CN113702099A - 一种气体导压式液体转移装置及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种气体导压式液体转移装置及其应用，包括取水仓、取样仓和输气装置，取水仓浸没于待取样水体内，取水仓选择性地与待取样水体和大气相互连通，取水仓的底部与取样仓选择性地相互连通，输气装置与取水仓选择性地相互连通。本申请采用输气装置作为驱动结构，利用气压对待取样的水进行压力传递输送，先比采用水泵等机械泵送和负压抽吸的方式而言，能够输送的高度更高，同时驱动的方式不需要将驱动设备设置在水体中，更加安全，也便于进行设备维护，具有更好的应用前景。

Description

一种气体导压式液体转移装置及其应用

技术领域

本发明涉及水质采样监测设备技术领域，尤其涉及一种气体导压式液体转移装置及其应用。

背景技术

在水样监测技术领域，在进行对应水样监测之前，首先需要获取待监测的水体样本，现有的水体样本获取方法一般是采用抽水装置直接从目标水源中进行抽取，常见的抽水装置包括潜水泵、离心泵、自吸泵等。

这些常见抽水装置的工作原理均相似，例如潜水泵和离心泵采用做功的方式使水样具备一定的动能从而最终能够被输送至一定高度，输送高度的多少取决于潜水泵和离心泵的功率和设备大小，自吸泵则利用负压对水样进行抽吸，大气压的大小则决定了抽吸的最大高度，很明显，对于水样监测来说，取水量并不大的情况下，采用具有较大功率的前述泵和离心泵极不合理，而自吸泵的最大扬程决定了其难以胜任一些特殊场所。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种能够更容易实现较大扬程的气体导压式液体转移装置及其应用。

本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种气体导压式液体转移装置，包括取水仓、取样仓和输气装置，取水仓浸没于待取样水体内，取水仓选择性地与待取样水体和大气相互连通，取水仓的底部与取样仓选择性地相互连通，输气装置与取水仓选择性地相互连通。

从上述方案中可以清楚的是，取水仓具有相对密闭结构，其表面安装有至少一个可以与待取样水体选择性连通的任何元件，还安装有至少一个可以与大气选择性连通的任何元件，在一定条件下，取水仓可以与外部环境完全隔离。

应当理解的是，取样仓用于暂存水样，并提供一个相对稳定的检测环境，因此取样仓应当尽可能处于空气中，远离水源，此时取样仓与取水仓之间就会形成高度差，为了满足取样的需求，通过输气装置向取水仓内输送气体并通过气体的压力将取水仓内的水压至取样仓内。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述取水仓表面开设有进水口和进气口，取水仓通过进水口选择性地与取样水体相互连通，取水仓通过进气口选择性地与大气相互连通。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括第一进气阀门和第一进水阀门，所述进水口处安装有第一进水阀门，进气口处安装有第一进气阀门。

作为优选的，第一进气阀门用于控制取水仓与大气的连通开关，第一进水阀门则用于控制取水仓与待取样水体的连通开关，作为优选的，第一进气阀门可以采用常规阀门，不需要防水要求，第一进水阀门则需要具备防水性能。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述进水口开设在取水仓的底部，进气口开设在取水仓的顶部。

更进一步优选的，还包括第一导气管，所述进气口通过第一导气管选择性地与大气相互连通。

在实际的应用中，待取样水体可能处于非常低洼的地带，或者具有较高的水深，为了满足取水的要求，同时避免对应的第一进气阀门不与水接触，可以采用第一导气管对进气口与第一进气阀门进行连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括滤网，所述进水口远离取水仓的一端罩设有滤网。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括第二进气阀门，所述输气装置通过第二进气阀门与取水仓相互连通。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括第二导气管，所述输气装置通过第二导气管与取水仓相互连通，第二进气阀门安装在第二导气管上。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述输气装置为气泵或高压储气装置。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括水管和进水阀，所述取水仓的底部通过水管与取样仓相互连通，所述水管上安装有进水阀。

本发明的气体导压式液体转移装置的转移方法，具体包括：

首先将取水仓浸没于待取样的水体中，进水口和进气口均打开，此时由于气体的浮力以及压差作用，水体中的水流入取水仓内，再关闭进水口和进气口，打开取水仓与取样仓之间的通道，打开输气装置与取水仓之间的通道，通过输气装置向取水仓内输入气体，驱动取水仓内的水进入到取样仓，完成取样，取样完毕。

