CN118329543B - 一种雨洪水分段水质分析取样装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种雨洪水分段水质分析取样装置，包括水箱、取样瓶和取样机构，所述水箱的进水口连接到径流场，水箱的出水口连接到变频泵，在径流场的出口设置水箱，便于收集地表径流和泥沙，通过设置液位变送器、变频器和控制器来控制水位高度，避免水位快速升高损坏输送链组件和取样机构，通过输送链组件和取样机构配合，能够自动完成取样工作，省时省力，提高了工作效率，取样机构能够将取样瓶伸入到水位下，地表径流和泥沙通过取样瓶上的进水孔进入到取样瓶内，缩短了地表径流和泥沙进入取样瓶的路径，不容易发生堵塞，水箱内设置有搅拌叶片，能够使泥沙均匀的分散在水箱内，提高取样准确率。

Description

一种雨洪水分段水质分析取样装置

技术领域

本发明涉及水质分析取样技术领域，具体为一种雨洪水分段水质分析取样装置。

背景技术

地表径流是指大气降水后除直接蒸发、植物截留、渗入地下、填充洼地外，其余经流域地面在重力作用下沿着一定的方向和路径流动的地表径流，地面径流又由于降水形态的不同，可分为多种形式，如降雨径流或融雪径流，它能引起水、土和养分流失，同时也是水循环的一个重要环节。

对于研究者而言，监测地表径流量和泥沙流失量是重要任务，为了便于在雨洪水的环境下，分时间段监测地表径流量、泥沙流失量和水质，研究者经常会在径流场的出口设置取样瓶，收集地表径流和泥沙，在不同的时间段分别取样，在降雨量较大的时候，更换取样瓶费时费力，并且容易发生危险，有些研究者会在径流场出口设置管路、分配阀和取样瓶，收集地表径流和泥沙，但是泥沙容易堵塞分配阀，造成分配阀开关不灵敏，取样不准确。

发明内容

本发明的目的在于提供一种雨洪水分段水质分析取样装置，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：一种雨洪水分段水质分析取样装置，包括水箱、取样瓶和取样机构，所述水箱的进水口连接到径流场，水箱的出水口连接到变频泵，水箱内安装有液位变送器，液位变送器电性连接到控制器，控制器固定在水箱外，控制器电性连接到变频泵，控制器能够控制水面高度恒定；

水面上设置有多个所述取样瓶，每个取样瓶的侧面开设有进水孔，多个取样瓶都在同一处位置取样，该位置称为取样点，取样点上方设置有所述取样机构，取样机构安装在水箱内；

取样瓶升降的设置在输送链组件上，输送链组件能够将取样瓶送到取样点上，取样机构能够推动取样点处的取样瓶往复升降，取样瓶的进水孔入水后能够取样，输送链组件安装在安装板上，安装板固定在水箱内；

优选的，取样瓶上固定有连接柄，连接柄的顶部为斜面，底部为收缩段，取样机构包括取样爪和取样支架，所述取样支架固定在水箱内，取样支架上滑动的设置有取样杆，取样杆底端转动的设置有三个所述取样爪，取样爪之间通过拉簧连接，连接柄顶部的斜面能够在取样爪下降的过程中撑开取样爪，取样爪能够夹住连接柄的收缩段并带动取样瓶上升；

取样爪的顶部固定有释放杆，取样支架下开设有释放槽，取样爪在上升时，当释放杆进入释放槽后，释放杆能够向内转动，进而带动取样爪向外转动，使取样爪释放连接柄。

优选的，取样机构还包括取样连杆和取样凸轮，取样杆上铰接有取样连杆的一端，取样连杆的另一端铰接有凸轮连杆的一端，凸轮连杆的另一端铰接在取样支架上，凸轮连杆上固定有凸轮滚子，所述取样凸轮转动的设置在取样支架上，取样凸轮上开设有凸轮槽，凸轮滚子能够在凸轮槽中滚动；

凸轮槽包括外休止槽、内休止槽和两段直槽，内休止槽和外休止槽是与取样凸轮转动中心同心的圆弧槽，内休止槽和直槽、外休止槽和直槽之间为光滑过渡，凸轮滚子处在外休止槽时，凸轮连杆在下极位静止，凸轮滚子处在内休止槽时，凸轮连杆在上极位静止，凸轮滚子经过直槽时，凸轮连杆摆动。

