CN113029687A - 一种用于地下水的定层取样装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于地下水的定层取样装置，包括支撑架，所述支撑架的底部设置有取样装置，所述下电磁铁远离上电磁铁的一侧分别连接设置有第一拉绳和第二拉绳，所述第一拉绳穿过第一隔离框后连接于第一橡胶塞靠近第二弹簧的一侧，所述活塞管包括相互连通的外环形活塞管、连通活塞管和中心圈活塞管，所述圆形活塞板的底部固定设置有推杆；所述取样盒靠近锥形塞的顶壁中对应开设有锥形进水槽。本发明提供了用于地下水的定层取样装置，可以同时对多层水体进行取样，取样速度快，能够直接将水体导流至取样盒中，在取样结束后，可以在密封环境下对取样盒进行密封，既防止污染，又简化了操作步骤和使用装置，效率更高，值得推广使用。

Description

一种用于地下水的定层取样装置

技术领域

本发明涉及水样采集技术领域，具体为一种用于地下水的定层取样装置。

背景技术

进行水文调查时，对水库内不同水层的水样进行定期检测是获得水库水文数据的重要实验方法，传统的水层取样一般使用单一的简易瓶进行采样，采样精度不高，且一次只能采集一层，在进行水文调查时，采集多个水层水样需反复操作，浪费人力物力，采集效率低下。

现有技术中，申请号为“201710299488.6”的一种水体分层定深取样方法，该方法中涉及取样器是由滑轮手柄、滑轮、焊接钢筋、顶管、顶管进水口、顶管出水口、第一橡胶软管、第一止水夹、第一螺纹连接、弹性止水带、中管、中管进水口、中管出水口、第二橡胶软管、第二止水夹、第二螺纹连接、底管、底管进水口、底管出水口、第三橡胶软管和第三止水夹组成，取水时根据水深确定管的个数，通过螺纹接口组合取样器，然后将弹性止水带覆盖在进水口上，通过滑轮绷紧弹性止水带进而密封进水口，将取样器垂直下放入水体，松开滑轮，晃动取样器使弹性止水带脱离进水口，水体进入各管后垂直取出取样器，松开止水夹将水样倒入取样瓶中，该水体分层定深取样方法中的取样器采用模块化结构，根据不同水深快速组合，避免了绳索吊控受水流干扰过大的不足。

但是，其在使用过程中，仍然存在较为明显的缺陷：1、上述装置在进行取样前，通过弹性止水带覆盖在进水口的方式对取样储水空间进行密封，但是这种遮挡覆盖的方式，其密封性并不可靠，使得上述装置在达到预定深度前，水样就可能通过覆盖的弹性止水带进入进水口，使得最终的取样水体被污染，误差较大；2、上述真空式取样器由于管内气压的存在，使得水进入管内的阻力较大，取样速度慢，效率较低；3、上述装置在对不同水层的水体进行取样后，需要逐一打开多个止水夹，将水样分别从对应的出水管中导流出，因此还需要准备额外的取样水体收集装置，在转运中不仅存在污染的可能性，而且提高了取样操作的繁琐程度，使用不便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于地下水的定层取样装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于地下水的定层取样装置，包括支撑架，所述支撑架的底部设置有取样装置，所述取样装置包括底部开口的外壳体，所述外壳体的内腔中贯穿设置有排气管，所述排气管上设置有吸引泵，所述外壳体的内腔顶壁固定设置有上电磁铁，所述外壳体的内腔中活动设置有下电磁铁，所述下电磁铁和外壳体的内腔顶壁之间连接设置有第一弹簧；