在以上技术方案的基础上，经过一段时间的使用后，滤网的表面会附着大量的污染物，造成滤网的堵塞，还可以通过操作对滤网进行清洗，具体操作包括如下步骤：

首先保持取水仓浸没于待取样的水体中，进水口和进气口均打开，通过浮力和压差作用，使水进入到取水仓内，再关闭进水口和进气口，打开输气装置与取水仓之间的通道，同时开启进水口，通过输气装置驱动取水仓内的水从进水口排出，从而对滤网表面进行反冲洗。

本发明提供的懂事导压液体转移装置可以应用于水质监测中进行水体水样获取，由于水质监测技术逐渐由人工操作转化为无人自动化操作，因此设备要求容易进行维护且具有能耗低，易于操作的要求，本申请的装置整体结构简单，且易于控制。

本发明的气体导压式转移装置相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)本发明的气体导压式转移装置，相比现有技术而言，具有更大的输送高度，采用输气装置作为驱动件，用气体作为压力传导介质，相比传统的水泵传输而言，工作介质不同，从而导致在相同的功率下，本发明的方案能够实现更大的压强，从而驱动目标水样到达更大的高度，同时输气装置由于采用空气作为工作介质，不需要再浸没在水样中，更容易进行维护，设备的相关性能要求更低，成本更低；

(2)由于本申请中采用的水样驱动方式不同，相比常规使用水泵的方式而言，本申请的方案不需要将泵浸没在待取样的水体中，从而让取水部分结构的体积大幅度减小，这样取水部分的结构更容易根据实际应用场景进行改变，具有良好的应用场景适应能力；

(3)同样的，本申请的取水工作件中基本不需要使用如水泵等电力驱动设备，因此安全性更高，容易维护，具有良好的应用前景。

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为本发明气体导压式液体转移装置的结构示意图。

图中：1-取水仓、2-取样仓、3-输气装置、4-第一进气阀门、5-第一进水阀门、6-第一导气管、7-滤网、8-第二进气阀门、9-第二导气管、10-水管、11-进水口、12-进气口、13-进水阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明的气体导压式液体转移装置，其包括取水仓1、取样仓 2以及输气装置3，取水仓1为密封腔体结构，浸没于待取样的水体中，取水仓 1的底部开设有进水口11，进水口11通过第一进水阀门5与待取样水体相互连通，取水仓1的顶部开设有进气口12，进气口12通过第一进气阀门4与大气相互连通，输气装置3位于水体上方，不与水体接触，输气装置3与取水仓1的内部相互连通，取样仓2也位于水体的上方，不与水体接触，取样仓2通过进水阀13与取水仓1的底部相互连通。

以上实施例中，取水仓1浸没于待取样水体中，通过开启第一进气阀门4 和第一进水阀门5，由于压力作用，水样会从进水口11进入到取水仓1内，该方法可以精确取样位于取水仓1的进水口11处的水体，且取水的过程中，进水动力由水压产生，不需要进行机械泵送，取水完毕，关闭对应的第一进气阀门4 和第一进水阀门5，通过输气装置3向取水仓1内输送气体，从而驱动取水仓1 内的压力升高，此时开启进水阀13，位于取水仓1内的水样则会受到气压作用而被输送至取样仓2。

实际上，在常规的技术手段中，使用的泵送技术包括潜水泵和离心泵，两种泵均是对输送水样进行做功，使其具备一定的动能，最后将动能转化为势能，从而达到将待取样水体一定深度的水样输送至目标位置，这就要求水泵瞬时功率能够满足水体输送的高度要求，而这个功率的大小一般取决于水泵的体积和设备的结构，通常会存在一个上限，即使满足了取样要求，但是设备可能体积庞大，本申请采用输气装置3进行驱动，利用气体的压力来驱动水样上升，相对来说，对瞬时功率的要求并不高，相反输气装置可以达到的压力通常比较大，可以轻松达到1MPa，而1MPa的气压对应的水柱高度能够达到100米，而用于水体取样的水泵而言，扬程通常只能达到10米，而对于自吸泵，其虽然可以在水体表面工作，但是其采用负压抽吸的方式进行水体取样，极限状态下能够抽吸的高度也是由大气压决定的，因此最大理论抽吸高度在10米，无法继续超过该高度，不难看出，本申请采用了一种完全不同的驱动方式，克服了做功效率低以及负压抽吸存在上限的问题，通过高压气体作为驱动源，可以使结构简化，驱动水样输送至更高的位置。

