CN117191488B - 一种水文地质用地下水采样装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及地下水采样技术领域，具体地说就是一种水文地质用地下水采样装置，包括采样管，所述采样管的下端连接有采样端头，所述采样端头的内部滑动连接有驱动塞杆，采样端头的中部设有采样孔，采样孔的内部滑动连接有采样组件，所述驱动塞杆的长度方向设有驱动齿条，所述采样组件的背部连接有驱动杆，所述驱动齿条与所述驱动杆配合连接，通过采样管将采样端头下放至取水钻孔内部，通过采样端头对地下水进行采样，采样端头的深度可通过采样管的下放深度决定，采样过程操作简单方便，方便对不同深度的地下水进行采样，能够有效提高地下水采样效率，该装置结构简单，方便应用于不同位置的地下水取样工作。
Description
技术领域
本发明涉及地下水采样技术领域，具体地说就是一种水文地质用地下水采样装置。
背景技术
在水文地质勘察和水质调查等领域中，需要对地下水质进行检测，地下水采样是非常重要的一个环节。
目前常用的地下水采样装置包括钻孔取样器、管式取样器等。这些装置虽然能够完成基本的取样功能，但存在一些问题：
（1）结构复杂：部分现有取样装置由于需要与不同深度的地下水进行接触，因此结构较为复杂，增加了操作难度和维护成本；
（2）不方便进行不同深度的取样：传统的取样装置通常只能针对单一深度进行取样，而对于不同深度的地下水，需要分别安装多个取样点，操作繁琐且效率低下；
（3）取样效率低：由于传统取样装置的结构限制以及对不同深度地下水的不适应性，其取样效率相对较低。
因此，需要设计一种水文地质用地下水取样装置，方便对不同深度的地下水进行取样，方便多次使用，提高取样效率。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种水文地质用地下水采样装置。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种水文地质用地下水采样装置，包括采样管，所述采样管的下端连接有采样端头，所述采样端头的内部滑动连接有驱动塞杆，采样端头的中部设有采样孔，采样孔的内部滑动连接有采样组件，所述驱动塞杆的长度方向设有驱动齿条，所述采样组件的背部连接有驱动杆，所述驱动齿条与所述驱动杆配合连接。
进一步的，所述采样管为软管或硬管，采样管与采样端头之间一体成型，采样端头为硬质，采样孔贯穿采样端头的外壳，采样管和采样端头应用于现有的预先打好的取水钻孔内。
作为优化，所述采样端头竖直连接于采样管的下端，所述采样端头的内部设有竖直的采样通道，所述采样通道的下端为封口，采样孔与采样通道的中部水平贯通，所述驱动塞杆设置于采样通道内部。
进一步的，采样通道为竖直设置的圆柱状直型通道，采样孔的内壁和采样通道的内壁均为光滑，采样通道与驱动塞杆同轴心设置。
作为优化，所述驱动塞杆的下端连接有第一活塞块，驱动塞杆的上端连接有第二活塞块，所述第一活塞块与采样通道的内壁滑动密封连接，第二活塞块与采样通道的内壁相邻设置。第一活塞块、第二活塞块和驱动塞杆同轴心设置，第一活塞块的直径大于第二活塞块的直径，第二活塞块与采样通道的内壁之间留有细小间隔。
作为优化，所述采样孔的外端贯穿所述采样端头的外壁，所述采样端头的中部凹陷形成限位孔，所述限位孔与所述采样孔同轴心设置，所述限位孔的轴心方向设有限位螺杆，所述驱动杆的轴心方向设有驱动螺孔，驱动螺孔与限位螺杆配合连接，所述驱动杆为齿轮杆，驱动杆与驱动齿条啮合连接。通过驱动塞杆带动驱动杆沿驱动螺杆转动，使驱动杆带动采样组件旋转向外移动，使采样组件逐渐伸出采样孔。
作为优化，所述采样组件包括采样管，所述采样管的外端为封闭，所述采样管与驱动杆相连的一端设有采样开口，所述采样管的外壁与所述采样孔的内壁滑动密封连接。
进一步的，采样孔贯穿取水管的外壳，采样开口贯穿取水管的端部，取水管的长度小于采样端头外壳的厚度。
