CN111855378A - 一种野外天然水样采集系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种野外天然水样采集系统及方法，属于水质分析测试技术领域，解决了现有野外水样采集时无法随时中断采样、过滤膜更换速度慢、工作效率低的问题。野外天然水样采集系统包括盛水漏斗、过滤装置和集样瓶，盛水漏斗用于盛放原始野外天然水样，过滤装置用于过滤原始天然水样中的杂质，集样瓶用于储存经过滤装置过滤后的天然水样；盛水漏斗、过滤装置和集样瓶沿天然水样流动方向依次连接；过滤装置可拆卸安装有过滤组件。本发明能够根据需要随时中断采样，并能够快速更换过滤膜，大幅提高了野外天然水样的采集效率。

Description

一种野外天然水样采集系统及方法

技术领域

本发明涉及水质分析测试技术领域，尤其涉及一种野外天然水样采集系统及方法。

背景技术

野外采集天然水样样本(如河流、湖泊、海洋等)并对天然水样各项物理和化学指标进行分析，是针对天然水样的物理、化学、生物，以及环境科学研究的重要内容。

目前，地质工作者在野外采集天然水样时，由于水样中有泥沙、碎石等杂物，需要在采集现场过滤掉杂质。现有水样采集装置包括盛水漏斗、过滤膜和集样瓶，采样时，先将过滤膜覆盖在集样瓶瓶口，再将漏斗出液口与集样瓶瓶口连接，集样瓶瓶口与漏斗出液口配合将过滤膜固定在集样瓶瓶口，将采集的天然水样倒入漏斗，天然水样经过滤膜进入集样瓶，杂质留在过滤膜上。当集样瓶集满或者过滤膜杂质过多影响过滤效果时，需要中断样品采集，重新更换集样瓶或过滤膜。

现有用于野外水样采集装置，在需要中断样品采集时，需要将漏斗中剩余的天然水体样本全部倒掉，更换新的集样瓶或过滤膜。但如此一来，一方面，需要重新去采集现场采集水体样本，两次采集有一定的时间间隔，导致两次采集的水体样本中元素含量存在差异，影响实验结果的准确性；另一方面，过滤膜的安装费时、费力，连续采集一次水样往外需要更换多次过滤膜，工作强度大，更换过滤膜占用大量时间，严重影响工作效率。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种水样采集装置，用以解决现有野外水样采集时无法随时中断采样、过滤膜更换速度慢、工作效率低的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一方面，提供一种野外天然水样采集系统，包括盛水漏斗、过滤装置和集样瓶，盛水漏斗用于盛放原始野外天然水样，过滤装置用于过滤原始天然水样中的杂质，集样瓶用于储存经过滤装置过滤后的天然水样；盛水漏斗、过滤装置和集样瓶沿天然水样流动方向依次连接；过滤装置可拆卸安装有过滤组件。

进一步地，盛水漏斗通过供液管路与过滤装置连接，供液管路设有供液开关。

进一步地，过滤装置包括过滤组件和过滤筒，过滤筒设有用于安装过滤组件的安装口，过滤组件的尺寸与安装口的尺寸相适配，过滤组件装入安装口后能够与过滤筒的内壁无缝接触。

进一步地，过滤组件包括上过滤架、下过滤架和过滤膜，过滤膜可拆卸安装于上过滤架和下过滤架之间；上过滤架和下过滤架均为镂空结构。

进一步地，上过滤架设有限位部，下过滤架设有限位孔，限位部能够插入限位孔内。

进一步地，过滤筒的内壁设有用于支撑过滤组件的支撑部。

进一步地，过滤筒为圆形筒，过滤组件为圆形结构；安装口的水平投影为半圆形，过滤组件的外径与过滤筒的内径相等。

进一步地，过滤筒为矩形筒，过滤组件为矩形结构，安装口为矩形安装口；矩形安装口的宽度等于过滤筒内壁的宽度，矩形安装口的高度等于过滤组件的高度；过滤组件的外周尺寸与过滤筒内壁的截面尺寸相匹配。

进一步地，过滤筒的出液口与集样瓶的瓶口直接密封连接；或者，过滤筒的出液口通过转接筒与集样瓶的瓶口密封连接。

进一步地，过滤筒与转接筒通过出液管路连接，出液管路上设有出液开关。

进一步地，过滤筒设有外密封组件，外密封组件用于将安装口密封；外密封组件为弹性橡胶密封圈，弹性橡胶密封圈的直径小于转接筒的直径，弹性橡胶密封圈能够套设于过滤筒，并能够将安装口包覆；或者，外密封组件为复位密封件，复位密封件包括外密封部、复位弹簧、固定限位部和释放部；外密封部滑动设于过滤筒的外侧壁，能够将安装口封住，固定限位部用于将外密封部固定于安装口的上方或下方；复位弹簧的一端固定设于过滤筒的侧壁，另一端与外密封部连接；释放部用于将外密封部由固定状态释放为自由状态。

进一步地，过滤组件的数量为两个以上。

进一步地，过滤组件包括内横边、外横边和两个侧边，两个侧通过滑轨与过滤筒内壁密封滑动连接；过滤组件的内横边设有内密封组件，内密封组件的尺寸大于安装口的尺寸，拉出过滤组件后，内密封组件能够从过滤筒的内部将安装口覆盖并封住。

进一步地，下过滤架的内横边设有凸台，凸台的高度等于上过滤架的厚度，下过滤架呈横卧的L型结构，L型结构下过滤架的竖直平面投影高度等于安装口的高度。

进一步地，内密封组件为密封挡板，包括上密封挡板和下密封挡板，上密封挡板设于凸台的上表面，下密封挡板设于下过滤架内横边的下端面，上密封挡板与下密封挡板共面。

进一步地，上密封挡板设有上密封凸起，下密封挡板设有下密封凸起，过滤筒的内壁对应设置有上密封凹槽、下密封凹槽。

进一步地，下密封凸起的长度大于上密封凸起的长度。

进一步地，内密封组件为密封弹片，密封弹片包括弹性挡片，弹性挡片设有弹性卡部和连接部，弹性卡部为L型结构，包括横部与竖部，横部的长度大于竖部的长度，横部与弹性挡片垂直固定连接，竖部与弹性挡片之间的距离等于过滤筒的壁厚，弹性卡部与弹性挡片之间的空隙用于容纳过滤筒的侧壁；弹性卡部的数量为个，包括上弹性卡部和下弹性卡部，上弹性卡部和下弹性卡部对称设于弹性挡片的同侧，上弹性卡部的上横部与下弹性卡部的下横部之间的垂直距离等于安装口的高度，上弹性卡部与弹性挡片形成的空隙开口向上，下弹性卡部与弹性挡片形成的空隙开口向下；弹性挡片的尺寸大于安装口的尺寸，能够从过滤筒的内部覆盖并封住安装口。

