CN203965187U - 一种深水取样装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种深水取样装置，包括取样筒，所述取样筒内部具有空腔；通气管，所述通气管设置于所述取样筒上，并且与所述取样筒连通；进水阀，所述进水阀包括具有进水口和与所述取样筒连通的出水口的阀本体，所述阀本体中设置有阀口密封盘、固定在所述阀口密封盘上的阀杆以及底盘，所述阀杆上套设有调压弹簧和调节圈，所述调压弹簧止抵于所述调节圈与所述底盘之间，水压力值达到所述进水阀的开启压力值时，所述阀口密封盘打开，样本经进水口进入所述空腔中。以实现对指定的水层进行精确地取样。
Description
技术领域
本实用新型涉及采制检测装置，尤其涉及一种深水取样装置。
背景技术
煤炭地下气化就是将处于地下的煤炭进行有控制的燃烧，通过对煤的热作用及化学作用而产生可燃气体的过程，地下气化系统是由进气井、出气井、气化通道及辅助监测井所组成。一方面煤炭地下气化过程中会产生大量焦油、挥发酚、氨氮等污染物，为防止污染物进入地下水系统污染地下水，设置观测井来监测地下水质状况，以便及时发现污染，进行综合治理；另一方面为考察地下气化过程中地下各水层连通情况，一般从指定水文监测孔下放示踪剂，其余监测孔定深取样考察示踪剂扩散情况，从而得到地下各水层水力联系。因此操作简便，精确有效的井下取样器成为煤炭地下气化领域环保和水文地质部门研究的重大课题。
中国专利CN201885897公开了一种小直径深水取样器，其特征为进水孔外侧的密封盖固定在活动臂上，活动臂固定在一个支架上，支架上设有弹簧。通过重锤撞击斜面滑块向下滑动，从而打开密封盖，地下水进入取样筒，完成取样。
现有技术中的取样器的缺点在于当在井深较深处取样时，由于越深其重锤的速度越快，撞击斜面滑块的力度也就越大，容易造成斜面滑块向下行程过长，遮挡甚至完全盖住进水孔，造成取样失败；同时上述取样器结构复杂，多次使用后，弹簧松弛，密封不严。
再例如，中国专利CN202420917公开了一种真空式定深取样器，主要由取样筒、充放气阀、进排气管、弹性胶囊、进水孔、进水阀、配重及限位螺母等组成，取样时需要先利用充气设备将取样筒内充气使得弹性胶囊受挤压体积缩小将囊内空气排出，然后将筒体下放至水体内指定深度，然后打开进充气阀，弹性胶囊恢复原形形成真空，水通过进气孔和进气阀吸入弹性胶囊，将取样筒提升至地面，完成取样。
上述现有技术中的取样器缺点在于操作较复杂，不易拆装，由于使用充气设备操作灵活性差，常常需要多个人一起操作，每次取样均需消耗气体，进出气管长时间使用容易产生漏气，影响取样效果。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种深水取样装置，以实现取水装置在取样前后始终保持密封状态，使其能够对指定水层进行准确地取样。
为解决上述问题，本实用新型提供一种深水取样装置，包括：
取样筒，所述取样筒内部具有空腔；
通气管，所述通气管设置于所述取样筒上，并且与所述取样筒连通；
进水阀，所述进水阀包括具有进水口和与所述取样筒连通的出水口的阀本体，所述阀本体中设置有阀口密封盘、固定在所述阀口密封盘上的阀杆以及底盘，所述阀杆上套设有调压弹簧和调节圈，所述调压弹簧止抵于所述调节圈与所述底盘之间，水压力值达到所述进水阀的开启压力值时，所述阀口密封盘打开，样本经进水口进入所述空腔中。
作为上述技术方案的一种改进，所述取样筒中设置止回阀将整个所述空腔分为上部的储水腔和下部的缓冲腔两部分，当所述缓冲腔中的水压值达到所述止回阀设定的开启压力值时，所述止回阀开启，所述缓冲腔中的水进入所述储水腔中。
