CN107796664A - 一种定深度采集微量流体的装置及其采集方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于采集定深度微量流体的装置及其采集方法。装置包括壳体，所述壳体内部具有一空腔，壳体顶部具有第一开孔，壳体底部具有第二开孔，所述第一开孔和第二开孔均和所述空腔相连通；一第一缆绳，连接在所述壳体的顶端；一弹性球囊，设置在所述壳体内部的空腔底部，所述弹性球囊具有一个开口端，所述开口端穿出壳体底部的第二开孔设置；一压重块，设置在所述壳体内部的空腔内位于所述弹性球囊的上部，并且可在所述空腔内上、下移动，所述压重块的顶端连接有第二缆绳的一端，第二缆绳的另一端穿出壳体顶部的第一开孔设置。本装置全部为机械式设计制造，具有携带和使用方便，持久耐用的特点。

Description

一种定深度采集微量流体的装置及其采集方法

技术领域

本发明属于地质工程、水文与水资源环境、环境科学、岩土工程以及海洋科学领域，具体是一种定深度采集微量流体的装置与流体采集方法。

背景技术

在地下水流场研究上，2008年前用放射性同位素示踪仪进行地下水流速的测定，2008年后由于放射性同位素的使用受到严格限制，新的地下水流速测定方法不再使用放射性同位素，而采用绿色环保又满足稀释定理的无机化合物，直接测定投放到地下水中的示踪剂浓度，为此需要采集地下水样，但需要的水量很少，一般10ml就够。在水环境研究领域，如需要对某个特定水质指标进行研究，也需要采集特定深度上的水样，需要的水量也很小。而现有定深度水样的采集设备所采集水样的水量都比较大，设备体积大，结构复杂，不适用于多次、多深度、微量水样的采集。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提出一种定深度采集微量流体的装置，具有体积小、结构简单、便于携带以及使用方便的效果。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下具体的技术方案：

一种定深度采集微量流体的装置，包括一壳体，所述壳体内部具有一空腔，壳体顶部具有第一开孔，壳体底部具有第二开孔，所述第一开孔和第二开孔均和所述空腔相连通；

一第一缆绳，连接在所述壳体的顶端；

一弹性球囊，设置在所述壳体内部的空腔底部，所述弹性球囊具有一个开口端，所述开口端穿出壳体底部的第二开孔设置；

一压重块，设置在所述壳体内部的空腔内位于所述弹性球囊的上部，并且可在所述空腔内上、下移动，所述压重块的顶端连接有第二缆绳的一端，第二缆绳的另一端穿出壳体顶部的第一开孔设置。

所述壳体包括顶盖、中部筒体以及底座，其中，所述顶盖的中心位置开设有所述第一开孔，顶盖与中部筒体之间螺纹连接；所述底座的中心位置开设所述第二开孔，底座和中部筒体之间螺纹连接。

所述压重块的底部和所述弹性球囊接触的一端具有一倒锥台结构。

所述弹性球囊为洗耳球，所述洗耳球的开口端伸出壳体底部所述第二开孔。

所述壳体的底部位于第二开孔的周围开设有若干底部透水孔，所述壳体侧壁上开有若干侧部透水孔。

所述底部透水孔的直径小于所述侧部透水孔的直径。

一种基于所述定深度采集微量流体的装置进行定深度水样采集的方法，包括如下几个步骤：

第一步、在整个装置沉入流体内前，让第一缆绳受力，第二缆绳不受力，这时的压重块由于自身重力很大而将弹性球囊压扁；

第二步、通过第一缆绳将整个装置缓慢沉入到预定的深度，沉放过程中第二缆绳始终与第一缆绳平行相伴一起下行但不受力；

第三步、到达预定深度后，让第二缆绳受力，第一缆绳不受力，这时的压重块与弹性球囊分离，弹性球囊获得释放，由于自身具有弹性而从压扁状态恢复成原始的球形状态，同时将流体吸入球内；