进一步地，过滤组件设有把手，把手可拆卸设于下过滤架上。

进一步地，盛水漏斗的顶端设有盖体，盖体与盛水漏斗的顶端进液口接触位置设有密封件。

进一步地，盖体上设有加压孔，加压孔与加压泵通过管路连通。

进一步地，转接筒的竖直侧壁上设有抽气通道，抽气通道斜向上倾斜设置。

进一步地，抽气通道的轴线与转接筒的竖直侧壁的夹角为10-60°。

进一步地，转接筒内设置挡液部，挡液部用于防止已经过滤的水样经抽气通道吸出。

进一步地，挡液部为挡液板，挡液板与转接筒的内壁固定连接，挡液板与转接筒的内壁固定连接点位于抽气通道的安装口的上方，挡液板斜向下设置，挡液板能够引导进入转接筒的水流绕开抽气通道的抽气口。

进一步地，抽气通道伸入转接筒的内部并向下弯折形成弯折管；挡液部为弯折管，弯折管与转接筒的竖直侧壁平行。

进一步地，野外天然水样采集系统还包括支架，支架包括顶层、中间层和底层，盛水漏斗固定安装于顶层，过滤装置安装于中间层，集样瓶置于底层；支架的底部对称设有四个调节脚，调节脚的高度可调节，通过调节四个调节脚使支架保持水平。

进一步地，过滤装置的数量为多个，多个过滤装置构成并列的过滤分支管路，盛水漏斗、过滤分支管路、转接筒和集样瓶沿水样流动方向依次连接。

另一方面，还提供一种野外天然水样采集方法，利用上述的野外天然水样采集系统，步骤为：

将盛水漏斗、过滤分支管路、转接筒和集样瓶沿水样流动方向依次连接；

组装过滤组件，将过滤膜铺设于下过滤架上，将上过滤架扣合在下过滤架上，完成过滤组件的组装；将装有过滤膜的过滤组件装入过滤筒的安装口；

关闭供液开关，打开供液支路开关和出液开关；

将野外采集的天然水样倒入盛水漏斗中，打开供液开关，天然水样经过滤膜过滤后进入集样瓶内。

进一步地，当集样瓶内装满水样需要更换集样瓶时，关闭供液开关和出液开关，更换集样瓶后，再次打开供液开关和出液开关，继续采集水样。

进一步地，若过滤装置设有单个过滤组件，当需要更换某一过滤分支管路的过滤组件时，关闭该条过滤分支管路的供液支路开关，其他过滤分支管路的供液支路继续过滤，抽出需更换的过滤组件，重新安装过滤膜或者直接更换预先组装好的用于备用的过滤组件，过滤组件更换完成后，打开该条过滤分支管路的供液支路开关，继续采集水样。

进一步地，若过滤装置设有多过滤组件，过滤组件设有外密封组件或内密封组件；

当集样瓶的产水量变小时，更换各个过滤分支管路的首层过滤组件，此时，不必关闭供液开关和过滤分支管路的供液支路开关，只需抽出待更换的首层过滤组件，利用过滤组件的外密封组件或内密封组件将过滤筒的安装口封住，下一层过滤组件作为新的首层过滤组件对水样进行过滤；

当集样瓶中的产水量再次变小时，重复上述操作更换下一层过滤组件，直至完成水样采集。

进一步地，在过滤开始前或者在过滤过程中，通过手动真空泵对过滤组件下方的密闭空间进行抽真空处理；和/或，通过加压泵向位于盛水漏斗内的天然水样施加向下的压力。

与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

a)本发明提供的水样采集装置，通过将过滤装置的过滤组件设置为可拆卸结构，可以预先装配多组过滤组件，在野外采样时需要更换过滤膜时，配合供液开关，能够实现快速更换过滤膜，操作方便，显著提高了野外工作效率。

b)本发明提供的水样采集装置，通过在盛水漏斗与过滤装置之间设有供液开关，通过控制供液开关控制盛水漏斗与过滤装置的连通状态，能够根据现场情况随时中断采样，不必倒掉未过滤的天然水样并重新采样，大大节省了时间，显著提高了工作效率，而且避免了因同一批样品分多次采样导致产生误差，进而影响测试结果的可靠性。

c)本发明提供的水样采集装置，过滤装置可拆卸设有多个过滤组件，通过在过滤筒外部设置外密封组件，过滤组件从安装口完全抽出后，外密封组件能够防止水样从过滤组件与安装口之间的间隙溢出；通过在过滤组件设置内密封件，实现了利用过滤组件从过滤筒的内部将安装口封住，只需通过推拉即可实现安装口的密封及过滤组件的安装更换。当上层过滤组件需要更换时，将上层的过滤组件抽出后(过滤组件与过滤筒未完全分离)，上层过滤组件的内横边由过滤筒的内部将安装口封住；或者，将上层的过滤组件完全抽出后(过滤组件与过滤筒完全分离)，利用外密封组件在过滤筒的外部将安装口密封，此时下层过滤组件开始过滤，整个过滤过程不用中断，大大缩短了野外工作时间。

d)本发明提供的水样采集装置，通过设置多个过滤装置，多个过滤装置构成并列的过滤分支管路，每个过滤装置均设于独立的过滤分支管路上，每一条过滤分支管路均能够独立进行水样过滤，所有过滤分支管路能够同时进行水样过滤，大幅提升过滤效率；另外，由于各个过滤分支管路独立设置，过滤分支管路设置开关，当某一过滤装置需要更换过滤膜时，可以随时中断该过滤分支管路，而其他过滤分支管路仍继续过滤，整个过滤过程是持续的，对提升野外工作效率具有重要作用。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为实施例中野外天然水样采集系统的结构示意图一；

