CN112924241A - 一种径流自动采样装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种径流自动采样装置，涉及雨水采集装置技术领域，解决了现有技术中的径流自动采样设备适用性不强的技术问题。该装置包括径流水管和采样组件，采样组件设置于径流水管的下方且与径流水管相连通，在径流水管上设有流量监测装置，在采样组件的前端设有流量控制阀，流量控制阀能够基于流量监测装置的第一流量信号和设定的采样时间调节其阀门开度以使采样组件能够采集不同时间间隔的径流样品。本发明的装置在径流水深度较浅的情况下，水仍然能够经径流水管进入采样组件内，增加了径流自动采样装置的适用性，可适用于不同深度的径流采样。通过流量控制阀自动调节阀门开度，实现初期雨水等径流的自动连续分段采样，有效提高了采样效率。

Description

一种径流自动采样装置

技术领域

本发明涉及雨水采集装置技术领域，尤其是涉及一种径流自动采样装置。

背景技术

面源污染是指溶解性的或固体污染物从非特定的地点，在降雨和江流冲刷作用下，通过径流过程而汇入含水层、湖泊、河流、滨岸生态系统等引起的污染，是发生在整个空间范围内的污染问题，污染物的排放途径及排放量具有不确定性。降雨初期前30分钟径流污染负荷变化过程对面源处理设施的设计具有重要的研究及参考意义。目前对面源处理设施的降雨持续采样普遍采用人工定点采集的方式，需要在降雨过程中连续多次的在同一个点采集水样，这种情况下，由于降雨的不确定性，往往需要在天气预报降雨时间之前达到采样地点，进行长时间的等候，且多个点难以同时采样，因此不利于数据对比分析。如果需要多个点同时采样，则需要增加更多的采样人员，导致大量人力、时间和费用的增加。

本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：现有技术中的自动采样设备通常采用蠕动泵取水方式，由于径流面源污染一般具有流速大含沙较多，且径流深度根据降雨强度多变化(最小可浅到毫米级)的特点，而蠕动泵取水通常需要具有一定的水深，因此在径流深度较浅时采用蠕动泵则无法实现正常取水。另外，现有的自动采样设备为了达到自动多次采样，通常需要设置光电控制的机械分配臂，其主机一般大于0.2㎡，价格相对较高，多点部署的情况下费用较高，难以大量采用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种径流自动采样装置，以解决现有技术中存在的径流自动采样设备适用性不强的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种径流自动采样装置，包括径流水管和采样组件，所述采样组件设置于所述径流水管的下方且与所述径流水管相连通，在所述径流水管上设有流量监测装置，在所述采样组件的前端设有流量控制阀，所述流量控制阀能够基于所述流量监测装置的第一流量信号和设定的采样时间调节其阀门开度以使所述采样组件能够采集不同时间间隔的径流样品。

根据一种优选实施方式，所述流量控制阀包括调节开关、流量控制表和控制单元，其中，所述调节开关与所述流量控制表相连接，用于调节所述流量控制表以实现调节阀门开度；

所述控制单元包括信号发送和接收模块和流量控制模块，所述信号发送和接收模块用于接收对所述流量控制表的控制信号和发送所述流量控制阀的第二流量信号；所述流量控制模块用于基于所述控制信号通过所述调节开关控制所述流量控制表调整至相应的阀门开度。

根据一种优选实施方式，所述采样组件包括采样进水管，在所述径流水管上设有第一三通连接管，所述采样进水管的一端通过所述第一三通连接管与所述径流水管相连通。

根据一种优选实施方式，在所述采样进水管上连接有至少一个采样容器组件，每个所述采样容器组件与所述采样进水管之间通过第二三通连接管相连接；

在所述采样进水管的末端可拆卸的连接有封口装置。

根据一种优选实施方式，所述采样容器组件包括止水装置、容器转接口和容器，所述止水装置的上端连接所述第二三通连接管，所述止水装置的下端通过所述容器转接口与所述容器相连接，其中，所述容器呈悬空状态，在采样过程中，所述止水装置能够在所设定的采样时间结束时基于所述容器及其内径流样品的重力实现对所述容器的封堵。

