CN114018639A - 一种雨水径流自动分阶段取样器 - Google Patents

Abstract

一种雨水径流自动分阶段取样器，包括上端敞口的箱体，箱体内部通过支撑板悬空搁置有集水槽和导流槽，集水槽与箱体右侧上部内壁之间设有集水斜板；导流槽的底部间隔设有多个用于放置集水瓶的圆孔，其中，排在首位的圆孔左侧设有第一溢流板，相邻的两个圆孔之间设有第二溢流板，排在末位的圆孔右侧设有第三溢流板；第一溢流板、第二溢流板、第三溢流板将导流槽内部分隔成多个取样腔室；按照从左向右的顺序，前三个取样腔室沿箱体宽度方向的前后两侧壁上分别开有一个溢流孔，溢流孔的上方铰接有挡板，挡板通过电动伸缩杆打开或关闭溢流孔，电动伸缩杆通过通电延时时间继电器控制。本发明实现了自动分阶段连续取样，有效保证了集水瓶在设定时间间隔处取水。

Description

一种雨水径流自动分阶段取样器

技术领域

本发明涉及雨水径流污染监测和水环境保护技术领域，尤其涉及一种雨水径流自动分阶段取样器。

背景技术

随着城市建设的高速发展，城市中硬质路面面积和建筑密度不断增加，导致地表雨水径流量增加，引发洪涝灾害；由于空气中污染物质的溶解和雨水对屋面和地面等的冲刷，使得雨水径流中含有大量污染物。为了研究某一区域雨水径流各项污染物指标及其随降雨时间的变化规律，需要在降雨的不同时间段对不同取样点的雨水径流进行采集。现有的雨水径流采集方式主要有两种，一种是人工采集，即在降雨过程中采样人员在规定采样地点通过采样瓶进行采样，由于降雨时间的不确定性和采样地点的非单一性，人工采样往往难以及时采集初期雨水径流，耗费大量人力和时间，在暴雨天等恶劣天气进行采样，容易对采样人员造成安全威胁。另一种是采样装置采样，如申请号为201510502913.8，名称为一种自动雨水径流收集器，公开号为105136519A的专利，在降雨时通过雨水传感器感应到雨水，电路控制模块的单片机判断有足够强度的雨水滴落，从而控制后续雨水径流的采样，能够实现多点同时采样，但由于室外采样瓶通过管道与室内采样装置连接，因此采样距离受限，并且不能够实现分阶段连续取样；申请号为201620903276.5，名称为一种菜地雨水径流自动分阶段连续定时采样器，公开号为205941068U的专利，通过两个雨水感应器确定达到形成径流的雨量时开始进行雨水径流取样，核心控制电路单元中的PLC控制蠕动泵、液位感应器和步进电机，通过带有取样槽的转盘按照设定间隔时间的旋转，实现对雨水径流的自动分阶段连续定时取样，同时通过设置采样间隔时间和自启动与关闭时间，联合液位感应器控制实现了暴雨期间短时内多次降雨的采样，该装置使用较多电动装置，运行效果容易受到雨水影响，且用电较为不便；由于采用硅胶管取样，取样点适宜选在径流经过的低洼存水处，因此在路面等平整处，当径流量较小时难以实现雨水径流的采集。

发明内容

为克服上述问题，本发明提供一种雨水径流自动分阶段取样器。

本发明采用的技术方案是：一种雨水径流自动分阶段取样器，包括上端敞口的箱体，箱体的上端边缘设有向外的挂接翻边，箱体通过挂接翻边设置在雨水口内；

所述箱体沿其长度方向的左右两侧内壁分别设有支撑板，箱体内部通过支撑板悬空搁置有集水槽和导流槽；集水槽沿箱体的宽度方向设置，集水槽的右侧中部垂直连通有导流槽，导流槽沿箱体的长度方向延伸，集水槽和导流槽连为一体呈T形；集水槽与箱体右侧上部内壁之间设有集水斜板，集水斜板左端低右端高，以将雨水口落入箱体内的雨水汇聚至集水槽内；

