CN109632379B - 一种水体定时段采样装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水体定时段采样装置，有效的解决了目前电子采样设备易进水损坏，机械采样设备功能不完善的问题；包括多个圆周均布的取样瓶，每个取样瓶的瓶口处装有一个锥形塞，多个取样瓶的上方设有一个水平的转盘，转盘将锥形塞压在取样瓶的瓶口，转盘的边缘开有一个缺口，缺口转至取样瓶上方时，锥形塞打开，转盘的上方设有一个水平的滚筒，滚筒分为三个扇形的腔室，每个腔室上开有一个进液口和一个出液口，滚筒上方设有一个水箱，水箱的底部开有一个出水孔，当腔室上的进液口转动至最高位置时，该进液口位于出水孔的正下方，还包括一个叶轮，叶轮连接有可将水泵至水箱内的微型齿轮泵；本装置不惧水，可任意调节间隔，能长时间持续工作。

Description

一种水体定时段采样装置

技术领域

本发明涉及水体采样领域，具体是一种水体定时段采样装置。

背景技术

河流水质的监测是保护水资源的一种措施，针对河流水质的监控是时间较长的工作；为了解河流水质的变化和分析影响其水质变化的因素，有时需要对河流水体进行定时间隔取样；目前的河流水质定时取样主要有人工取样和自动取样两种方式，人工取样占用人力，效率较低；目前的自动定时取样装置多为电子定时设备，通过电子定时器进行定时，且切换取样瓶的动力源采用电源，由于此类装置是用于有水环境中，电子元件和电源容易受潮或进水造成损坏，对于静止水体进水风险还较为易控，但是对于流动水体，特别是一些流速较快，波浪较大的流动水体，在水流的大力冲击和迸溅的作用下，进水的风险更大，纵使加装防水设施也不能完全消除此风险，并且河流取样很多位于野外，一旦损坏就不能进行及时的维修，甚至不能及时发现；虽然存在一些机械式的定时采样设备，但均是采用齿轮等减速传动设备进行定时，以发条等作为动力源，此类设备定时时长有限，结构比较冗杂，要实现较长的定时间隔，需要多级复杂传动；另外，取样有时需要在一天中取样，有时需要在数天时间内取样，取样间隔变化较大，而目前的机械式定时装置调节间隔非常不方便，无法任意的调节时长，并且发条等储能元件不能持续工作。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明提供了一种水体定时段采样装置，有效的解决了目前电子采样设备易进水损坏，机械采样设备功能不完善的问题。

其解决的技术方案是，一种水体定时段采样装置，包括一个水平的底板，底板上圆周均布多个取样瓶，底板上圆周均布多个与取样瓶一一对应的L型板，L型板的水平段位于取样瓶的上方，每个取样瓶的瓶口处装有一个第一锥形塞，第一锥形塞的上端安装有一个穿过L型板的竖杆，竖杆上端与L型板之间安装有第一压簧，多个取样瓶的上方设有一个水平的转盘，转盘上方同轴固定有一个第一锥齿轮，转盘压在多个竖杆的上端使第一锥形塞塞紧取样瓶的瓶口，转盘的边缘开有一个缺口，缺口转至竖杆的上方时，第一锥形塞在第一压簧的作用下上移使取样瓶的瓶口打开；转盘的上方设有一个水平的滚筒，滚筒的轴线处固定有一个两端伸出滚筒的空心轴，空心轴内穿有一个固定轴，空心轴一端的侧壁上安装有一个径向的卡块，固定轴上的相应位置圆周均布三个定位凹槽，空心轴的另一端安装有与第一锥齿轮啮合的第二锥齿轮32；空心轴上安装有三个将滚筒分隔成三个扇形的腔室的隔板，将每个腔室所对的扇形角度沿顺时针方向记为0到120度，每个腔室的弧面的0度位置均开有一个进液口，60度位置均开有一个出液口；滚筒上方设有一个水箱，水箱的底部开有一个出水孔，当腔室上的进液口转动至最高位置时，该进液口位于出水孔的正下方；还包括一个叶轮，叶轮连接有可将水经水管泵至水箱内微型齿轮泵。

