：由人工快速、大力度、短行程的上提拉绳；从而使得出气塞与出气孔分离，启闭组件开始动作；即驱动弹簧将克服扭簧的弹簧力迫使驱动齿轮和楔形块前行，直至驱动齿条与齿轮分离；

A4）、静置：保持拉绳不动，待水面无气泡上浮后，继续静置1-2min；由于齿轮旋转后，蓄水桶将在浮力作用下上行，因此其底缘将运动至进水孔上方，从而逐渐自蓄水桶的桶口处自下而上向内进水；与此同时，浮板上方与蓄水桶之间的空气也将逐渐排出，并最终在水面形成气泡；此后，齿轮在扭簧的作用下的逐渐回复，则将逐步关闭进水孔；待进水孔完全关闭后即完成水样汲取；

A5）、回收：向上拉动拉绳，直至水样采集装置被拉出至水面上；

A6）、取水：卸下配重块，倒出水样；完毕；

B、机械操作：

B1）、初始化：先使得出气塞塞入出气孔中，并在确保一对楔形块均抵在出气塞上的同时驱动齿条啮合在齿轮下方；再将拉绳的一端固定连接在绕绳器、卷扬机等驱动设备上，并完成拉伸的绕设；

B2）、快速下放：将水样采集装置置入水中，并开启驱动设备，使得水样采集装置快速下沉，直至浮标落在水面上；

B3）、关闭驱动：迅速停止驱动设备；从而通过配重块的加速度将出气塞拉脱脂出气孔智商；此后，启闭组件开始动作；即驱动弹簧将克服扭簧的弹簧力迫使驱动齿轮和楔形块前行，直至驱动齿条与齿轮分离；

B4）、保持关闭：保持驱动设备不动，待水面无气泡上浮后，继续静置1-2min；由于齿轮旋转后，蓄水桶将在浮力作用下上行，因此其底缘将运动至进水孔上方，从而逐渐自蓄水桶的桶口处自下而上向内进水；与此同时，浮板上方与蓄水桶之间的空气也将逐渐排出，并最终在水面形成气泡；此后，齿轮在扭簧的作用下的逐渐回复，则将逐步关闭进水孔；待进水孔完全关闭后即完成水样汲取；

B5）、收绳：反向开启驱动设备，直至水样采集装置被拉出至水面上；

B6）、取水：卸下配重块，倒出水样；完毕。

本案根据动力源的不同将使用方法分为步骤A）、步骤B），两套使用步骤均可简单、高效的完成水样的采集，具有条理清晰、步骤简单的特点。

Claims (6)

1.一种水样采集装置，其特征在于，包括外壳组件、内衬组件、拖拽组件和一对启闭组件；

所述外壳组件包括顶板、侧筒和配重块，所述侧筒呈直筒状，所述顶板可拆卸的连接在侧筒的顶部、且顶板中心开设有螺纹孔，所述配重块可拆卸的连接在侧筒的底部，所述侧筒的下部还开设有若干高度一直的进水孔，所述进水孔位于所述配重块的顶面的上方；

所述内衬组件包括呈直桶状的蓄水桶和中空的浮板，所述蓄水桶的开口朝下、且其外壁与侧筒的内壁紧密贴合，所述蓄水桶顶部开设有出气孔；所述浮板滑动连接在蓄水桶内、且其侧表面与蓄水桶的内壁紧密贴合；

所述拖拽组件包括拉绳、浮标、盖板、压簧和出气塞，所述盖板设在螺纹孔中、且与螺纹孔螺纹连接，所述出气塞胀紧的连接在出气孔中，所述拉绳固定连接在出气塞的顶部、且穿出至盖板的上方，所述浮标可拆卸的连接在拉绳上；

一对所述启闭组件分设在出气塞的两侧、且位于蓄水桶和顶板之间，所述启闭组件包括驱动压簧、驱动齿条、驱动楔形块、齿轮、齿轮轴、扭簧和扭力板，所述驱动楔形块滑动连接在蓄水桶的顶面上，所述驱动齿条固定连接在驱动楔形块背向出气塞的一侧、且与蓄水桶的顶面滑动连接，所述驱动压簧的一侧固定连接在驱动齿条背向驱动楔形块的一侧、且驱动压簧的另一侧抵在侧筒的内壁上；所述齿轮呈椭圆状、且通过固定连接在侧筒内壁上的齿轮轴铰接在驱动齿条的上方，所述扭力板固定连接在齿轮轴上，所述扭簧空套在齿轮轴上、且其两端分别抵在齿轮和扭力板上，使得齿轮的长轴始终保持竖直的运动趋势。

2.根据权利要求1所述的一种水样采集装置，其特征在于，所述顶板上均布有若干通孔。

3.根据权利要求1所述的一种水样采集装置，其特征在于，所述浮板的顶面上固定连接有与出气孔适配的定位塞、且浮板的底面上固定连接有至少一支撑杆。

4.根据权利要求1所述的一种水样采集装置，其特征在于，所述浮标具有至少三个，至少三个所述浮标均可拆卸的连接在拉绳上。

5.根据权利要求1所述的一种水样采集装置，其特征在于，所述齿轮的侧表面上开设有环状容置槽。

6.一种权利要求1所述的水样采集装置的使用方法，其特征在于，按以下步骤进行使用：

A、人工操作：

A1）、初始化：使得出气塞塞入出气孔中，并在确保一对楔形块均抵在出气塞上的同时驱动齿条啮合在齿轮下方；

A2）、下放：人工将水样采集装置置入水中，并缓慢下放，直至浮标落在水面上；

A3）、上提：由人工快速、大力度、短行程的上提拉绳；

A4）、静置：保持拉绳不动，待水面无气泡上浮后，继续静置1-2min；

A5）、回收：向上拉动拉绳，直至水样采集装置被拉出至水面上；

A6）、取水：卸下配重块，倒出水样；完毕；

B、机械操作：

B1）、初始化：先使得出气塞塞入出气孔中，并在确保一对楔形块均抵在出气塞上的同时驱动齿条啮合在齿轮下方；再将拉绳的一端固定连接在绕绳器、卷扬机等驱动设备上，并完成拉伸的绕设；

B2）、快速下放：将水样采集装置置入水中，并开启驱动设备，使得水样采集装置快速下沉，直至浮标落在水面上；

B3）、关闭驱动：迅速停止驱动设备；

B4）、保持关闭：保持驱动设备不动，待水面无气泡上浮后，继续静置1-2min；

B5）、收绳：反向开启驱动设备，直至水样采集装置被拉出至水面上；

B6）、取水：卸下配重块，倒出水样；完毕。