CN105181387A - 采集含挥发性物质、氧敏感性物质水样的专用采样瓶 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采集含挥发性物质、氧敏感性物质水样的专用采样瓶，其结构包括：容纳水样的瓶体，扣盖在瓶体上口的瓶盖，以及封堵在瓶盖中心顶口的柱塞机构；所述柱塞机构包括固定管、T形垫塞和保护帽。本发明通过特制的瓶体结构和特殊的瓶盖结构，使瓶盖在与瓶体的扣合过程中，可同步排开瓶口内的一定量的水体，这样，不论采样现场是否平整，也不要求采样瓶放置绝对垂直，在采样瓶装满水样后，既使在瓶口内留有一些无水样的多余空间，只要留出的这个空间体积小于瓶盖上的内封盖所凸出的体积，就能在内封盖的充填式扣合时，排出瓶口内水样以外的全部多余空间，使采样瓶充满水样，且不留多余空间，使采样一次成功。

Description

采集含挥发性物质、氧敏感性物质水样的专用采样瓶

技术领域

本发明涉及一种水质研究用的采样容器，具体地说是一种采集含挥发性物质、氧敏感性物质水样的专用采样瓶。

背景技术

在水质研究过程中所使用的采样瓶通常为玻璃瓶，其形状一般都是细口瓶，即瓶体部分为粗径圆柱状，瓶口部分为细径圆柱状，瓶身与瓶口之间的过渡部分为呈外凸的环弧面状。

采样瓶多为玻璃材质制成，其存在的不足之处，一是在搬运和运输过程中易破碎；二是对于盛装了水样的样品瓶，在瓶口密封之后，瓶内呈微承压状态，这就使得样品瓶与样品瓶之间或样品瓶与其它物体之间，稍有碰撞就极易发生瓶体破损的现象。而且，在运输过程中，在盛装水样的样品瓶的外部一般还要用气泡垫等柔性材料进行包装保护，而所用的柔性包装材料容易吸附或粘黏污染物，并随之带入样品保温箱内，从而污染了样品瓶的贮存环境，可能会对瓶内样品产生间接污染，增加了污染样品的几率。

按照采集含挥发性物质、氧敏感性物质水样的采样技术规范的要求，在水样入瓶时，水样液面在瓶内应平稳上升，禁止出现水体剧烈变动的情况，即要求液面上升的速度应均匀或缓慢平稳地变化，注水量不能忽快忽慢、忽大忽小，这样才能保证水样及其中所含物质的分子运动的相对平衡，减小扰动现象，避免因样品所含挥发性物质从水样中溢出和散失而导致样品保真度降低的问题。

而使用现有采样瓶采集含挥发性物质、氧敏感性物质的水样时，在水样注入采样瓶的瓶体段和瓶口段的过程，液面上升速度是比较均匀的，但当液面上升到瓶体段与瓶口段之间的过渡段的过程中，由于容积的非线性变化，导致液面上升的速度呈非线性增加，而且，液面上升的加速度也不是一个定值，越往上，液面上升的加速度就越大，对水样的扰动作用就越强。直到液面通过过渡段与瓶口段的交汇处，液面上升的加速度达到最大值，水样的扰动程度亦达到最大，并且，液面在上升进入到瓶口段之后，液面上升的加速度会从过交汇处的最大值瞬间又复归为零，这样的加速度变化，对样品的扰动程度达到最大，且此处离瓶口很近，增加了水样中挥发性物质的溢出和散失的几率，降低了样品的保真度。