图2为实施例中野外天然水样采集系统的结构示意图二；

图3为实施例中转接筒的剖视图；

图4为实施例中圆形过滤组件拆解后的剖视图；

图5为实施例中圆形下过滤架的俯视图；

图6为实施例中圆形上过滤架的仰视图；

图7为实施例中过滤装置的结构示意图；

图8为实施例中野外天然水样采集系统的结构示意图三(未安装过滤组件)；

图9为实施例中矩形下过滤架的俯视图；

图10为实施例中矩形上过滤架的仰视图；

图11为实施例中设置密封挡板的矩形过滤组件拆解后的侧视图；

图12为实施例中设置密封挡板的矩形过滤组件安装后的俯视图；

图13为实施例中密封弹片与矩形过滤组件分离后的侧视图；

图14为实施例中具有多个矩形过滤组件安装口的过滤筒的正视图；

图15为实施例中具有多条过滤管路的野外天然水样采集系统的结构示意图。

附图标记：

1-盛水漏斗；2-过滤装置；20-过滤组件；21-上过滤架；211-限位部；22-下过滤架；221-限位孔；222-卡制部；223-凸台；23-过滤膜；24-把手；25-过滤筒；26-安装口；27-密封挡板；271-密封凸起；28-滑轨；29-弹性卡片；291-弹性卡部；292-连接部；3-转接筒；31-抽气通道；32-挡液部；4-集样瓶；5-供液管路；51-供液开关；52-第一供液支路开关；53-第二供液支路开关；6-出液管路；61-出液开关；62-第一单向阀；63-第二单向阀。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

本发明的一个具体实施例，公开了一种野外天然水样采集系统，如图1至图2所示，包括盛水漏斗1、过滤装置2和集样瓶4，盛水漏斗1用于盛放原始野外天然水样，过滤装置2用于过滤原始天然水样中的杂质，集样瓶4用于储存经过滤装置2过滤后的天然水样；盛水漏斗1、过滤装置2和集样瓶4沿天然水样流动方向依次连接，盛水漏斗1通过供液管路5与过滤装置2连接，供液管路5设有供液开关51，供液开关51用于控制盛水漏斗1与过滤装置2之间的连通状态；过滤装置2的出液口与集样瓶4的瓶口连接，过滤装置2可拆卸安装有过滤组件20。

本实施例中，过滤装置2包括过滤组件20和过滤筒25，过滤筒25设有用于安装过滤组件20的安装口26，过滤组件20的尺寸与安装口26的尺寸相适配，过滤组件20装入安装口26后能够与过滤筒25的内壁无缝接触。

本实例中，过滤筒25的进液口通过供液管路5与盛水漏斗1连接，过滤筒25的出液口与集样瓶4直接密封连接，过滤筒25的出液口与集样瓶4的瓶口相适配；或者，过滤筒25的出液口通过转接筒3与集样瓶4密封连接，过滤筒25与转接筒3通过出液管路6连接，出液管路6上设有出液开关61，转接筒3的出液口与集样瓶4的瓶口相适配。

本实施例中，过滤筒25为圆形筒，即空心圆柱体结构，过滤筒25的横截面为圆形，过滤组件20为圆形结构，如图7所示；或者，过滤筒25为矩形筒，即空心长方体结构，过滤筒25的横截面为矩形，过滤组件20为矩形结构，如图8至图14所示。

本实施例的一个实施方式，过滤筒25为圆形筒，过滤组件20为圆形结构，安装口26的水平投影为半圆形；过滤组件20的外径与过滤筒25的内径相等，过滤组件20装入安装口26后，过滤组件20的侧壁能够与过滤筒25的内壁无缝接触。若过滤筒25为倒漏斗形结构，过滤组件20的水平投影与过滤筒23的出液口的水平投影重合。

本实施例的一个实施方式，过滤筒25为矩形筒，过滤组件20为矩形结构，安装口26为矩形口，设于矩形筒的一个侧面上，矩形安装口26的宽度等于过滤筒25内壁的宽度，矩形口的高度等于过滤组件20的高度(即过滤组件20的厚度)；过滤组件20的外周尺寸与过滤筒25内壁的截面尺寸相匹配，过滤组件20装入安装口26后，过滤组件20的侧壁能够与过滤筒25的内壁无缝接触。

本实施例的一个实施方式，若集样瓶4的瓶口为圆形口，则当过滤筒25与集样瓶4直接连接时，过滤筒25的出液口为圆形口，集样瓶4与过滤筒25采用插拔或螺纹连接的方式密封连接；当过滤筒25与集样瓶4通过转接筒3连接时，转接筒3的出液口为圆形口，集样瓶4与转接筒3采用插拔或螺纹连接的方式密封连接，能够避免采样过程中天然水样与空气接触，保证了水样质量。示例性的，如图1所示，过滤筒25为圆形筒，圆形筒的进液口与盛水漏斗1连接，圆形筒的出液口与集样瓶4直接密封连接，圆形筒为倒漏斗形结构，过滤筒25的进液口为小口，与盛水漏斗1通过供液管路5连接，过滤筒25的出液口为大口，与集样瓶4的圆形口螺纹连接或插拔连接；或者，如图2所示，圆形筒的出液口通过转接筒3与集样瓶4连接，圆形筒与转接筒3通过出液管路6连接，转接筒3的圆形出液口与集样瓶4的圆形口螺纹连接或插拔连接。

本实施例的一个实施方式，若集样瓶4的瓶口为矩形口，则当过滤筒25与集样瓶4直接连接时，过滤筒25的出液口为矩形口，集样瓶4与过滤筒25采用插拔的方式密封连接；当过滤筒25与集样瓶4通过转接筒3连接时，转接筒3的出液口为矩形口，集样瓶4与转接筒3采用插拔的方式密封连接，能够避免采样过程中天然水样与空气接触，保证了水样质量。示例性的，如图8和图14所示，过滤筒25为矩形筒，矩形筒的进液口与盛水漏斗1连接，矩形筒的出液口通过出液管路6与转接筒3连接，出液管路6设有出液开关61，集样瓶4的圆形口与转接筒3的圆形出液口螺纹连接或插拔连接。

