CN112903356B - 一种地下水采样装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于水文地质勘探技术领域，公开了一种地下水采样装置，包括采样筒、密封件以及采样针，采样筒设置有筒口以及与筒口连通的采样腔室，采样腔室设置在采样筒内，且采样腔室内的气压小于外界的气压，采样筒远离筒口的一端与钻杆的底部连接，密封件设置在筒口处，密封件被配置为密封采样筒以使采样腔室与外界隔绝，采样针的一端设置有进水孔，采样针的另一端设置有出水孔，采样针内设置有连通进水孔以及出水孔的通道，采样针的出水孔置于密封件远离筒口的一端内，且能够在外力作用下穿过密封件进入采样腔室内。采用本发明提供的地下水样采集装置，解决了只能依靠已有的钻孔或者水井获取地下水样的问题，实现了野外灵活获取地下水样品的目的。

Description

一种地下水采样装置

技术领域

本发明涉及水文地质勘探技术领域，尤其涉及一种地下水采样装置。

背景技术

地下水是水资源的重要组成部分，在工农业生产生活、维持地表植被生态系统稳定方面都具有不可或缺的作用，因此，研究地下水的形成、运移、演化具有重要的科学意义。当前，如何准确高效、便捷、高密度地采集目标位置和深度的地下水样品是一个技术难题，现有的地下水样采集大多数是依靠在已有钻孔或机民井中通过水泵抽水采集，但是在无合适钻孔或者水井的地区，无法及时获取不同层位的地下水样品，因此，现有的地下水样采集技术难以满足不同场景下对地下水质量调查和环境监测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种地下水采样装置，以解决在无合适钻孔或者水井的地区，无法及时获取较深层位的地下水样品的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种地下水采样装置，包括：

采样筒，所述采样筒设置有筒口以及与所述筒口连通的采样腔室，所述采样腔室设置在所述采样筒内，且所述采样腔室内的气压小于外界的气压，所述采样筒远离所述筒口的一端与钻杆的底部连接；

密封件，所述密封件设置在所述筒口处，所述密封件被配置为密封所述采样筒以使所述采样腔室与外界隔绝；

采样针，所述采样针的一端设置有进水孔，所述采样针的另一端设置有出水孔，所述采样针内设置有连通所述进水孔以及所述出水孔的通道，所述采样针的所述出水孔置于所述密封件远离所述筒口的一端内，且能够在外力作用下穿过所述密封件进入所述采样腔室内。

作为优选，所述采样针靠近所述密封件的一端设置有连接盘。

作为优选，所述采样筒靠近所述筒口的一端外可滑动地套设有圆柱形套筒，所述圆柱形套筒靠近所述筒口的一端沿轴向开设有开口槽，所述采样筒靠近所述筒口的一端侧壁设置有卡接部，所述卡接部伸入所述开口槽内，且在所述开口槽内滑动，所述开口槽未开口的一端能够与所述卡接部抵接，所述连接盘与所述圆柱形套筒连接，并能够带动所述圆柱形套筒相对于所述采样筒滑动。

作为优选，所述圆柱形套筒靠近所述筒口的一端设置有连接部，所述连接盘与所述连接部连接。

作为优选，所述连接部设置有连接孔，所述连接盘设置有通孔，螺栓穿过所述通孔以及所述连接孔并与螺母螺纹连接以将所述连接部与所述连接盘连接。

作为优选，所述采样筒包括PVC管以及隔离片，所述隔离片密封设置在所述PVC管的一端，所述PVC管内部形成所述采样腔室，所述隔离片远离所述PVC管的一侧与所述钻杆的底部连接。

