CN106442003B - 多功能全自动地下水水样采集装置及方法 - Google Patents

多功能全自动地下水水样采集装置及方法 Download PDF

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Abstract

一种多功能全自动地下水水样采集装置和方法，该装置包括结构架、电动机、调速器、提水管绕线轮、皮带、电缆绕线轮、提水管、电缆、伸缩式分线盘支架、分线盘、潜水泵、水位检测器和控制台。提水管与电缆分别置于分线盘的两条滑道内；提水管前端与潜水泵连接，提水管末端与提水管绕线轴上的进水口相连；水位检测器置于潜水泵的进水口端；电缆前端与潜水泵相连，电缆末端连接控制台。皮带环绕提水管绕线轴和电缆绕线轴；电动机上安装调速器。工作时电动机驱动提水管绕线轴并带动电缆绕线轴转动，释放提水管和电缆，控制潜水泵下降到达设定位置进行提水，水经过提水管从出水口流出采集水样。该装置可轻便、快速和高效地实现规模地下水定深采样。

Description

多功能全自动地下水水样采集装置及方法
技术领域
本发明涉及一种高效地下水水样采集设备及其采样方法，能够实现地下水自动定深采样，属环境技术研究领域。
背景技术
地下水环境监测是保障地下水安全的一项基础性工作，一般情况下通过采集地下水样品、分析地下水水位和水质来判定地下水环境状况。近年来，地下水的重要性日益突出，地下水监测井数量也越来越密集，采样工作强度增大，然而从目前主要的地下水采样设备情况看，采集地下水样品仍是一件较为费时费力的工作，急需简洁轻便的采样装置以大幅提高采样效率。
按照动力条件划分，目前地下水采样器可分为静态和动态两种方式。静态采样器仅依靠重力且无需抽取地下水直接完成采样工作；动态采样器则是由水泵将地下水监测井管中的死水抽出直至新鲜水进入井管后完成采样工作。静态采样器适用于采样量少且地下水埋深较浅的区域。动态取样器为潜水泵和人工提升相结合的方式，此类方式人工劳动强度非常大，工作效率相对较低，不适于大规模连续采样。
发明内容
针对现有技术的上述问题，本发明提供一种轻便、快速和高效地实现规模地下水采样的装置和方法。
为实现上述目的，本发明包括如下技术方案：
一种多功能全自动地下水水样采集装置，其包括结构架1、电动机16、调速器17、提水管绕线轮10、皮带18、电缆绕线轮12、提水管7、电缆8、伸缩式分线盘支架5、分线盘6、潜水泵9、水位检测器14和控制台15；
电动机16、调速器17、提水管绕线轮10、电缆绕线轮12、伸缩式分线盘支架5和控制盒15固定在结构架1上；
提水管绕线轮10中心为提水管绕线轴11，电缆绕线轮12中心为电缆绕线轴13；皮带18环绕提水管绕线轴11和电缆绕线轴13；电动机16上安装调速器17；提水管绕线轴11连接调速器17；提水管绕线轴11上具有进水口和出水口；
分线盘6为具有两条滑道的滑轮，分线盘6固定在伸缩式分线盘支架5顶端；提水管7与电缆8分别置于分线盘6的两条滑道内；提水管前端与潜水泵连9接，提水管末端与提水管绕线轴11上的进水口相连，并缠绕在提水管绕线轮10上；水位检测器14置于潜水泵9的进水口端；电缆8前端与潜水泵9相连，电缆末端连接控制台15，并缠绕在电缆绕线轮12上；
电动机16、调速器17、潜水泵9和水位检测器14分别与控制台15连接。
如上所述的装置，其特征在于，所述结构架1为推车结构，其底部装有车轮3；所述电动机16、调速器17、提水管绕线轮10和电缆绕线轮12安装在结构架1下部；提水管绕线轮10安装在结构架1下部中心位置，电缆绕线轮12安装在结构架1下部后侧；结构架上部前方安装伸缩式分线盘支架5；结构架上部后方设置推车手柄19；控制台15安装在推车手柄19下方。
如上所述的装置，其特征在于，所述提水管绕线轴11上具有中空管111，该中空管的一端为进水口，连接所述提水管7，另一端为出水口112。
另一方面，本发明提供一种多功能全自动地下水水样采集方法，该方法采用如上所述的装置，并进行如下操作：
I.接通电源后，通过操控台15开启水位检测器14；开启电动机16，电动机驱动提水管绕线轴11并带动电缆绕线轴13转动，释放提水管7和电缆8，控制潜水泵9下降，下降过程中通过调速器17调节下降速度；
II.当潜水泵入水时，触发水位检测器14发出警报；继续下降，到达设定位置后，关闭电动机16；
III.通过操控台15开启潜水泵9，开始提水，水经过提水管7从出水口流出，采集水样。
本发明的有益效果在于以下几个方面：
1.设备高度集成：驱动系统、控制系统、支撑架系统、管线系统和运输系统一体化，设备尺寸小、重量轻，可操作性。
2.安装分线盘，有效防止了输水管和线缆缠绕问题。