优选的，取样凸轮同轴固定有输入轮，输入轮通过同步带连接到输出轮，输出轮转动的设置在安装板上，输出轮同轴固定有小锥齿轮，小锥齿轮啮合有大锥齿轮，大锥齿轮转动的设置在安装板上，大锥齿轮同轴固定有取样槽轮，取样槽轮包括径向槽和内凹锁止弧，取样槽轮由主动拨盘驱动，主动拨盘包括销钉和外凸锁止弧，主动拨盘与驱动电机的输出端同轴固定，驱动电机固定在安装板上，主动拨盘还能驱动输送槽轮，输送槽轮包括径向槽和内凹锁止弧，输送槽轮转动的设置在安装板上，输送槽轮能够驱动输送链组件40。

优选的，输送链组件包括弯板链和套筒，所述弯板链套设在输入链轮和输出链轮上，弯板链外设置有链条导轨，链条导轨固定在安装板上，输入链轮和输出链轮转动的设置在安装板上，输入链轮同轴固定有输出齿轮，输出齿轮啮合有输入齿轮，输入齿轮同轴固定在输送槽轮上；

弯板链上固定有多个套筒，每个套筒内滑动的设置有取样瓶，套筒内滑动的设置有多个楔形柱塞，楔形柱塞和套筒之间固定有复位簧，楔形柱塞能够阻止取样瓶在重力的作用下坠落。

优选的，水箱上铰接有上盖。

优选的，进水口上安装有电磁流量计。

优选的，水箱内固定有水质探头。

优选的，安装板下转动的设置有搅拌叶片。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：在径流场的出口设置水箱，便于收集地表径流和泥沙，通过设置液位变送器、变频泵和控制器来控制水位高度，避免水位快速升高损坏输送链组件和取样机构，通过输送链组件和取样机构配合，能够自动完成取样工作，取样工作省时省力，提高了工作效率和安全性，取样机构能够将取样瓶伸入到水位下，地表径流和泥沙通过取样瓶上的进水孔进入取样瓶内，缩短了地表径流和泥沙进入取样瓶的路径，减少了分配阀等相关零件，不容易发生堵塞。

附图说明

图1为本发明的轴测图；

图2为本发明的剖视图；

图3为本发明的取样瓶的剖视图；

图4为本发明的取样机构示意图；

图5为本发明的取样机构剖视图；

图6为本发明的输送链组件轴测图；

图7为本发明的图6的A处局部放大图；

图8为本发明的主动拨盘、取样槽轮和输送槽轮示意图；

图9为本发明的弯板链链节示意图。

图中：1、水箱，2、取样瓶，3、进水口，4、出水口，5、变频泵，6、液位变送器，7、控制器，8、进水孔，9、安装板，10、搅拌叶片，11、连接柄，12、上盖，13、电磁流量计，14、水质探头，20、取样机构，21、取样爪，22、取样支架，23、取样杆，24、拉簧，25、释放杆，26、释放槽，27、取样连杆，28、取样凸轮，29、凸轮连杆，30、外休止槽，31、内休止槽，32、直槽，33、同步带，34、小锥齿轮，35、大锥齿轮，36、取样槽轮，37、主动拨盘，38、输送槽轮，40、输送链组件，41、弯板链，42、套筒，43、输入链轮，44、输出链轮，45、输入齿轮，46、输出齿轮，47、楔形柱塞，48、复位簧。

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。

本发明提供一种技术方案：一种雨洪水分段水质分析取样装置，如图1、2所示，包括水箱1、取样瓶2和取样机构20，所述水箱1的进水口3连接到径流场，水箱1的进水口3内固定有格栅，格栅能够阻止杂物进入水箱1内，水箱1的出水口4连接到变频泵5，水箱1内安装有液位变送器6，液位变送器6电性连接到控制器7，控制器7固定在水箱1外，控制器7电性连接到变频泵5，变频泵5是一种将变频器、电机、泵安装在一起的常用部件，液位变送器6可采用压力传感式，控制器7可采用PID液位控制仪，PID液位控制仪是一种内置了算法的常用液位控制装置，控制器7能够控制水面高度恒定，水面高度升高后，液位变送器6能够将水面高度反馈到控制器7，控制器7能够提高变频泵5的转速，进而提高排水的流量，使水面高度降低，在径流场的出口设置水箱1，便于收集地表径流和泥沙。

