CN105571899A - 深层自滤密封水样采集装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深层自滤密封水样采集装置及其方法，涉及环境保护和水资源监测技术领域。本装置包括从下到上依次连接的底部配重进水模块（10）、自滤密封模块（20）、下中空连接模块（31）、储水仓（40）、上中空连接模块（32）、过水封盖模块（50）、套绳锥头模块（60）、不伸缩刻度拉绳（70）。本发明能获得杂质已初步过滤的、定位准确和密封不掺混的高品质水样品；整套装置各部件独立拆卸组装更换，结构简单，携带方便，经久耐用，经济效益显著，易于推广。

Description

深层自滤密封水样采集装置及其方法

技术领域

本发明涉及环境保护和水资源监测技术领域，尤其涉及一种深层自滤密封水样采集装置及其方法。

背景技术

为确保环保、水利、水资源和城市生活用水等行业中水体测试与监测的需要，快捷准确获取指定位置和深度的水样，对准确评价水质和污染情况非常重要。在环境和水体污染日趋严重的今天，快捷准确的水样过滤选取技术显得十分必要。但目前深层水样采集器匮乏且不成熟，取样定位不准确，因试样缺乏密封而互相掺混影响水样的品质，导致现场监测或测试结果偏差大。一种深层自滤密封水样采集装置及其方法被提了出来，将会广泛地应用到工程实践和科学研究中。

快捷准确获取指定深度、不受掺混的高品质水样是环境、水利、水资源和城市生活用水水质监测和评价的重要保障。为克服目前深层水样采集设备欠缺且不成熟和取样方法落后等不足，研究一种操作便捷、准确快速、试样密封不掺混的高品质深层水样采集装置意义重大，已经成为水质监测和评价领域一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的就在于克服现有技术存在的缺点与不足，提供一种深层自滤密封水样采集装置及其方法，从而方便、快捷地获取任意深度、密封不掺混的高品质水样品。本发明操作简单，拆装方便，便于携带，成本低廉，易批量生产和推广应用，具有广阔的市场前景，适用于各种复杂、恶劣环境的水样自滤采集。

本发明的目的是这样实现的：

一、深层自滤密封水样采集装置（简称装置）

本装置包括从下到上依次连接的底部配重进水模块、自滤密封模块、下中空连接模块、储水仓、上中空连接模块、过水封盖模块、套绳锥头模块、不伸缩刻度拉绳。

本装置的工作原理：

本装置用来采集任意指定深度、密封不掺混的高品质水样品，主要以圆弧底配重块提供装置下降的重力，不伸缩刻度拉绳准确定位取样深度和回拉设备，以圆形中空垫片和封盖底座固定的圆形滤网实现水样杂质和污物的初步自行过滤，利用装置升降过程中水的浮力和反作用力实现密封盖的自动开合，从而获得密封不掺混的高品质水样品。

二、深层自滤密封水样采集方法

本方法包括下列步骤

①在底部配重进水模块的重力和不伸缩刻度拉绳的共同作用下，将本装置缓慢下降；

②在本装置下降过程中，自滤密封模块的自滤密封盖和过水封盖模块的过水密封盖在水的浮力作用下自动开启，使本装置呈空心圆管状下降，既减小了水的阻力和浮力，也使水顺利透过而不滞留在储水仓内；

③在不伸缩刻度拉绳的牵引下，本装置下降到指定的取水深度，静置约5-10秒使水完全充盈储水仓；

④回拉不伸缩刻度拉绳，使本装置上升；

⑤在本装置上升过程中，自滤密封模块的自滤密封盖和过水封盖模块的过水密封盖在水的阻力作用下自动闭合，将水样密封于储水仓内；

⑥继续回拉不伸缩刻度拉绳直至装满水样的本装置出水；

⑦从上中空连接模块与过水透壁过水套筒螺纹连接处拧开；

⑧将储水仓内的水样从过水封盖模块上端倒出，装入预先准备的试样瓶供后期测试；

⑨将过水透壁过水套筒拧回中空连接模块准备下一水样选取。

本发明具有下列优点和积极效果：

①圆弧底配重块为圆弧底造型光滑美观，不易刮划他物，因而易于下沉到指定取样深度；内包铅块或铸铁的不锈钢制既增加配重又坚固耐用；螺纹连接端头便于现场拆装；透壁进水套筒通透小孔既可进水引流，也可初步拦挡长、大、粗杂质；套筒两端螺纹丝口便于拆卸组装，也方便制成标准件直接更换。