本装置无电化不惧水，可任意调节间隔时长，能长时间持续工作。

附图说明

图1为本发明的主视图。

图2为缺口位于两个取样瓶之间时的转盘位置的俯视图。

图3为缺口位于取样瓶上方时转盘位置的俯视图。

图4为图3中A-A的剖视图。

图5为取样瓶位置的主视剖视图。

图6为滚筒和水箱的主视剖视图。

图7为图6中B部分的放大图。

图8为滚筒的左视图。

图9为图8中C部分的放大图。

各图中点划线代表水面位置。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作出进一步详细说明。

由图1至图9给出，本发明包括一个水平的底板1，底板1上圆周均布多个取样瓶2，底板1上圆周均布多个与取样瓶2一一对应的L型板3，L型板3的水平段位于取样瓶2的上方，每个取样瓶2的瓶口处装有一个第一锥形塞4，第一锥形塞4的上端安装有一个穿过L型板3的竖杆5，竖杆5上端与L型板3之间安装有第一压簧6，多个取样瓶2的上方设有一个水平的转盘7，转盘7上方同轴固定有一个第一锥齿轮8，转盘7压在多个竖杆5的上端使第一锥形塞4塞紧取样瓶2的瓶口，转盘7的边缘开有一个缺口9，缺口9转至竖杆5的上方时，第一锥形塞4在第一压簧6的作用下上移使取样瓶2的瓶口打开；转盘7的上方设有一个水平的滚筒10，滚筒10的轴线处固定有一个两端伸出滚筒10的空心轴11，空心轴11内穿有一个固定轴12，空心轴11一端的侧壁上安装有一个径向的卡块13，固定轴12上的相应位置圆周均布三个定位凹槽14，空心轴11的另一端安装有与第一锥齿轮8啮合的第二锥齿轮32；空心轴11上安装有三个将滚筒10分隔成三个扇形的腔室的隔板15，将每个腔室所对的扇形角度沿顺时针方向记为0到120度，每个腔室的弧面的0度位置均开有一个进液口16，60度位置均开有一个出液口17；滚筒10上方设有一个水箱18，水箱18的底部开有一个出水孔19，当腔室上的进液口16转动至最高位置时，该进液口16位于出水孔19的正下方；还包括一个叶轮20，叶轮20连接有可将水经水管21泵至水箱18内微型齿轮泵22。

还包括一个水平的固定板23，所述的底板1、转盘7、水箱18、滚筒10、叶轮20以及微型齿轮泵22均安装在固定板23上。

所述的卡块13的安装方式为：空心轴11的侧壁上开有径向的通孔24，通孔24的外端口旋装有一个螺堵25，卡块13安装在通孔24内，卡块13与螺堵25之间安装有第二压簧26；通过旋拧螺堵25可一调节卡块13的卡紧力。

所述的出水孔19为小端朝下的锥形孔，锥形孔内安装有一个第二锥形塞27，水箱18的底部安装有一个位于锥形孔上方的水平板28，水平板28上旋装有一个竖向的螺栓29，螺栓29的下端与第二锥形塞27固定连接；通过螺栓29可调节第二锥形塞27的高度，从而调节第二锥形塞27和出水孔19之间的缝隙大小，从而调节出水孔19的出水速度。

所述的缺口9的两个侧面为光滑的曲面，当缺口9经过竖杆5的上端时，可以使竖杆5平稳的弹出和压下。

为使取样瓶2能稳定的放置在底板1上，所述的底板1上圆周均布有多个环形套30，取样瓶2的底部放置在环形套30内。

所述的水箱18为上端封口的箱体，水箱18的侧壁上开有溢流孔31；上端封口可防止水箱18内落入杂物，也能保持其内水面的平静，溢流孔31可使水箱18内的水面稳定在同一高度。

本发明在具体使用时，将本装置放置在待取样的流动水体处，将固定板23通过支腿或或固定在河床或水岸上，使转盘7即其下方的多个取样瓶2位于水面以下，叶轮20的下部也位于水面以下，滚筒10和水箱18位于水面以上，同时将水箱18内装入水，水面高度在溢流孔31位置。

为方便介绍本装置的工作过程，在此将滚筒10的周向均分为三个位置，从滚筒10侧壁的上象限点开始，沿顺时针方向依次为一位置、二位置和三位置，每个位置跨度120度。

初始状态时，转盘7上的缺口9位于两个竖杆5的间隔内不与任何一个竖杆5相对，此时所有的竖杆5均被转盘7压下，第一锥形塞4均将取样瓶2塞紧使其不能进水；滚筒10的其中一个腔室的位于一位置，该腔室的进液口16位于出水孔19的正下方，此时卡块13卡在其中一个定位凹槽14内。