如图2、3所示，水面上设置有多个所述取样瓶2，每个取样瓶2的侧面开设有进水孔8，多个取样瓶2都在同一处位置取样，该位置称为取样点，取样点上方处设置有所述取样机构20，取样机构20安装在水箱1内，取样机构20能够将取样点处的取样瓶2伸入到水位下，地表径流和泥沙通过取样瓶2上的进水孔8进入取样瓶2内，减少了相关零件，缩短了地表径流和泥沙进入取样瓶2的路径，不容易发生堵塞。

如图2所示，取样瓶2升降的设置在输送链组件40上，输送链组件40能够将取样瓶2送到取样点上，取样机构20能够推动取样瓶2往复升降，取样瓶2的进水孔8入水后能够取样，输送链组件40安装在安装板9上，安装板9固定在水箱1内，通过输送链组件40和取样机构20配合，能够自动完成取样工作，省时省力，提高了工作效率和安全性。

为了便于夹紧取样瓶2，如图3、4所示，取样瓶2上固定有连接柄11，连接柄11的顶部为斜面，底部为收缩段，取样机构20包括取样爪21和取样支架22，所述取样支架22固定在水箱1内，取样支架22上滑动的设置有取样杆23，取样杆23底端转动的设置有三个所述取样爪21，取样爪21之间通过拉簧24连接，连接柄11顶部的斜面能够在取样爪21下降的过程中撑开取样爪21，取样爪21能够夹住连接柄11的收缩段并带动取样瓶2上升。

如图4、5所示，为了便于释放取样瓶2，取样爪21的顶部固定有释放杆25，取样支架22下开设有释放槽26，取样爪21在上升时，当释放杆25进入到释放槽26后，释放杆25能够向内转动，进而带动取样爪21向外转动，使取样爪21释放连接柄11。

为了便于升降取样爪21，如图4所示，取样机构20还包括取样连杆27和取样凸轮28，取样杆23上铰接有取样连杆27的一端，取样连杆27的另一端铰接有凸轮连杆29的一端，凸轮连杆29的另一端铰接在取样支架22上，凸轮连杆29上固定有凸轮滚子，所述取样凸轮28转动的设置在取样支架22上，取样凸轮28上开设有凸轮槽，凸轮滚子能够在凸轮槽中滚动，凸轮连杆29能够摆动，进而带动取样连杆27运动，从而带动取样杆23升降。

如图5所示，凸轮槽包括外休止槽30、内休止槽31和两段直槽32，内休止槽31和外休止槽30是与取样凸轮28转动中心同心的圆弧槽，内休止槽31和直槽32、外休止槽30和直槽32之间为光滑过渡，凸轮滚子处在外休止槽30时，凸轮连杆29在下极位静止，凸轮滚子处在内休止槽31时，凸轮连杆29在上极位静止，凸轮滚子经过直槽32时，凸轮连杆29摆动。

为了便于取样凸轮28转动，如图6、7、8所示，取样凸轮28同轴固定有输入轮，输入轮通过同步带33连接到输出轮，输出轮转动的设置在安装板9上，输出轮同轴固定有小锥齿轮34，小锥齿轮34啮合有大锥齿轮35，大锥齿轮35转动的设置在安装板9上，大锥齿轮35同轴固定有取样槽轮36，取样槽轮36包括径向槽和内凹锁止弧，取样槽轮36由主动拨盘37驱动，主动拨盘37包括销钉和外凸锁止弧，主动拨盘37与驱动电机的输出轴同轴固定，驱动电机固定在安装板9上，主动拨盘37还能驱动输送槽轮38，输送槽轮38包括径向槽和内凹锁止弧，输送槽轮38转动的设置在安装板9上，输送槽轮38能够驱动输送链组件40，主动拨盘37的外凸锁止弧与取样槽轮36的内凹锁止弧接触时，主动拨盘37的销钉能够带动输送槽轮38的径向槽转动，主动拨盘37转动一周能够带动取样槽轮36、输送槽轮38转过一个分度。

为了便于驱动输送链组件40，如图6、7、9所示，输送链组件40包括弯板链41和套筒42，所述弯板链41套设在输入链轮43和输出链轮44上，弯板链41是一种在内外链板上添加了弯板的常用链条，其中弯板用来连接套筒42，弯板链41外设置有链条导轨，链条导轨固定在安装板9上，链条导轨是一种用来保护和引导链条的常用零件，输入链轮43和输出链轮44转动的设置在安装板9上，输入链轮43同轴固定有输出齿轮46，输出齿轮46啮合有输入齿轮45，输入齿轮45同轴固定在输送槽轮38上。