所述下电磁铁远离上电磁铁的一侧分别连接设置有第一拉绳和第二拉绳，所述外壳体的内壁上相对固定设置有第一隔离框和第二隔离框，所述第一隔离框的侧壁上连接设置有第二弹簧，所述第二弹簧上连接设置有第一橡胶塞，所述第一橡胶塞堵塞设置在外壳体侧壁开设的进水孔中，所述第一拉绳穿过第一隔离框后连接于第一橡胶塞靠近第二弹簧的一侧，所述第二隔离框的侧壁上连接设置有第三弹簧，所述第三弹簧上连接设置有第二橡胶塞，所述第二橡胶塞堵塞设置在排气管侧壁开设的排气孔中，所述第二拉绳穿过第二隔离框后连接于第二橡胶塞靠近第三弹簧的一侧，所述第一隔离框和第二隔离框的底部固定设置在隔板上，所述隔板固定设置在外壳体的内腔壁上，所述隔板中开设有导流通道，所述隔板的底部固定设置有安装框，所述安装框中固定设置有凸起部，所述安装框中穿设有活塞管，所述活塞管包括相互连通的外环形活塞管、连通活塞管和中心圈活塞管，所述外环形活塞管中活动设置有环形活塞板，所述中心圈活塞管中活动设置有圆形活塞板，所述环形活塞板和圆形活塞板之间设置有活塞腔，且活塞腔中填充有活塞介质，所述圆形活塞板的底部固定设置有推杆，所述安装框中卡扣设置有连接杆，所述连接杆上固定设置有卡嵌部，所述连接杆的底部固定设置有锥形塞；

所述外壳体的底部螺纹设置有底盖，所述底盖靠近外壳体的一侧连接设置有拉伸弹簧，所述拉伸弹簧挂设在卡扣环上，所述卡扣环固定设置在取样盒的底部，所述取样盒靠近锥形塞的顶壁中对应开设有锥形进水槽，所述取样盒的顶部固定设置有推动环；

所述取样装置之间通过调节装置相连，所述调节装置包括上定位板和下定位板，所述上定位板固定于上一个取样装置的底盖底部，所述上定位板上开设有多个上螺纹孔，所述下定位板固定于下一个取样装置的外壳体顶部，所述下定位板上开设有多个下螺纹孔，对应位置的所述上螺纹孔和下螺纹孔中螺纹设置有螺钉；

多个所述取样装置中的排气管通过管道接头相连。

优选的，所述支撑架的底部两侧对称固定设置有定位杆。

优选的，所述外壳体的内腔后侧壁上分别铰接设置有第一导向轮和第二导向轮，所述第一拉绳活动绕过第一导向轮，所述第二拉绳活动绕过第二导向轮。

优选的，所述活塞管的出口端内壁上均固定设置有阻挡块。

优选的，所述连接杆和卡嵌部一体成型。

优选的，所述外壳体和底盖上均设置有刻度线。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的外壳体上开设有进水孔，排气管上开设有排气孔，进水孔和排气孔中分别设置有第一橡胶塞和第二橡胶塞，在第二弹簧的辅助作用下，密封效果更好，可以有效防止采样装置在达到预定深度前，其他水层的水体进入取样盒，因此本发明的水体取样更加精准；

2、本发明的取样装置中设置有排气管，在采集水样时，可通过排气管将取样盒中的气体进行外排，解决了取样盒内气压较大造成进水缓慢的问题，有效提高进水速度；

3、本发明的在进行取样时，水体会流入取样盒，在取样结束后，可以打开管道接头，使得多段排气管之间相分离，再旋转底盖，使得底盖带动取样盒边旋转边上移，进而通过推动环推动环形活塞板，在活塞腔的作用下，圆形活塞板带动推杆下降，进而通过连接杆将锥形塞下推至锥形进水槽中，对锥形进水槽进行封堵，然后反向旋转底盖，即可取出其中的取样盒，避免了在对取样水体转运时出现污染的隐患，也无需准备额外的水样收集装置，整体结构精简，取样效率更高。

本发明提供了用于地下水的定层取样装置，可以同时对多层水体进行取样，取样速度快，能够直接将水体导流至取样盒中，在取样结束后，可以在密封环境下对取样盒进行密封，既防止污染，又简化了操作步骤和使用装置，效率更高，值得推广使用。