根据一种优选实施方式，所述止水装置包括壳体组件，在所述壳体组件的底部设有连接装置，所述连接装置的下方可拆卸连接所述容器转接口，在所述壳体组件的下方且围绕所述壳体组件的底部圆周内壁设有滑道卡槽，所述连接装置的上端能够卡入所述滑道卡槽内实现与所述壳体组件的活动连接。

根据一种优选实施方式，在所述壳体组件的内部设有固定轴，所述固定轴的底部通过连接杆与所述连接装置相连接，所述固定轴上套设有第一复位弹簧，在所述第一复位弹簧的外侧套设有伸缩波纹管，在所述第一复位弹簧和所述伸缩波纹管的下方的所述固定轴上套设有垫片，在所述固定轴的顶部连接密封塞。

根据一种优选实施方式，所述壳体组件的内部设有支撑件，其中所述垫片能够与所述支撑件的底部相连接，所述支撑件的顶部呈与所述密封塞相适配的结构，以便在所设定的采样时间结束时基于所述容器及其内径流样品的重力，所述密封塞能够与所述支撑件的顶部固定实现对所述止水装置的封堵。

根据一种优选实施方式，所述密封塞呈上宽下窄的锥台结构，所述支撑件的顶部具有与所述密封塞的锥台结构的周面相适配的倾斜面；

自所述壳体组件的外侧向所述支撑件的顶部倾斜面方向设有卡轴，在所述卡轴上套设有第二复位弹簧，所述卡轴的内侧端呈与所述支撑件的倾斜面相一致的斜面结构，且所述卡轴的内侧端能够延伸出所述支撑件的倾斜面，所述卡轴的外侧端延伸出所述壳体组件的外侧设置。

根据一种优选实施方式，所述容器的底部设有取水口，在所述容器上还设有刻度线。

基于上述技术方案，本发明的径流自动采样装置至少具有如下技术效果：

本发明的径流自动采样装置通过将采样组件设置于径流水管的下方且与径流水管相连通，因此即使在径流水深度较浅的情况下，水仍然能够经径流水管进入采样组件内，进而增加了径流自动采样装置的适用性，使其适用于不同深度的径流采样。本申请的径流自动采样装置在径流水管上设有流量监测装置，在采样组件的前端设有流量控制阀，流量控制阀能够基于流量监测装置的第一流量信号和设定的采样时间自动调节其阀门开度以使采样组件能够采集不同时间间隔的径流样品。从而可实现初期雨水等径流的自动连续或分段采样，无需人工值守，可减少人工使用量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的径流自动采样装置的结构示意图；

图2是本发明的径流自动采样装置中流量控制阀的结构示意图；

图3是本发明的径流自动采样装置中流量控制阀的俯视图；

图4是本发明的径流自动采样装置中止水装置的剖面图；

图5是本发明的径流自动采样装置中垫片的结构示意图。

图中：1-径流水管；2-流量监测装置；3-第一三通连接管；4-流量控制阀；5-封口装置；6-止水装置；7-容器转接口；8-第二三通连接管；9-刻度线；10-取水口；11-容器；12-采样进水管；41-调节开关；42-流量控制表；43-信号发送和接收模块；44-流量控制模块；60-壳体组件；61-伸缩波纹管；62-固定轴；63-第一复位弹簧；64-连接杆；65-密封塞；66-螺钉；67-螺栓固定件；68-垫片；69-滑道卡槽；610-连接装置；611-卡轴；612-通孔；613-支撑件。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，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。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合说明书附图1至图5对本发明的技术方案进行详细说明。