作为优化，所述采样管包括采样段、第一检测段和第二检测段，所述第二检测段设置于第一检测段与采样段之间，所述第一检测段设置于采样管远离驱动杆的一端，所述采样段上密设有采样通孔。采样孔的内壁能够对采样通孔进行密封，当采样段离开采样孔后，地下水可通过采样通孔、采样开口、采样通道和采样管实现取样。
作为优化，所述第一检测段开设有若干个水平的连接槽，所述连接槽的外侧与采样管的外侧贯通，所述连接槽与驱动杆相邻的一端转动连接有弹簧转轴，连接槽的内部设有检测杆，所述检测杆通过弹簧转轴与连接槽转动连接。当取样管伸出采样端头后，检测杆在弹簧转轴的作用下向外弹出，当取样管继续转动时，若采样端头的外部是泥沙，则取样管转动阻力大，当采样端头的外部为地下水时，取样管转动阻力小。
作为优化，所述采样管的内壁设有限位块，所述限位块位于采样孔的下侧，限位块位于第一活塞块和第二活塞块之间。
进一步的，限位块对第一活塞块的位置进行限位，当第一活塞块滑动至限位块的底面时，第二活塞块位于采样通道的外侧，采样通道与采样管之间贯通。
作为优化，所述采样端头的上端和下端收拢呈锥形，所述采样管的内径大于所述采样通道的内径。
作为优化，采样端头的直径大于采样管的直径。
本方案的有益效果是，一种水文地质用地下水取样装置，具有以下有益之处：
通过采样管将采样端头下放至取水钻孔内部，通过采样端头对地下水进行采样，采样端头的深度可通过采样管的下放深度决定，采样过程操作简单方便，方便对不同深度的地下水进行采样，能够有效提高地下水采样效率，该装置结构简单，方便应用于不同位置的地下水取样工作；
采样端头的内部设置驱动塞杆，通过驱动塞杆带动采样组件从采样孔中向外移动，方便通过采样管对地下水进行采样；
当采样端头的外部为泥沙层时，检测杆也可收纳于连接槽内，方便通过驱动塞杆带动采样组件收回到采样孔内，方便采样端头继续沿取水钻孔向下；
第一活塞块与采样通道之间滑动密封，当上部施加抽吸力时，使第一活塞块推动驱动塞杆向上，当第二活塞块离开采样通道时，采样通道与采样管完全贯通，方便地下水的取样。
附图说明
附图1为本发明的轴侧示意图。
附图2为本发明主视示意图。
附图3为本发明附图2的A-A剖切结构示意图。
附图4为本发明附图3的A部分放大结构示意图。
附图5为本发明附图2的A-A剖切轴侧示意图。
附图6为本发明部分剖切结构示意图。
附图7为本发明驱动塞杆与采样组件连接结构示意图。
附图8为本发明采样端头的检测状态示意图。
附图9为本发明采样端头的采样状态示意图。
其中，1、采样管，2、采样端头，3、驱动塞杆，4、第一活塞块，5、第二活塞块，6、采样通道，7、采样孔，8、驱动齿条，9、驱动杆，10、限位孔，11、限位螺杆，12、采样通孔，13、第一检测段，14、第二检测段，15、连接槽，16、检测杆，17、限位块，18、取样管。
具体实施方式
如图1、3所示，一种水文地质用地下水采样装置，包括采样管1，所述采样管1的下端连接有采样端头2，所述采样端头2的内部滑动连接有驱动塞杆3，采样端头2的中部设有采样孔7，采样孔7的内部滑动连接有采样组件，所述驱动塞杆3的长度方向设有驱动齿条8，所述采样组件的背部连接有驱动杆9，所述驱动齿条8与所述驱动杆9配合连接。所述采样管1为软管或硬管，采样管1与采样端头2之间一体成型，采样端头2为硬质，采样孔7贯穿采样端头2的外壳，采样管1和采样端头2应用于现有的预先打好的取水钻孔内。
如图3、5所示，所述采样端头2竖直连接于采样管1的下端，所述采样端头2的内部设有竖直的采样通道6，所述采样通道6的下端为封口，采样孔7与采样通道6的中部水平贯通，所述驱动塞杆3设置于采样通道6内部。采样通道6为竖直设置的圆柱状直型通道，采样孔7的内壁和采样通道6的内壁均为光滑，采样通道6与驱动塞杆3同轴心设置。
如图5所示，所述驱动塞杆3的下端连接有第一活塞块4，驱动塞杆3的上端连接有第二活塞块5，所述第一活塞块4与采样通道6的内壁滑动密封连接，第二活塞块5与采样通道6的内壁相邻设置。第一活塞块4、第二活塞块5和驱动塞杆3同轴心设置，第一活塞块4的直径大于第二活塞块5的直径，第二活塞块5与采样通道6的内壁之间留有细小间隔。
