活塞式地下水取样器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提出活塞式地下水取样器，包括取样管和取样活塞，取样活塞与取样管内壁之间存在一定间隙，间隙用密封圈填充，取样活塞的上下两个端面分别与上盖和下盖以弹簧连接，构成力封闭，取样活塞将取样器腔体隔成两段，分别构成水样腔室与工作气腔室，水样腔室在静水压力的作用下被地下水填满，向工作气腔室充入高压气体使活塞下移，压迫水样从柔性管流出，间断充气，起到取样作用。本实用新型结构简单，操作简单，能取到各个深度的地下水。
【专利说明】活塞式地下水取样器
【技术领域】
[0001]本实用新型属于取样器的【技术领域】，尤其涉及活塞式地下水取样器。
【背景技术】
[0002]随着水污染的日益加重，国内外对地下水污染的调查越来越多，对地下水进行调查首先要采集地下水水样，目前对深层地下水的采样主要用定深取样器，或者直接在观测孔内下泵进行抽水采样的方法，得到的水样多是表层水样或混合水样，而对于地下水或者其他具有一定深度的水样，具有很强的分层性，不同深度的水样污染程度差别较大。国内已有的地下水取样器往往结构复杂，体积较大，操作繁琐，采集地下水样时会与空气接触使数据失真，且应用范围比较局限，不能一器多用。
【发明内容】
[0003]本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供活塞式地下水取样器，能按要求采集各个深度的地下水，保证水样的真实度，使用寿命长，操作简单。
[0004]本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是:活塞式地下水取样器，其特征在于，包括取样管和取样活塞，所述取样管的顶端通过上盖密闭，取样管的底端通过下盖密闭，所述取样活塞设于取样管中部将取样管分为上下两个空腔，所述上空腔为工作气腔室，所述下空腔为水样腔室，所述工作气腔室内设有第一弹簧，所述水样腔室内设有第二弹簧，所述第一弹簧的两端分别与所述取样活塞的顶面中心及所述上盖的底面中心相抵，所述第二弹簧的两端分别与所述取样活塞的底面中心及所述下盖的顶面中心相抵，所述取样活塞的中心开有第一通孔，所述第一通孔内安设有第一单向阀，所述下盖的中心开有第二通孔，所述第二通孔内安设有第二单向阀，所述上盖的中心开有出水孔，所述出水孔内插入出水管，所述出水管的底端与软管的一端相连，出水管的顶端与取样容器相连，所述软管的另一端与所述第一单向阀的出口相连，所述上盖上还开有进气孔，所述进气孔内插入进气管，所述进气管连接有高压气泵。
[0005]按上述方案，所述取样活塞的外圆周面与所述取样管的内壁之间设有密封圈。
[0006]按上述方案，所述上盖和下盖均与所述取样管通过螺纹连接。
[0007]按上述方案，所述第二单向阀的底部进水端面上设有过滤网。
[0008]按上述方案，所述第一单向阀的顶部伸出所述第一通孔。
[0009]按上述方案，所述第一单向阀可通过焊接固装于所述第一通孔内，也可通过加垫密封圈固装于所述第一通孔内。
[0010]按上述方案，所述第二单向阀可通过焊接固装于所述第二通孔内，也可通过加垫密封圈固装于所述第二通孔内。
[0011]按上述方案，所述取样容器为烧杯，所述烧杯设于所述出水管的顶端管口的下方。
[0012]本实用新型的有益效果是:1、该取样器通过第一弹簧及第二弹簧使取样活塞与上盖及下盖之间构成力封闭，有利于进水时全用活塞的上移，出水时取样活塞的下移，提高取样速率；2、可根据具体水深提供对应气压，适用于各种水深的地下水取样。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型一个实施例的结构示意图。
[0014]图2为本实用新型一个实施例的未使用时的分布示意图。
[0015]图3为本实用新型一个实施例的工作时入水的状态图。
[0016]图4为本实用新型一个实施例的工作时入气的状态图。
[0017]其中:1.取样管，2.取样活塞，3.上盖，4.下盖，5.工作气腔室，6.水样腔室，7.软管，8.第一弹簧，9.第二弹簧，10.第一单向阀，11.第二单向阀，12.出水管，13.进气管，14.高压气泵，15.烧杯。
【具体实施方式】
[0018]为更好地理解本实用新型，下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。
