CN111665091A - 一种无源自清洁水质过滤采样装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种无源自清洁水质过滤采样装置，涉及水质监测采样技术领域，包括沿水流方向依次设置的整流锥、多孔陶瓷滤球和采样外管；整流锥为沿中心轴线剖开的半锥状，且剖平面贴近水体环境底部，整流锥的锥面为迎水面，迎水面上开设有进水口组，末端铣有弧面；多孔陶瓷滤球嵌在整流锥末端和采样外管前端之间，可转动；采样外管末端侧壁上开设有出水口组；从采样外管末端引入采样内管，采样内管的前端延伸到在多孔陶瓷滤球后方形成的静水区中进行水质采样。本发明提供的采样装置，过滤杂物，无源自清洁，不仅使用安全，而且使用时间长，不易损坏和变形，可以减少维修和更换次数，制造成本较低，适合大范围推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及水质监测采样技术领域，尤其涉及一种无源自清洁水质过滤采样装置。
背景技术
水环境监测需要从水体中采样，以便分析其成分。在线监测系统持续采样，采样装置长期安装在待检测的水体环境中。水体环境中会有树枝、树叶、生活垃圾和泥沙等杂物，容易堵塞采样装置进水口，造成采样失败。
现有技术中主要采用以下三种方法来避免堵塞。1、采用不锈钢网包覆采样装置以阻止杂物进入；2、采用空气压缩机曝气冲开堵塞物；3、采用浮体平台，依靠控制采样口方向，使采样口背对水流方向来减少吸入杂物的机会。这些措施在一定程度上防止了堵塞，提高了可用性，但存在一定的缺陷。不锈钢网容易被垃圾钩挂，在水流的冲击下造成采样装置及支撑结构断裂、遗失；压缩空气曝气要求配置空气压缩机，因其电压、功率要求高，太阳能供电难以满足；浮体装置在水流冲击下容易发生变形和损坏。这些缺点造成采样设备使用时间短，需要经常维修和更换。
因此，有必要研发出一种无源的自过滤清洁的水质采样装置。
发明内容
为此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，从而提供一种无源自清洁水质过滤采样装置，无源过滤杂物，不仅使用安全，而且使用时间长，不易损坏和变形，可以减少维修和更换次数，制造成本较低，适合大范围推广应用。
为了实现上述目的，本发明提供了一种无源自清洁水质过滤采样装置，包括沿水流方向依次设置的整流锥、多孔陶瓷滤球、采样外管和受到采样外管屏蔽、保护的采样内管。
所述整流锥为沿中心轴线剖开的半锥状，且剖平面贴近水体环境底部，所述整流锥的锥面为迎水面，所述迎水面上开设有进水口组；
所述多孔陶瓷滤球嵌在整流锥末端和采样外管前端之间，可转动；
所述采样外管末端的侧壁上开设有出水口组，从所述采样外管末端引入采样内管，所述采样内管的前端延伸到在陶瓷滤球后方形成的静水区中进行水质采样。
进一步地，所述进水口组包括分别位于迎水面相对两侧的第一进水口组和第二进水口组，所述第一进水口组的进水总面积与第二进水口组的进水总面积不相等。
进一步地，所述第一进水口组和第二进水口组为不同数量的进水狭缝，且两侧的进水狭缝在高度上交错开设。由于受力不均，所述多孔陶瓷滤球嵌在整流锥和采样外管之间，在水流推动下转动。
进一步地，所述滤孔的孔径在0.45-180微米。
进一步地，所述滤孔与陶瓷滤球表面相交处设有锐利的锋刃。
进一步地，所述采样外管的末端设置有尖端朝向陶瓷滤球的支撑锥台，所述采样内管从末端穿入支撑锥台并且从支撑锥台的前端穿出，所述出水口组开设在采样外管对应支撑锥台侧面的位置。
进一步地，所述出水口组包括了多个在采样外管周向间隔设置的出水口。
进一步地，所述进水口组的进水总面积小于出水口组的出水总面积。
进一步地，所述整流锥和采样外管通过螺栓固定在快装底板上，然后将快装底板安装在水体环境中。
进一步地，所述采样外管的末端通过外六角螺母密封连接有钢制波纹软管，所述采样内管从波纹软管的内部一直通向地面。
本发明提供的一种无源自清洁水质过滤采样装置，管道中的污水具有一定的流速，流经整流锥时，大体积杂物被阻挡在外，整流锥锥面倾斜且光滑，不会勾挂垃圾杂物中。污水从进水口组进入到整流锥中，在通过陶瓷滤球时对污水进行过滤以符合水质过滤标准。采样装置自身无需能源，过滤杂物且自清洁，不仅使用安全，而且使用时间长，不易损坏和变形，可以减少维修和更换次数，制造成本较低，适合大范围推广应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式的技术方案，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对发明作进一步详细说明。
图1为本发明的整体结构示意图。
图中各附图标记说明如下。