作为上述技术方案的一种改进，所述止回阀为升降式止回阀、蝶式止回阀或者隔膜式止回阀。
作为上述技术方案的一种改进，所述止回阀的开启压力值小于所述进水阀的开启压力值。
作为上述技术方案的一种改进，所述进水阀中设置有限位装置，所述限位装置包括支撑杆、置于所述阀口密封盘周侧的限位块和套设在所述支撑杆上并与所述限位块连接的弹簧；所述支撑杆一端设置在所述进水阀的内壁上，另一端向内延伸，在所述进水阀被开启以后，所述限位块在所述弹簧的作用下进入到所述阀口密封盘与所述进水口之间，所述进水阀处于常开状态。
作为上述技术方案的一种改进，所述进水阀设置在所述取样筒的底部。
作为上述技术方案的一种改进，所述取样筒为分体结构，其上部和下部结构通过连接结构可拆卸地连接。
作为上述技术方案的一种改进，所述上部和下部之间通过螺纹、卡扣或者法兰结构进行连接。
作为上述技术方案的一种改进，所述连接结构处设置有密封圈。
作为上述技术方案的一种改进，所述进水阀下端设置有滤网。
通过将本实用新型与现有技术进行对比，可知本实用新型通过在取样装置的取样筒下部设置可调节的进水阀，该进水阀根据需要指定水层的水压值设定自身的开启压力值，并且该进水阀通过阀内腔中设置的调压弹簧和调节圈调节其开启压力值，以使取样装置在进行取样的前后都保持密状态，而到达指定水层后进水阀的进水口才会被开启，从而保证取样装置对指定水层取样的精度。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的第一种深水取样装置的剖面结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的第二种深水取样装置的剖面结构示意图；
图3为本实用新型实施例提供的一种进水阀的剖面结构图；
图4为本实用新型实施例提供的进水阀的开启状态的剖面结构图；
图5为本实用新型实施例提供的第三种深水取样装置的剖面结构示意图；
具体实施方式
本实用新型实施例提供的一种深水取样装置如图1所示，其主体结构为取样筒3，取样筒3内部形成用于存储液体样本的空腔9，在该取样筒3上设置有进出气体的通气管1，通气管1可以设置在取样筒3的顶部或者侧周面或者其他位置处，只要是能实现取样时使空腔9中的气体可以向外界排出即可，并且优选将通气管1设置在取样筒3的顶部，以便在样本进入取样筒中时，取样筒中的气体可以快速进行排出，使取样装置可以更快速地进行取样。并且设置通气管1与大气和储水腔6相通，促使储水腔6内空气排出，取样时，当通气管1有气泡排出证明到达指定水层开始取样，气泡消失则证明取样结束。因此，本实用新型的取样装置可解决未到达指定水层不能成功取样或下放深度过量造成取样误差等问题，实现了取样过程的可控性和准确性。
取样筒3下部连接有进水阀5，具体地，进水阀5优选为设置在取样筒3的底部，使取样装置到达指定的水层以后，可以快速地进行取样。该进水阀5包括：具有用于取样的进水口58和与取样筒3连通的出水口50的阀本体、设置在该阀本体中用于密封进水口58的阀口密封盘59、固定在该阀口密封盘59上的阀杆54，以及固定设置在出水口50下方的阀内腔53中并带有通水孔51的底盘52，使阀内腔53通过通水孔51与出水口50相通，从而进入阀内腔53的液体通过通水孔51流到出水口50处，进而进入取样筒3的空腔9中。
阀杆54的设置方式可以为图3所示的，一端与阀口密封盘59固定连接，另一端贯穿并可滑动地与底盘52连接的形式；或者阀杆54为分体的两段杆状结构，一段杆状结构固定设置在阀口密封盘59上，另一段杆状结构固定设置在底盘52上。并且阀杆54上套设有调压弹簧56和调节圈55,该调压弹簧56止抵于该调节圈55与底盘52之间，以使调压弹簧56可以借助底盘52的止抵作用对阀口密封盘59施加推力，进而控制阀口密封盘59被向上推起需要的液体的压力。