作为优选，所述采样针远离所述密封件的一端为针状尖端。

作为优选，所述采样针远离所述密封件的一端沿周向设置有多个所述进水孔。

作为优选，所述采样针靠近所述密封件的一端沿周向设置有多个所述出水孔。

作为优选，所述采样筒远离所述筒口的一端设置有内螺纹接头，所述内螺纹接头被配置为与钻杆的底部螺纹连接。

本发明的有益效果：本发明提供的地下水采样装置，通过与钻杆搭配使用，钻机钻至目标层位后，将采样筒通过与钻杆的底部连接，然后逐节连接钻杆插入钻孔中，采样针设置有进水孔的一端接触孔底含水层介质后伸入目标层，随着采样针逐步插入采样目标层，在阻力的作用下，采样针设置有出水孔的一端穿透密封件，采样针的出水孔伸入采样腔室内，由于采样筒进行抽真空处理，采样腔室内的气压小于外界气压，地下水受采样腔室内与外界的压力差作用下，通过采样针进入采样筒的采样腔室内，静置几分钟即可通过拔出钻杆以取出地下水采样装置。采用本发明提供的地下水样采集装置，解决了只能依靠已有的钻孔或者水井获取地下水样的问题，实现了野外灵活获取地下水样品的目的，且操作方便。

附图说明

图1是本发明提供的地下水采样装置的在未采样时的示意图；

图2是本发明提供的地下水采样装置的在采样时的示意图。

图中：

1、采样筒；11、筒口；12、采样腔室；13、卡接部；14、PVC管；15、隔离片；16、内螺纹接头；2、密封件；3、采样针；31、进水孔；32、出水孔；4、连接盘；41、通孔；5、圆柱形套筒；51、开口槽；52、连接部；521、连接孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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或两个元件的相互作用关系。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本实施例提供一种地下水采样装置，如图1和图2所示，包括采样筒1、密封件2以及采样针3，其中，采样筒1设置有筒口11以及采样腔室12，筒口11与采样腔室12连通，采样腔室12设置在采样筒1内，采样腔室12经过抽真空处理后采样腔室12内的气压小于外界气压，采样筒1远离筒口11的一端能够与钻杆的底部连接；密封件2设置在采样筒1的筒口11处，并用于密封采样筒1，经过密封的采样筒1能够使采样腔室12与外界隔绝，防止采样腔室12失去低压环境；采样针3的一端设置有进水孔31，另一端设置有出水孔32，采样针3内设置有通道，进水孔31通过通道与出水孔32连通，采样针3的出水孔32置于密封件2远离筒口11的一端内，当采样针3受到沿轴向的外力作用时，采样针3能够穿过密封件2以实现进水孔31进入密封腔室内。

可选地，采样针3设置有连接盘4，连接盘4位于采样针3靠近密封件2的一端，连接盘4能够在外力作用下带动采样针3伸入采样腔室12，通过设置连接盘4，增大了与目标层的接触面积，当采样针3伸入目标层直至连接盘4与目标层接触时，目标层挤压连接盘4，连接盘4带动采样针3穿过密封件2伸入采样腔室12，保证了采样针3顺利伸入采样腔室12。

本实施例提供的地下水采样装置还包括圆柱形套筒5，圆柱形套筒5可滑动地套设在采样筒1靠近筒口11的一端外，圆柱形套筒5靠近筒口11的一端开设有开口槽51，开口槽51沿轴向开设，采样筒1靠近筒口11的一端设置有卡接部13，卡接部13伸入到开口槽51内并在开口槽51内滑动，开口槽51未开口的一端能够与卡接部13抵接，连接盘4与圆柱形套筒5连接，且连接盘4能够带动圆柱形套筒5相对采样筒1滑动。在地下水采样装置对地下水进行采样时，钻杆向下运动带着采样针3伸入目标层直至连接盘4与目标层接触，连接盘4受目标层挤压带动采样针3穿过密封件2进入采样腔室12的同时，连接盘4带动圆柱形套筒5相对采样筒1向远离筒口11的一端滑动；当需要取出地下水采样装置时，钻杆向上运动带动采样筒1运动，由于采样针3与目标层之间的摩擦力作用，与采样针3通过连接盘4连接的圆柱形套筒5会相对采样筒1滑动，直至卡接部13与开口槽51未开口的一端抵接，钻杆继续向上带动采样筒1运动，由于卡接部13与开口槽51未开口的一端抵接，采样筒1则带着圆柱形套筒5向上移动，钻杆向上提升的力大于采样针3与目标层之间的摩擦力，圆柱形套筒5向上移动带着与连接盘4连接的采样针3移动脱离目标层，因此，钻杆在取地下水采样装置时，采样筒1带动圆柱形套筒5随之移动，圆柱形套筒5带动连接盘4以及与连接盘4连接的采样针3移动，以实现在取出地下水采样装置时，能够将采样针3一同取出，实现采样针3的循环利用。