本实施例中，盛水漏斗1与过滤筒25一体成型设置，盛水漏斗1与过滤筒25的连接处为细管状结构，供液开关51设于细管状结构上，也就是说，细管状结构构成供液管路5，供液管路5与盛水漏斗1、过滤筒25一体成型；或者，盛水漏斗1与过滤筒25通过供液管路5可拆卸连接，供液开关51设于供液管路5上。进一步地，供液开关51为阀门，阀门能够控制盛水漏斗1与过滤筒25之间供液管路5的连通、断开状态，还能够控制并显示供液管路5内流体进入过滤筒25的流速、流量。

本实施例中，过滤组件20包括上过滤架21、下过滤架22和过滤膜23，过滤膜23可拆卸安装于上过滤架21和下过滤架22之间；为了使水样顺利下漏至集样瓶4内，上过滤架21和下过滤架22均为镂空结构，且具有一定强度，优选采用硬质材料制成。进一步地，上过滤架21和下过滤架22均设置有通孔，通孔为圆形通孔或条形通孔，通孔的数量为一个或多个。

为了防止上过滤架21与下过滤架22发生错位，上过滤架21设有限位部211，下过滤架22设有限位孔221，限位部211能够插入限位孔221，如图4至图6所示，限位部211、限位孔221的数量均为2个以上，且均匀分布。使用时，将过滤膜23铺设于下过滤架22上，将上过滤架21扣合在下过滤架22上，上过滤架21的限位部211插入下过滤架22的限位孔221，限位部211与限位孔221配合将上过滤架21与下过滤架22的位置固定，有效地防止了因上过滤架21与下过滤架22发生错位导致过滤膜23移位或翻卷，影响过滤效果。

为了提高过滤组件20装入安装口26后的稳定性，下过滤架22的外周设有卡制部222，卡制部222与下过滤架22所在平面垂直，卡制部222的设置位置不影响过滤组件20完全装入安装口26，当过滤组件20完全装入安装口26时，卡制部222卡在安装口26上，并能够贴合在安装口26下方的过滤筒25的外侧壁上，从而避免过滤过程中过滤组件20发生晃动，导致过滤组件20与过滤筒25的内壁出现间隙，保证了过滤效果。

为了进一步提高过滤组件20装入安装口26后的稳定性，过滤筒25的内壁设有用于支撑过滤组件20的支撑部，支撑部为环形结构，支撑部所在平面与过滤筒25的中心线垂直。当过滤组件20装入安装口26后，过滤组件20的环周边缘的下表面与支撑部的上表面接触，通过在过滤筒25的内壁设置支撑部，能够使安装后的过滤组件20更稳定，避免了因过滤组件20安装不稳定导致过滤组件20与转接筒3内壁之间产生空隙，从而保证了过滤效果。进一步地，过滤筒25为圆形筒，支撑部为圆环形结构，过滤筒25为矩形筒，支撑部为方环形结构。

本实施例的一个实施方式，过滤筒25为矩形筒，过滤筒25的内壁设置两条滑轨槽，下过滤架22的两侧壁设有与滑轨槽相适配的滑轨28，下过滤架22的滑轨28与过滤筒25内壁的滑轨槽滑动无缝连接，通过设置滑轨滑动密封连接方式，保证过滤组件20与过滤筒25内壁的密封性。

为了防止水样从过滤组件20与安装口26之间的间隙溢出，过滤筒25设有外密封组件，外密封组件包括但不限定于以下两种结构：

第一种外密封组件为弹性橡胶密封圈，弹性橡胶密封圈的直径小于转接筒3的直径，弹性橡胶密封圈能够套设于过滤筒25，并能够将安装口26包覆。使用时，将过滤组件20装入安装口26，再将弹性橡胶密封圈套设在过滤筒25上，调整弹性橡胶密封圈的位置使弹性橡胶密封圈包覆安装口26，将安装口26密封。通过设置弹性橡胶密封圈，结构简单，成本低，操作方便，提高了装置的密封性，有效地防止水样溢出。

第二种外密封组件为复位密封件，复位密封件包括外密封部、复位弹簧、固定限位部和释放部，外密封部滑动设于过滤筒25的外侧壁，能够将安装口26封住，固定限位部用于将外密封部固定于安装口26的上方或下方，外密封部与过滤筒25的外侧壁密封贴合，能够沿过滤筒25的外侧壁上下移动，复位弹簧的一端固定设于过滤筒25的侧壁，另一端与外密封部连接；释放部用于将外密封部由固定状态释放为自由状态。复位弹簧在自然状态下，外密封部能够将安装口26密封，当需要更换安装过滤组件20时，外密封部沿过滤筒25的侧壁移动并挤压复位弹簧，复位弹簧具有恢复弹力，外密封部离开安装口26，使安装口26处于无遮挡状态，此时，利用固定限位部将外密封部固定，将过滤组件20装入安装口26，完成过滤组件20更换后，利用释放部将外密封部释放，外密封部由固定状态释放为自由状态，自由状态的外密封部在复位弹簧的复位弹力作用下，向安装口26移动，直至将安装口26密封。通过设置具有复位功能的外密封组件，能够快速完成过滤组件20的更换及安装口26密封，操作十分方便，大幅提高了装置的密封性，有效地防止了水样溢出；而且外密封部、复位弹簧以及固定释放部均设于过滤筒25上，避免零件丢失，便于野外工作。

为了便于安装、拆卸过滤组件20，过滤组件20设有把手24，把手24设于下过滤架22上，如图5、图7、图11至图13所示，设置把手24便于操作人员安装、拆卸过滤组件20，能够提升操作效率。进一步地，把手24与下过滤架22可拆卸连接，把手24的一端为螺纹杆，下过滤架22的侧壁设置螺纹孔，通过设置可拆卸把手，便于在过滤筒25外安装外密封组件。

本实施例中，盛水漏斗1的顶端设有盖体，盖体能够将盛水漏斗1的进液口密封，盖体与盛水漏斗1的顶端进液口接触位置设有密封件。过滤时，关闭盖体将盛水漏斗1的进液口盖住，能够有效避免过滤过程中水样与空气接触，影响水质。