装置安放好以后，水箱18内的水经出水孔19和进液孔流入到一位置的腔室内，同时叶轮20在水流的推动下带动微型齿轮泵22转动，微型齿轮泵22将水泵送至水箱18内，多余的水从溢流孔31流出，从而维持水箱18内的水面始终稳定在溢流孔31的位置，使水箱18内的水压恒定，出水孔19的出水速度恒定；一位置的腔室内的水的重力会对滚筒10产生一个顺时针的转矩，随着该腔室内的水量越来越多，该转矩越来越大，当该转矩达到卡块13和定位凹槽14给滚筒10提供的卡紧力可产生的最大转矩与转盘7转动的阻力之和时，滚筒10会顺时针转动，卡块13被挤出定位凹槽14外，滚筒10转动120度后，装有水的腔室转动至二位置，此时滚筒10位于平衡位置停止转动，同时，三位置的腔室转动至一位置，卡块13卡进下一个定位凹槽14内；滚筒10转动过程中会通过第一锥齿轮8和第二锥齿轮32带动转盘7转动，转盘7每次转动的角度等于相邻两个取样瓶2之间的夹角，转盘7转动过程中，其上的缺口9会经过一个取样瓶2，在缺口9经过取样瓶2时，该取样瓶2上方的竖杆5在第一压簧6的作用下上移，带动第一锥形塞4从该取样瓶2的瓶口拔出，该取样瓶2打开，河水灌入该取样瓶2内，随后缺口9的侧面会将竖杆5逐渐下压，使锥形塞将装满水的取样瓶2塞上密封，缺口9停留在下一个取样瓶2之间的间隔内。

在上述滚筒10转动120后，装有水的腔室位于二位置，此时该腔室的出液口17位于最底部位置，该腔室内的水会经出液口17排出；当一位置的腔室内的水量再次达到一定量时，滚筒10再次转动120度，转盘7再次转动一次，在此过程中下一个取样瓶2开启取样，然后关闭；由于水箱18内的水面恒定，出水孔19的大小恒定，因此出水速度恒定，即滚筒10每两次转动之间的时间间隔恒定，以此实现转盘7的定时转动，取样瓶2定时取样。

需要注意的是，每个腔室内每次的最大集水的水面高度应低于出液口17的位置。

当需要调整取样间隔时，可以采用两种方法，第一种方法是通过螺栓29调节第二锥形塞27的高度，向上调节则第二锥形塞27与出水孔19之间的缝隙变大，出水速度变快，滚筒10转动的时间间隔减小，取样的时间间隔减小，向下调节则第二锥形塞27与出水孔19之间的缝隙变小，出水速度变慢，滚筒10转动的时间间隔增大，取样的时间间隔增大；第二种方法是通过螺堵25调节第二压簧26的预紧力从而调节卡块13的卡紧力，向内旋拧螺堵25则第二压簧26的预紧力增大，卡块13的卡紧力增大，一位置的腔室内需要收集更多的水滚筒10才能转动，因此时间滚筒10转动的时间间隔增大，取样的时间间隔增大；若向外旋拧螺堵25，则第二压簧26的预紧力减小，卡块13的卡紧力减小，一位置的腔室内收集较少的水就可以使滚筒10转动，因此滚筒10转动的时间间隔减小，取样的时间间隔减小。上述两种结构和方法可取其一，也可结合使用。

本发明利用水流的冲击力，通过叶轮20将水泵至水箱18内，将水流的动能转化为势能，再将势能转化为滚筒10的动能驱动转盘7转动进行间隔取样，替换了电源或储能元件，能够持续不停的提供动力，无进水损坏的风险，极适用于水环境；通过水流速度来进行定时，只要水流不停，就可以持续不间断计时定时，工作时长不受任何限制；另外，通过调节水箱18内的水流出的速度，或者调节卡块13的卡紧力，两种方式均可实现任意无级的调节定时的时间间隔，而且调节结构简单可靠，调节非常方便。

综上，本发明是一种针对流动水体，无电化不惧水，可任意调节间隔时长，能长时间持续工作的定时采样装置。

Claims (7)