为了便于输送取样瓶2，如图3所示，弯板链41上固定有多个套筒42，每个套筒42内滑动的设置有取样瓶2，套筒42内滑动的设置有多个楔形柱塞47，楔形柱塞47和套筒42之间固定有复位簧48，楔形柱塞47能够阻止取样瓶2在重力的作用下坠落。

如图1所示，水箱1上铰接有上盖12。

如图1所示，进水口3上安装有电磁流量计13，电磁流量计13是一种非节流式的常用流量计。

如图2所示，水箱1内固定有水质探头14，水质探头14是一种通过测量水的导电率，进而分析可溶性盐类等参数的装置。

如图2所示，安装板9下转动的设置有搅拌叶片10，搅拌叶片10由搅拌电机通过带传动、链传动等现有技术驱动，水箱1内设置有搅拌叶片10，能够使泥沙均匀的分散在水箱1内，提高取样准确率。

工作过程：地表径流由进水口3通过电磁流量计13进入到水箱1内，搅拌叶片10能够使泥沙均匀的分散在水箱1内，控制器7能够控制水面高度恒定，水质探头14能够测量水箱1内的水质。

需要取样时，主动拨盘37的外凸锁止弧与输送槽轮38的内凹锁止弧接触时，主动拨盘37的销钉能够带动取样槽轮36的径向槽转动，主动拨盘37转动一周能够带动取样槽轮36转过一个分度，取样槽轮36转动一个分度时，能够通过大锥齿轮35、小锥齿轮34和同步带33带动取样凸轮28转动一周。

取样凸轮28转动一周能够带动凸轮滚子在凸轮槽中滚动，进而带动凸轮连杆29摆动，凸轮滚子处在内休止槽31时，凸轮连杆29在上极位静止，凸轮滚子经过直槽32时，凸轮连杆29摆动，凸轮滚子处在外休止槽30时，凸轮连杆29在下极位静止，凸轮连杆29的摆动能带动取样连杆27运动，进而带动取样杆23升降，使取样杆23在行程的两端能够停歇。

取样杆23在下降时，连接柄11顶部的斜面能够撑开取样爪21，取样爪21在拉簧24的作用下，能够夹住连接柄11的收缩段，取样杆23继续下降，能够推动取样瓶2顶开楔形柱塞47下降，取样杆23在下极位处能够停歇，地表径流和泥沙通过取样瓶2上的进水孔8进入取样瓶2内。

取样杆23在上升时，取样爪21夹住连接柄11的收缩段带动取样瓶2上升，取样杆23继续上升，释放杆25进入到释放槽26，释放杆25能够向内转动，进而带动取样爪21向外转动，使取样爪21释放连接柄11，楔形柱塞47复位。

主动拨盘37继续转动，主动拨盘37的外凸锁止弧与取样槽轮36的内凹锁止弧接触，主动拨盘37的销钉能够带动输送槽轮38的径向槽转动，输送槽轮38转过一个分度，输送槽轮38通过输入齿轮45、输出齿轮46带动输入链轮43转动，进而带动弯板链41转过一个套筒42，使得下一套筒42内的取样瓶2转动至取样点，主动拨盘37继续转动重复前述取样过程，实现雨洪水分时间段水质分析取样。

完成取样工作后，排掉水箱1内的积水，打开上盖12，能够取出取样瓶2，驱动输送链组件40工作，能够将取样瓶2逐个取出。

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)

1.一种雨洪水分段水质分析取样装置，其特征在于：包括水箱（1）、取样瓶（2）和取样机构（20），所述水箱（1）的进水口（3）连接到径流场，水箱（1）的出水口（4）连接到变频泵（5），水箱（1）内安装有液位变送器（6），液位变送器（6）电性连接到控制器（7），控制器（7）固定在水箱（1）外，控制器（7）电性连接到变频泵（5），控制器（7）能够控制水面高度恒定；

水面上设置有多个所述取样瓶（2），每个取样瓶（2）的侧面开设有进水孔（8），多个取样瓶（2）都在同一处位置取样，该位置称为取样点，取样点上方处设置有所述取样机构（20），取样机构（20）安装在水箱（1）内；

取样瓶（2）升降的设置在输送链组件（40）上，输送链组件（40）能够将取样瓶（2）送到取样点上，取样机构（20）能够推动取样点处的取样瓶（2）往复升降，取样瓶（2）的进水孔（8）入水后能够取样，输送链组件（40）安装在安装板（9）上，安装板（9）固定在水箱（1）内；