过厚的杂质颗粒不仅影响过滤膜23的过滤效果，也不利于过滤组件20的更换，因此为了提升过滤效果，盛水漏斗1内设置预过滤组件，预过滤组件为过滤棉或金属滤网，用于过滤天然水样中砂石、水草等大颗粒杂质，避免阻塞供液管路5，防止大颗粒杂质堆积在过滤膜23上。

考虑到不同实验测试对水样中杂质过滤要求不同，有些实验需要过滤掉微米级颗粒杂质或细菌微生物，例如，当过滤膜23为0.45μm滤膜时，配合加压泵使用，加压泵能够向位于过滤膜3上方的天然水样施加向下的压力，在压力的作用下，天然水样经0.45μm滤膜滤除微米级颗粒杂质或细菌微生物。示例性的，在盛水漏斗1的盖体上设有加压孔，加压孔与加压泵通过管路连通，过滤时，将集样瓶4与过滤筒25的出液口密封连接后，将天然水样加入盛水漏斗1中，关闭盖体，打开供液开关51，并启动加压泵进行过滤，经过滤组件20过滤后的水样储存在集样瓶4中。为了进一步加快过滤，过滤筒25或转接筒3设有抽气通道安装口，抽气通道安装口密封安装有抽气通道，抽气通道31位于安装口26的下方，在过滤过程中通过手动真空泵对过滤组件20下方的密闭空间(集气瓶4及连接管路内的空间)抽真空，以加快过滤。如图3所示，抽气通道31设于转接筒3上，抽气通道31斜向上倾斜设置，抽气通道31的轴线与转接筒3的竖直侧壁的夹角为10-60°。

进一步地，转接筒3内设置挡液部32，用于防止抽气过程中已经过滤的水样经抽气通道31吸出。挡液部32包括以下两种结构：第一种，挡液部32为挡液板，挡液板与转接筒的内壁固定连接，挡液板与转接筒3的内壁固定连接点位于抽气通道安装口的上方，挡液板斜向下设置，挡液板能够引导进入转接筒3的水流绕开抽气通道31的抽气口，避免水流直接流经抽气通道31的抽气口。第二种，挡液部32与抽气通道31一体成型，抽气通道31伸入转接筒3的内部，抽气通道31伸入转接筒3的部分向下弯折，抽气通道31的弯折部分为弯折管，弯折管即为挡液部32，弯折管与转接筒3的竖直侧壁平行，防止抽气过程过滤的水样吸出。再进一步地，抽气通道31上设置气体单向阀，允许气体单向抽出，避免外部空气进抽气通道31进入集气瓶4，影响水质。

本实施例中，野外天然水样采集系统还包括支架，用于支撑采集系统，支架多层设置，支架具有三层结构，包括顶层、中间层和底层，盛水漏斗1固定安装于顶层，过滤装置2安装于中间层，集样瓶4置于底层。支架的底部对称设有四个调节脚，调节脚的高度可调节，通过调节四个调节脚使支架的各层能够基本保持水平，能够使采样系统在野外凹凸不平的地面基本保持水平状态，提升了野外工作的便捷性。

利用本实施例的野外天然水样采集系统采集天然水样的方法，包括如下步骤：

将设置于盛水漏斗1与过滤装置2之间的供液开关51关闭；

组装过滤组件20，将过滤膜23铺设于下过滤架22上，将上过滤架21扣合在下过滤架22上，完成过滤组件20的安装；

将装有过滤膜23的过滤组件20插入过滤筒25的安装口26，将集样瓶4的进液口与过滤装置2的出液口固定连接；

将野外采集的天然水样倒入盛水漏斗1中，打开供液开关51，天然水样经过滤膜23过滤后进入集样瓶4内，杂质留在过滤膜23上。

当集样瓶4内装满水样需要中止过滤时，关闭供液开关51，更换集样瓶4后，再次打开供液开关51，继续采集水样；当过滤膜23杂质过多影响过滤效果，需要更换过滤膜23时，关闭供液开关51，抽出过滤组件20，重新安装过滤膜23或者直接更换预先组装好的用于备用的过滤组件20，过滤组件20更换完成后，打开供液开关51，继续采集水样。循环上述操作，直至完成水样采集。

在过滤开始前或者在过滤过程中，通过手动真空泵对过滤组件20下方的密闭空间进行抽真空处理，和/或，通过加压泵向位于盛水漏斗1内的天然水样施加向下的压力，以加快过滤。

与现有技术相比，本实施例提供的水样采集装置，通过在盛水漏斗与过滤装置之间设有供液开关，通过控制供液开关控制盛水漏斗与过滤装置的连通状态，能够根据现场情况随时中断采样，不必倒掉未过滤的天然水样并重新采样，大大节省了时间，显著提高了工作效率，而且避免了因同一批样品分多次采样导致产生误差，进而影响测试结果的可靠性。通过将过滤装置的过滤组件设置为可拆卸结构，可以预先装配多组过滤组件，在野外采样时需要更换过滤膜时，配合供液开关，能够实现快速更换过滤膜，操作方便，显著提高了野外工作效率。

实施例2

本发明的一个具体实施例，公开了一种野外天然水样采集系统，如图8所示，包括盛水漏斗1、过滤装置2、转接筒3和集样瓶4，盛水漏斗1用于盛放原始野外天然水样，过滤装置2用于过滤原始天然水样中的杂质，集样瓶4用于储存经过滤装置2过滤后的天然水样；盛水漏斗1、过滤装置2、转接筒3和集样瓶4沿天然水样流动方向依次连接，盛水漏斗1通过供液管路5与过滤装置2连接，供液管路5设有供液开关51，供液开关51用于控制盛水漏斗1与过滤装置2之间的连通状态；过滤装置2的出液口通过转接筒3与集样瓶4的瓶口连接，过滤装置2与转接筒3通过出液管路6连接，出液管路6上设有出液开关61，用于控制过滤装置2与集样瓶4的连通状态；过滤装置2包括过滤筒25，过滤筒25可拆卸安装至少两个过滤组件20。

本实施例中，过滤筒25设有用于安装过滤组件20的多个安装口26，如图8和图14所示，过滤筒25设有两个安装口26，配套设有两个过滤组件20，过滤组件20的尺寸与安装口26的尺寸相适配，多个过滤组件20平行设置，且与过滤筒25的中心线垂直，过滤组件20装入安装口26后能够与过滤筒25的内壁无缝接触。