②中空连接模块是中空外螺纹连接件，便于拆卸组装，也方便制成标准件直接更换，中空便于装置下降过程中透水和减轻设备浮力，顺利快速下沉到指定深度采样且不会滞留非指定采样位置的水。

③自滤密封模块的自滤圆形滤网初步自动过滤杂质，利用水的浮力和阻力实现自滤密封盖的自动开合；即使存在少量未能过滤的杂质，略为凸出的自滤密封圈仍能保证密封效果；自滤封盖定位支架和自滤密封盖限位架既保证自滤密封盖的正常开合，又能避免自滤密封盖过度开启而不能回位的情况发生。

④储水仓由透明、半透明高强度钢化玻璃或塑料中空管制成，既可储存水样也便于直接观察储水仓内的水样情况；两端的内螺纹便于拆卸组装，也方便制成标准件直接更换。

⑤过水密封盖利用水的浮力和阻力实现过水密封盖的自动开合，即使存在少量未能过滤的杂质，略为凸出的过水密封圈仍能保证密封效果；过水封盖定位支架和过水封盖限位架既保证过水密封盖的正常开合，又能避免过水密封盖过度开启而不能回位的情况发生。

⑥锥形尖头便于装置收回而不牵绊、易于拆装更换；套绳孔便于系牢不伸缩刻度拉绳。

⑦带刻度且不可伸长特性有助于准确定位取水样深度和回拉设备。

总之，本发明在装置入水定位、自行过滤、水样采取与密封、装置收回等各环节上保证有效性，能获得杂质已初步过滤的、定位准确和密封不掺混的高品质水样品；中空管状不但能减小浮力，保证顺利下沉，还能极大减小对周边水的扰动；密封圈和自行开合的密封盖保证水样密封而不受掺混；整套装置各部件独立拆卸组装更换，结构简单，携带方便，经久耐用，经济效益显著，易于推广。

附图说明

图1.1是本装置的结构方框图，

图1.2是本装置的结构示意图，

图1.3是本装置的结构爆炸图；

图2.1是底部配重进水模块的结构示意图，

图2.2是底部配重块的结构示意图，

图2.3是透壁进水套筒的结构示意图；

图3.1是自滤密封模块的结构爆炸图，

图3.2是圆形中空垫片的结构示意图，

图3.3是圆形滤网的结构示意图，

图3.4自滤密封模块自开合的结构示意图，

图3.5自滤密封模块自密封的结构示意图；

图4是中空连接模块的结构示意图；

图5是储水仓的结构示意图；

图6.1是过水封盖模块的结构爆炸图，

图6.2是过水封盖模块自开合的结构示意图，

图6.3是过水封盖模块自密封的结构示意图，

图6.4是透壁过水套筒的结构示意图；

图7是套绳锥头模块的结构示意图；

图8是不伸缩刻度拉绳的结构示意图。

图中：

10—底部配重进水模块，

11—圆弧底配重块，

12—透壁进水套筒；

20—自滤密封模块，

21—自滤圆形中空垫片，

22—自滤圆形滤网，

23—自滤封盖底座，

24—自滤密封圈，

25—自滤封盖定位支架，

26—自滤密封盖，

27—自滤封盖限位架；

31—上中空连接模块，32—下中空连接模块；

40—储水仓；

50—过水封盖模块，

51—过水封盖底座，

52—过水密封圈，

53—过水封盖定位支架，

54—过水密封盖，

55—过水封盖限位架，

56—过水透壁过水套筒；

60—套绳锥头模块；

61—锥形尖头，

62—外螺纹筒，

63—套绳孔；

70—不伸缩刻度拉绳。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明：

一、装置

1、总体

如图1.1、图1.2、图1.3，本装置包括从下到上依次连接的底部配重进水模块10、自滤密封模块20、下中空连接模块31、储水仓40、上中空连接模块32、过水封盖模块50、套绳锥头模块60、不伸缩刻度拉绳70。