100、整流锥；110、迎水面；120、进水狭缝；200、陶瓷滤球；210、滤孔；300、采样外管；310、出水口；400、采样内管；500、静水区；600、支撑锥台；700、快装底板；800、波纹软管；900、外六角螺母。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“正面”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，一种无源自清洁水质过滤采样装置，包括沿水流方向依次设置的整流锥100、多孔陶瓷滤球200和采样外管300。本实施例中，以水流方向为标准，上游为前端，下游为末端。多孔陶瓷滤球200嵌在整流锥100的末端和采样外管300的前端，然后整流锥100和采样外管300通过螺栓固定在快装底板700上，再将快装底板700安装在水体环境中。本实施例中，水体环境为污水管道，则快装底板700安装固定在管道内壁的底座上。
整流锥100的侧壁上开设有进水口组，在本实施例中为狭缝，管道中的污水从狭缝进入到整流锥100中，狭缝阻止大体积的杂物进入锥体。多孔陶瓷滤球200的滤孔210孔径在0.45至180微米之间，本实施例中滤孔210的孔径优选为1.6微米，经过粗过滤的污水从狭缝中流过，通过陶瓷滤球200对污水进行第二次过滤。经过两次过滤，除去水质中较大体积的杂物，使待采样的污水符合COD、BOD过滤标准。从采样外管300的末端伸入设置有采样内管400，通过采样内管400对污水进行采样。
具体的，整流锥100为半锥状，具体形状为锥形体沿过锥顶且垂直于底面中心点的中心轴平面剖开后的其中一半锥体。在安装时，剖平面贴在快装底板700上。整流锥100的锥面倾斜且光滑，使杂物无处勾挂，也就不会因此而撕裂采样装置。整流锥100的锥面为迎水面110。整流锥100可是半圆锥，也可以是半棱锥。
本实施例中，管道中的污水具有一定的流速，流经整流锥100时，大体积杂物被阻挡在外，且不会勾挂在整流锥100上，污水进入到整流锥100中，在通过陶瓷滤球200对污水进行第二次过滤。使采样内管400采集到的水质样本符合过滤标准。采样装置自身无需能源，过滤杂物且自清洁，不仅使用安全，而且使用时间长，不易损坏和变形，可以减少维修和更换次数。
在采样外管300末端的侧壁上开设有出水口组，从进水口组进入到采样装置中的水不会全部被采样内管400采样获取，多余的水从出水口组排出。多孔陶瓷滤球200被整流锥100和采样外管300卡住，由于遮挡陶瓷滤球200的后方会形成一个相对静水区500，静水区500中的水流速慢，采样内管400的前端延伸到静水区500中进行水质采样。采样外管300外侧的水流速度大于采样内管400内部的水流速度，水流速度越大，边缘压力越小，所以采样外管300内部的余水会从出水口组被吸出。
进入到整流锥100中的水虽然被过滤掉了体积大的杂物，但其中还是存在泥砂等杂物，陶瓷滤球200嵌在整流锥100末端，所以，会有颗粒物积存在缝隙中，为了将这些颗粒物排出，本实施例中，陶瓷滤球200与整流锥100和采样外管300为活动嵌设，即陶瓷滤球200是可以转动的。水流具有推动力，所以本实施例中，利用水流的推动力，使陶瓷滤球200转动，从而对颗粒物研磨破碎。具体方案为，进水口组包括分别位于迎水面110相对两侧的第一进水组合第二进水组，第一进水组的进水总面积与第二进水组的进水总面积不相等，这使得单位时间内进入到整流锥100中的水量不一致，在流速大致相等的情况下，两侧水量不一致，从而使作用于陶瓷滤球200两侧的受力不均，推动陶瓷滤球200转动。且由于流速矢量的波动，转动方向是随机的。卡在整流锥100和陶瓷滤球200以及陶瓷滤球200和采样外管300之间的颗粒物在陶瓷滤球200的转动下被切割研磨，破碎后随水流排到管道中。
为了增加研磨和破碎的效果，在滤孔210两端与陶瓷滤球200表面相交之处设有锐利的锋刃。在陶瓷滤球200转动的过程中，锐利的锋刃有利于对颗粒物进行研磨破碎。
嵌设在整流锥100和采样外管300之间的也可以是实心玻璃球，该玻璃球在水流扰动下可以发生任意方向的转动，在水流压力下紧贴采样外管300前端以阻止杂质进入。玻璃球适用于较为洁净的地表水的采样。
具体的，第一进水口组为三条进水狭缝120，第二进水组为两条进水狭缝120，进水狭缝120均为腰形孔状，腰形孔状的进水狭缝120为本实施例的优选形状，并不是对进水狭缝120的形状做出的唯一限定。第一进水口组和第二进水口组分别位于锥面110的相对两侧，且两侧的进水狭缝120在高度上交错开设。
出水口组包括了多个出水口310，且多个出水口310在采样外管300的周向侧面间隔设置。采样外管300的水流速高而压力小，使采样外管300内部多余的水和杂质从出水口310被吸附排出。出水口310为腰形孔状，腰形孔状的出水口310为本实施例的优选形状，并不是对出水口310的形状做出的唯一限定。
出水口组的出水总面积大于进水口组的进水总面积，为了多余的水和杂质能够及时排出，保证采样外管300内部水样新鲜。