本实施例的一个实施方式，过滤组件20可以从安装口26完全抽出，过滤筒25为矩形筒或圆形筒，相应的，过滤组件20为矩形结构或圆形结构。过滤筒25设有外密封组件，过滤组件20从安装口26完全抽出后，外密封组件能够防止水样从过滤组件20与安装口26之间的间隙溢出，外密封组件包括但不限定于以下两种结构：

第一种外密封组件为弹性橡胶密封圈，弹性橡胶密封圈的直径小于转接筒3的直径，弹性橡胶密封圈能够套设于过滤筒25，并能够将安装口26包覆。安装过滤组件20时，先将过滤组件20装入安装口26，再将弹性橡胶密封圈套设在过滤筒25上，调整弹性橡胶密封圈的位置使弹性橡胶密封圈包覆安装口26，将安装口26密封；更换过滤组件20时，移动弹性橡胶密封圈，使弹性橡胶密封圈离开安装口26，并使安装口26完全露出，抽出过滤组件20，并更换新的过滤组件20，再次移动弹性橡胶密封圈的位置使弹性橡胶密封圈包覆安装口26，将安装口26密封。通过设置弹性橡胶密封圈，结构简单，成本低，操作方便，提高了装置的密封性，有效地防止水样溢出。

第二种外密封组件为复位密封件，复位密封件包括外密封部、复位弹簧、固定限位部和释放部，外密封部滑动设于过滤筒25的外侧壁，能够将安装口26封住，固定限位部用于将外密封部固定于安装口26的上方或下方，外密封部与过滤筒25的外侧壁密封贴合，能够沿过滤筒25的外侧壁上下移动，复位弹簧的一端固定设于过滤筒25的侧壁，另一端与外密封部连接；释放部用于将外密封部由固定状态释放为自由状态。复位弹簧在自然状态下，外密封部能够将安装口26密封，当需要更换安装过滤组件20时，外密封部沿过滤筒25的侧壁移动并挤压复位弹簧，复位弹簧具有恢复弹力，外密封部离开安装口26，使安装口26处于无遮挡状态，此时，利用固定限位部将外密封部固定，将过滤组件20装入安装口26，完成过滤组件20更换后，利用释放部将外密封部释放，外密封部由固定状态释放为自由状态，自由状态的外密封部在复位弹簧的复位弹力作用下，向安装口26移动，直至将安装口26密封，在更换上层的过滤组件20时，不必中断水样采集，下层的过滤组件能够正常过滤。通过设置具有复位功能的外密封组件，能够快速完成过滤组件20的更换及安装口26密封，操作十分方便，大幅提高了装置的密封性，有效地防止了水样溢出，并且在更换上层的过滤组件时，下层的过滤组件20能够正常过滤，整个过滤过程不用中断，大幅提升工作效率；而且外密封部、复位弹簧以及固定释放部均设于过滤筒25上，避免零件丢失，便于野外工作。

本实施例的一个实施方式，过滤组件20的最里侧的内横边设置内密封组件，当抽出过滤组件20后，内密封组件能够从过滤筒25的内部将安装口26封住。如图8和图14所示，过滤筒25为矩形筒，如图9至图13所示，过滤组件20为矩形结构，矩形结构的过滤组件20包括四个边，分别为内横边、外横边和两个侧边，滑轨28设于两个侧边，与过滤筒25内壁的滑轨槽密封滑动连接，把手24设于外横边；内密封组件设于过滤组件20的内横边，内密封组件的尺寸大于安装口26的尺寸，拉出过滤组件20后，内密封组件从过滤筒25的内部将安装口26覆盖并封住。矩形结构的过滤组件20包括矩形结构的上过滤架21和下过滤架22，上过滤架21和下过滤架22均包括内横边、外横边和两个侧边，上过滤架21的两个侧边长度小于下过滤架22的两个侧边长度，上过滤架21的内横边、外横边的长度分别与下过滤架22的内横边、外横边的长度相等。下过滤架22的内横边设有凸台223，凸台223的高度等于上过滤架21的厚度，下过滤架22呈横卧的L型结构，L型结构下过滤架22的竖直平面投影高度等于安装口26的高度。

本实施例中，内密封组件包括但不限定于以下两种结构：

第一种结构的内密封组件为密封挡板，密封挡板设于下过滤架22的内横边。如图11至图12所示，密封挡板27设于凸台223的上表面和下过滤架22的内横边的下端面，也即上密封挡板设于凸台223的上表面，下密封挡板设于下过滤架22内横边的下端面，上密封挡板与下密封挡板共面，密封挡板27的长度大于或等于下过滤架22的边长。当上过滤架21扣合在下过滤架22上，上过滤架21的限位部211插入下过滤架22的限位孔221，限位部211与限位孔221配合将上过滤架21与下过滤架22的位置固定，此时，上过滤架21的上表面与凸台223的上表面共面。当需要更换过滤组件20时，将过滤组件20从安装口26拉出(过滤组件20不完全抽出，凸台223的一部分位于过滤筒25内)，由于下过滤架22的内横边的上、下两个端面均设置密封挡板27，一方面能够防止过滤组件20脱离过滤筒25，另一方面能够将安装口26密封，防止漏液。

进一步地，密封挡板27设有密封凸起271，过滤筒25的内壁设有与密封凸起相适配的密封凹槽，也即上密封挡板设有上密封凸起，下密封挡板设有下密封凸起，过滤筒25的内壁对应设置有上密封凹槽、下密封凹槽。当需要更换过滤膜23时，将过滤组件20拉出，使密封挡板27靠近安装口，直至贴紧过滤筒25的内壁，此时密封凸起271装配进入过滤筒25的密封凹槽内，密封凸起271与密封凹槽配合，实现从过滤筒的内部将安装口26密封，有效地防了止水样溢出。