附图说明

图1为本发明的整体结构主视剖面示意图；

图2为本发明的单个取样装置细化结构剖面示意图；

图3为本发明的图2中的A处放大图；

图4为本发明的活塞管的俯视结构示意图；

图5为本发明的图1中的B处放大图。

图中：1支撑架、2定位杆、3取样装置、4外壳体、5排气管、501吸引泵、6上电磁铁、7下电磁铁、8第一弹簧、9第一拉绳、10第二拉绳、11第一隔离框、12第二弹簧、13第一橡胶塞、14进水孔、15第二隔离框、16第三弹簧、17第二橡胶塞、18排气孔、191第一导向轮、192第二导向轮、20隔板、21导流通道、22安装框、23凸起部、24活塞管、241外环形活塞管、242连通活塞管、243中心圈活塞管、25环形活塞板、26圆形活塞板、27推杆、28阻挡块、29连接杆、30卡嵌部、31锥形塞、32底盖、33拉伸弹簧、34卡扣环、35取样盒、36锥形进水槽、37推动环、38上定位板、381上螺纹孔、39下定位板、391下螺纹孔、40螺钉、41管道接头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。

实施例：

请参阅图1至图5，本发明提供一种技术方案：

一种用于地下水的定层取样装置，包括支撑架1，支撑架1的底部设置有取样装置3，取样装置3一共有多个，只有最顶端的取样装置3的外壳体4顶部固定在支撑架1的底部，取样装置3包括底部开口的外壳体4，外壳体4的内腔中贯穿设置有排气管5，排气管5上设置有吸引泵501，用于将取样盒35中的气体排出，避免盒内气压较大导致进水孔14进水缓慢的问题发生，外壳体4的内腔顶壁固定设置有上电磁铁6，外壳体4的内腔中活动设置有下电磁铁7，上电磁铁6和下电磁铁7在通电时均会产生磁性，使得下电磁铁7上移，吸附在上电磁铁6的底部，下电磁铁7和外壳体4的内腔顶壁之间连接设置有第一弹簧8。

下电磁铁7远离上电磁铁6的一侧分别连接设置有第一拉绳9和第二拉绳10，外壳体4的内壁上相对固定设置有第一隔离框11和第二隔离框15，第一隔离框11的侧壁上连接设置有第二弹簧12，第二弹簧12上连接设置有第一橡胶塞13，第一橡胶塞13堵塞设置在外壳体4侧壁开设的进水孔14中，此时，进水孔14被隔断，避免外部的水体进入进水孔14，第一拉绳9穿过第一隔离框11后连接于第一橡胶塞13靠近第二弹簧12的一侧，第一拉绳9用于调节第一橡胶塞13的位置，第二隔离框15的侧壁上连接设置有第三弹簧16，第三弹簧16上连接设置有第二橡胶塞17，第二橡胶塞17堵塞设置在排气管5侧壁开设的排气孔18中，此时，气体不会通过排气孔18，避免外部环境中的杂物进入排气孔18后造成污染，第二拉绳10穿过第二隔离框15后连接于第二橡胶塞17靠近第三弹簧16的一侧，第二拉绳10用于调节第二橡胶塞17的位置，第一隔离框11和第二隔离框15的底部固定设置在隔板20上，隔板20固定设置在外壳体4的内腔壁上，隔板20中开设有导流通道21，采样的水体会经过导流通道21，隔板20的底部固定设置有安装框22，安装框22中固定设置有凸起部23，安装框22中穿设有活塞管24，活塞管24包括相互连通的外环形活塞管241、连通活塞管242和中心圈活塞管243，外环形活塞管241中活动设置有环形活塞板25，环形活塞板25能够上下移动，中心圈活塞管243中活动设置有圆形活塞板26，圆形活塞板26也能够上下移动，环形活塞板25和圆形活塞板26之间设置有活塞腔，且活塞腔中填充有活塞介质，例如活塞油等，圆形活塞板26的底部固定设置有推杆27，安装框22中卡扣设置有连接杆29，连接杆29上固定设置有卡嵌部30，连接杆29的底部固定设置有锥形塞31，锥形塞31具有一定的重量，在解除锁定后会下落并稳定的堵塞卡嵌在锥形进水槽36中，避免自重过轻导致安装不稳定，初始状态下，连接杆29上的卡嵌部30会受到凸起部23的位置限定，使得锥形塞31处于悬空状态，此时的锥形塞31和锥形进水槽36之间存在间隙，便于水体流入取样盒35。