所述导流槽的左右两端敞口，导流槽的底部沿长度方向间隔设有四个用于放置集水瓶的圆孔，按照从左至右的顺序，排在首位的圆孔左侧设有第一溢流板，相邻的两个圆孔之间设有第二溢流板，排在末位的圆孔右侧设有第三溢流板；第一溢流板、第二溢流板、第三溢流板将导流槽内部分隔成四个取样腔室；按照从左至右的顺序，前三个取样腔室沿箱体宽度方向的前后两侧壁上分别开有一个溢流孔，第二溢流板的高度高于溢流孔顶部，第一溢流板的高度低于第二溢流板的高度；箱体的右侧壁与导流槽相对应的位置开设有第二出水孔，第三溢流板的顶面与箱体右侧面上的第二出水孔的底面齐平；

每个溢流孔的上方铰接有一个挡板，挡板可向下或向上转动以封闭或打开溢流孔；挡板与溢流孔之间设有电动伸缩杆孔，电动伸缩杆孔的后侧设有电动伸缩杆支撑板，电动伸缩杆支撑板上设有电动伸缩杆，电动伸缩杆的伸缩杆穿过电动伸缩杆孔伸入导流槽内，以将挡板维持在打开状态；

所述导流槽的圆孔内放置有集水瓶，集水瓶的瓶口所在平面高于圆孔所在平面，集水瓶的瓶身与圆孔之间密封配合，集水瓶的底部放置在箱体内；集水瓶的瓶口螺接有瓶盖，瓶盖的底面与导流槽内部底面相接触；瓶盖的中部设有圆形镂空，瓶盖的底部铰接有圆形盖板，圆形盖板可封闭瓶盖的圆形镂空；圆形盖板的底面设有浮球，盖板可在浮球的带动下向上转动与瓶盖底面接触，盖板与瓶盖相接触的位置分别设有第一导电金属片、第二导电金属片；

所述集水斜板的底面设有电源，电源并联有三个控制支路，每个控制支路对应控制一个电动伸缩杆；控制支路上串联有第一导电金属片、第二导电金属片、通电延时时间继电器和电动伸缩杆；第一导电金属片、第二导电金属片在浮球的带动下形成开关的打开或关闭；当第一导电金属片、第二导电金属片接触时，通电延时时间继电器通电延时，延时完毕后输出信号至电动伸缩杆，电动伸缩杆的伸缩杆缩回，挡板落下封闭溢流孔；

所述箱体的底面开设有多个第一出水孔，以避免影响雨水口的排水功能。

优选地，所述箱体右侧上部内壁设有卡槽，集水斜板右端与卡槽卡接，集水斜板左端搁置在集水槽的右侧壁上。

优选地，所述导流槽的四个圆孔内分别放置有一个集水瓶，按照从左至右的顺序，前三个集水瓶对应通电延时时间继电器的延时时间分别为5min、10min、15min。

优选地，所述电源和多个通电延时时间继电器设置在集水斜板的底面，电源和多个通电延时时间继电器外侧共同罩设有保护盖。

本发明的原理是：

降雨前集水瓶放入导流槽底板上的圆孔中，将集水槽和导流槽固定在箱体中，将集水斜板盖上，将箱体放入雨水口内，箱体上方边缘搭在雨水口边缘，盖上雨水篦子，当雨水径流形成时，雨水径流通过集水斜板流入集水槽，或直接流入集水槽，而后流入导流槽，进入最左侧集水瓶，随着集水瓶内液位上升，浮球受到浮力后带动圆形盖板向上移动，直至将瓶盖堵住，使后续雨水不会进入该集水瓶中，避免与后续雨水混合，集水瓶水满时导电金属片相互接触，第一控制支路打开，通电延时时间继电器开始倒计时，此时导流槽内液位逐渐上升，直到通过溢流孔向箱体内流入，当第一个通电延时时间继电器到达设定时间后，电动伸缩杆收缩伸缩杆，盖板落下，将溢流孔挡住，导流槽内液位继续上升，越过溢流板进入第二个集水瓶，如此进行，直至将最后一个集水瓶收集满后，雨水越过溢流板，通过箱体侧板上的出水孔流入雨水口。箱体底板上开有多个出水孔，流入箱体内的雨水能够从箱体底板上的出水孔流入雨水口。

本发明的有益效果是：

(1)本发明中的集水瓶瓶盖上开有圆孔，固定有浮球的盖板通过合页与瓶盖相连接，当集水瓶内水满后，浮球带动盖板将瓶盖闭合，避免后续雨水进入瓶内，保证了所取水样的准确性。

