专利名称：一种多向采集水样的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种多向采集水样的方法和装置，属于地质工程、地下水科学与工程、水 利工程、水文水资源、水环境保护等技术领域。
背景技术：
在进行水的流向测量时，可以在水中投入一定的示踪剂，示踪剂随水的流动而向下游 流散，使水中不同方向上的示踪剂浓度不同，根据不同方向上的示踪剂浓度可计算水的流 动方向。
要简单采集地下水表面或地表水体表面的水样是十分简单容易的事，但要采集地下水 面或地表水体表面以下特定深度上不同方向的水样就十分困难，因为在采集器投放到特定 深度前很容易混入非特定深度上的水，实际采集到的是包含不同深度上水的混合水样。
现有技术中，仅仅出现釆集某深度上不分方向性水样的采集设备，如FFS—A型地下水 定深取样器和弹簧压卡式取水器。
FFS一A型地下水定深取样器是由中国地质调査研究院研制的，它由采集器、气囊和地面 冲气和抽水设备组成。2个气囊分别位于采集器的上端和下端，使用时将采集器和2个气囊 同步放入预定深度，然后通过地面的冲气设备对气囊进行冲气，使气囊鼓起来与钻孔壁紧 密接触，防止钻孔内气囊上、下方水的混入，在完全隔离上、下方水后在用地面抽水设备 进行抽水，从而达到采集某深度上水样的目的，所采集到的水样就一个，无方向性。这种 取样器操作复杂困难，效率很低，可靠性差，且只能在钻孔中使用。
弹簧压卡式取水器是2006年前设计出来的，它由内径较小的上筒体和内径较大的下筒 体联合组成，下筒体又由倒锥面、密封通孔、钢球以及可在筒体内上下移动的压杆组成。 压杆还由上直杆和下直杆通过螺帽、螺拴宽松联接。上筒体中设有提把型活动卡条、卡槽、 空腔等。该取样器结构较复杂，性能不稳定，能取的深度有限， 一般不能超过50m深度。
因此，就目前而言，还没有一种专用多向水样采集装置或者方法，可以既能够防止采 集器投放过程中混入非特定深度上水样，而只采集特定深度上且不同方向水样，而这极大 地局限了相关水体研究领域内的科学技术发展，是本领域内急需解决的一大技术难题。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种多向采集水样方法，从而实现采集某一特定深 度不同方向上的水样。
3为实现以上的技术目的，本发明采用以下的技术方案
一种多向采集水样的方法，其通过在一定位块四周固定连接两个以上能够采集同一特 定深度水样的水样采集装置，且所述固定在定位块上的水样采集装置中，至少有两个水样 采集装置所设置的水样采集孔进水方向不同，从而采集到该特定深度不同方向的水样。
根据以上的技术方案，可以实现以下的有益效果
本发明通过在一定位块四周间隔地固定连接多个能够采集同一特定深度不同方向水样 的水样采集装置，从而采集到某一特定深度不同方向的水样，同时能够防止采集器投放过 程中混入非特定深度上水样。
本发明的另一技术目的是提供一种多向采集水样装置，其不仅能够防止投放过程中混 入非特定深度上的水样，而且在特定深度采集水样时，可以获得多方向水样，从而可以对 某一特定深度水体作出更为真实可靠的研究。
为实现以上的技术目的，发明将采取以下的技术方案
一种多向采集水样的装置，包括定位块以及固定连接在该定位块四周的两个以上的能 够采集同一特定深度水样的水样釆集装置，且所述固定在定位块上的水样采集装置中，至 少有两个水样采集装置所设置的水样采集孔进水方向不同。
所述的水样采集装置为三个以上，其通过环形阵列方式分布在定位块的周围。 所述水样采集装置为柱塞装置，包括活塞杆以及与该活塞杆配合连接的外筒，所述活 塞杆一端固定连接在中心设置有通孔的盖板上，另一端活动设置，并于该活动端附近设置 有密封圈，而外筒则对应地固定连接在定位块上，同时外筒侧壁上设置有水样采集孔，且 各水样采集装置设置的水样采集孔处于同一水平位置，另外盖板上固定连接有第一提拉装 置，而定位块顶部则固定连接有第二提拉装置，且所述第二提拉装置穿过盖板上设置的通 孔设置。