现有采样瓶使用的密封盖主要有平顶螺纹盖（类似矿泉水瓶盖）和平底嵌入盖（如磨砂口玻璃塞）两大类。这两种瓶盖与瓶内水样的接触面都是平面结构。当水样装满采样瓶之后，由于水的表面张力的作用，在瓶口处的液面是略高于瓶口并呈微凸起状的弧形面。在用平顶螺纹瓶盖封紧采样瓶瓶口的过程中，在瓶口处的弧面水体与瓶盖内平面相接触的瞬间，瓶口处的凸弧面水体会受到瓶盖内平面的挤压而有少量液体流出采样瓶外，如果用力稍大或瓶盖的旋紧速度稍快，则在凸弧面水体有部分被挤出瓶口的同时，瓶口内的水样也可能会在惯性作用下被带出少量或微量的液体，这样就会在采样瓶的瓶口处留出少许空间，并由空气填充，由此，在瓶盖完全扣紧之后的样品瓶内，就会产生由空气填充的空间，使得样品瓶内留有了空气，从而不能满足含挥发性物质、氧敏感性物质水样采集技术规范的要求，成为了废样。

另外，在采样现场的实际操作过程中，很难使采样瓶垂直放置。当水样注满采样瓶之后，一旦采样瓶倾斜度稍大时，瓶口处凸弧面的液面水体就会流出瓶口，使封盖后的样品瓶内留有了空气。而在采样瓶倾斜度较小的时候，瓶口处凸弧面的液面水体的表面各质点所受重力沿弧面切线方向的分力在不大于弧面水体的表面张力时，虽然能够保持静态平衡，但凸弧面内的水体的重心会向采样瓶的倾斜方向偏移，在与瓶盖顶面相接触的瞬间，因受挤压而更容易流出瓶外，使封盖后样品瓶内留有空气，不能满足含挥发性物质、氧敏感性物质的水样采集的技术规范要求。

平底嵌入式采样瓶盖虽然能够满足填满样品瓶的相关技术要求，但不利于搬运和运输。特别是磨砂口玻璃瓶盖不适合采集呈碱性的含挥发性物质和含氧敏感性物质的水样。

通过上述分析可知，当采样瓶在注满水样进行瓶盖拧紧操作时，稍有不慎，就会在样品瓶内留下气泡，导致取样失败，只必须重新换瓶取样，浪费了采样时间，降低了工作效率。而且，因留有气泡而倒出水样后的采样瓶，还不能直接再次使用，必须带回实验室经清洗、干燥、包装等操作之后，才能在下次的采样过程中继续使用。

按照含挥发性物质、氧敏感性物质水样采集的技术规范要求，使用现有采样瓶进行采样，有两种操作方法。

第一种操作方法是把采样器的出水管口伸入采样瓶内，出水管口距离瓶底保持一定距离，注入水样时，随着瓶内液面的上升，出水管也一同缓慢提升。在此过程中，瓶内液面与出水管口之间的距离应保持不变，插入瓶内的出水管应竖直提升并不得抖动，以避免水样中所含挥发性物质的溢出和散失。但在实际操作过程中，由于采样器的出水量很小，注满一瓶水样大约需要至少5分钟的时间，操作人员握持出水管的手都会发生抖动现象，而且出水管的上提操作也很难做到使管口与上升液面的距离保持不变的状态，这就使得水样受到扰动，样品中含有的挥发性物质出现部分的溢出和散失，使所采集样品的保真度下降。而且，在水样注入采样瓶的过程中，由于采样器的出水管口始终处于液面的上方，从管口流出的细小水流始终与空气相接触，在这种采样环境下，水样中含有的氧敏感物质在进入采样瓶的过程中就已经被氧化了，样品失真情况自然也就无法避免。

第二种操作方法是把采样器的出水管口伸入到采样瓶内，出水管口距离瓶底保持一定的距离不变，当水样注入到瓶内、液面持续上升到接近瓶口处时，再将出水管口缓慢平稳提升，当出水管口到达瓶口处时，水样正好注满采样瓶。在此操作过程中，液面平稳上升，出水管口对水样的扰动较小，样品中所含挥发性物质不易溢出，所采集的样品的保真度较高。