如图1所示，本发明提供了一种径流自动采样装置，包括径流水管1和采样组件，采样组件设置于径流水管1的下方且与径流水管1相连通。本发明的径流自动采样装置由于采样组件位于径流水管1的下方，只要径流水管内存在径流水，径流水便可流至采样组件内，即便在径流深度较浅时也是适用的，实现了不同深度的径流采样。

优选的，在径流水管1上设有流量监测装置2，在采样组件的前端设有流量控制阀4，流量控制阀4能够基于流量监测装置2的第一流量信号和设定的采样时间调节其阀门开度以使采样组件能够采集不同时间间隔的径流样品。从而可实现初期雨水等径流的自动连续或分段采样，无需人工值守，可减少人工使用量。优选的，本发明的径流自动采样装置还包括总控制器，该总控制器用于接收流量监测装置2所发送的第一流量信号，并根据所接收的第一流量信号和设定的采样时间向流量控制阀4发送控制流量控制阀4的阀门开度的控制信号。优选的，该总控制器为远程设置的控制器。

优选的，如图2和图3所示，流量控制阀4包括调节开关41、流量控制表42和控制单元。其中，调节开关41与流量控制表42相连接，用于调节流量控制表42以实现调节阀门开度。优选的，调节开关41为手动或自动开关。优选的，控制单元包括信号发送和接收模块43和流量控制模块44。信号发送和接收模块43用于接收对流量控制模块44的控制信号和用于发送流量控制阀4的第二流量信号；流量控制模块44用于基于信号发送和接收模块43所接收的控制信号通过所述调节开关41控制流量控制表42调整至相应的阀门开度。优选的，控制单元为单片机。优选的，控制单元与总控制器相连接，以便可以基于总控制器对流量控制阀进行远程调节，无需人工现场参与，大大减小了人工使用量。

如图1所示，采样组件包括采样进水管12，在径流水管1上设有第一三通连接管3，采样进水管12的一端通过第一三通连接管3与径流水管1相连通。从而实现径流水自径流水管通过第一三通连接管3进入采样进水管12进行采样。

继续参考图1，优选的，在采样进水管12上连接有至少一个采样容器组件，每个采样容器组件与采样进水管12之间通过第二三通连接管8相连接。优选的，在采样进水管12的末端可拆卸的连接有封口装置5。封口装置5用于对径流水管1进行泄水，在采样前，当径流水管1内保持持续进水状态时，先关闭流量控制阀4，打开封口装置5将采样进水管12内滞留的水排空；当径流水管1无进水时，可直接通过打开封口装置5将径流水管排空。

继续参考图1，采样容器组件包括止水装置6、容器转接口7和容器11，止水装置6的上端连接第二三通连接管8，止水装置6的下端通过容器转接口7与容器11相连接。优选的，止水装置6与第二三通连接管8之间、止水装置6与容器转接口7之间以及容器转接口7与容器11之间均是可拆卸的，方便安装及检修。

优选的，容器11呈悬空状态，在采样过程中，止水装置6能够在所设定的采样时间结束时基于容器11及其内径流样品的重力实现对容器11的封堵。即在所设定的采样时间结束时，止水装置6能够将容器11自动进行封堵。

具体的，如图4所示，止水装置6包括壳体组件60，在壳体组件60的底部设有连接装置610，连接装置610的下方可拆卸连接容器转接口7，在壳体组件60的下方且围绕壳体组件60的底部圆周内壁设有滑道卡槽69，连接装置610的上端能够卡入滑道卡槽69内实现与壳体组件60的活动连接。优选的，在壳体组件60的内部设有固定轴62，固定轴62的底部通过连接杆64与连接装置610相连接，固定轴62上套设有第一复位弹簧63，在第一复位弹簧63的外侧套设有伸缩波纹管61，在第一复位弹簧63和伸缩波纹管61的下方的固定轴62上套设有垫片68，在固定轴62的顶部连接密封塞65。优选的，密封塞为橡胶塞。优选的，壳体组件60的内部设有支撑件613，其中垫片68能够与支撑件613的底部相连接，支撑件613的顶部呈与密封塞65相适配的结构，以便在所设定的采样时间结束时基于容器11及其内径流样品的重力，密封塞65能够与支撑件613的顶部固定实现对止水装置6的封堵。优选的，如图4所示，固定轴62与连接杆64之间以及连接杆64与连接装置610之间均可通过螺栓固定件67实现固定连接。优选的，如图5所示，垫片68上设有通孔612，在径流水流入止水装置6内时，可以通过垫片68的通孔612下落至位于连接装置610下方的容器11内。