3.运用调速器的直流电机，使水泵、管线的下降和上升更为平稳，并且解决了线缆和水泵下降超过30m时由于自重导致速度较难控制的问题。
4.设计出适合的支撑架比例和绕线轴的位置，解决了因线缆和水泵下降深度过大导致设备前翻的问题。
附图说明
图1是本发明一种优选实施方式的装置结构示意图。
图2是本发明一种优选实施方式的结构架结构示意图。
图3是本发明一种优选实施方式的提水管绕线轮纵向剖面结构示意图。
图4是本发明一种优选实施方式工作状态的尺寸示意图。
图5是本发明一种优选实施方式的实物照片一。
图6是本发明一种优选实施方式的实物照片二。
具体实施方式
实施例1多功能全自动地下水水样采集装置
如图1所示，在本发明的一种优选实施方式中，多功能全自动地下水水样采集装置包括结构架1、电动机16、调速器17、提水管绕线轮10、皮带18、电缆绕线轮12、提水管7、电缆8、伸缩式分线盘支架5、分线盘6、潜水泵9、水位检测器14和控制台15。
结构架1为推车结构，其底部装有车轮3，如图2所示。如图1所示，电动机16、调速器17、提水管绕线轮10和电缆绕线轮12安装在结构架1下部。提水管绕线轮10安装在结构架1下部中心位置，电缆绕线轮12安装在结构架1下部后侧。结构架上部前方安装伸缩式分线盘支架5。结构架上部后方设置推车手柄19，控制台15安装在推车手柄19下方。工作状态时，分线盘支架5伸展开，其伸展长度和倾斜角度保证其以提水管绕线轴11为支点的力矩与电缆绕线轮12相对于该支点的力矩相当，从而保证结构架1稳定，避免因线缆和水泵下降深度过大导致设备前翻。
如图3所示，提水管绕线轮10中心为提水管绕线轴11，提水管绕线轴11上具有中空管111，该中空管的一端为进水口连接提水管7，另一端为出水口112。
如图1所示，电缆绕线轮12中心为电缆绕线轴13。皮带18环绕提水管绕线轴11和电缆绕线轴13。电动机16上安装调速器17，提水管绕线轴11连接调速器17。
分线盘6为具有两条滑道的滑轮，分线盘6固定在伸缩式分线盘支架5顶端。提水管7与电缆8分别置于分线盘6的两条滑道内。提水管前端与潜水泵连9接，提水管末端与提水管绕线轴11上的进水口相连，并缠绕在提水管绕线轮10上。水位检测器14置于潜水泵9的进水口端。电缆8前端与潜水泵9相连，电缆末端连接控制台15，并缠绕在电缆绕线轮12上。
控制台15为集成电路板，电动机16、调速器17、潜水泵9和水位检测器14分别与控制台15连接。
图4是本发明一种优选实施方式工作状态的尺寸示意图。控制台15前端与井口的间距为430mm。分线盘支架展开长度为980mm，分线盘支架水平夹角为43°。提水管绕线轮10和电缆绕线轮12的轮间距为350mm，电缆绕线轮有效直径为140mm，提水管绕线轮有效直径为220mm。提水管水平夹角为47°，电缆水平夹角为36°。提水管绕线轮10与分线盘间距为1360mm，电缆绕线轮12与分线盘间距为1470mm。测井水深为20m。该装置的实物照片如图5和图6所示，折叠后外形尺寸为750mm×620mm×800mm。
采集水样时，首先接通电源，通过操控台开启水位检测器。然后开启电动机，电动机驱动绕线单元，控制水泵下降，下降过程中可视实际情况通过调速器调节下降速度，当水泵入水时，触发水位检测器发出警报；继续下降，到达特定位置后，关闭电动机。通过操控台开启水泵，开始提水，水经过提水管从提水管绕线轴的进水口进入该轴内，并从该轴出水口流出，利用相应容器即可采集水样。
实施例2地下水水样定深采集
采用实施例1所述装置，采集步骤如下：
(1)检查安装：检查所述采集设备各部件是否正常运行。如正常则将该采集装置置于监测井周围的地面上。将分线盘提升到适当高度，并将电缆和提水管分别置于分线盘的2条滑道内；将水泵垂直置于待测井口正上方。
(2)水泵下井：通过操控台开启水位检测器、开启电动机，调解调速器控制水泵下井速度小于12米/分，缓慢下降水泵。当水位检测器接触到水面时，触发水位检测器发出报警。控制电动机继续下降水泵，到达预定深度后(根据采样要求，深度可以为10米、20米或30米)，关闭电动机。
(3)提水收集：通过操控台启动水泵，开始提水。待测水样通过水泵上经提水管缓慢上升，并从提水管绕线轴的进水口进入，从提水管绕线轴的出水口流出。经过10-15min后，取相应的容器从出水口收集待测水样。
(4)水泵提升：待测水样采集完毕，通过操控台关闭水泵、关闭水位检测器，开启电动机，电动机驱动提水管绕线轮转动，开始缠绕提水管，同时通过皮带带动电缆绕线轮缠绕电缆，待水泵完全提升出检测井后，关闭电动机，切断电源，将水泵固定，移动采集设备至下一检测井，继续监测工作。
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 (2)