以上两种操作方法的一个共同点是都把采样器的出水管口伸入到采样瓶内；样品充满采样瓶后，都是用前述瓶盖封闭瓶口，容易在瓶内留有空气，使样品失真。

发明内容

本发明的目的就是提供一种采集含挥发性物质、氧敏感性物质水样的专用采样瓶，以解决传统采样瓶存在的采集水样保真度低和封瓶操作困难致使采样容易失败的问题。

本发明是这样实现的：一种采集含挥发性物质、氧敏感性物质水样的专用采样瓶，包括：容纳水样的瓶体，扣盖在瓶体上口的瓶盖，以及封堵在瓶盖中心顶口的柱塞机构。

所述瓶体包括上部锥台体和下部柱形体，在所述上部锥台体的顶部中心设有瓶口，在所述下部柱形体的底部设有瓶底，所述上部锥台体的高度占瓶体总高度的1/4—1/3，所述下部柱形体的高度占瓶体总高度的2/3—3/4；所述下部柱形体是由圆柱形外壁围成圆柱形内腔，所述上部锥台体的内腔为向瓶口收口过渡的圆台形，所述上部锥台体的圆台形内腔的下缘与在所述下部柱形体的圆柱形内腔的上缘平滑过渡，所述上部锥台体的圆台形内腔的轴心线与所述下部柱形体的圆柱形内腔的轴心线相重合；在所述上部锥台体的外壁上设有一个横向环绕的直壁圆环段，在所述直壁圆环段上制有连接瓶盖用的外螺纹，所述直壁圆环段的上缘至所述瓶口的外缘为带凹弧形的圆锥面；所述瓶口为顶面是平面的圆形端口，该圆形端口的内沿圆圈线位于所述上部锥台体的内腔圆台面上。

所述瓶盖包括外形为圆柱形的瓶盖本体，所述瓶盖本体的直径与所述下部柱形体的外径相同，在所述瓶盖本体的内腔侧壁的下部制有与所述瓶体上的外螺纹规格相同的内螺纹，在所述瓶盖本体内腔的顶部中心制有一个下凸的球冠形内封盖，所述内封盖的根部直径略大于所述瓶口的直径；在环绕所述内封盖根部的所述瓶盖本体上开有一圈水平环槽，在所述水平环槽中设置有O形密封圈；所述水平环槽的内径等于所述O形密封圈的线径，所述水平环槽的深度等于所述O形密封圈线径的3/5；在所述瓶盖本体的顶部中心制有一个上下贯通瓶盖本体以容纳柱塞机构的T形直通孔槽，所述T形直通孔槽的上部为直筒形圆孔，下部为带凸肩缩口段的细圆孔，在所述T形直通孔槽的上端内壁上制有一段内螺纹。

所述柱塞机构包括固定管、T形垫塞和保护帽；所述T形垫塞为顶部带有一圈外凸沿的有机硅胶制圆盖体，所述圆盖体的下段直径与所述瓶盖上的所述T形直通孔槽的细圆孔的直径相同，所述圆盖体的外凸沿的直径略小于所述T形直通孔槽的上部直筒形圆孔的直径，所述T形垫塞封接在所述T形直通孔槽的直筒形圆孔的下部以及带凸肩缩口段的细圆孔中；所述固定管为直筒形圆管，在所述固定管的外壁上制有外螺纹和顶部花纹，在所述固定管的芯孔中制有内螺纹，所述固定管螺纹连接在所述瓶盖的所述T形直通孔槽中，并将所述T形垫塞压制固定在所述T形直通孔槽内；所述保护帽呈圆柱状，在其外壁制有外螺纹和顶部花纹，所述保护帽螺纹连接在所述固定管的芯孔顶部，以保护所述T形直通圆孔不受污染。

所述保护帽上的外螺纹的螺纹段与所述固定管内壁的内螺纹的螺纹段的高度相同，所述保护帽旋紧于所述固定管的顶部，所述保护帽上的花纹段在保护帽旋紧于固定管上时露在所述固定管的顶面外部，以方便旋拧保护帽。