第四步、接着通过第二缆绳将整个装置缓慢提升上来，提升过程中第一缆绳始终与第二缆绳平行相伴一起上行但不受力；

第五步、最后将弹性球囊取出，把弹性球囊内的流体挤入容器内，预定深度上流体的采集过程结束。

有益效果：

本发明一种定深度采集微量流体的装置，采用机械式设计制造，可以对特定水质指标进行专门性研究而需要采集微量水样，具有体积小、重量轻、方便携带、使用方便以及持久耐用的特点。

附图说明

图1为本发明装置的纵向切面示意图；

图2为压重块的结构示意图；

图3为具体实施例中装置顶盖的纵向切面示意图；

图4为本发明装置的底视图；

其中，1为中部筒体；2为第一缆绳；3为第二缆绳；4为压重块；5为弹性球囊；6为顶盖；（7,8）为螺纹接口；9为底座；10为侧壁；11为底部透水孔；12为第二开孔。

具体实施方式

下面结合说明书附图以及具体实施例对本发明装置的技术方案作进一步详细说明。

实施例

如图1~图4所示，本发明一种定深度采集微量流体的装置包括以下几个部件：

（一）由顶盖、圆柱形筒、底座组成的装置外壳；

（二）由压重块和洗耳球组成的内部吸水系统；

（三）有2根缆绳组成的动力系统。

图1为整个装置的纵切面结构示意图，外壳由中部筒体1、顶盖6以及底座9组成；内部吸水系统由压重块4、弹性球囊5组成；

动力系统由第一缆绳2和第二缆绳3组成。

图2为顶盖的纵切面图；

图3为圆柱体压重块及底部倒锥体；

各组成部分的特征如下：

中部筒体1用金属材料加工，最好是不锈钢材料。侧壁带有侧部透水孔，透水孔越大越好，呈梅花形展布，是为了便于筒内外流体的对流交换。

第一缆绳2和第二缆绳3分别系于顶盖和圆柱体压重块上。在流体采集过程中只有其中的一根缆绳是受力的，另一根则相伴随行。

压重块4，其底部呈倒锥形。倒锥形是为了更好地压扁弹性球囊，使弹性球囊完全压扁。压重块的顶部与顶盖之间要留有一定的高度空间，以便于压重块在空腔内有活动空间从而当需要和弹性球囊分离时能够从弹性球囊上离开从而释放洗耳球。

弹性球囊5，优选为医用洗耳球，根据流体采集量选择适当大小的洗耳球。

顶盖6，其内径、外径与中部筒体1一致，与中部筒体1之间可以螺纹相接，也可以直接连接成一体。

底座9，由外壁和中隔组成。外壁的内径、外径与中部筒体1一致，上面带有大的穿透孔，也呈梅花形展布。中隔是为了安放弹性球囊5，中隔的中央具有第二开孔，见图4。

底部透水孔11：底座中隔上的小穿透孔，其作用是为了让中隔上下的流体流体通畅。

第二开孔12：底座上的中央孔，其尺寸在本实施例中根据洗耳球大小决定。

本发明装置的制作及组装过程：

第一步，材料购买与加工：

需要购买的材料有：

（1）不锈钢钢管，用于加工中部筒体1。内径小于45mm，外径大于51mm，长度250mm，加工成内径45mm、外径51mm、长度235mm的钢管，并在两端加工连接螺纹。