(2)本发明中的瓶盖和盖板上分别设有第一、第二导电金属片，只有集水瓶内水满，两金属片相互接触，才会将对应的控制支路打开，此前控制支路一直处于断电状态，有效地减少了电量消耗，延长了电路系统中干电池的使用时间。

(3)本发明中的电动伸缩杆通过通电延时时间继电器控制，当控制支路通电后，通电延时时间继电器开始倒计时，到达设定时间后，通电延时时间继电器控制电动伸缩杆缩回，对应取样腔室内的盖板落下，雨水进入下一取样瓶；能够通过改变三组通电延时时间继电器的设定时间来控制所取水样的时间间隔。

(4)本发明中的导流槽两侧板上开设的溢流孔的高度低于导流槽内的溢流板，当集水瓶内水满后，导流槽内液面继续上升，而后通过溢流孔流入箱体内，只有当挡板落下将溢流孔挡住，雨水才会越过导流槽内的溢流板进入下一个集水瓶中；有效保证了集水瓶在设定时间间隔处取水。

(5)本发明中的箱体底部设有多个出水孔，箱体一侧面开有出水孔，集水瓶内水满后，多余的水从溢流孔流出，流入箱体或从出水孔流出，流入箱体的水从箱体底板上的出水孔流出，多余的雨水均流入雨水口，取样器不会造成雨水雍堵，影响雨水口的功能。

附图说明

图1是本发明的正视剖面结构示意图。

图2是本发明的侧视剖面结构示意图。

图3是本发明的集水槽和导流槽立体结构示意图。

图4是本发明的箱体的立体结构示意图。

图5是本发明的电路原理图。

附图标记说明：1-箱体、2-集水槽、3-集水斜板、4-保护盖、5-电动伸缩杆孔、6-溢流孔、7-第二溢流板、8-瓶盖、9-集水瓶、10-出水孔、11-浮球、12a-第一导电金属片、12b-第二导电金属片、13-挡板、14-电动伸缩杆、15-支撑板、16-电动伸缩杆支撑板、17-盖板、18-导流槽、19-电源、20-时间继电器、21-卡槽、22a-第一溢流板、22b-第三溢流板。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明专利的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”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，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“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，可以是两个元件内部的连通。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。

参照附图，一种雨水径流自动分阶段取样器，包括上端敞口的箱体1，箱体1的上端边缘设有向外的挂接翻边，箱体1通过挂接翻边设置在雨水口内；

所述箱体1沿其长度方向的左右两侧内壁分别设有支撑板15，箱体1内部通过支撑板15悬空搁置有集水槽2和导流槽18；集水槽2沿箱体1的宽度方向设置，集水槽2的右侧中部垂直连通有导流槽18，导流槽18沿箱体1的长度方向延伸，集水槽2和导流槽18连为一体呈T形；集水槽2与箱体1右侧上部内壁之间设有集水斜板3，箱体1右侧上部内壁设有卡槽21，集水斜板3右端与卡槽21卡接，集水斜板3左端搁置在集水槽2的右侧壁上；集水斜板3左端低右端高，以将雨水口落入箱体1内的雨水汇聚至集水槽2内；

所述导流槽18的左右两端敞口，导流槽18的底部沿长度方向间隔设有四个用于放置集水瓶9的圆孔，按照从左往右的顺序，排在首位的圆孔左侧设有第一溢流板22a，相邻的两个圆孔之间设有第二溢流板7，排在末位的圆孔右侧设有第三溢流板22b；第一溢流板22a、第二溢流板7、第三溢流板22b将导流槽内部分隔成四个取样腔室；从左往右数前三个取样腔室沿箱体1宽度方向的前后两侧壁上分别开有一个溢流孔6，第二溢流板7的高度高于溢流孔6顶部；第一溢流板22a的高度低于第二溢流板7的高度；箱体1的右侧壁与导流槽18相对应的位置开设有第二出水孔10b，第三溢流板22b的顶面与箱体1右侧面上的第二出水孔10b的底面齐平；

每个溢流孔6的上方铰接有一个挡板13，挡板13可向下或向上转动以封闭或打开溢流孔6；挡板13与溢流孔6之间设有电动伸缩杆孔5，电动伸缩杆孔5的后侧设有电动伸缩杆支撑板16，电动伸缩杆支撑板16上设有电动伸缩杆14，电动伸缩杆14的伸缩杆穿过电动伸缩杆孔5伸入导流槽18内，以将挡板13维持在打开状态；