1.一种水体定时段采样装置，包括一个水平的底板（1），其特征在于，底板（1）上圆周均布多个取样瓶（2），底板（1）上圆周均布多个与取样瓶（2）一一对应的L型板（3），L型板（3）的水平段位于取样瓶（2）的上方，每个取样瓶（2）的瓶口处装有一个第一锥形塞（4），第一锥形塞（4）的上端安装有一个穿过L型板（3）的竖杆（5），竖杆（5）上端与L型板（3）之间安装有第一压簧（6），多个取样瓶（2）的上方设有一个水平的转盘（7），转盘（7）上方同轴固定有一个第一锥齿轮（8），转盘（7）压在多个竖杆（5）的上端使第一锥形塞（4）塞紧取样瓶（2）的瓶口，转盘（7）的边缘开有一个缺口（9），缺口（9）转至竖杆（5）的上方时，第一锥形塞（4）在第一压簧（6）的作用下上移使取样瓶（2）的瓶口打开；转盘（7）的上方设有一个水平的滚筒（10），滚筒（10）的轴线处固定有一个两端伸出滚筒（10）的空心轴（11），空心轴（11）内穿有一个固定轴（12），空心轴（11）一端的侧壁上安装有一个径向的卡块（13），固定轴（12）上的相应位置圆周均布三个定位凹槽（14），空心轴（11）的另一端安装有与第一锥齿轮（8）啮合的第二锥齿轮（32）；空心轴（11）上安装有三个将滚筒（10）分隔成三个扇形的腔室的隔板（15），将每个腔室所对的扇形角度沿顺时针方向记为0到120度，每个腔室的弧面的0度位置均开有一个进液口（16），60度位置均开有一个出液口（17）；滚筒（10）上方设有一个水箱（18），水箱（18）的底部开有一个出水孔（19），当其中一个腔室上的进液口（16）转动至最高位置时，该进液口（16）位于出水孔（19）的正下方，水箱（18）内的水流入该腔室内，该腔室内的水的重力会对滚筒（10）产生一个顺时针的转矩，随着该腔室内的水量越来越多，该转矩越来越大，当该转矩达到卡块（13）和定位凹槽（14）给滚筒（10）提供的卡紧力可产生的最大转矩与转盘（7）转动的阻力之和时，滚筒（10）会顺时针转动，卡块（13）被挤出定位凹槽（14）外，滚筒（10）转动120度后，装有水的腔室转动至最下方，此时滚筒（10）位于平衡位置停止转动，同时，卡块（13）卡进下一个腔室的定位凹槽（14）内；每个腔室内每次的最大集水的水面高度低于出液口（17）的位置；

还包括一个叶轮（20），叶轮（20）连接有可将水经水管（21）泵至水箱（18）内微型齿轮泵（22）。

2.根据权利要求1所述的一种水体定时段采样装置，其特征在于，还包括一个水平的固定板（23），所述的底板（1）、转盘（7）、水箱（18）、滚筒（10）、叶轮（20）以及微型齿轮泵（22）均安装在固定板（23）上。

3.根据权利要求1所述的一种水体定时段采样装置，其特征在于，所述的卡块（13）的安装方式为：空心轴（11）的侧壁上开有径向的通孔（24），通孔（24）的外端口旋装有一个螺堵（25），卡块（13）安装在通孔（24）内，卡块（13）与螺堵（25）之间安装有第二压簧（26）。

4.根据权利要求1所述的一种水体定时段采样装置，其特征在于，所述的出水孔（19）为小端朝下的锥形孔，锥形孔内安装有一个第二锥形塞（27），水箱（18）的底部安装有一个位于锥形孔上方的水平板（28），水平板（28）上旋装有一个竖向的螺栓（29），螺栓（29）的下端与第二锥形塞（27）固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种水体定时段采样装置，其特征在于，所述的缺口（9）的两个侧面为光滑的曲面。

6.根据权利要求1所述的一种水体定时段采样装置，其特征在于，所述的底板（1）上圆周均布有多个环形套（30），取样瓶（2）的底部放置在环形套（30）内。

7.根据权利要求1所述的一种水体定时段采样装置，其特征在于，所述的水箱（18）为上端封口的箱体，水箱（18）的侧壁上开有溢流孔（31）。

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