2、功能部件

1）底部配重进水模块10

如图1.3、图2.1，底部配重进水模块10包括下、上连接的圆弧底配重块11和透壁进水套筒12。

（1）圆弧底配重块11

如图2.2，圆弧底配重块11是一种内包铅或铸铁的不锈钢圆块，底面为圆弧底，顶面设置有凸出的外螺纹。

内包铅或铸铁的不锈钢圆块旨在增加配重的同时还兼具坚固性；

圆弧底造型光滑美观，不易刮划他物，易于下沉到取样深度；

螺纹连接端头便于现场拆装。

（2）透壁进水套筒12

如图2.3，透壁进水套筒12是一种两端有凹槽螺纹接口的且筒壁分布有通透圆孔的圆筒。

通透圆孔既可进水引流，也可初步拦挡长、大、粗杂质；

凹槽螺纹接口便于拆卸组装，也方便制成标准件直接更换。

2）自滤密封模块20

如图3.1，自滤密封模块20由自滤圆形中空垫片21、自滤圆形滤网22、自滤封盖底座23、自滤密封圈24、自滤封盖定位支架25、自滤密封盖26和自滤封盖限位架27组成；

其位置和连接关系是：

自滤中空垫片21以环形螺纹固定在透壁进水套筒12上，自下而上，自滤中空垫片21、自滤圆形滤网22、自滤封盖底座23和自滤密封圈24依次连接；在自滤封盖底座23上的左、右端分别固定有自滤封盖定位支架25和自滤封盖限位架27；自滤密封盖26的左端点和自滤封盖定位支架25连接。

（1）自滤圆形中空垫片21

如图3.2，自滤圆形中空垫片21的内壁设置有环形螺纹，便于固定在透壁进水套筒12上。

（2）自滤圆形滤网22

如图3.3，自滤圆形滤网22能够在装置下沉过程中自动拦挡过滤杂质。

（3）自滤封盖底座23

自滤封盖底座23是一种中空圆块，在自滤封盖底座23上的左、右端分别固定有自滤封盖定位支架25和自滤封盖限位架27；

自滤封盖底座23的中空圆外有用于安装自滤密封圈24的圆形凹槽。

（4）自滤密封圈24

自滤密封圈24是一种通用件。

（5）自滤封盖定位支架25

自滤封盖定位支架25是一种通用件。

（6）自滤密封盖26

自滤密封盖26是一种通用件。

（7）自滤封盖限位架27

自滤封盖限位架27是一种通用件。

自滤密封模块20的工作原理：

自滤中空垫片21以环形螺纹固定在自滤透壁进水套筒12上，自滤圆形滤网22夹在自滤中空垫片21和自滤封盖底座23中间；自滤封盖底座23以环形螺纹固定在透壁进水套筒12上，自滤封盖底座23的中空圆外有用于安装自滤密封圈24的圆形凹槽；自滤封盖底座23上固定有自滤封盖定位支架25和自滤封盖限位架27，自滤密封盖26嵌入自滤封盖定位支架25上并可在一定角度下开合，其最大开合度受自滤封盖限位架27控制，如图3.4、图3.5；