进一步地，调节圈55可以通过螺纹或者卡位的方式设置在阀杆54上，使调节圈55可以在阀杆54上进行上下运动，并可以任意固定调节圈54的高度，通过该调节圈55在阀杆54上的上下位置的变化来改变调压弹簧56的长度进而控制调压弹簧56的弹性，从而控制该进水阀5的开启压力值，并且进水阀5的阀本体为可拆卸的结构，阀本体上下的盖状结构可拆卸地与筒状结构连接，用于对调节圈55在阀杆54上的位置进行调节和固定。当取样装置进入指定水层后，进水阀5的阀口密封盘59被水压从进水口58处向上推起，进而样本通过进水阀5进入取样筒3中。该进水阀5的开启压力值应根据指定水层(即被采集样本的水层)的水压值设定，其计算公式为：(指定水层深度-水面深度)/100Mpa。
进一步地，在进水阀5下端还设置有滤网8，过滤网8与进水阀5可拆卸地连接，用于在取样装置对指定水层取样时进行过滤，从而得到相对纯净的样本，而且防止杂质进入取样装置的空腔9中造成淤积，或者进入进水阀5中影响进水阀5工作。
本实用新型实施例基于第一种深水取样装置进行改进的另一种深水取样装置如图2所示，在取样筒3中设置止回阀4，将取样筒3的空腔9划分成上下两个腔体，其中上部腔体为储水腔6，下部为缓冲腔7，并且优选为将储水腔6的体积设置为缓冲腔7体积的8～10倍。获取足够多的水样的同时可以尽量缩短取样筒的长度，以便减轻总重量，在达到取样目的的同时，减轻了劳动强度。当缓冲腔7中的水压值达到止回阀4的开启压力值以后，止回阀4的阀口被打开，样本通过止回阀4进一步进入到储水腔6中，进而在储水腔6中进行样本收集。密封系统采用进水阀5和止回阀4使得在下放至指定水层前，取样装置周侧的水压值一直低于进水阀5的开启压力值，进水口58紧闭，只有取样装置到达指定水层时，水压值高于进水阀5的开启压力值进水口58才会开启。
止回阀4的类型可以为升降式止回阀、蝶式止回阀或者隔膜式止回阀，也可以为和上述进水阀5相同的结构，以保证进入储水腔6的样本不会倒流到缓冲腔7中。止回阀4的开启压力值根据指定水层的水压值以及进水阀5的开启压力值进行设定，止回阀4的开启压力值应小于进水阀5的开启压力，并大于进水阀5的开启压力值-桶长度/100Mpa。当指定水层的水压值达到进水阀5的开启压力值以后，样本则会通过进水阀5进入缓冲腔7中，当缓冲腔7中的水压值达到该止回阀4设定的开启压力值后，该止回阀4被开启，缓冲腔7中的水进一步收集到储水腔6中，当储水腔6中的样本收集满以后，缓冲腔7与储水腔6的压差降至止回阀4的开启压力值以下，止回阀4的阀口即会关闭，此时上提取样筒3完成取样。
由于设置止回阀4，在完成取样收回取样装置时，其他水层的水不会再进入储水腔6中。因此，由于本实用新型的取样装置在取样前后始终保持密封状态，所以其能够实现对指定水层进行准确地取样，且保证指定水层的样本不会被其他水层的样本所干扰，进一步保证了取样的精度。
进一步地，作为优选技术方案，如图3和图4所示进水阀5中还可以设置限位装置57，该限位装置57包括支撑杆、弹簧和限位块；该弹簧套设在所述支撑杆上并与该限位块连接，使限位块悬设于该支撑杆的端部，该支撑杆一端固定在所述进水阀5的内壁上，另一端向内延伸，以使该限位块置于所述阀口密封盘59的周侧。图4所示为进水阀5的开启状态图，图示，在指定水层的水压值达到进水阀5的开启压力值以后，阀口密封盘59被向上推起与进水口58的管壁之间形成空隙，进水口58被打开，样本进入缓冲腔7中，此时该限位块在弹簧作用下进入到所述阀口密封盘59与该进水口58之间，并止挡在该空隙中，阻止阀口密封盘59落回进水口58上，使该进水阀5的进水口58处于常开状态。以便在对指定水层进行取样的过程中，使进水口58处于常开状态，即使进水阀5内外的压差下降，阀口密封盘59也无法复位，则保证样本可以不断流入阀内腔53中。