优选的，密封塞65呈上宽下窄的锥台结构，支撑件613的顶部呈与密封塞65的锥台结构的周面相适配的倾斜面。自壳体组件60的外侧向支撑件613的顶部倾斜面方向设有卡轴611，在卡轴611上套设有第二复位弹簧，卡轴611的内侧端具有与支撑件613的倾斜面相一致的斜面结构，且卡轴611的内部能够延伸出支撑件613的倾斜面，卡轴611的外侧端延伸出壳体组件60的外侧设置。在卡轴611的外侧端通过连接板和螺栓并通过螺钉66与壳体组件形成连接。

在径流采样过程中，采样的水进入第一个采样容器组件内，此时止水装置6的密封塞65处于开启状态，并在第一复位弹簧63的作用下能持续满足进水要求。水经过止水装置6、容器转接口7进入容器11内，随着采样水的逐渐增多水位上升，水的重量逐渐增加，由于容器处于悬空状态，因此连接装置610在重力作用下则沿滑道卡槽69向下滑动，进而带动连接杆64、固定轴62和密封塞65向下移动，第一复位弹簧63压缩，密封塞65下降，推动两侧卡轴611向外压缩至密封塞完全封闭进水时，两侧卡轴在第二复位弹簧作用下复位，进而将密封塞固定住。在第一个采样容器组件集满径流水后，水流开始通过采样进水管继续进入下一个采样容器组件，达到不同时间间隔采样的目的，直到各个采样容器全部收集灌满。

优选的，容器11的底部设有取水口10，在容器11内的水需要取出时，可通过取水口10导入采样人员的容器内。优选的，在容器11上还设有刻度线9。可通过刻度线清晰读取水量。优选的，容器11与容器转接口7可拆卸连接，因此在采样完成后，可将容器11与容器转接口7分离，然后更换新的容器。在取水后，通过将止水装置6两侧的卡轴向外拉出，密封塞65在第一复位弹簧的作用下进行复位，排空止水装置6内滞留的水，再安装容器11。

本发明针对面源处理设施初期雨水的径流自动采样装置，采用重力跌落式取水实现不同深度的径流采样，通过流量控制阀自动调节阀门开度，控制径流采集时间及采样时间间隔，可实现初期雨水等径流的自动连续分段采样，能够有效提高采样效率，且无需人工值守，大大减少了人工使用量。而且本发明的装置在径流水管或径流传输路径等多位置以常规管材连接为主，不需要泵吸装置，可减少设备采购安装成本。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种径流自动采样装置，其特征在于，包括径流水管(1)和采样组件，所述采样组件设置于所述径流水管(1)的下方且与所述径流水管(1)相连通，在所述径流水管(1)上设有流量监测装置(2)，在所述采样组件的前端设有流量控制阀(4)，所述流量控制阀(4)能够基于所述流量监测装置(2)的第一流量信号和设定的采样时间调节其阀门开度以使所述采样组件能够采集不同时间间隔的径流样品。

2.根据权利要求1所述的径流自动采样装置，其特征在于，所述流量控制阀(4)包括调节开关(41)、流量控制表(42)和控制单元，其中，所述调节开关(41)与所述流量控制表(42)相连接，用于调节所述流量控制表(42)以实现调节阀门开度；