本发明专用采样瓶通过特制的瓶体结构设计和特殊的瓶盖结构设计，使瓶盖在与瓶体的扣合过程中，可同步排开瓶口内的一定量的水体，这样，不论采样现场是否平整，也不要求采样瓶放置绝对垂直，在采样瓶装满水样后，既使在瓶口内留有一些无水样的多余空间，只要留出的这个空间体积小于瓶盖上的内封盖所凸出的体积，就能在内封盖的充填式扣合时，排出瓶口内水样以外的全部多余空间，使采样瓶内充满水样，且不留多余空间，由此满足了含挥发性物质、氧敏感性物质水样采集的技术规范要求，使采样一次成功；而且操作人员不需做专门的操作训练，节约了工作时间，降低了采样成本，提高了工作效率。

本发明采样瓶的优点在于：

1、采样瓶、瓶盖及附属配件使用聚四氟乙烯和有机硅胶制作，在使用、搬运和运输过程中很难破损。聚四氟乙烯和有机硅胶的物理、化学性质稳定，具有耐酸、耐碱、抗腐蚀、抗氧化性、高耐候性、生理惰性和无毒害性的特点，特别是其低表面张力和低表面能的突出特点，使其具有不粘附性，保证了采样瓶内保存的水样质量不受影响，提高了样品的保真度。

2、采样瓶不需要任何柔性材料包裹保护，避免了因包装材料污染样品瓶的贮存环境导致间接污染样品的情况发生。

3、采集水样时，样品缓慢进入采样瓶的瓶体，依次经过下部的圆柱段和上部的圆台段，液面在圆柱段匀速上升，在圆台段的速度呈线性缓慢变化。水样从开始入瓶到满瓶溢出，液面上升的速度由匀速到均匀变快，整个运动过程相对平稳，速度变化相对稳定，保证了样品及其所含物质分子运动的相对平衡，减小其相互碰撞的几率，降低了样品内挥发性物质溢出的几率，提高了样品的保真度。

4、瓶盖与瓶体组合成一个等径的圆柱体，可根据保温箱（包装箱）内部的尺寸和形状自由排列放置，横向、竖向均可，可充分利用保温箱的内部空间和容量，既节约了空间，又方便了运输。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中：1、瓶体，2、瓶盖本体，3、内封盖，4、O形密封圈，5、T形垫塞，6、固定管，7、保护帽。

具体实施方式

如图1所示，本发明采样瓶包括：容纳水样的瓶体，扣盖在瓶体上口的瓶盖，以及封堵在瓶盖中心顶口的柱塞机构；

所述瓶体1包括上部锥台体和下部柱形体，在上部锥台体的顶部中心设有瓶口，在下部柱形体的底部设有瓶底。上部锥台体的高度占瓶体总高度的1/4—1/3，下部柱形体的高度占瓶体总高度的2/3—3/4。下部柱形体是由圆柱形外壁围成圆柱形内腔，上部锥台体的内腔为向瓶口收口过渡的圆台形。上部锥台体的圆台形内腔的下缘与在下部柱形体的圆柱形内腔的上缘平滑过渡，上部锥台体的圆台形内腔的轴心线与下部柱形体的圆柱形内腔的轴心线相重合。

在上部锥台体的外壁上设有一个横向环绕瓶体的直壁圆环段，在直壁圆环段上制有连接瓶盖用的外螺纹，直壁圆环段的上缘至瓶口的外缘为带凹弧形的圆锥面，此段可称为“凹面段”，设置此段，是为使瓶体与瓶盖间留能够保持一定的间隙，便于旋紧瓶盖时由瓶内挤出的样品水体能自由流出。瓶口为顶面是平面的圆形端口，该圆形端口的内沿圆圈线位于上部锥台体的内腔圆台面上，即在瓶口处没有特别的内壁变径或转向，从而使取样时的瓶内水体液面可以稳定上升，减少因液面上升速度变化对水体的扰动，避免水中挥发性物质的逸出。