进一步地，下密封凸起的长度大于上密封凸起的长度，相应的，过滤筒25的内壁设置与下密封凸起、上密封凸起长度相适应的下密封凹槽、上密封凹槽。由于拉出过滤组件20后，过滤组件20的重心位于安装口26的外侧，过滤组件20与安装口26的接触支撑点位于下过滤架22的内侧边的下端面，在重力作用下，下过滤架22设置把手24的一侧会发生下沉，内侧边一侧上翘，导致上密封凸起向上密封凹槽中挤压，而下密封凸起将从下密封凹槽中向外脱出一定距离，正是由于上、下密封凸起长短差异设置，即便下密封凸起将从下密封凹槽中向外脱出一定距离也能够与下密封凹槽密封接触，此结构设置不仅克服了下密封凸起向外脱出可能影响密封性的缺陷，而且使过滤组件20与安装口26具有上、下双重密封，显著提高了过滤装置的密封性能。

第二种结构的内密封组件为密封弹片，密封弹片设于下过滤架22的内横边。如图13所示，密封弹片包括弹性挡片29，弹性挡片29设有弹性卡部291和连接部292，弹性挡片29的尺寸大于安装口26的尺寸，能够完全覆盖安装口26并将其封住，弹性卡部291为L型结构，包括横部与竖部，横部的长度大于竖部的长度，横部与弹性挡片29垂直固定连接，竖部与弹性挡片29之间的距离等于过滤筒25的壁厚，弹性卡部291与弹性挡片29之间的空隙用于容纳过滤筒25的侧壁，弹性卡部291和密封弹片能够对过滤筒25的侧壁施加挤压力，实现对安装口26的密封作用。弹性卡部291的数量为2个，包括上弹性卡部和下弹性卡部，上弹性卡部和下弹性卡部对称设于弹性挡片29的同侧，上弹性卡部的上横部与下弹性卡部的下横部之间的垂直距离等于安装口26的高度，上弹性卡部与弹性挡片29形成的空隙开口向上，下弹性卡部与弹性挡片29形成的空隙开口向下。下过滤架22的内横边的侧壁设有连接孔，连接部292能够装入并固定在连接孔内，连接孔的中心线垂直于凸台223的顶面，凸台223的顶面设有螺钉孔，螺钉孔位于沉槽内，通过螺钉将连接部292与凸台223固定。

进一步地，弹性挡片29设有挡片密封凸起，挡片密封凸起与密封挡板27的密封凸起271的结构及作用相同，挡片密封凸起与过滤筒25内壁设置的密封凹槽相适配，提升了过滤装置的密封性能。

实施时，预先将密封弹片卡设安装在安装口26上，将组装好的过滤组件20与密封弹片的连接部292通过螺钉固定连接；过滤组件20与密封弹片连接完成后，握住把手24将过滤组件向过滤筒25内推入，在推入力的作用下，弹性卡部291发生形变，竖部向把手24一侧弯曲，直至竖部进入过滤筒25内，继续向过滤筒25内施加推力，直至过滤组件20的内横边抵靠在过滤筒25的内侧壁上，完成过滤组件20的装入。当需要更换过滤组件20时，握住把手24将过滤组件20向过滤筒25外侧拉动，在拉力的作用下，弹性卡部291的竖部首先抵靠在过滤筒25的内侧壁，随着拉力的不断加大，弹性卡部291发生形变，竖部向远离把手24一侧弯曲，直至竖部达到过滤筒25的外部，过滤筒25的侧壁被夹持在弹性卡部291与弹性挡片29之间的空隙，弹性卡部291和密封弹片能够对过滤筒25的侧壁施加挤压力，实现对安装口26的密封作用。

本实施例的过滤装置，通过在过滤组件20设置内密封件实现了利用过滤组件20从过滤筒25的内部将安装口26封住，只需通过推拉即可实现安装口26的密封及过滤组件20的安装更换，操作简单。具有内密封件的过滤组件20尤其适用于具有多个过滤组件20的过滤装置2，如图8至图13所示，过滤筒25设有两个安装口26，配套设有两个过滤组件20。使用时，上、下两个过滤组件20均装入安装口26，当上层过滤组件20需要更换时，将上层的过滤组件20抽出后，上层过滤组件20的内横边将安装口26封住，此时下层过滤组件20开始过滤，整个过滤过程不用中断，缩短了野外工作时间。

实施例3

本发明的一个具体实施例，公开了一种野外天然水样采集系统，包括盛水漏斗1、过滤装置2、转接筒3和集样瓶4，过滤装置2的数量为多个，多个过滤装置2构成并列的过滤分支管路，盛水漏斗1、过滤分支管路、转接筒3和集样瓶4沿水样流动方向依次连接；过滤装置2的一端通过供液分支管路与供液管路5连通，过滤装置2的另一端通过出液分支管路与出液管路6连通；供液管5上设有供液开关51，出液管路6上设有出液开关61，供液分支管路上设有供液支路开关，出液分支管路上有单向阀，用于防止液体倒灌；每个过滤装置2均设于独立的过滤分支管路上，每一条过滤分支管路均能够独立进行水样过滤，或者，所有过滤分支管路能够同时进行水样过滤。

示例性的，如图15所示，野外天然水样采集系统设有2个过滤装置2，包括两条过滤分支管路，第一过滤装置的进液口通过第一供液分支管路与供液管路5连通，第一供液分支管路上设有第一供液支路开关52，第一过滤装置的出液口通过第一出液分支管路与出液管路6连通，第一出液分支管路设有第一单向阀62；第二过滤装置的进液口通过第二供液分支管路与供液管路5连通，第二供液分支管路上设有第二供液支路开关53，第二过滤装置的出液口通过第二出液分支管路与出液管路6连通，第二出液分支管路设有第二单向阀63。

本实施例中，出液分支管路还设有流量计，能够显示出液分支管路内流体进入出液管路6的流速、流量，通过流速及流量数据判断各过滤分支管路的过滤装置2是否需要更换过滤膜23。

本实施例中的过滤装置2、转接筒3的结构与实施例1、实施例2中的过滤装置2、转接筒3的结构相同，在此不再赘述。

本实例的一个优选实施方式，过滤装置2可拆卸设有多个过滤组件20。

利用本实施例的野外天然水样采集系统采集天然水样的方法，包括如下步骤：

将盛水漏斗1、过滤分支管路、转接筒3和集样瓶4沿水样流动方向依次连接；

组装过滤组件20，将过滤膜23铺设于下过滤架22上，将上过滤架21扣合在下过滤架22上，完成过滤组件20的安装；将装有过滤膜23的过滤组件20插入过滤筒25的安装口26；