所述控制单元包括信号发送和接收模块(43)和流量控制模块(44)，所述信号发送和接收模块(43)用于接收对所述流量控制表的控制信号和发送所述流量控制阀(4)的第二流量信号；所述流量控制模块(44)用于基于所述控制信号通过所述调节开关(41)控制所述流量控制表(42)调整至相应的阀门开度。

3.根据权利要求1所述的径流自动采样装置，其特征在于，所述采样组件包括采样进水管(12)，在所述径流水管(1)上设有第一三通连接管(3)，所述采样进水管(12)的一端通过所述第一三通连接管(3)与所述径流水管(1)相连通。

4.根据权利要求3所述的径流自动采样装置，其特征在于，在所述采样进水管(12)上连接有至少一个采样容器组件，每个所述采样容器组件与所述采样进水管(12)之间通过第二三通连接管(8)相连接；

在所述采样进水管(12)的末端可拆卸的连接有封口装置(5)。

5.根据权利要求4所述的径流自动采样装置，其特征在于，所述采样容器组件包括止水装置(6)、容器转接口(7)和容器(11)，所述止水装置(6)的上端连接所述第二三通连接管(8)，所述止水装置(6)的下端通过所述容器转接口(7)与所述容器(11)相连接，其中，所述容器(11)呈悬空状态，在采样过程中，所述止水装置(6)能够在所设定的采样时间结束时基于所述容器(11)及其内径流样品的重力实现对所述容器(11)的封堵。

6.根据权利要求5所述的径流自动采样装置，其特征在于，所述止水装置(6)包括壳体组件(60)，在所述壳体组件(60)的底部设有连接装置(610)，所述连接装置(610)的下方可拆卸连接所述容器转接口(7)，在所述壳体组件(60)的下方且围绕所述壳体组件(60)的底部圆周内壁设有滑道卡槽(69)，所述连接装置(610)的上端能够卡入所述滑道卡槽(69)内实现与所述壳体组件(60)的活动连接。

7.根据权利要求6所述的径流自动采样装置，其特征在于，在所述壳体组件(60)的内部设有固定轴(62)，所述固定轴(62)的底部通过连接杆(64)与所述连接装置(610)相连接，所述固定轴(62)上套设有第一复位弹簧(63)，在所述第一复位弹簧(63)的外侧套设有伸缩波纹管(61)，在所述第一复位弹簧(63)和所述伸缩波纹管(61)的下方的所述固定轴(62)上套设有垫片(68)，在所述固定轴(62)的顶部连接密封塞(65)。

8.根据权利要求7所述的径流自动采样装置，其特征在于，所述壳体组件(60)的内部设有支撑件(613)，其中所述垫片(68)能够与所述支撑件(613)的底部相连接，所述支撑件(613)的顶部呈与所述密封塞(65)相适配的结构，以便在所设定的采样时间结束时基于所述容器(11)及其内径流样品的重力，所述密封塞(65)能够与所述支撑件(613)的顶部固定实现对所述止水装置(6)的封堵。

9.根据权利要求8所述的径流自动采样装置，其特征在于，所述密封塞(65)呈上宽下窄的锥台结构，所述支撑件(613)的顶部具有与所述密封塞(65)的锥台结构的周面相适配的倾斜面；

自所述壳体组件(60)的外侧向所述支撑件(613)的顶部倾斜面方向设有卡轴(611)，在所述卡轴(611)上套设有第二复位弹簧(63)，所述卡轴(611)的内侧端呈与所述支撑件(613)的倾斜面相一致的斜面结构，且所述卡轴(611)的内侧端能够延伸出所述支撑件(613)的倾斜面，所述卡轴(611)的外侧端延伸出所述壳体组件(60)的外侧设置。

10.根据权利要求5所述的径流自动采样装置，其特征在于，所述容器(11)的底部设有取水口(10)，在所述容器(11)上还设有刻度线(9)。

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