自滤圆形滤网22紧固于自滤圆形中空垫片21和自滤封盖底座23之间，能够在设备下沉过程中自动拦挡过滤杂质；

利用水的浮力和阻力，装置在下降和上升过程中自滤密封盖26能够自动开合，实现自行透水、过滤、采集和水样收回过程中的自动密封，防止掺混；

即使存在未能过滤的杂质，略为凸出的自滤密封圈24仍能保证密封效果；

自滤封盖定位支架25和自滤封盖限位架27既保证自滤密封盖26正常开合，又能避免自滤密封盖26过度开启而不能回位的情况发生。

3）下中空连接模块31和上中空连接模块32

如图1.3、图4，下中空连接模块31和上中空连接模块32的结构一样，是一种中空外螺纹连接件。

下中空连接模块31用以连接底部配重进水模块（10）和储水仓（40）；

上中空连接模块32用以连接储水仓（40）和过水封盖模块（50）；

外螺纹状便于拆卸组装，方便制成标准件直接更换；

中空状不会滞留非指定采样位置的水；

总之，中空外螺纹连接件便于本装置透水和减小浮力，加速下沉到指定深度采样且不滞留非指定采样位置的水样。

4）储水仓40

如图1.3、图5，储水仓40是一种用透明或半透明的高强度钢化玻璃或塑料制成的中空管，在中空管的上下端设置有内螺纹。

中空管状便于拆卸组装；

内螺纹可与下中空连接模块31和上中空连接模块32进行螺纹连接。

5）过水封盖模块50

如图6.1，过水封盖模块50包括过水封盖底座51、过水密封圈52、过水封盖定位支架53、过水密封盖54、过水封盖限位架55和过水透壁过水套筒56；

其位置和连接关系是：

从下至上，过水密封圈52、过水封盖底座51、上中空连接模块32和过水透壁过水套筒56依次连接；在过水封盖底座51上的左、右端分别固定有过水封盖定位支架53和过水封盖限位架55；过水密封盖54的左端点和过水封盖定位支架53连接。

过水封盖底座51、过水密封圈52、过水封盖定位支架53、过水密封盖54和过水封盖限位架55分别与自滤密封模块20的自滤封盖底座23、自滤密封圈24、自滤封盖定位支架25、自滤密封盖26和自滤封盖限位架27的结构和功能相同；

过水透壁过水套筒56和透壁过水套筒12的结构和功能相同，过水透壁过水套筒56比透壁过水套筒12高。

过水封盖模块50的工作原理是：

过水封盖底座51为中空带环形螺纹的圆块，中空圆外有用于安装过水密封圈52的圆形凹槽；过水封盖底座51上固定有过水封盖定位支架53和过水封盖限位架55，过水密封盖54嵌入过水封盖定位支架53上并可在一定角度下开合，如图6.2、图6.3，其最大开合度受过水封盖限位架55控制；如图6.4，过水透壁过水套筒56是外罩于过水封盖底座51、过水密封圈52、过水封盖定位支架53、过水密封盖54、过水封盖限位架55的透壁空心圆筒，用以保证过水封盖模块50的过水功能和过水密封盖54的正常开合；

利用水的浮力和阻力，装置在下降和上升过程中过水密封盖54能够自动开合，实现水样自动过滤、采集和水样收回过程中的自动密封，防止掺混；

即使存在未能过滤的杂质，略为凸出的过水密封圈52仍能保证密封效果；

过水封盖定位支架53和过水封盖限位55既保证过水密封盖54正常开合，又能避免过水密封盖54过度开启而不能回位的情况发生。

6）套绳锥头模块60

如图7，套绳锥头模块60包括上下连接的锥形尖头61和外螺纹筒62，在锥形尖头61的顶部设置有套绳孔63。

锥形尖头61便于装置收回而不牵绊；

外螺纹筒62易于拆装更换；

套绳孔63便于系牢不伸缩刻度拉绳。

7）不伸缩刻度拉绳70。

不伸缩刻度拉绳70为一种带有长度刻度的细钢绳或其他不可伸长的细绳索，带刻度且不可伸长特性有助于准确定位取水样深度；

带刻度且不可伸长特性有助于准确定位取水样深度和回拉装置。

3、本装置的组装

①将底部配重进水模块10的圆弧底配重块11和透壁进水套筒12连接，并在透壁进水套筒12另一端的内螺纹内依次安装自滤密封模块20的圆形中空垫片21和圆形滤网22；

②将自滤密封模块20的自滤密封圈24安装在自滤封盖底座23的圆形凹槽内，再在自滤封盖底座23上安装自滤封盖定位支架25和自滤密封盖26，最后安装自滤封盖限位架27；

③将安装好自滤密封圈24、自滤封盖定位支架25、自滤密封盖26和自滤封盖限位架27的自滤封盖底座23螺纹旋入透壁进水套筒12内，夹紧位于自滤圆形中空垫片21和自滤封盖底座23之间的自滤圆形滤网22；

④将中空连接模块30的一端连接底部配重进水模块10的透壁进水套筒12内，另一端连接储水仓40。

⑤在储水仓40另一端的凹槽螺纹内依次连接已经安装好过水密封圈52、过水封盖定位支架53、过水密封盖54和过水封盖限位架55的过水封盖底座51和中空连接模块30；中空连接模块30另一端连接过水封盖模块50的过水透壁过水套筒56；

⑥过水透壁过水套筒56另一端的内螺纹与套绳锥头模块60的锥形尖头61的螺纹筒62连接；

⑦在套绳锥头模块60的套绳孔63上系牢不伸缩刻度拉绳70。

Claims (7)