所述瓶盖包括外形为圆柱形的瓶盖本体2，瓶盖本体2的直径与瓶体1的下部柱形体的外径相同，在瓶盖本体2的内腔侧壁的下部制有与瓶体1上的外螺纹规格相同的内螺纹，用以连接瓶体1。在瓶盖本体2的内腔的顶部中心制有一个下凸的球冠形内封盖3，内封盖3的根部直径略大于瓶口的直径。在环绕内封盖根部的瓶盖本体2上开有一圈水平环槽，在水平环槽中设置有O形密封圈4；水平环槽的内径等于O形密封圈的线径，水平环槽的深度等于O形密封圈线径的3/5。这样，在扣合瓶盖时，突出的O形密封圈4就可挤压在瓶口的平顶处，从而实现密封。在瓶盖本体2的顶部中心制有一个上下贯通瓶盖本体以容纳柱塞机构的T形直通孔槽，T形直通孔槽的上部为直筒形圆孔，下部为带凸肩缩口段的细圆孔，在T形直通孔槽的上端内壁上制有一段内螺纹，以螺纹连接柱塞机构。设置T形直通孔槽的目的是方便用穿刺法从采样瓶中直接提取样品。

所述柱塞机构包括固定管6、T形垫塞5和保护帽7。T形垫塞5为顶部带有一圈外凸沿的有机硅胶制的圆盖体，圆盖体的下段直径与瓶盖上的T形直通孔槽的细圆孔的直径相同，圆盖体上的外凸沿的直径略小于T形直通孔槽的上部直筒形圆孔的直径。T形垫塞5封接在T形直通孔槽的直筒形圆孔的下部以及带凸肩缩口段的细圆孔中。固定管6为直筒形圆管，在固定管6的外壁上制有一段外螺纹和一段花纹。外螺纹用以连接在瓶盖的T形直通孔槽内，花纹位于外螺纹段的上部，直到固定管的上沿，以方便用手拧动固定管，进行固定管的安装。固定管下段为光滑段，其外径略小于瓶盖顶面中心的T形通孔槽上段的孔径，使固定管6能在T形通孔槽内自由滑动。在固定管6的芯孔中制有一段内螺纹。固定管6通过外螺纹连接在瓶盖的T形直通孔槽中，并将T形垫塞5压制固定在T形直通孔槽内。保护帽7呈圆柱状，在其外壁制有外螺纹和顶部花纹，外螺纹用以连接在固定管6内，花纹位于外螺纹段的上部，直到保护帽的上沿，以方便用手拧动保护帽7，进行保护帽的拆装。保护帽7螺纹连接在固定管6的芯孔顶部，以保护T形直通圆孔不受污染。

保护帽7上的外螺纹的螺纹段与固定管6内壁的内螺纹的螺纹段的高度相同，保护帽7旋紧于固定管6的顶部，保护帽7上的花纹段在保护帽旋紧于固定管上时露在固定管6的顶面外部，以方便旋拧保护帽7。

瓶体1、瓶盖、固定管9和保护帽10等都是采用聚四氟乙烯材料制作而成，T形垫塞5和O形密封圈4等都是采用有机硅胶制作而成。

本发明专用采样瓶的操作方式是：

1、将T形垫塞5放入瓶盖顶部的T形直通孔槽内，固定管6拧紧于T形直通孔槽内，固定T形垫塞5；然后，把保护帽6拧紧于固定管芯孔的顶端；

2、按照含挥发性物质、氧敏感性物质水样采集的技术规范要求，把采样器的出水端管伸入采样瓶内，出水端管的头部距离瓶底保持一定距离，缓慢注入水样，到瓶内的液面上升至接近瓶口处，缓慢平稳提升出水端管，当出水端管的管口部到达瓶口处时，水样填满采样瓶1；

