CN105738158B - 天然降水分时段自动采样装置 - Google Patents

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Abstract

一种天然降水分时段自动采样装置，包括顶盖、集雨斗、水力驱动分时自动采样控制器和外框。水力驱动分时自动采样控制器包括集水槽、控制器和采样瓶；集水槽安装呈一定坡度；槽底面设置数个穿孔，控制器固定在穿孔处，控制器下方连接采样瓶；控制器由阀体、阀片、浮子和中心轴组成，汇水时，浮子带动阀片浮到最上方，阀片封闭阀体的通水孔，从而完成一个采样；一个采样瓶收集满后，雨水沿集水槽流入下一个控制器。该装置可通过机械方法对水质进行自动采样，有效减少电力消耗，对实验条件要求较低，价格低廉，可更便捷的完成水质采样。

Description

天然降水分时段自动采样装置
技术领域
本发明涉及一种天然降水采样装置，具体涉及一种天然降水分时段自动采样装置。
背景技术
随着我国工业的快速发展，以化石燃料燃烧为主的人类活动向大气排放了大量气态和固态污染物，改变了大气组分的构成，从而产生了一系列的环境效应，如雾霾、酸雨等问题。降雨是一种自然现象，但因为大气环境的污染，已经成为了不可忽视的污染源，会对人类及生态系统产生一系列重大影响。因此，为了掌握降雨过程中不同时段的雨水水质特性，开发一种可以自动分时段采集天然降水水样的装置，且成本少、维护少、易于搬运，可更好的服务于人类对天然降水水质的科学研究，从而更全面的认识降水化学污染。
发明内容
针对现有技术的上述问题，本发明提供一种天然降水分时段自动采样装置。该装置可通过水力驱动对降雨进行自动采样。
为实现上述目的，本发明包括如下技术方案：
一种天然降水分时段自动采样装置，包括顶盖11、集雨斗13、水力驱动分时自动采样控制器14和外框15；
外框15上由上至下依次设置顶盖11、集雨斗13和水力驱动分时自动采样控制器14；
水力驱动分时自动采样控制器包括集水槽1、控制器2和采样瓶3；
集水槽1安装呈坡度为1∶30～1∶100；槽底面设置至少3个穿孔4，每个穿孔4中插设一个控制器2，控制器2下方连接采样瓶3；
控制器2由阀体5、阀片6、浮子7和中心轴9组成；
阀体5为帽状，包括帽顶51和帽周52；帽顶51中心设置通孔作为通水孔53；阀体5插设在穿孔4中并与该穿孔可拆卸地连接；帽周52下部与采样瓶3可拆卸地连接；
阀片6置于阀体5内部，其包括片部61和管部62，管部62顶端固定连接在片部61下表面中心处；片部61为圆形，其外径不小于通水孔53的内径；
浮子7位于阀片6下方，并与阀片6固定连接；
中心轴9位于阀片6和浮子7下方，其包括轴部91和底板92，轴部91下端固定连接在底板92上表面中心处；轴部91从阀片的管部62下端插入，管部62可沿轴部91上下滑动；底板92上设置透水孔8；底板92外周与阀体的帽周52内壁固定连接。
如上所述的装置，优选地，所述的帽顶51外周具有延伸至帽周52外的外缘54，阀体5与集水槽1连接时，帽周52插设在穿孔4中，外缘54搭接在穿孔4周边的集水槽1底面上。
如上所述的装置，优选地，所述的浮子7轴心具有通孔71，管部62穿过通孔71并与浮子7固定连接。
如上所述的装置，优选地，所述的底板92外周具有凸缘93，帽周52内壁具有凹槽55，该凸缘93与凹槽55卡接。
如上所述的装置，优选地，所述的集水槽1宽度为30～100mm，槽沿高度为30～100mm，通水孔53孔径略小于集水槽宽度1～5mm。
如上所述的装置，优选地，所述的透水孔8总面积应不小于通水孔53面积的1/4。
如上所述的装置，优选地，所述的集雨斗13上部开口边缘设置堰口12，顶盖11覆盖在堰口上，堰口的高度为1～5cm。
如上所述的装置，优选地，所述的集雨斗13顶部开口处的面积为0.2～1.0m2；下端出水口的直径为0.3～2cm。
本发明的有益效果在于：该装置于采样时，降雨通过集雨斗13汇入水力驱动分时自动采样控制器14，水力驱动分时自动采样控制器包括集水槽6、控制器7和采样瓶3，水流通过一定坡度的集水槽6，在控制器7的作用下，依次汇满采样瓶3，从而完成采样。该装置可通过机械方法对降雨进行自动采样，有效减少电力消耗，对实验条件要求较低，价格低廉，可更便捷地完成水质采样。
附图说明
图1是天然降水分时段自动采样装置结构示意图。
图2是水力驱动分时自动采样控制器主视图。
图3是集水槽俯视图。
图4是控制器剖面图(a.无水状态b.汇水状态c.满水状态)。
图5是阀体的纵剖面图(a)和俯视图(b)。
图6是阀片的纵剖面图(a)和俯视图(b)。
图7是浮子的纵剖面图(a)和俯视图(b)。
图8是中心轴的纵剖面图(a)和俯视图(b)。
图中1.集水槽，2.控制器，3.采样瓶，4.集水孔，5.阀体，6.阀片，7.浮子，8.透水孔，9.中心轴，11.顶盖，12.檐口，13.集雨斗，14.水力驱动分时自动采样控制器，15.外框。
具体实施方式
实施例1天然降水分时段自动采样装置
如图1所示，在本发明的一种优选实施方式中，天然降水分时段自动采样装置的外框15上由上至下依次设置顶盖11、集雨斗13和水力驱动分时自动采样控制器14。
堰口12固定于外框15顶部，用于防止雨水外溢，堰口高度为2cm，材质为不锈钢。堰口上方放置顶盖11，用于防尘。堰口12下方连接集雨斗13，集雨斗截面为正方形，顶部开口处边长为70cm，面积为0.49m2，下端出水口的直径为1cm，材质为不锈钢。
如图2～图4所示，该水力驱动分时自动采样控制器包括集水槽1，控制器2和采样瓶3。
如图3所示，集水槽1宽度为50mm，槽沿高度为50mm，安装坡度为1∶50。集水槽1上均匀开多个集水孔4，间隔为130mm，孔径为48mm。集水槽1材质为不锈钢。
如图4～8所示，控制器2由阀体5、阀片6、浮子7和中心轴9组成。
如图4和图5所示，阀体5为帽状，包括帽顶51和帽周52。帽顶51中心设置通孔作为通水孔53；通水孔53孔径为48mm。帽顶51外周具有延伸至帽周52外的外缘54。阀体5与集水槽1连接时，帽周52插设在穿孔4中，外缘54搭接在穿孔4周边的集水槽1底面上。帽周52下部与采样瓶3可拆卸地连接。
如图4和图6所示，阀片6置于阀体5内部，其包括片部61和管部62，管部62顶端固定连接在片部61下表面中心处。片部61为圆形，其外径不小于通水孔53的内径。
如图4和图7所示，浮子7位于阀片6下方，浮子7轴心具有通孔71，管部62穿过通孔71并与浮子7固定连接。
如图4和图8所示，中心轴9位于阀片6和浮子7下方，其包括轴部91和底板92，轴部91下端固定连接在底板92上表面中心处。轴部91从阀片的管部62下端插入，管部62可沿轴部91上下滑动。底板92上设置4个透水孔8，孔径均为12mm。底板92外周具有凸缘93，帽周52内壁具有凹槽55，该凸缘93与凹槽55卡接。
其中，浮子7材质为聚乙烯泡沫，其余材质均为不锈钢。
采样瓶13连接在控制器2下方，单个容积为1L，材质为聚乙烯塑料瓶。
采样时降雨通过集雨斗13汇入水力驱动分时自动采样控制器。雨水水流通过倾斜一定坡度的集水槽1首先注入第一个控制器7。如图4b所示，汇水时控制器中的水流方向如箭头所示，水通过阀体的通水孔53沿着阀片6和浮子7外周、经中心轴的透水孔8流入采样瓶。随着采样瓶水量的增加，浮子带动阀片逐渐上浮，直到采样瓶和控制器被水分充满后，如图4c所示，浮子带动阀片浮到最上方，阀片6封闭阀体的通水孔53，从而完成一个采样。一个采样瓶收集满后，雨水沿集水槽流入下一个控制器，逐步完成全部采样。
通过实验监测，对于该应用实例，每降雨2mm即可集满1瓶采样瓶，可以保证在100年一遇设计降雨条件下集水槽内水流不发生越流。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (8)