采样外管300的末端设置有尖端朝向陶瓷滤球200的支撑锥台600，该支撑锥台600成锥台体，底部设有裙边，在采样外管300的末端内面铣有台阶以容纳该裙边，由外六角螺母900压紧密封。采样内管400从支撑锥台600的底面穿入，并且从支撑锥台600的前端穿出，并且采样内管400的前端伸入静水区500中进行水质采样。出水口310设置在支撑锥台600侧面对应的采样外管300上。通过设置支撑锥台600，对采样内管400起到了稳定和支撑的作用，使采样内管400不会在水流的冲击下弯曲变形，有利于取水采样。同时，支撑锥台600压缩了采样外管300的末端内部空间，使富余水样与杂质不会沉积的采样外管300的末端，并且支撑锥台600的侧面坡度压缩了采样外管容积，使得末端流速加快，有利于富余水样和杂质的排出。
采样外管300的末端通过外六角螺母900密封连接有钢制波纹管，并且波纹管一直延伸到地面，采样内管400设置在波纹管内部，也一直延伸到地面。波纹管不仅可以弯曲，而且钢制表面具有一定硬度，能够有效防止采样内管400被挤压破坏。对水质进行采样时，在地面上通过采样内管400吸取水质即可。
本实施例中，整流锥100的锥面为迎水面110，抵挡水流的冲击，需要较大的硬度和耐腐蚀性，而其余部件满足有较强的耐腐蚀性即可。例如采样内管400可采用生活中常见的水管即可，钢制波纹管采用一般的用于热水器的波纹管即可，这使得本采样装置在保证产品质量的情况下，制造成本比较低，适合大范围推广使用。
本发明专利并不限于上述实施方式，采用与上述实施例相同或近似的结构，不同的管径、不同的滤球材质、直径、滤孔尺寸，包括无滤孔，导流锥形制，不同的快装底板结合形式、外形，不同的狭缝数量、位置、方向、尺寸，不同的腰型孔数量、形状、尺寸、倒角形式，均在本发明的保护范围之内。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种无源自清洁水质过滤采样装置，其特征在于，包括沿水流方向依次设置的整流锥、多孔陶瓷滤球和采样外管；
所述整流锥为沿中心轴线剖开的半锥状，且剖平面贴近水体环境底部，所述整流锥的锥面为迎水面，所述迎水面上开设有进水口组；
所述多孔陶瓷滤球嵌在整流锥末端和采样外管前端之间，可转动；
所述采样外管末端的侧壁上开始有出水口组，从所述采样外管末端引入采样内管，所述采样内管的前端延伸到在陶瓷滤球后方形成的静水区中进行水质采样。
2.根据权利要求1所述的一种无源自清洁水质过滤采样装置，其特征在于,所述进水口组包括分别位于迎水面相对两侧的第一进水口组和第二进水口组，所述第一进水口组的进水总面积与第二进水口组的进水总面积不相等。
3.根据权利要求2所述的一种无源自清洁水质过滤采样装置，其特征在于,所述第一进水口组和第二进水口组为不同数量的进水狭缝，且两侧的进水狭缝在高度上交错开设。
4.根据权利要求1所述的一种无源自清洁水质过滤采样装置，其特征在于,所述多孔陶瓷滤球的滤孔孔径为0.45至180微米。
5.根据权利要求4所述的一种无源自清洁水质过滤采样装置，其特征在于,所述滤孔与陶瓷滤球表面相交处设有锐利的锋刃。
6.根据权利要求1所述的一种无源自清洁水质过滤采样装置，其特征在于,所述采样外管的末端设置有尖端朝向陶瓷滤球的支撑锥台，所述采样内管从末端穿入支撑锥台并且从支撑锥台的前端穿出，所述出水口组开设在采样外管对应支撑锥台侧面的位置。
7.根据权利要求6所述的一种无源自清洁水质过滤采样装置，其特征在于,所述出水口组包括了多个在采样外管周向间隔设置的出水口。
8.根据权利要求1所述的一种无源自清洁水质过滤采样装置，其特征在于,所述进水口组的进水总面积小于出水口组的出水总面积。
9.根据权利要求1所述的一种无源自清洁水质过滤采样装置，其特征在于,所述整流锥和采样外管通过螺栓固定在快装底板上，然后将快装底板安装在水体环境中。
10.根据权利要求1所述的一种无源自清洁水质过滤采样装置，其特征在于,所述采样外管的末端通过外六角螺母密封连接有钢制波纹软管，所述采样内管从波纹软管的内部一直通向地面。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN118243889A (zh) * | 2024-05-28 | 2024-06-25 | 四川省生态环境监测总站 | 一种用于水质检测的取样装置 |
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- 2020-07-10 CN CN202010660478.2A patent/CN111665091A/zh active Pending
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| CN118243889A (zh) * | 2024-05-28 | 2024-06-25 | 四川省生态环境监测总站 | 一种用于水质检测的取样装置 |
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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