1.一种深层自滤密封水样采集装置，其特征在于：

包括从下到上依次连接的底部配重进水模块（10）、自滤密封模块（20）、下中空连接模块（31）、储水仓（40）、上中空连接模块（32）、过水封盖模块（50、）套绳锥头模块（60）、不伸缩刻度拉绳（70）。

2.按权利要求1所述的一种深层自滤密封水样采集装置，其特征在于：

所述的底部配重进水模块（10）包括下、上连接的圆弧底配重块（11）和透壁进水套筒（12）；

圆弧底配重块（11）是一种内包铅块或铸铁的不锈钢圆块，底面为圆弧底，顶面设置有凸出的外螺纹；

透壁进水套筒（12）是一种两端有凹槽螺纹接口的且筒壁分布有通透圆孔的圆筒。

3.按权利要求1所述的一种深层自滤密封水样采集装置，其特征在于：

所述的自滤密封模块（20）由自滤圆形中空垫片（21）、自滤圆形滤网（22）、自滤封盖底座（23）、自滤密封圈（24）、自滤封盖定位支架（25）、自滤密封盖（26）和自滤封盖限位架（27）组成；

其位置和连接关系是：

自滤中空垫片（21）以环形螺纹固定在透壁进水套筒（12）上，自下而上，自滤中空垫片（21）、自滤圆形滤网（22）、自滤封盖底座（23）和自滤密封圈（24）依次连接；在自滤封盖底座（23）上的左、右端分别固定有自滤封盖定位支架（25）和自滤封盖限位架（27）；自滤密封盖（26）的左端点和自滤封盖定位支架（25）连接；

自滤圆形中空垫片（21）的内壁设置有环形螺纹；

自滤封盖底座（23）是一种中空圆块，中空圆外有用于安装自滤密封圈（24）的圆形凹槽。

4.按权利要求1所述的一种深层自滤密封水样采集装置，其特征在于：

所述的过水封盖模块（50）包括过水封盖底座（51）、过水密封圈（52）、过水封盖定位支架（53）、过水密封盖（54）、过水封盖限位架（55）和过水透壁过水套筒（56）；

其位置和连接关系是：

在过水透壁过水套筒（56）内，从下至上，过水封盖底座（51）、过水密封圈（52）和过上中空连接模块（32）依次连接；在过水封盖底座（51）上的左、右端分别固定有过水封盖定位支架（53）和过水封盖限位架（55）；过水密封盖（54）的左端点和过水封盖定位支架（53）连接。

5.按权利要求1所述的一种深层自滤密封水样采集装置，其特征在于：

所述的套绳锥头模块（60）包括上下连接的锥形尖头（61）和外螺纹筒（62），在锥形尖头（61）的顶部设置有套绳孔（63）。

6.按权利要求1所述的一种深层自滤密封水样采集装置，其特征在于：

所述的不伸缩刻度拉绳（70）为一种带有长度刻度的细钢绳或其他不可伸长的细绳索。

7.按按权利要求1-6所述深层自滤密封水样采集装置的采集方法，其特征在于包括下列步骤：

①在底部配重进水模块（10）的重力作用和不伸缩刻度拉绳70的共同作用下，将本装置缓慢下降；

②在本装置下降过程中，自滤密封模块（20）的自滤密封盖（26）和过水封盖模块（50）的过水密封盖（54）在水的浮力作用下自动开启，使本装置呈空心圆管状下降，既减小了水的阻力和浮力，也使水顺利透过而不滞留在储水仓（40）内；

③在不伸缩刻度拉绳（70）的牵引下，本装置下降到指定的取水深度，静置约5-10秒使水完全充盈储水仓（40）；

④回拉不伸缩刻度拉绳（70），使本装置上升；

⑤在本装置上升过程中，自滤密封模块（20）的自滤密封盖（26）和过水封盖模块（50）的过水密封盖（54）在水的阻力作用下自动闭合，将水样密封于储水仓（40）内；

⑥继续回拉不伸缩刻度拉绳（70）直至装满水样的本装置出水；

⑦从上中空连接模块（32）与过水透壁过水套筒（56）螺纹连接处拧开；

⑧将储水仓（40）内的水样从过水封盖模块（50）上端倒出，装入预先准备的试样瓶供后期测试；

⑨将过水透壁过水套筒（56）拧回中空连接模块（30）准备下一水样选取。