1.一种多功能全自动地下水水样采集装置，其特征在于，其包括结构架(1)、电动机(16)、调速器(17)、提水管绕线轮(10)、皮带(18)、电缆绕线轮(12)、提水管(7)、电缆(8)、伸缩式分线盘支架(5)、分线盘(6)、潜水泵(9)、水位检测器(14)和控制台(15)；
电动机(16)、调速器(17)、提水管绕线轮(10)、电缆绕线轮(12)、伸缩式分线盘支架(5)和控制台(15)固定在结构架(1)上；
提水管绕线轮(10)中心为提水管绕线轴(11)，电缆绕线轮(12)中心为电缆绕线轴(13)；皮带(18)环绕提水管绕线轴(11)和电缆绕线轴(13)；电动机(16)上安装调速器(17)；提水管绕线轴(11)连接调速器(17)；提水管绕线轴(11)上具有进水口和出水口；
分线盘(6)为具有两条滑道的滑轮，分线盘(6)固定在伸缩式分线盘支架(5)顶端；提水管(7)与电缆(8)分别置于分线盘(6)的两条滑道内；提水管前端与潜水泵（9）连接，提水管末端与提水管绕线轴(11)上的进水口相连，并缠绕在提水管绕线轮(10)上；水位检测器(14)置于潜水泵(9)的进水口端；电缆(8)前端与潜水泵(9)相连，电缆末端连接控制台(15)，并缠绕在电缆绕线轮(12)上；
分线盘支架展开长度为980mm，分线盘支架水平夹角为43°；提水管绕线轮(10)和电缆绕线轮(12)的轮间距为350mm，电缆绕线轮有效直径为140mm，提水管绕线轮有效直径为220mm；提水管水平夹角为47°，电缆水平夹角为36°；提水管绕线轮(10)与分线盘间距为1360mm，电缆绕线轮(12)与分线盘间距为1470mm；
电动机(16)、调速器(17)、潜水泵(9)和水位检测器(14)分别与控制台(15)连接，电动机(16)为直流电动机；
结构架(1)为推车结构，其底部装有车轮(3)；所述电动机(16)、调速器(17)、提水管绕线轮(10)和电缆绕线轮(12)安装在结构架(1)下部；提水管绕线轮(10)安装在结构架(1)下部中心位置，电缆绕线轮(12)安装在结构架(1)下部后侧；结构架上部前方安装伸缩式分线盘支架(5)；结构架上部后方设置推车手柄(19)；控制台(15)安装在推车手柄(19)下方；
提水管绕线轴(11)上具有中空管(111)，该中空管的一端为进水口，连接所述提水管(7)，另一端为出水口(112)。
2.一种多功能全自动地下水水样采集方法，其特征在于，该方法采用权利要求1所述的装置，并进行如下操作：
I.接通电源后，通过操控台(15)开启水位检测器(14)；开启电动机(16)，电动机驱动提水管绕线轴(11)并带动电缆绕线轴(13)转动，释放提水管(7)和电缆(8)，控制潜水泵(9)下降，下降过程中通过调速器(17)调节下降速度；
II.当潜水泵入水时，触发水位检测器(14)发出警报；继续下降，到达设定位置后，关闭电动机(16)；
III.通过操控台(15)开启潜水泵(9)，开始提水，水经过提水管(7)从出水口流出，采集水样。
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