3、移开取样器的出水端管，将安装好O形密封圈4的瓶盖平稳拿起，缓慢置于瓶口上，均匀用力旋紧瓶盖，在瓶口没有多余的无水空间产生，满足了含挥发性物质、氧敏感性物质水样采集的技术规范要求，使采样一次成功。

Claims (2)

1.一种采集含挥发性物质、氧敏感性物质水样的专用采样瓶，其特征是，包括：容纳水样的瓶体，扣盖在瓶体上口的瓶盖，以及封堵在瓶盖中心顶口的柱塞机构；

所述瓶体包括上部锥台体和下部柱形体，在所述上部锥台体的顶部中心设有瓶口，在所述下部柱形体的底部设有瓶底，所述上部锥台体的高度占瓶体总高度的1/4—1/3，所述下部柱形体的高度占瓶体总高度的2/3—3/4；所述下部柱形体是由圆柱形外壁围成圆柱形内腔，所述上部锥台体的内腔为向瓶口收口过渡的圆台形，所述上部锥台体的圆台形内腔的下缘与在所述下部柱形体的圆柱形内腔的上缘平滑过渡，所述上部锥台体的圆台形内腔的轴心线与所述下部柱形体的圆柱形内腔的轴心线相重合；在所述上部锥台体的外壁上设有一个横向环绕的直壁圆环段，在所述直壁圆环段上制有连接瓶盖用的外螺纹，所述直壁圆环段的上缘至所述瓶口的外缘为带凹弧形的圆锥面；所述瓶口为顶面是平面的圆形端口，该圆形端口的内沿圆圈线位于所述上部锥台体的内腔圆台面上；

所述瓶盖包括外形为圆柱形的瓶盖本体，所述瓶盖本体的直径与所述下部柱形体的外径相同，在所述瓶盖本体的内腔侧壁的下部制有与所述瓶体上的外螺纹规格相同的内螺纹，在所述瓶盖本体内腔的顶部中心制有一个下凸的球冠形内封盖，所述内封盖的根部直径略大于所述瓶口的直径；在环绕所述内封盖根部的所述瓶盖本体上开有一圈水平环槽，在所述水平环槽中设置有O形密封圈；所述水平环槽的内径等于所述O形密封圈的线径，所述水平环槽的深度等于所述O形密封圈线径的3/5；在所述瓶盖本体的顶部中心制有一个上下贯通瓶盖本体以容纳柱塞机构的T形直通孔槽，所述T形直通孔槽的上部为直筒形圆孔，下部为带凸肩缩口段的细圆孔，在所述T形直通孔槽的上端内壁上制有一段内螺纹；

所述柱塞机构包括固定管、T形垫塞和保护帽；所述T形垫塞为顶部带有一圈外凸沿的有机硅胶制圆盖体，所述圆盖体的下段直径与所述瓶盖上的所述T形直通孔槽的细圆孔的直径相同，所述圆盖体的外凸沿的直径略小于所述T形直通孔槽的上部直筒形圆孔的直径，所述T形垫塞封接在所述T形直通孔槽的直筒形圆孔的下部以及带凸肩缩口段的细圆孔中；所述固定管为直筒形圆管，在所述固定管的外壁上制有外螺纹和顶部花纹，在所述固定管的芯孔中制有内螺纹，所述固定管螺纹连接在所述瓶盖的所述T形直通孔槽中，并将所述T形垫塞压制固定在所述T形直通孔槽内；所述保护帽呈圆柱状，在其外壁制有外螺纹和顶部花纹，所述保护帽螺纹连接在所述固定管的芯孔顶部，以保护所述T形直通圆孔不受污染。

2.根据权利要求1所述的采集含挥发性物质、氧敏感性物质水样的专用采样瓶，其特征是，所述保护帽上的外螺纹的螺纹段与所述固定管内壁的内螺纹的螺纹段的高度相同，所述保护帽旋紧于所述固定管的顶部，所述保护帽上的花纹段在保护帽旋紧于固定管上时露在所述固定管的顶面外部，以方便旋拧保护帽。