所述导流槽18的圆孔内放置有集水瓶9，集水瓶9的瓶口所在平面高于圆孔所在平面，集水瓶9的瓶身与圆孔之间密封配合，集水瓶9的底部放置在箱体1内；集水瓶9的瓶口螺接有瓶盖8，瓶盖8的底面与导流槽18内部底面相接触；瓶盖8的中部设有圆形镂空，瓶盖8的底部铰接有圆形盖板17，圆形盖板17可封闭瓶盖8的圆形镂空；圆形盖板17的底面设有浮球11，盖板17可在浮球11的带动下向上转动与瓶盖8底面接触，盖板17与瓶盖8相接触的位置分别设有第一导电金属片12a、第二导电金属片12b；

所述集水斜板3的底面设有电源19，电源19并联有三个控制支路，每个控制支路对应控制一个电动伸缩杆14；控制支路上串联有第一导电金属片12a、第二导电金属片12b、通电延时时间继电器20和电动伸缩杆14；第一导电金属片12a、第二导电金属片12b在浮球11的带动下形成开关的打开或关闭；当第一导电金属片12a、第二导电金属片12b接触时，通电延时时间继电器20通电延时，延时完毕后输出信号至电动伸缩杆14，电动伸缩杆14的伸缩杆缩回，挡板13落下封闭溢流孔6；三个集水瓶9从左至右对应通电延时时间继电器20的延时时间分别为5min、10min、15min。电源19和三个通电延时时间继电器20设置在集水斜板3的底面，电源19和多个通电延时时间继电器20外侧共同罩设有保护盖4。

所述箱体1的底面开设有多个第一出水孔10a，箱体1的右侧壁与导流槽18相对应的位置开设有第二出水口10b，以避免影响雨水口的排水功能。

具体的工作原理为：

在降雨前将瓶盖8和圆形盖板17上的第一、第二导电金属片分别连接在电源19正极和通电延时时间继电器的输入端，通电延时时间继电器20的控制端与电动伸缩杆14的输入端相连接，共三组第一、第二导电金属片、时间继电器20和电动伸缩杆14，分别并联在电源19上，设定控制最左侧电动伸缩杆14的时间继电器20延时时间为5min，中间的时间继电器20延时时间为10min，最右边一组时间继电器20延时时间为15min，这样集水瓶9从左到右的取样时间分别为：雨水径流形成时，雨水径流形成5min时，雨水径流形成15min时和雨水径流形成30min时。也可根据具体采样要求设定采样时间。

降雨前集水瓶9放入导流槽18底板上的圆孔中，将集水槽2和导流槽18固定在箱体1中，将集水斜板3盖上，将箱体1放入雨水口内，箱体上方边缘搭在雨水口边缘，盖上雨水篦子，当雨水径流形成时，雨水径流通过集水斜板3流入集水槽2，或直接流入集水槽2，而后流入导流槽18，进入最左侧集水瓶9，随着集水瓶9内液位上升，浮球11受到浮力后带动圆形盖板17向上移动，直至将瓶盖8堵住，使后续雨水不会进入该集水瓶9中，避免与后续雨水混合，集水瓶9水满后导电金属片12相互接触，电路控制系统4打开，时间继电器14开始倒计时，此时导流槽18内液位逐渐上升，直到通过溢流孔6向箱体1内流入，当第一个通电延时延时继电器14到达设定时间后，电动伸缩杆14收缩伸缩杆，盖板13落下，将溢流孔6挡住，导流槽18内液位继续上升，越过溢流板7进入第二个集水瓶9，如此进行，直至将最后一个集水瓶9收集满后，雨水越过第三溢流板22b，通过箱体1侧板上的第二出水孔10b流入雨水口。箱体1底板上开有多个出水孔10，流入箱体1内的雨水能够从箱体底板上的出水孔10流入雨水口。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (4)

1.一种雨水径流自动分阶段取样器，其特征在于：包括上端敞口的箱体(1)，箱体(1)的上端边缘设有向外的挂接翻边，箱体(1)通过挂接翻边设置在雨水口内；

所述箱体(1)沿其长度方向的左右两侧内壁分别设有支撑板(15)，箱体(1)内部通过支撑板(15)悬空搁置有集水槽(2)和导流槽(18)；集水槽(2)沿箱体(1)的宽度方向设置，集水槽(2)的右侧中部垂直连通有导流槽(18)，导流槽(18)沿箱体(1)的长度方向延伸，集水槽(2)和导流槽(18)连为一体呈T形；集水槽(2)与箱体(1)右侧上部内壁之间设有集水斜板(3)，集水斜板(3)左端低右端高，以将雨水口落入箱体(1)内的雨水汇聚至集水槽(2)内；