外壳体4的底部螺纹设置有底盖32，外壳体4的外部设置有外螺纹，底盖32上则对应设置有内螺纹，底盖32靠近外壳体4的一侧连接设置有拉伸弹簧33，拉伸弹簧33挂设在卡扣环34上，这种挂设是可拆卸的，拉伸弹簧33的前端通过可复原的形变进行弯折，使之和卡扣环34相互固定，在拆卸时将弯折部复原即可，卡扣环34固定设置在取样盒35的底部，取样的水体流入取样盒35进行储存，取样盒35靠近锥形塞31的顶壁中对应开设有锥形进水槽36，取样盒35的顶部固定设置有推动环37，推动环37在向上移动时，会推动环形活塞板25。

取样装置3之间通过调节装置相连，调节装置包括上定位板38和下定位板39，上定位板38固定于上一个取样装置3的底盖32底部，上定位板38上开设有多个上螺纹孔381，下定位板39固定于下一个取样装置3的外壳体4顶部，下定位板39上开设有多个下螺纹孔391，对应位置的上螺纹孔381和下螺纹孔391中螺纹设置有螺钉40，上定位板38和下定位板39的相对位置可以自由调节，调节后通过螺钉40固定即可，由此，可以对取样装置3的间隔距离实现调整。

多个取样装置3中的排气管5通过管道接头41相连，在需要拆卸取样装置3并取出其中的取样盒35时，可通过管道接头41打开上、下两个相接的排气管5，便于操作，能够重复使用，规避了一体式的排气管5在拆卸时需要剪断的问题，鉴于管道接头41属于常规装置，在此不再赘述。

作为一个优选，支撑架1的底部两侧对称固定设置有定位杆2，定位杆2的底部设置有尖端，因此其可以插设在泥土中，使得支撑架1更加稳定，能够提高对预定深度的水体进行水样采集的精确性。

作为一个优选，外壳体4的内腔后侧壁上分别铰接设置有第一导向轮191和第二导向轮192，第一拉绳9活动绕过第一导向轮191，第二拉绳10活动绕过第二导向轮192，第一导向轮191和第二导向轮192的设置使得第一拉绳9和第二拉绳10能够沿着既定的路线发生移动，进而使得二者可以发生完全同步的位置改变。

作为一个优选，活塞管24的出口端内壁上均固定设置有阻挡块28，阻挡块28的作用是避免环形活塞板25和圆形活塞板26在移动时从活塞管24的管腔中脱离。

作为一个优选，连接杆29和卡嵌部30一体成型，使其更加坚固，不易损坏，能够多次使用。

作为一个优选，外壳体4和底盖32上均设置有刻度线，能够对使用者提供参考。

工作原理：在使用前，可以根据需要的取样深度，调整取样装置3的间距，具体地，可以分别调整取样装置3之间的调节装置，首先旋转取下螺钉40，然后将下定位板39沿着上定位板38移动，调整至合适位置后，在相对应的下螺纹孔391和上螺纹孔381中贯穿拧入螺钉40，实现上定位板38和下定位板39之间的固定，由此，按照预定的深度，依次调整各个调节装置。