如图8所示，所述采样孔7的外端贯穿所述采样端头2的外壁，所述采样端头2的中部凹陷形成限位孔10，所述限位孔10与所述采样孔7同轴心设置，所述限位孔10的轴心方向设有限位螺杆11，所述驱动杆9的轴心方向设有驱动螺孔，驱动螺孔与限位螺杆11配合连接，所述驱动杆9为齿轮杆，驱动杆9与驱动齿条8啮合连接。通过驱动塞杆3带动驱动杆9沿驱动螺杆转动，使驱动杆9带动采样组件旋转向外移动，使采样组件逐渐伸出采样孔7。
如图8所示，所述采样组件包括采样管1，所述采样管1的外端为封闭，所述采样管1与驱动杆9相连的一端设有采样开口，所述采样管1的外壁与所述采样孔7的内壁滑动密封连接。采样孔7贯穿取水管的外壳，采样开口贯穿取水管的端部，取水管的长度小于采样端头2外壳的厚度。
如图9所示，所述采样管1包括采样段、第一检测段13和第二检测段14，所述第二检测段14设置于第一检测段13与采样段之间，所述第一检测段13设置于采样管1远离驱动杆9的一端，所述采样段上密设有采样通孔12。
采样孔7的内壁能够对采样通孔12进行密封，当采样段离开采样孔7后，地下水可通过采样通孔12、采样开口、采样通道6和采样管1实现取样。
如图7、9所示，所述第一检测段13开设有若干个水平的连接槽15，15所述连接槽15的外侧与采样管1的外侧贯通，所述连接槽15与驱动杆9相邻的一端转动连接有弹簧转轴，连接槽15的内部设有检测杆16，所述检测杆16通过弹簧转轴与连接槽15转动连接。当取样管18伸出采样端头2后，检测杆16在弹簧转轴的作用下向外弹出，当取样管18继续转动时，若采样端头2的外部是泥沙，则取样管18转动阻力大，当采样端头2的外部为地下水时，取样管18转动阻力小。
如图9所示，所述采样管1的内壁设有限位块17，所述限位块17位于采样孔7的下侧，限位块17位于第一活塞块4和第二活塞块5之间。
如图1、9所示，所述采样端头2的上端和下端收拢呈锥形，所述采样管1的内径大于所述采样通道6的内径。
限位块17对第一活塞块4的位置进行限位，当第一活塞块4滑动至限位块17的底面时，第二活塞块5位于采样通道6的外侧，采样通道6与采样管1之间贯通。采样端头2的直径大于采样管1的直径。
本方案还包括控制器，控制器的位置由工作人员作业时根据实际情况进行设置，所述的控制器用于控制本方案内的所用的用电器件，包括但不限于传感器、电动机、伸缩杆、水泵、电磁阀、电热丝、热泵、显示屏、电脑输入设备、开关按钮、通信设备、灯、喇叭和麦克风；所述的控制器为英特尔处理器、AMD处理器、PLC控制器、ARM处理器或者单片机，与之配套使用的还包括主板、内存条、储存介质和供电电源，所述的供电电源为市电或锂电池；当具备显示屏时，还具备显示卡；其他未提及的自动化控制和用电器件，均属于本领域技术人员所熟知的知识，在此不再赘述。
使用方法：
（1）设备安装：在待取样位置预设取水钻孔，将采样端头2下入到采样取水钻孔内部，采样管1内部填充水，将采样管1和采样端头2下放至合适深度，在采样管1的上端连接水泵；
（2）取样管18释出：通过水泵对采样管1内部进行抽吸，驱动塞杆3、第一活塞块4和第二活塞块5沿采样通道6向上，驱动齿条8带动驱动杆9转动，驱动杆9沿限位螺杆11向外移动，使取样管18逐渐伸出采样孔7；
（3）水位检测：当取样管18逐渐伸出采样孔7时，第一检测段13暴露于采样端头2外部，检测杆16在弹簧转轴作用下向外弹出；
（4）水位确定：通过控制器设定水泵功率最大阈值和最小阈值，当水泵输出功率持续稳定时，表面采样端头2到达地下水层；
（5）取样：水泵继续运转，使驱动齿条8带动驱动杆9转动，采样通孔12露出采样端头2的外部，地下水经采样孔7、取样管18、采样开口、采样通道6和采样管1到达地面上侧，实现地下水取样。