可选地，圆柱形套筒5靠近筒口11的一端设置有连接部52，圆柱形套筒5通过连接部52与连接盘4连接。作为优选的技术方案，连接部52设置有连接孔521，连接盘4设置有通孔41，连接部52与连接盘4通过螺栓连接，螺栓穿过连接孔521和通孔41后与螺母螺纹连接，以实现连接部52与连接盘4的连接。

本实施例的采样筒1包括PVC管14以及隔离片15，隔离片15设置在PVC管14的一端且对PVC管14进行密封，PVC管14的内部形成采样腔室12，隔离片15远离PVC管14的一端与钻杆的底部连接。PVC管14具有较好的抗拉、抗压强度，耐腐蚀性、耐药品性优良，且具有良好的水密性，通过采用PVC管14，采样筒1的整体性能稳定，不易发生损坏，且PVC管14价格低廉，控制了地下水采样的成本。

可选地，采样筒1远离筒口11的一端设置有内螺纹接头16，内螺纹接头16能够与钻杆的底部螺纹连接，实现采样筒1与钻杆的底部可拆卸连接，便于对采样筒1以及钻杆的携带，而且节省存放空间。

本实施例的采样针3远离密封件2的一端为针状尖端，以便更好地伸入目标层进行水样采集。作为优选，密封件2为硅胶塞，采样针3的进水孔31伸入硅胶塞1/2-2/3的位置，一方面能够满足对采样针3的支撑，另一方面便于采样针3穿入硅胶塞进入采样腔室12，且硅胶塞耐热性、耐寒性、介电性、耐臭氧和耐大气老化性能好，使用温度宽广，存放时间久也不会损坏，保证了采样腔室12的密封效率。

可选地，采样针3远离密封件2的一端设置有多个进水孔31，进水孔31沿周向均布设置在采样针3上，以提高进水效率，更好地对目标层周围的水样进行采集；进一步地，采样针3靠近密封件2的一端设置有多个出水孔32，出水孔32沿周向均布设置在采样针3上，进一步提高出水效率，进水孔31以及出水孔32的直径可依据含水介质粒径不同来相应设置，以适应不同采样环境。作为优选，采样针3为不锈钢采样针3，不锈钢采样针3在保证采样针3结构稳定的同时，避免采样针3发生腐蚀影响采样。

本实施例提供的地下水采样装置的工作过程如下：

先使用小型钻机钻孔，在钻机的钻杆钻至目标层后，取出钻杆，将采样筒1与钻杆的底部连接，逐节连接钻杆将地下水采样装置插入钻孔中，采样针3先伸入目标层中，随着采样针3的不断深入，连接盘4接触目标层的岩土体后受阻力向上移动，采样针3穿过密封件2，采样针3的出水孔32进入采样腔室12内，地下水受采样腔室12内的气压与外界气压的压力差的作用，依次经过采样针3的进水孔31、通道、出水孔32，然后进入采样腔室12内，将地下水采样装置静置几分钟，通过钻杆取出地下水采样装置，钻杆向上运动带动采样筒1运动，采样筒1与圆柱形套筒5发生相对滑动，当采样筒1运动到一定距离时，采样筒1的卡接部13与圆柱形套筒5的开口槽51的未开口端抵接，此时钻杆继续向上带动采样筒1运动时，采样筒1会带动圆柱形套筒5向上移动，圆柱形套筒5通过连接盘4带动采样针3离开目标层，继续提升钻杆直至地下水采样装置完全从钻孔离开，采样过程结束。