所述水样采集孔紧靠外筒底面的侧壁上设置。 所述定位块呈实心柱形。
所述第一提拉装置和/或第二提拉装置为缆线。 所述活塞杆通过焊接方式固定连接在盖板上。 所述活塞杆通过螺母固定连接在盖板上。 根据以上的技术方案，可以实现以下的有益效果
1.由于发明在一定位块的四周固定连接多个能够采集特定深度不同方向水样的水样采 集装置，则每一个水样采集装置都能够防止投放过程中混入非特定深度上的水样，而且发明在特定深度采集水样时，可以获得多方向水样，从而可以对某一特定深度水体作出更为 真实可靠的研究，另外发明结构简单，操作简便，效率高，可靠性也较好；
2.发明所述的水样采集装置为包括活塞杆以及与该活塞杆配合连接外筒的柱塞装置， 并将活塞杆固定连接在盖板上，且盖板上固定连接有第一提拉装置，因此，可以通过第一 提拉装置进行活塞杆的移动，同时所述的多个水样釆集装置的活塞杆可以同时移动，即发 明设置的多个水样采集装置是同时进行水样采集的。
图l是本发明的结构示意图，此时，活塞杆移出外筒； 图2是图1的A-A视图，且此时活塞杆配合连接在外筒中。
具体实施例方式
以下将结合附图详细地说明本发明的技术方案。
本发明所述的多向采集水样的方法，其通过在一定位块四周固定连接两个以上能够采 集同一特定深度水样的水样采集装置，且所述固定在定位块上的水样采集装置中，至少有 两个水样采集装置所设置的水样采集孔进水方向不同，从而采集到该特定深度不同方向的 水样。
为实施上述的多向采集水样的方法，本发明提供一种多向采集水样装置，如图1和图2 所示，包括定位块3以及固定连接在该定位块3四周的两个以上的能够采集同一特定深度 水样的水样采集装置，所述定位块3呈实心柱形，且所述固定在定位块3上的水样采集装 置中，至少有两个水样采集装置设置的水样采集孔1进水方向不同，附图中所述的水样采 集装置为6个，其通过环形阵列方式分布在定位块3的周围，则可以有效地保证所采集到 的水样来自不同方向。
另外本发明所述的水样采集装置为柱塞装置，包括活塞杆5以及与该活塞杆5配合连 接的外筒2，活塞杆5—端固定连接在中心设置有通孔61的盖板6上，另一端活动设置， 并于该活动端附近设置有密封圈4，而外筒2则固定连接在定位块3上，同时外筒2侧壁上 设置有水样采集孔1，且各水样采集装置设置的水样采集孔1处于同一水平位置，为防止水 样采集装置在投放过程中混入非特定深度上的水样，本发明所述水样采集孔1最好紧靠外 筒2底面的侧壁上设置，另外盖板6上固定连接有第一提拉装置8，而定位块3顶部则固定 连接有第二提拉装置7，所述第二提拉装置7穿过盖板6上设置的通孔61设置。
活塞杆5固定连接在盖板6上，可以采用焊接方式，也可以通过在盖板6上打孔，同 时在活塞杆5 —端附近的杆体上设置螺纹，并将活塞杆5的螺纹端穿过这些孔后用螺母进
5行螺纹连接定位。
以下将详细地说明上述多向采集水样装置的制作工艺 第一步，材料购买及各配件的加工
购买不锈钢材料、缆线及密封圈等。将从市场上购买回来的不锈钢材料切割加工成所 需要尺寸的各种配件，包括(1)内径10.0mm等长的多个不锈钢管，并将底端封死即形成 初步的外筒2，紧靠底端侧面钻直径2.0mm的水样采集孔l，另外还要将管的内壁打磨成光 滑的面，以便带密封圈的活塞杆在其中的活动，形成一个完整的不锈钢外筒2; (2)多根直 径9.0mm等长但略比外筒长些的活塞杆5，并加工用于安装密封圈4的凹槽，如果活塞杆5 与盖板6是通过螺母螺纹连接进行定位，则需要在活塞杆5上设置螺纹；(3)在不锈钢盖板 6的中心钻一通孔61;加工盖板6上两个用于连接第一提拉装置8的接头。(4)加工不锈钢 定位块3及顶面用于连接第二提拉装置7的接头。
第二步，焊接
一是将多个加工好的不锈钢外筒2围绕不锈钢实心体3分别与之焊接，形成外筒群。 焊接时注意外筒的变形，多个外筒的底面在一个平面上。