所述导流槽(18)的左右两端敞口，导流槽(18)的底部沿长度方向间隔设有四个用于放置集水瓶(9)的圆孔，按照从左至右的顺序，排在首位的圆孔左侧设有第一溢流板(22a)，相邻的两个圆孔之间设有第二溢流板(7)，排在末位的圆孔右侧设有第三溢流板(22b)；第一溢流板(22a)、第二溢流板(7)、第三溢流板(22b)将导流槽内部分隔成四个取样腔室；按照从左至右的顺序，前三个取样腔室沿箱体(1)宽度方向的前后两侧壁上分别开有一个溢流孔(6)，第二溢流板(7)的高度高于溢流孔(6)顶部，第一溢流板(22a)的高度低于第二溢流板(7)的高度；箱体(1)的右侧壁与导流槽(18)相对应的位置开设有第二出水孔(10b)，第三溢流板(22b)的顶面与箱体(1)侧面上的第二出水孔(10b)的底面齐平；

每个溢流孔(6)的上方铰接有一个挡板(13)，挡板(13)可向下或向上转动以封闭或打开溢流孔(6)；挡板(13)与溢流孔(6)之间设有电动伸缩杆孔(5)，电动伸缩杆孔(5)的后侧设有电动伸缩杆支撑板(16)，电动伸缩杆支撑板(16)上设有电动伸缩杆(14)，电动伸缩杆(14)的伸缩杆穿过电动伸缩杆孔(5)伸入导流槽(18)内，以将挡板(13)维持在打开状态；

所述导流槽(18)的圆孔内放置有集水瓶(9)，集水瓶(9)的瓶口所在平面高于圆孔所在平面，集水瓶(9)的瓶身与圆孔之间密封配合，集水瓶(9)的底部放置在箱体(1)内；集水瓶(9)的瓶口螺接有瓶盖(8)，瓶盖(8)的底面与导流槽(18)内部底面相接触；瓶盖(8)的中部设有圆形镂空，瓶盖(8)的底部铰接有圆形盖板(17)，圆形盖板(17)可封闭瓶盖(8)的圆形镂空；圆形盖板(17)的底面设有浮球(11)，盖板(17)可在浮球(11)的带动下向上转动与瓶盖(8)底面接触，盖板(11)与瓶盖(8)相接触的位置分别设有第一导电金属片(12a)、第二导电金属片(12b)；

所述集水斜板(3)的底面设有电源(19)，电源(19)并联有三个控制支路，每个控制支路对应控制一个电动伸缩杆(14)；控制支路上串联有第一导电金属片(12a)、第二导电金属片(12b)、通电延时时间继电器(20)和电动伸缩杆(14)；第一导电金属片(12a)、第二导电金属片(12b)在浮球(11)的带动下形成开关的打开或关闭；当第一导电金属片(12a)、第二导电金属片(12b)接触时，通电延时时间继电器(20)通电延时，延时完毕后输出信号至电动伸缩杆(14)，电动伸缩杆(14)的伸缩杆缩回，挡板(13)落下封闭溢流孔(6)；

所述箱体(1)的底面开设有多个第一出水孔(10a)，以避免影响雨水口的排水功能。

2.如权利要求1所述的一种雨水径流自动分阶段取样器，其特征在于：所述箱体(1)右侧上部内壁设有卡槽(21)，集水斜板(3)右端与卡槽(21)卡接，集水斜板(3)左端搁置在集水槽(2)的右侧壁上。

3.如权利要求1所述的一种雨水径流自动分阶段取样器，其特征在于：所述导流槽(18)的四个圆孔内分别放置有一个集水瓶(9)，按照从左至右的顺序，前三个集水瓶(9)对应通电延时时间继电器(20)的延时时间分别为5min、10min、15min。

4.如权利要求1所述的一种雨水径流自动分阶段取样器，其特征在于：所述电源(19)和多个通电延时时间继电器(20)设置在集水斜板(3)的底面，电源(19)和多个通电延时时间继电器(20)外侧共同罩设有保护盖(4)。

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