为了使本申请能够适应工作环境，取水仓1为密闭腔体结构，同时取水仓1 能够承受一定的内部和外部的压力，同时为了让取水仓1能够在相对更深的水体中取样，而对应的一些工作部件不与水体接触，还需要设置对应的第一导气管6，第一导气管6用于与进气口12和第一进气阀门4相互连通，从而让第一进气阀门4位于水体上方。

同样的，在具体实施方式中，还包括第二导气管9和水管10，输气装置3 通过第二导气管9与取水仓1相互连通，取样仓2通过水管10与取水仓1的底部相互连通。

在以上实施方式中，输气装置3以及取样仓2作为优选的均设置在水体上方，输气装置3作为驱动设备，不与水体直接接触便于进行维护管理，取样仓2 不与水体直接接触可以为检测提供更加稳定的环境。

在具体实施方式中，所述第二导气管9上安装有第二进气阀门8，水管10 上安装有进水阀13，对应第二进气阀门8和进水阀13均可以设置在水体上方，从而避免直接与水接触，便于维护管理。

在具体实施方式中，进水口11远离取水仓1的一端罩设有滤网7，通过设置滤网结构，可以避免水体中的污染物等杂物进入到取水仓1内，从而保证取水的洁净，本申请中采用了自然进水的方式，相比采用机械驱动进水而言，进水过程更加温和，杂质不易堵塞滤网，也不会因为机械驱动而导致污染物直接进入到取水仓1。

作为具体的实施方式，输气装置3可以采用气泵或者高压储气装置，输气装置3用于输出具有一定压力的气体，从而驱动位于取水仓1内的水样通过管道进入到取样仓2。

在具体的实施方式中，取水仓1与取样仓2连接的开口位于底部，这样通过气体压力驱动的水样能够完全被输送至取样仓2，且不容易出现气水混合输送的问题。

在以上实施方式中，为了避免滤网7长期使用而受到污染物的污染堵塞，本申请可以直接通过工作模式的切换进行滤网7的清洗，具体方法包括，开启第一进气阀门4和第一进水阀门5，待水样进入到取水仓1内之后，关闭第一进气阀门4，开启第二进气阀门8，并驱动输气装置3工作，从而使取水仓1内的水样从进水口11排出，进而对滤网7进行反冲洗。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种气体导压式液体转移装置，其特征在于，包括取水仓(1)、取样仓(2)和输气装置(3)，取水仓(1)浸没于待取样水体内，取水仓(1)选择性地与待取样水体和大气相互连通，取水仓(1)的底部与取样仓(2)选择性地相互连通，输气装置(3)与取水仓(1)选择性地相互连通。

2.如权利要求1所述的气体导压式液体转移装置，其特征在于，所述取水仓(1)表面开设有进水口(11)和进气口(12)，取水仓(1)通过进水口(11)选择性地与取样水体相互连通，取水仓(1)通过进气口(11)选择性地与大气相互连通。

3.如权利要求2所述的气体导压式液体转移装置，其特征在于，还包括第一进气阀门(4)和第一进水阀门(5)，所述进水口(11)处安装有第一进水阀门(5)，进气口(12)处安装有第一进气阀门(4)。

4.如权利要求2所述的气体导压式液体转移装置，其特征在于，所述进水口(11)开设在取水仓(1)的底部，进气口(12)开设在取水仓(1)的顶部。

5.如权利要求2所述的气体导压式液体转移装置，其特征在于，还包括第一导气管(6)，所述进气口(12)通过第一导气管(6)选择性地与大气相互连通。

6.如权利要求2所述的气体导压式液体转移装置，其特征在于，还包括滤网(7)，所述进水口(11)远离取水仓(1)的一端罩设有滤网(7)。

7.如权利要求1所述的气体导压式液体转移装置，其特征在于，还包括第二进气阀门(8)，所述输气装置(3)通过第二进气阀门(8)与取水仓(1)相互连通。

8.如权利要求7所述的气体导压式液体转移装置，其特征在于，还包括第二导气管(9)，所述输气装置(3)通过第二导气管(9)与取水仓(1)相互连通，第二进气阀门(8)安装在第二导气管(9)上。

9.如权利要求1所述的气体导压式液体转移装置，其特征在于，还包括水管(10)和进水阀(13)，所述取水仓(1)的底部通过水管(10)与取样仓(2)相互连通，所述水管(10)上安装有进水阀(13)。

10.如权利要求1-9中任一所述的气体导压式液体转移装置在水质监测设备的水样获取中的应用。

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