当然限位装置不限于图3中所示的结构，还可以是直接或间接连接在阀口密封盘的侧周上的限位块，在阀口密封盘被水压推起后由重力作用向下滑转最终止挡在阀口密封盘和出水口的管壁之间。而且限位装置的数量也不限制，本实施例中设置两个限位装置，使阀口密封盘被平稳支撑，提高样本的收集效率。
进水阀5的作用是到达指定水层后通过水压开启进水口58，止回阀4与进水阀5设置一定的压差，这个压差决定着储水腔6的取样高度，带有限位装置57的进水阀5只负责到指定水层打开进水口58，而不具备关闭进水口58的功能，可以保证准确地将指定水层的源源不断地引进缓冲腔7中，当缓冲腔7的水压高于止回阀4的压力后，止回阀4打开，样本进入储水腔6，当储水腔6取样完毕后，储水腔6与缓冲腔7之间的压差抵消，处于平横状态后，止回阀4的阀口关闭，关闭后则可保证储水腔6水质的纯正，而缓冲腔7的任务已经完成，随着取样筒3外水压的不断降低，其缓冲腔7内会流入其它水层的水，而储水腔6的止回阀4由于压力差会越来越紧，样本丝毫不会泄露。因此缓冲腔7只起到进水时的一个缓冲，即使在取样过程中指定水层的水压发生变化，缓冲腔7能起到为储水腔6取样提供传递稳定的水压的作用，保证开启止回阀4的压力，而使用储水腔6存储样本进一步保证了样本的纯正。
进一步地，图2所示的通气管1可以通过连接件2可拆卸地与取样筒3连接，连接件2可以是管接头或者固定管座或者法兰等结构。以便于拆卸通气管1进行观察与维修。
本实用新型实施例基于第二种深水取样装置进行改进的再一种深水取样装置如图5所示，为便于维修和清洗，将取样筒3上部的储水腔6设置为分体结构，即为两个筒状结构连接而成，其上部和下部的筒状结构通过连接结构可拆卸地连接，示例性的，可以通过螺纹、卡扣或者法兰结构进行连接，并且为了保证储水腔6的密封性，在所述连接结构处相应设置有密封圈。当然为便于清洗和维修，下部的缓冲腔7也同样可以设置为分体结构。
使用本实用新型实施例提供的深水取样装置进行取样时，首先根据指定水层的数据(即需要被取样的水层)计算出水压值，根据此水压值计算出进水阀5和止回阀4的开启压力值，通过调节圈55来调压弹簧56的弹性对进水阀5和止回阀4的开启压力值分别进行设定。示例性的，以指定水层的深度为300m，取样井水位0m，取样筒长度约1m为例，则300m深度的水层的水压值为3Mpa，则设定进水阀5的开启压力值为3Mpa，止回阀4的开启压力值应小于3Mpa，并且其值应大于进水阀压力-桶长度/100Mpa，而且止回阀4的开启压力值应设定在2.99Mpa以上，所以其值应为大于2.99Mpa且小于3Mpa。
下放取样器，通气管1排气口有气泡排出，则证明取样装置到达指定水层开始取样，取样装置周围的水压值达到进水阀5的开启压力值后，阀口密封盘59由于水压被推动并向上抬起，此时限位装置57的限位块移动至阀口密封盘59与进水口58的管壁之间的空隙中，从而使进水口58保持常开的状态；样本不断流入阀内腔53中，再从出水口50流出，流入缓冲腔7内，同时缓冲腔7内水压力值逐渐增大，当缓冲腔7增大至止回阀4的开启压力值时，止回阀4的阀口被打开，样本进一步流入储水腔6中；当储水腔6内水位达到储水腔6的存储上线时，此时缓冲腔7与储水腔6的水压差降至止回阀4的开启压力值以下，止回阀4的阀口关闭，此时通气管1的排气口处则不会再有气泡排出，上提取样筒3即完成取样。在取样筒3通过通气管1上提的过程中，取样筒3外的水压值不断降低，但是因为止回阀4的阀门一直处于关闭状态，而不至于使储水腔6中收集的样本倒流出去或者其他水层的样本进一步干扰，实现取样装置对指定水层进行准确地取样。