二是将多个活塞杆5与盖板6焊接，焊接时要让各活塞杆5轴线严格平行并与各外筒 严格对应。如果活塞杆5与盖板6是通过螺母螺纹连接进行定位，则需严格调试活塞杆5 与各外筒2对应的精度。
第三步，组装
在各活塞杆5凹槽上套上密封圈4、在外筒2的内壁适当涂上润滑油、将活塞杆5分别 同步插入各外筒2中、将第二提拉装置7穿过盖板6的中心孔与不锈钢实心体3顶端的接 头连接，将第一提拉装置8与盖板6上的两个接头连接，从而完成本发明的组装。
将本发明投放到水体的特定深度并采集不同方向水样前，用手压盖板6使活塞杆5整 体下移到外筒2的底部。将第二提拉装置7和第一提拉装置8慢慢地同步放入水体的特定 深度，放的过程中仅第二提拉装置7受力，到达特定深度后，放松第二提拉装置7，此时外 筒2在重力作用下使第一提拉装置8受力并缓慢提升第一提拉装置8，这时外筒外侧的水通 过外筒底端附近侧壁上水样采集孔1被吸入到外筒2内，根据要采集水样的体积控制第二 提拉装置7和第一提拉装置8的相对位移。
最后，采集到所需水样的体积后，同步将第二提拉装置7和第一提拉装置8慢慢提升到地 面后，再次用手压盖板6使活塞杆5整体下移到外筒2的底部，原来吸储在外筒2内的水 就从水样采集孔l中放出，从而获得所需的水样。
权利要求
1.一种多向采集水样的方法，其特征在于，其通过在一定位块四周固定连接两个以上能够采集同一特定深度水样的水样采集装置，且所述固定在定位块上的水样采集装置中，至少有两个水样采集装置所设置的水样采集孔进水方向不同，从而采集到该特定深度不同方向的水样。
2. —种多向采集水样的装置，其特征在于，包括定位块以及固定连接在该定位块四周的两 个以上的能够采集同一特定深度水样的水样采集装置，且所述固定在定位块上的水样采 集装置中，至少有两个水样采集装置所设置的水样采集孔进水方向不同。
3. 根据权利要求2所述的多向采集水样装置，其特征在于，所述的水样采集装置为三个以 上，其通过环形阵列方式分布在定位块的周围。
4. 根据权利要求2或3所述的多向采集水样装置，其特征在于，所述水样采集装置为柱塞 装置，包括活塞杆以及与该活塞杆配合连接的外筒，所述活塞杆一端固定连接在中心设 置有通孔的盖板上，另一端活动设置，并于该活动端附近设置有密封圈，而外筒则对应 地固定连接在定位块上，同时外筒侧壁上设置有水样采集孔，且各水样采集装置设置的 水样采集孔处于同一水平位置，另外盖板上固定连接有第一提拉装置，而定位块顶部则 固定连接有第二提拉装置，且所述第二提拉装置穿过盖板上设置的通孔设置。
5. 根据权利要求4所述的多向釆集水样装置，其特征在于，所述水样采集孔紧靠外筒底面 的侧壁上设置。
6. 根据权利要求4所述的多向采集水样装置，其特征在于，所述定位块呈实心柱形。
7. 根据权利要求5所述的多向采集水样装置，其特征在于，所述第一提拉装置和/或第二提 拉装置为缆线。
8. 根据权利要求6所述的多向采集水样装置，其特征在于，所述活塞杆通过焊接方式固定 连接在盖板上。
9. 根据权利要求6所述的多向采集水样装置，其特征在于，所述活塞杆通过螺母固定连接 在盖板上。
全文摘要
本发明是一种涉及地质工程、水文水资源和水环境保护等领域内地下水流动方向测量的新方法，尤其是一种多向采集水样的方法和装置，其通过在一定位块四周固定连接两个以上能够采集同一特定深度水样的水样采集装置，且所述固定在定位块上的水样采集装置中，至少有两个水样采集装置所设置的水样采集孔进水方向不同，从而采集到该特定深度不同方向的水样，因此，通过本发明所述的技术方案，可以能够有效地防止采集器投放过程中混入非特定深度上水样，而只采集特定深度上且不同方向水样，另外本发明所述多向采集水样的装置具有携带和使用方便，人工操作且灵活可靠，不易损坏，体积小等特点。
文档编号G01N1/10GK101587030SQ200910031738
公开日2009年11月25日 申请日期2009年7月3日 优先权日2009年7月3日
发明者刘建刚 申请人:河海大学