[0019]如图1-2所示，活塞式地下水取样器，包括取样管I和取样活塞2，取样管I的顶端通过上盖3密闭，取样管的底端通过下盖4密闭，取样活塞2设于取样管中部将取样管分为上下两个空腔，上盖及下盖均与取样器螺纹连接，并在二者之间加垫密封圈，取样活塞与取样器的内壁不直接接触，而是通过密封圈与取样器内壁间隙配合，这样既可以保证取样活塞在取样器内顺利上下移动，又可以很好地起到密封作用；上空腔为工作气腔室5，下空腔为水样腔室6,工作气腔室5内设有第一弹簧8,水样腔室6内设有第二弹簧9,第一弹簧8的两端分别与取样活塞2的顶面中心及上盖3的底面中心相抵，第二弹簧9的两端分别与取样活塞的底面中心及下盖4的顶面中心相抵，构成力封闭，取样活塞2的中心开有第一通孔，第一通孔内安设有第一单向阀10，连通水样腔室与工作气腔室，第一单向阀与第一通孔之间直接焊接或通过加垫密封圈达到固装密封效果，下盖4的中心开有第二通孔，第二通孔内安设有第二单向阀11，连通外界地下水与水样腔室，第二单向阀与第二通孔之间直接焊接或通过加垫密封圈达到固装密封效果；上盖3的中心开有出水孔，出水孔内插入出水管12，出水管12的底端与软管7的一端相连，出水管的顶端与取样容器相连，软管的另一端与第一单向阀10的出口相连，上盖上还开有进气孔，进气孔内插入进气管13，进气管13连接有高压气泵14，高压气体通过此孔进入工作气腔室5 ;第一单向阀10与工作气腔室5接触的一端额外伸出，方便与柔性管7连接；取样容器为烧杯15，烧杯15设于出水管12的顶端管口的下方收集地下水试样。
[0020]如图2所示，取样器未工作时的平衡状态。为了防止不同含水层之间的相互影响，在取样器进入目标水层之前需一直打开高压气泵14，并使气压逐渐增大或一直维持在最大值，使取样活塞2下移至下极位，水样腔室6的容积减为零或接近于零，此时，水样腔室中的第二弹簧9处于压缩状态，工作气腔室5中的第一弹簧8处于拉伸状态，取样器达到平衡状态，这样，取样器在穿过非目标水层时，因为水样腔室已没有了容积而无法进入取样器。
[0021]如图3所示，取样器进入目标水层一段时间后的平衡状态。当取样器进入目标水层后，关闭高压气泵14，使工作气腔室5的气压逐渐减小，上述平衡状态被打破，工作气腔室的第一弹簧8提供给取样活塞2 —个合拉力，水样腔室6中的第二弹簧9提供给取样活塞一个合推力，同时，地下水的静水压力也提供给取样活塞一个向上的推力的作用，这样，在这几个力的共同作用下，取样活塞慢慢上移，随着取样活塞的上移，水样腔室的容积慢慢增大，地下水也就经由第一单向阀10进入水样腔室。这个过程一直会持续到取样活塞2上移至上极位为止，此时，第二弹簧9处于拉伸状态，第一弹簧8处于压缩状态，取样器达到新的平衡状态。
[0022]如图4所示，取样器注入高压气体后的平衡状态。在达到图3所示的新平衡状态后，打开高压气泵14，通过进气管13向工作气腔室5注入高压气体，使工作气腔室的气压逐渐增大，上述新平衡状态被打破，第一弹簧8提供给取样活塞2 —个合推力，第二弹簧9提供给取样活塞一个合拉力，同时，高压气体也提供给取样活塞一个向下推力的作用，这样，在这几个力的共同作用下，取样活塞慢慢下移，随着取样活塞的下移，水样腔室的容积慢慢减小，而储蓄在水样腔室里的水由于受到第二单向阀11的阻断作用，无法倒流回地下水层，只能顺着取样活塞上的第一单向阀10流进工作气腔室内的软管7内，第一单向阀也只允许水流进软管7不允许水流出，这个过程一直会持续到取样活塞下移至下极位为止，此时，第二弹簧处于压缩状态，第一处于拉伸状态，取样器再次达到最初的平衡状态。
[0023]至此，取样过程完成了一个循环，间断的给取样器注入高压气体，地下水便会不断的被抽出至软管7，再经由出水管12到达地面的烧杯15。
【权利要求】
1.活塞式地下水取样器，其特征在于，包括取样管和取样活塞，所述取样管的顶端通过上盖密闭，取样管的底端通过下盖密闭，所述取样活塞设于取样管中部将取样管分为上下两个空腔，所述上空腔为工作气腔室，所述下空腔为水样腔室，所述工作气腔室内设有第一弹簧，所述水样腔室内设有第二弹簧，所述第一弹簧的两端分别与所述取样活塞的顶面中心及所述上盖的底面中心相抵，所述第二弹簧的两端分别与所述取样活塞的底面中心及所述下盖的顶面中心相抵，所述取样活塞的中心开有第一通孔，所述第一通孔内安设有第一单向阀，所述下盖的中心开有第二通孔，所述第二通孔内安设有第二单向阀，所述上盖的中心开有出水孔，所述出水孔内插入出水管，所述出水管的底端与软管的一端相连，出水管的顶端与取样容器相连，所述软管的另一端与所述第一单向阀的出口相连，所述上盖上还开有进气孔，所述进气孔内插入进气管，所述进气管连接有高压气泵。
2.根据权利要求1所述的活塞式地下水取样器，其特征在于，所述取样活塞的外圆周面与所述取样管的内壁之间设有密封圈。
3.根据权利要求1所述的活塞式地下水取样器，其特征在于，所述上盖和下盖均与所述取样管通过螺纹连接。
4.根据权利要求1所述的活塞式地下水取样器，其特征在于，所述第二单向阀的底部进水端面上设有过滤网。
5.根据权利要求1所述的活塞式地下水取样器，其特征在于，所述第一单向阀的顶部伸出所述第一通孔。
6.根据权利要求1所述的活塞式地下水取样器，其特征在于，所述第一单向阀可通过焊接固装于所述第一通孔内，也可通过加垫密封圈固装于所述第一通孔内。
7.根据权利要求1所述的活塞式地下水取样器，其特征在于，所述第二单向阀可通过焊接固装于所述第二通孔内，也可通过加垫密封圈固装于所述第二通孔内。
8.根据权利要求1所述的活塞式地下水取样器，其特征在于，所述取样容器为烧杯，所述烧杯设于所述出水管的顶端管口的下方。
【文档编号】G01N1/14GK204255690SQ201420818527
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月19日 优先权日:2014年12月19日
【发明者】郑豪, 饶建华, 卢彬鹏, 解朝家 申请人:中国地质大学（武汉）