（2）外径不小于51mm的不锈钢棒，用于加工顶盖和底座，加工成外径51mm顶盖和底座。按图2和图4加工。

（3）外径不小于45mm的不锈钢棒，用以加工压重块4，加工成外径45mm。

（4）购买洗耳球，可以选择35ml规格的洗耳球。

（5）购买直径3mm的钢丝绳和小螺帽，小螺帽用于焊接在顶盖的顶面和压重块的顶面，便于连接缆绳。

第二步，组装：

（1）将小螺帽焊接在顶盖的顶面和压重块的顶面；

（2）将顶盖拧在中部筒体1的顶部螺纹上，再将压重块装入中部筒体1内；

（3）将洗耳球放进底座内，洗耳球的锥形开口端向下穿过底座中隔的第二开孔；

（4）将底座拧在中部筒体1的底部螺纹上；

（5）将缆绳与顶盖和压重块连接；

利用本发明定深度采集微量流体的装置对流体采集的方法是：

第一步、在整个装置沉入流体内前，让第一缆绳受力，第二缆绳不受力，这时的压重块由于自身重力很大而将弹性球囊压扁；

第二步、通过第一缆绳将整个装置缓慢沉入到预定的深度，沉放过程中第二缆绳始终与第一缆绳平行相伴一起下行但不受力；

第三步、到达预定深度后，让第二缆绳受力，第一缆绳不受力，这时的压重块与弹性球囊分离，弹性球囊获得释放，由于自身具有弹性而从压扁状态恢复成原始的球形状态，同时将流体吸入球内；

第四步、接着通过第二缆绳将整个装置缓慢提升上来，提升过程中第一缆绳始终与第二缆绳平行相伴一起上行但不受力；

第五步、最后将弹性球囊取出，把弹性球囊内的流体挤入特定的容器内，特定深度上流体的采集过程结束。

Claims (7)

1.一种定深度采集微量流体的装置，其特征在于，包括一壳体，所述壳体内部具有一空腔，壳体顶部具有第一开孔，壳体底部具有第二开孔，所述第一开孔和第二开孔均和所述空腔相连通；

一第一缆绳，连接在所述壳体的顶端；

一弹性球囊，设置在所述壳体内部的空腔底部，所述弹性球囊具有一个开口端，所述开口端穿出壳体底部的第二开孔设置；

一压重块，设置在所述壳体内部的空腔内位于所述弹性球囊的上部，并且可在所述空腔内上、下移动，所述压重块的顶端连接有第二缆绳的一端，第二缆绳的另一端穿出壳体顶部的第一开孔设置。

2.根据权利要求1所述的定深度采集微量流体的装置，其特征在于，所述壳体包括顶盖、中部筒体以及底座，其中，所述顶盖的中心位置开设有所述第一开孔，顶盖与中部筒体之间螺纹连接；所述底座的中心位置开设所述第二开孔，底座和中部筒体之间螺纹连接。

3.根据权利要求1所述的定深度采集微量流体的装置，其特征在于，所述压重块的底部和所述弹性球囊接触的一端具有一倒锥台结构。

4.根据权利要求1所述的定深度采集微量流体的装置，其特征在于，所述弹性球囊为洗耳球，所述洗耳球的开口端伸出壳体底部所述第二开孔。

5.根据权利要求1所述的定深度采集微量流体的装置，其特征在于，所述壳体的底部位于第二开孔的周围开设有若干底部透水孔，所述壳体侧壁上开有若干侧部透水孔。

6.根据权利要求1所述的定深度采集微量流体的装置，其特征在于，所述底部透水孔的直径小于所述侧部透水孔的直径。

7.一种基于权利要求1所述定深度采集微量流体的装置进行定深度水样采集的方法，其特征在于，包括如下几个步骤：

第一步、在整个装置沉入流体内前，让第一缆绳受力，第二缆绳不受力，这时的压重块由于自身重力很大而将弹性球囊压扁；

第二步、通过第一缆绳将整个装置缓慢沉入到预定的深度，沉放过程中第二缆绳始终与第一缆绳平行相伴一起下行但不受力；

第三步、到达预定深度后，让第二缆绳受力，第一缆绳不受力，这时的压重块与弹性球囊分离，弹性球囊获得释放，由于自身具有弹性而从压扁状态恢复成原始的球形状态，同时将流体吸入球内；

第四步、接着通过第二缆绳将整个装置缓慢提升上来，提升过程中第一缆绳始终与第二缆绳平行相伴一起上行但不受力；

第五步、最后将弹性球囊取出，把弹性球囊内的流体挤入特定的容器内，特定深度上流体的采集过程结束。