1.一种天然降水分时段自动采样装置，其特征在于，其包括顶盖(11)、集雨斗(13)、水力驱动分时自动采样控制器(14)和外框(15)；
外框(15)上由上至下依次设置顶盖(11)、集雨斗(13)和水力驱动分时自动采样控制器(14)；
水力驱动分时自动采样控制器包括集水槽(1)、控制器(2)和采样瓶(3)；
集水槽(1)安装呈坡度为1∶30～1∶100；槽底面设置至少3个穿孔(4)，每个穿孔(4)中插设一个控制器(2)，控制器(2)下方连接采样瓶(3)；
控制器(2)由阀体(5)、阀片(6)、浮子(7)和中心轴(9)组成；
阀体(5)为帽状，包括帽顶(51)和帽周(52)；帽顶(51)中心设置通孔作为通水孔(53)；阀体(5)插设在穿孔(4)中并与该穿孔可拆卸地连接；帽周(52)下部与采样瓶(3)可拆卸地连接；
阀片(6)置于阀体(5)内部，其包括片部(61)和管部(62)，管部(62)顶端固定连接在片部(61)下表面中心处；片部(61)为圆形，其外径不小于通水孔(53)的内径；
浮子(7)位于阀片(6)下方，并与阀片(6)固定连接；
中心轴(9)位于阀片(6)和浮子(7)下方，其包括轴部(91)和底板(92)，轴部(91)下端固定连接在底板(92)上表面中心处；轴部(91)从阀片的管部(62)下端插入，管部(62)可沿轴部(91)上下滑动；底板(92)上设置透水孔(8)；底板(92)外周与阀体的帽周(52)内壁固定连接。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的帽顶(51)外周具有延伸至帽周(52)外的外缘(54)，阀体(5)与集水槽(1)连接时，帽周(52)插设在穿孔(4)中，外缘(54)搭接在穿孔(4)周边的集水槽(1)底面上。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述的浮子(7)轴心具有通孔(71)，管部(62)穿过通孔(71)并与浮子(7)固定连接。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述的底板(92)外周具有凸缘(93)，帽周(52)内壁具有凹槽(55)，该凸缘(93)与凹槽(55)卡接。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述的集水槽(1)宽度为30～100mm，槽沿高度为30～100mm，通水孔(53)孔径略小于集水槽宽度1～5mm。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述的透水孔(8)总面积应不小于通水孔(53)面积的1/4。
7.如权利要求1-6中任一项所述的装置，其特征在于，所述的集雨斗(13)上部开口边缘设置堰口(12)，顶盖(11)覆盖在堰口上，堰口的高度为1～5cm。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述的集雨斗(13)顶部开口处的面积为0.2～1.0m2；下端出水口的直径为0.3～2cm。
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