使用时，可以将底部带有尖端的定位杆2插设在取样井口周围的泥土中，对支撑架1进行定位，接着，取样装置3会进入水中，直至达到预定的水层深度后，通过外置开关，按照从下到上的顺序依次启动每个取样装置3中的上电磁铁6和下电磁铁7的通电开关，通电后上电磁铁6和下电磁铁7均会产生磁性，使得下电磁铁7上移，吸附在上电磁铁6的底部，与此同时，下电磁铁7同时带动第一拉绳9和第二拉绳10移动，第一拉绳9拉动第一橡胶塞13，使得进水孔14被打开，第二拉绳10拉动第二橡胶塞17，使得排气孔18被打开，此时，可以启动吸引泵501，吸引泵501通过排气管5、排气孔18、导流通道21将取样盒35中的气体向外抽，加速水体的进入，另一边，水体通过进水孔14后，再通过导流通道21、锥形进水槽36后进入取样盒35的内腔中，进行储存，在取样盒35中蓄水之后，拉伸弹簧33会被进一步压缩，使得取样盒35上的锥形进水槽36和锥形塞31之间的距离进一步增大，能够加快进水速度，更加高效；之后，再通过开关关闭该取样装置3中的上电磁铁6和下电磁铁7的电源，使得下电磁铁7在第一弹簧8的作用下恢复至初始位置，此时的第一拉绳9和第二拉绳10也恢复至初始位置，第一橡胶塞13和第二橡胶塞17分别堵塞在进水孔14和排气孔18中，此时的取样盒35处于相对密封的状态；然后，根据上述操作，按照从下到上的顺序将多个取样装置3中的取样盒35依次灌满采集水体；最后，通过支撑架1取出所有的取样装置3，由于进水孔14和排气孔18均被堵住，其他水层中的水体不会进入取样盒35中，有效避免了混合污染。

取样后，可以分别取下其中的取样盒35，具体地，先通过管道接头41打开上、下两个相接的排气管5，再拧出螺钉40，使得上、下两个取样装置3处于分离状态；接着，由于取样盒35中蓄满了采集水样，自重较大，会使得拉伸弹簧33处于较为紧密的压缩状态，此时旋转底盖32，被紧密压缩的拉伸弹簧33不会发生扭转，底盖32会带动较重的取样盒35边旋转边上移，取样盒35上的推动环37也边旋转边上升推动环形活塞板25，在活塞腔中活塞介质的作用下，圆形活塞板26会带动推杆27向下移动，推杆27向下推动连接杆29，进而解除凸起部23和卡嵌部30之间的锁定，使得锥形塞31脱离卡扣后逐渐堵塞在锥形进水槽36中，直至将锥形塞31完全推入锥形进水槽36中后，再反向旋转底盖32，底盖32带动取样盒35下移，直至底盖32脱离排气管5；以及，由于拉伸弹簧33挂设在卡扣环34上，这种挂设是可拆卸的，拉伸弹簧33的前端通过可复原的形变推杆弯折和卡扣环34相互固定，在拆卸时将弯折部复原即可；最后，可以分别取下其中的取样盒35，取样盒35的锥形进水槽36中封堵有锥形塞31，不会撒漏，避免了准运水样过程中的气体污染、装置污染，无需准备额外的水体收集装置，结构上更加精简，使用操作也更加高效。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种用于地下水的定层取样装置，包括支撑架(1)，其特征在于：所述支撑架(1)的底部设置有取样装置(3)，所述取样装置(3)包括底部开口的外壳体(4)，所述外壳体(4)的内腔中贯穿设置有排气管(5)，所述排气管(5)上设置有吸引泵(501)，所述外壳体(4)的内腔顶壁固定设置有上电磁铁(6)，所述外壳体(4)的内腔中活动设置有下电磁铁(7)，所述下电磁铁(7)和外壳体(4)的内腔顶壁之间连接设置有第一弹簧(8)；