取样瓶（2）上固定有连接柄（11），连接柄（11）的顶部为斜面，底部为收缩段，取样机构（20）包括取样爪（21）和取样支架（22），所述取样支架（22）固定在水箱（1）内，取样支架（22）上滑动的设置有取样杆（23），取样杆（23）底端转动的设置有三个所述取样爪（21），取样爪（21）之间通过拉簧（24）连接，连接柄（11）顶部的斜面能够在取样爪（21）下降的过程中撑开取样爪（21），取样爪（21）能够夹住连接柄（11）的收缩段并带动取样瓶（2）上升；

取样爪（21）的顶部固定有释放杆（25），取样支架（22）下开设有释放槽（26），取样爪（21）在上升时，当释放杆（25）进入到释放槽（26）后，释放杆（25）能够向内转动，进而带动取样爪（21）向外转动，使取样爪（21）释放连接柄（11）；取样机构（20）还包括取样连杆（27）和取样凸轮（28），取样杆（23）上铰接有取样连杆（27）的一端，取样连杆（27）的另一端铰接有凸轮连杆（29）的一端，凸轮连杆（29）的另一端铰接在取样支架（22）上，凸轮连杆（29）上固定有凸轮滚子，所述取样凸轮（28）转动的设置在取样支架（22）上，取样凸轮（28）上开设有凸轮槽，凸轮滚子能够在凸轮槽中滚动；

凸轮槽包括外休止槽（30）、内休止槽（31）和两段直槽（32），内休止槽（31）和外休止槽（30）是与取样凸轮（28）转动中心同心的圆弧槽，内休止槽（31）和直槽（32）、外休止槽（30）和直槽（32）之间为光滑过渡，凸轮滚子处在外休止槽（30）时，凸轮连杆（29）在下极位静止，凸轮滚子处在内休止槽（31）时，凸轮连杆（29）在上极位静止，凸轮滚子经过直槽（32）时，凸轮连杆（29）摆动；

取样凸轮（28）同轴固定有输入轮，输入轮通过同步带（33）连接到输出轮，输出轮转动的设置在安装板（9）上，输出轮同轴固定有小锥齿轮（34），小锥齿轮（34）啮合有大锥齿轮（35），大锥齿轮（35）转动的设置在安装板（9）上，大锥齿轮（35）同轴固定有取样槽轮（36），取样槽轮（36）包括径向槽和内凹锁止弧，取样槽轮（36）由主动拨盘（37）驱动，主动拨盘（37）包括销钉和外凸锁止弧，主动拨盘（37）与驱动电机的输出端同轴固定，驱动电机固定在安装板（9）上，主动拨盘（37）还能驱动输送槽轮（38），输送槽轮（38）包括径向槽和内凹锁止弧，输送槽轮（38）转动的设置在安装板（9）上，输送槽轮（38）能够驱动输送链组件（40）。

2.根据权利要求1所述的一种雨洪水分段水质分析取样装置，其特征在于：输送链组件（40）包括弯板链（41）和套筒（42），所述弯板链（41）套设在输入链轮（43）和输出链轮（44）上，弯板链（41）外设置有链条导轨，链条导轨固定在安装板（9）上，输入链轮（43）和输出链轮（44）转动的设置在安装板（9）上，输入链轮（43）同轴固定有输出齿轮（46），输出齿轮（46）啮合有输入齿轮（45），输入齿轮（45）同轴固定在输送槽轮（38）上；

弯板链（41）上固定有多个套筒（42），每个套筒（42）内滑动的设置有取样瓶（2），套筒（42）内滑动的设置有多个楔形柱塞（47），楔形柱塞（47）和套筒（42）之间固定有复位簧（48），楔形柱塞（47）能够阻止取样瓶（2）在重力的作用下坠落。

3.根据权利要求1所述的一种雨洪水分段水质分析取样装置，其特征在于：水箱（1）上铰接有上盖（12）。

4.根据权利要求1所述的一种雨洪水分段水质分析取样装置，其特征在于：进水口（3）上安装有电磁流量计（13）。

5.根据权利要求1所述的一种雨洪水分段水质分析取样装置，其特征在于：水箱（1）内固定有水质探头（14）。

6.根据权利要求1所述的一种雨洪水分段水质分析取样装置，其特征在于：安装板（9）下转动的设置有搅拌叶片（10）。