在步骤（4）中，若水泵的输出功率大于设定的水泵功率最大阈值时，则表明检测杆16位于泥沙层中，检测杆16受到的外部阻力过大，则通过水泵向采样管1中送水，使驱动塞杆3向下，驱动塞杆3带动驱动杆9向限位孔10的方向移动，使取样管18完全收入到采样孔7的内部；
将采样端头2继续向下放，依次检测，直至采样端头2到达地下水层，通过上述方法进行取样，方便检测工作的进行。
上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本发明权利要求书的一种水文地质用地下水采样装置且任何相应技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。
Claims (3)
1.一种水文地质用地下水采样装置，包括采样管(1)，其特征在于：所述采样管(1)的上端连接水泵，所述采样管(1)的下端连接有采样端头(2)，所述采样端头(2)的内部滑动连接有驱动塞杆(3)，采样端头(2)的中部设有采样孔(7)，采样孔(7)的内部滑动连接有采样组件，所述驱动塞杆(3)的长度方向设有驱动齿条(8)，所述采样组件的背部连接有驱动杆(9)，所述驱动齿条(8)与所述驱动杆(9)配合连接；
所述采样组件包括取水管（18），所述取水管（18）的外端为封闭，所述取水管（18）与驱动杆(9)相连的一端设有采样开口，所述取水管（18）的外壁与所述采样孔(7)的内壁滑动密封连接；
所述取水管（18）包括采样段、第一检测段(13)和第二检测段(14)，所述第二检测段(14)设置于第一检测段(13)与采样段之间，所述第一检测段(13)设置于取水管（18）远离驱动杆(9)的一端，所述采样段上密设有采样通孔(12)；
所述第一检测段(13)开设有若干个水平的连接槽 (15)，所述连接槽(15)的外侧与取水管（18）的外侧贯通，所述连接槽(15)与驱动杆(9)相邻的一端转动连接有弹簧转轴，连接槽(15)的内部设有检测杆(16)，所述检测杆(16)通过弹簧转轴与连接槽(15)转动连接；
所述采样端头(2)竖直连接于采样管(1)的下端，所述采样端头(2)的内部设有竖直的采样通道(6)，所述采样通道(6)的下端为封口，采样孔(7)与采样通道(6)的中部水平贯通，所述驱动塞杆(3)设置于采样通道(6)内部；
所述驱动塞杆(3)的下端连接有第一活塞块(4)，驱动塞杆(3)的上端连接有第二活塞块(5)，所述第一活塞块(4)与采样通道(6)的内壁滑动密封连接，第二活塞块(5)与采样通道(6)的内壁相邻设置；
所述采样孔(7)的外端贯穿所述采样端头(2)的外壁，所述采样端头(2)的中部凹陷形成限位孔(10)，所述限位孔(10)与所述采样孔(7)同轴心设置，所述限位孔(10)的轴心方向设有限位螺杆(11)，所述驱动杆(9)的轴心方向设有驱动螺孔，驱动螺孔与限位螺杆(11)配合连接，所述驱动杆(9)为齿轮杆，驱动杆(9)与驱动齿条(8)啮合连接。
2.根据权利要求1所述的一种水文地质用地下水采样装置，其特征在于：所述采样通道(6)的内壁设有限位块(17)，所述限位块(17)位于采样孔(7)的下侧，限位块(17)位于第一活塞块(4)和第二活塞块(5)之间。
3.根据权利要求1所述的一种水文地质用地下水采样装置，其特征在于：所述采样端头(2)的上端和下端收拢呈锥形，所述采样管(1)的内径大于所述采样通道(6)的内径。
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| CN117191488A (zh) | 2023-12-08 |
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Legal Events
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| GR01 | Patent grant | ||
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