所述下电磁铁(7)远离上电磁铁(6)的一侧分别连接设置有第一拉绳(9)和第二拉绳(10)，所述外壳体(4)的内壁上相对固定设置有第一隔离框(11)和第二隔离框(15)，所述第一隔离框(11)的侧壁上连接设置有第二弹簧(12)，所述第二弹簧(12)上连接设置有第一橡胶塞(13)，所述第一橡胶塞(13)堵塞设置在外壳体(4)侧壁开设的进水孔(14)中，所述第一拉绳(9)穿过第一隔离框(11)后连接于第一橡胶塞(13)靠近第二弹簧(12)的一侧，所述第二隔离框(15)的侧壁上连接设置有第三弹簧(16)，所述第三弹簧(16)上连接设置有第二橡胶塞(17)，所述第二橡胶塞(17)堵塞设置在排气管(5)侧壁开设的排气孔(18)中，所述第二拉绳(10)穿过第二隔离框(15)后连接于第二橡胶塞(17)靠近第三弹簧(16)的一侧，所述第一隔离框(11)和第二隔离框(15)的底部固定设置在隔板(20)上，所述隔板(20)固定设置在外壳体(4)的内腔壁上，所述隔板(20)中开设有导流通道(21)，所述隔板(20)的底部固定设置有安装框(22)，所述安装框(22)中固定设置有凸起部(23)，所述安装框(22)中穿设有活塞管(24)，所述活塞管(24)包括相互连通的外环形活塞管(241)、连通活塞管(242)和中心圈活塞管(243)，所述外环形活塞管(241)中活动设置有环形活塞板(25)，所述中心圈活塞管(243)中活动设置有圆形活塞板(26)，所述环形活塞板(25)和圆形活塞板(26)之间设置有活塞腔，且活塞腔中填充有活塞介质，所述圆形活塞板(26)的底部固定设置有推杆(27)，所述安装框(22)中卡扣设置有连接杆(29)，所述连接杆(29)上固定设置有卡嵌部(30)，所述连接杆(29)的底部固定设置有锥形塞(31)；

所述外壳体(4)的底部螺纹设置有底盖(32)，所述底盖(32)靠近外壳体(4)的一侧连接设置有拉伸弹簧(33)，所述拉伸弹簧(33)挂设在卡扣环(34)上，所述卡扣环(34)固定设置在取样盒(35)的底部，所述取样盒(35)靠近锥形塞(31)的顶壁中对应开设有锥形进水槽(36)，所述取样盒(35)的顶部固定设置有推动环(37)；

所述取样装置(3)之间通过调节装置相连，所述调节装置包括上定位板(38)和下定位板(39)，所述上定位板(38)固定于上一个取样装置(3)的底盖(32)底部，所述上定位板(38)上开设有多个上螺纹孔(381)，所述下定位板(39)固定于下一个取样装置(3)的外壳体(4)顶部，所述下定位板(39)上开设有多个下螺纹孔(391)，对应位置的所述上螺纹孔(381)和下螺纹孔(391)中螺纹设置有螺钉(40)；

多个所述取样装置(3)中的排气管(5)通过管道接头(41)相连。

2.根据权利要求1所述的一种用于地下水的定层取样装置，其特征在于：所述支撑架(1)的底部两侧对称固定设置有定位杆(2)。

3.根据权利要求1所述的一种用于地下水的定层取样装置，其特征在于：所述外壳体(4)的内腔后侧壁上分别铰接设置有第一导向轮(191)和第二导向轮(192)，所述第一拉绳(9)活动绕过第一导向轮(191)，所述第二拉绳(10)活动绕过第二导向轮(192)。

4.根据权利要求1所述的一种用于地下水的定层取样装置，其特征在于：所述活塞管(24)的出口端内壁上均固定设置有阻挡块(28)。

5.根据权利要求1所述的一种用于地下水的定层取样装置，其特征在于：所述连接杆(29)和卡嵌部(30)一体成型。

6.根据权利要求1所述的一种用于地下水的定层取样装置，其特征在于：所述外壳体(4)和底盖(32)上均设置有刻度线。

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