采用本实施例提供的地下水样采集装置，克服了只能依靠已有井取地下水样的缺点，实现了野外灵活获取地下水样品和含水介质的目的，而且本实施例提供的地下水采样装置携带方便，操作简单，能够适应不同的采样环境。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种地下水采样装置，其特征在于，包括：

采样筒(1)，所述采样筒(1)设置有筒口(11)以及与所述筒口(11)连通的采样腔室(12)，所述采样腔室(12)设置在所述采样筒(1)内，且所述采样腔室(12)内的气压小于外界的气压，所述采样筒(1)远离所述筒口(11)的一端与钻杆的底部连接；

密封件(2)，所述密封件(2)设置在所述筒口(11)处，所述密封件(2)被配置为密封所述采样筒(1)以使所述采样腔室(12)与外界隔绝；所述密封件（2）为硅胶塞；

采样针(3)，所述采样针(3)的一端设置有进水孔(31)，所述采样针(3)的另一端设置有出水孔(32)，所述采样针(3)内设置有连通所述进水孔(31)以及所述出水孔(32)的通道，所述采样针(3)的所述出水孔(32)置于所述密封件(2)远离所述筒口(11)的一端内，且能够在外力作用下穿过所述密封件(2)进入所述采样腔室(12)内；

所述采样针(3)靠近所述密封件(2)的一端设置有连接盘(4)；

所述采样筒(1)靠近所述筒口(11)的一端外可滑动地套设有圆柱形套筒(5)，所述圆柱形套筒(5)靠近所述筒口(11)的一端沿轴向开设有开口槽(51)，所述采样筒(1)靠近所述筒口(11)的一端侧壁设置有卡接部(13)，所述卡接部(13)伸入所述开口槽(51)内，且在所述开口槽(51)内滑动，所述开口槽(51)未开口的一端能够与所述卡接部(13)抵接，所述连接盘(4)与所述圆柱形套筒(5)连接，并能够带动所述圆柱形套筒(5)相对于所述采样筒(1)滑动。

2.根据权利要求1所述的地下水采样装置，其特征在于，所述圆柱形套筒(5)靠近所述筒口(11)的一端设置有连接部(52)，所述连接盘(4)与所述连接部(52)连接。

3.根据权利要求2所述的地下水采样装置，其特征在于，所述连接部(52)设置有连接孔(521)，所述连接盘(4)设置有通孔(41)，螺栓穿过所述通孔(41)以及所述连接孔(521)并与螺母螺纹连接以将所述连接部(52)与所述连接盘(4)连接。

4.根据权利要求1所述的地下水采样装置，其特征在于，所述采样筒(1)包括PVC管(14)以及隔离片(15)，所述隔离片(15)密封设置在所述PVC管(14)的一端，所述PVC管(14)内部形成所述采样腔室(12)，所述隔离片(15)远离所述PVC管(14)的一侧与所述钻杆的底部连接。

5.根据权利要求1所述的地下水采样装置，其特征在于，所述采样针(3)远离所述密封件(2)的一端为针状尖端。

6.根据权利要求1-5任一项所述的地下水采样装置，其特征在于，所述采样针(3)远离所述密封件(2)的一端沿周向设置有多个所述进水孔(31)。

7.根据权利要求6所述的地下水采样装置，其特征在于，所述采样针(3)靠近所述密封件(2)的一端沿周向设置有多个所述出水孔(32)。

8.根据权利要求1-5任一项所述的地下水采样装置，其特征在于，所述采样筒(1)远离所述筒口(11)的一端设置有内螺纹接头(16)，所述内螺纹接头(16)被配置为与钻杆的底部螺纹连接。