关闭供液开关51，打开供液支路开关和出液开关61；

将野外采集的天然水样倒入盛水漏斗1中，打开供液开关51，天然水样经过滤膜23过滤后进入集样瓶4内，杂质留在过滤膜23上；

当集样瓶4内装满水样需要更换集样瓶4时，关闭供液开关51和出液开关61，更换集样瓶4后，再次打开供液开关51和出液开关61，继续采集水样；

若过滤装置2设有单个过滤组件20，当需要更换某一过滤分支管路的过滤组件20时，关闭该条过滤分支管路的供液支路开关，其他过滤分支管路的供液支路继续过滤，抽出需更换的过滤组件20，重新安装过滤膜23或者直接更换预先组装好的用于备用的过滤组件20，过滤组件20更换完成后，打开该条过滤分支管路的供液支路开关，继续采集水样。循环上述操作，直至完成水样采集。

若过滤装置2设有多过滤组件20，过滤组件20设有外密封组件或内密封组件；当过滤一段时间后，集样瓶4的产水量变小，则需要更换各个过滤分支管路的首层过滤组件20，此时，不必关闭供液开关51和过滤分支管路的供液支路开关，只需要抽出待更换的首层过滤组件20，利用过滤组件20的外密封组件或内密封组件将过滤筒25的安装口26封住，下一层过滤组件20作为新的首层过滤组件对水样进行过滤，同样的，更换下一层过滤组件20时，只需抽出待更换的过滤组件20，重复上述操作，直至完成水样采集，整个水样采集过程是绝对连续的。

在过滤开始前或者在过滤过程中，通过手动真空泵对过滤组件20下方的密闭空间进行抽真空处理，和/或，通过加压泵向位于盛水漏斗1内的天然水样施加向下的压力，以加快过滤。

与现有技术相比，本实施例的野外天然水样采集系统具有多个过滤装置，每个过滤装置可以设置可拆卸安装多个过滤组件，多个过滤装置构成并列的过滤分支管路，每个过滤装置均设于独立的过滤分支管路上，每一条过滤分支管路均能够独立进行水样过滤，或者，所有过滤分支管路能够同时进行水样过滤，多个过滤装置能够同时进行过滤，大幅提升过滤效率；另外，由于各个过滤分支管路独立设置，过滤分支管路设置开关，当某一过滤装置需要更换滤膜时，可以随时中断该过滤分支管路，而其他过滤分支管路仍继续过滤，整个过滤过程是持续的，对提升野外工作效率具有重要作用。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种野外天然水样采集系统，其特征在于，包括盛水漏斗(1)、过滤装置(2)和集样瓶(4)，盛水漏斗(1)用于盛放原始野外天然水样，过滤装置(2)用于过滤原始天然水样中的杂质，集样瓶(4)用于储存经过滤装置(2)过滤后的天然水样；盛水漏斗(1)、过滤装置(2)和集样瓶(4)沿天然水样流动方向依次连接；

过滤装置(2)可拆卸安装有过滤组件(20)。

2.根据权利要求1所述的野外天然水样采集系统，其特征在于，盛水漏斗(1)通过供液管路(5)与过滤装置(2)连接，供液管路(5)设有供液开关(51)。

3.根据权利要求1所述的野外天然水样采集系统，其特征在于，过滤装置(2)包括过滤组件(20)和过滤筒(25)，过滤筒(25)设有用于安装过滤组件(20)的安装口(26)；

过滤组件(20)的尺寸与安装口(26)的尺寸相适配，过滤组件(20)装入安装口(26)后能够与过滤筒(25)的内壁无缝接触。

4.根据权利要求3所述的野外天然水样采集系统，其特征在于，过滤组件(20)包括上过滤架(21)、下过滤架(22)和过滤膜(23)，过滤膜(23)可拆卸安装于上过滤架(21)和下过滤架(22)之间；

上过滤架(21)和下过滤架(22)均为镂空结构。

5.根据权利要求4所述的野外天然水样采集系统，其特征在于，上过滤架(21)设有限位部(211)，下过滤架(22)设有限位孔(221)，限位部(211)能够插入限位孔(221)内。

6.根据权利要求4所述的野外天然水样采集系统，其特征在于，过滤筒(25)为圆形筒，过滤组件(20)为圆形结构；

安装口(26)的水平投影为半圆形，过滤组件(20)的外径与过滤筒(25)的内径相等。

7.根据权利要求4所述的野外天然水样采集系统，其特征在于，过滤筒(25)为矩形筒，过滤组件(20)为矩形结构，安装口(26)为矩形安装口；

矩形安装口的宽度等于过滤筒(25)内壁的宽度，矩形安装口的高度等于过滤组件(20)的高度；

过滤组件(20)的外周尺寸与过滤筒(25)内壁的截面尺寸相匹配。

8.根据权利要求3所述的野外天然水样采集系统，其特征在于，过滤筒(25)的出液口与集样瓶(4)的瓶口直接密封连接；

或者，过滤筒(25)的出液口通过转接筒(3)与集样瓶(4)的瓶口密封连接。

9.根据权利要求1至8所述的野外天然水样采集系统，其特征在于，过滤装置(2)的数量为多个，多个过滤装置(2)构成并列的过滤分支管路，盛水漏斗(1)、过滤分支管路、转接筒(3)和集样瓶(4)沿水样流动方向依次连接。

10.一种野外天然水样采集方法，其特征在于，利用权利要求1至9所述的野外天然水样采集系统，步骤为：

将盛水漏斗(1)、过滤分支管路、转接筒(3)和集样瓶(4)沿水样流动方向依次连接；

组装过滤组件(20)，将过滤膜(23)铺设于下过滤架(22)上，将上过滤架(21)扣合在下过滤架(22)上，完成过滤组件(20)的组装；将装有过滤膜(23)的过滤组件(20)装入过滤筒(25)的安装口(26)；

关闭供液开关(51)，打开供液支路开关和出液开关(61)；

将野外采集的天然水样倒入盛水漏斗(1)中，打开供液开关(51)，天然水样经过滤膜(23)过滤后进入集样瓶(4)内。

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