综上所述，由于本实用新型实施例提供的取样装置通过设定进水阀和止回阀的开启压力值，使其在取样前后始终保持密封状态，能够实现对指定水层进行准确地取样，且保证收集的指定水层的样本不会被其他水层的样本所干扰，进一步保证了取样的精度；并且将取样筒的储水腔设置为可拆卸地连接在一起的分体结构，更加便于取样筒的检修和清洗；而且本实用新型的取样装置结构简单、可靠，操作方便。
Claims (10)
1.一种深水取样装置，其特征在于，包括：
取样筒(3)，所述取样筒(3)内部具有空腔(9)；
通气管(1)，所述通气管(1)设置于所述取样筒(3)上，并且与所述取样筒连通；
进水阀(5)，所述进水阀(5)包括具有进水口(58)和与所述取样筒(3)连通的出水口(50)的阀本体，所述阀本体中设置有阀口密封盘(59)、固定在所述阀口密封盘(59)上的阀杆(54)以及底盘(52)，所述阀杆(54)上套设有调压弹簧(56)和调节圈(55)，所述调压弹簧(56)止抵于所述调节圈(55)与所述底盘(52)之间，水压力值达到所述进水阀(5)的开启压力值时，所述阀口密封盘(59)打开，样本经进水口(58)进入所述空腔(9)中。
2.根据权利要求1所述的一种深水取样装置，其特征在于，所述取样筒(3)中设置止回阀(4)将整个所述空腔(9)分为上部的储水腔(6)和下部的缓冲腔(7)两部分，当所述缓冲腔(7)中的水压值达到所述止回阀(4)设定的开启压力值时，所述止回阀(4)开启，所述缓冲腔(7)中的水进入所述储水腔(6)中。
3.根据权利要求2所述的一种深水取样装置，其特征在于，所述止回阀(4)为升降式止回阀、蝶式止回阀或者隔膜式止回阀。
4.根据权利要求2所述的一种深水取样装置，其特征在于，所述止回阀(4)的开启压力值小于所述进水阀(5)的开启压力值。
5.根据权利要求2所述的一种深水取样装置，其特征在于，所述进水阀(5)中设置有限位装置(57)，所述限位装置(57)包括支撑杆、置于所述阀口密封盘(59)周侧的限位块和套设在所述支撑杆上并与所述限位块连接的弹簧；所述支撑杆一端设置在所述进水阀(5)的内壁上，另一端向内延伸，在所述进水阀(5)被开启以后，所述限位块在所述弹簧的作用下进入到所述阀口密封盘(59)与所述进水口(58)之间，所述进水阀(5)处于常开状态。
6.根据权利要求1所述的一种深水取样装置，其特征在于，所述进水阀(5)设置在所述取样筒(3)的底部。
7.根据权利要求1所述的一种深水取样装置，其特征在于，所述取样筒(3)为分体结构，其上部和下部结构通过连接结构(10)可拆卸地连接。
8.根据权利要求7所述的一种深水取样装置，其特征在于，所述上部和下部之间通过螺纹、卡扣或者法兰结构进行连接。
9.根据权利要求7所述的一种深水取样装置，其特征在于，所述连接结构(10)处设置有密封圈。
10.根据权利要求1所述的一种深水取样装置，其特征在于，所述进水阀(5)下端设置有滤网(8)。
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Cited By (16)
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