分层流水槽模型试验水样的多点同步采样系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种水样采样技术，特别涉及一种适用于室内外的分层流水槽模型试验水样的多点同步采集系统，属于水利工程中水工模型试验技术领域。
【背景技术】
[0002]近年来，越来越多的水利技术工程学者在投身于分层流相关课题的研究。作为分层流研究的重要手段，水工模型试验倍受研究人员的青睐，它不仅可以为水体分层流运动理论研究提供定性分析和定量的数据，也是解决实际水库中分层流问题的重要手段。分层流试验水样的取样本身难度较高，又要保证水样采样对水样测量的精度。一般情况下，由于水槽模型试验中水深相对较浅，加上目前水样的采集是人工采用针管或取样勺进行直接取样，这种水样取样方法直接影响水样采集的准确性及试验结果的精确性。且人工采样方式容易发生取样不及时或是取样经常失败的情况，因此，这对分层流水槽模型试验水样采样结果的精度会产生严重的影响。
[0003]针对上述情况，如能开发一种适用于分层流水槽模型试验的水样采样系统，即能解决目前迫切需要解决的分层流试验水样的取样技术问题，这也正是本发明的任务所在。
【发明内容】
[0004]本发明的目的正是针对现有技术中所存在的缺陷与不足，提出一种适用于室内外的分层流水槽模型试验水样的多点同步采样系统。所述的多点同步采样系统结构简单、安装与操作方便、且造价合理;其采样方式适用于不同的分层流流态、实现在不同流态下、不同断面、不同水深位置的分层流水槽模型试验水样的多点同步采样；同时还适用于不同长度、宽度与水深的分层流水槽模型试验，具有较强的适应性。
[0005]为实现本发明的上述目的，本发明是采用由以下技术措施构成的技术方案来实现的。
[0006]本发明所述的分层流水槽模型试验水样的多点同步采样系统，包括为系统提供电力的发电机和提供负压的真空栗、废水收集箱和若干采样装置;其中，废水收集箱设置有废水收集箱进水口和废水收集箱出气口；单个采样装置由采样容器、采样位置调节器、采样钢管和辅助钢尺组成;所述采样容器由采样瓶和采样瓶安置台、水样取水管、采样容器进水管和采样容器出水口、采样开关转换装置构成;采样容器顶部安装真空负压表;所述发电机与真空栗连接，真空栗与废水收集箱出气口连接，废水收集箱进水口与采样容器底端的采样容器出水口连接，采样瓶放置在采样容器底部的采样瓶安置台上，采样容器顶部的采样容器进水管一端通过连接管与水样取水管连接，另一端与固定在采样位置调节器上的采样钢管一端通过连接管连接，采样钢管另一端浸没在分层流水槽液面以下;所述采样位置调节器安装在分层流水槽上。
[0007]上述技术方案中，所述废水收集箱出气口设置在废水收集箱的顶部，所述废水收集箱进水口设置在废水收集箱的底部。
[0008]上述技术方案中，所述采样装置以及其中的采样容器、采样位置调节器、采样钢管和辅助钢尺数量的设置，应根据分层流水槽中不同采样断面数量进行相应设置与安装。
[0009]上述技术方案中，所述采样装置中采样容器底部的采样瓶安置台的高度应高出采样容器底部l-2cm;并在采样瓶安置台上每个采样瓶之间设置隔板，便于采样瓶的放置。
[0010]上述技术方案中，所述采样容器中采样瓶采用并排方式放置在采样瓶安置台上，其单排采样瓶数量与采样容器进水管和水样取水管的数量相同。
[0011 ]上述技术方案中，所述采样装置中采样钢管数量与单排采样瓶数量相同。
[0012]上述技术方案中，所述采样容器中采样开关转换装置由一个带有若干水样取水管安置孔的U型联动转片与转动开关构成。
[0013]上述技术方案中，所述采样开关转换装置中转动开关采用手动、电动或气动的方式进行开与关的控制。
[0014]上述技术方案中，所述采样装置中的辅助钢尺设置为水平辅助钢尺和垂直辅助钢尺，并固定在采样位置调节器上。
[0015]上述技术方案中，所述废水收集箱中废水收集箱进水口通过多联接头与多个采样容器连接，其采样容器与不同采样断面上固定在采样位置调节器上的采样钢管连通。
[0016]本发明所述的水样取水管通过水样取水管安置孔固定在采样开关转换装置的U型联动转片上，采样容器内水样取水管与采样容器进水管通过连接管进行连接，根据分层流不同断面的采样需求，只需要通过采样开关转换装置，转动U型联动转片，调整水样取水管的位置，即可实现水样采集与不采集状态的转换。
[0017]本发明所述分层流水槽模型试验水样的多点同步采样系统的基本原理:是利用真空栗抽气，使得废水收集箱及采样容器内形成负压;并通过采样位置调节器调节固定不同断面上的多个采样点的水平与水深位置，在采样容器内外压差作用之下，置于分层流水槽模型试验水体液面以下的采样钢管头部所处位置周围的水样会进入采样容器内，通过控制真空栗的运行功率，调节采样容器内外的压差，控制采样钢管进口的流速，以适应不同流态的分层流水槽模型试验，而采样系统是否采样通过控制采样开关转换装置来进行控制，不采样时水样进入废水收集箱，采样时水样则进入采样瓶。
[0018]本发明所述的真空负压表安装于采样容器顶部，是为了用于便于观测采样容器内的负压值，以保证采样容器不受负压破坏。
[0019]本发明所述的采样容器顶部设置的采样容器进水管，其中部设置的水样取水管和底部的采样瓶均为若干数量，均与采样装置中的采样钢管数量配套;其中采样容器进水管两端预留有一定长度，以便与水样取水管通过连接管进行连接;再通过采样容器进水管与采样钢管的连接，很方便地使水样从水样取水管中进入采样瓶。
[0020]本发明所述分层流水槽模型试验水样的多点同步采样系统是在采样方式，采样体积和操作过程均应满足分层流水槽模型试验测量要求的基础上，提出相应的技术要求:首先，采样系统的采样方式能够适合于不同的分层流流态，且对分层流流态运动过程的影响小，并可实现在不同流态下、不同断面、不同水深位置的分层流水槽模型试验水样的多点同步采样工作;其次，采样系统能适用于不同长度、不同宽度与不同水深的分层流水槽模型试验，具有较强的适应性;再次，采样系统可以方便的控制水样的采样，可以减少以往人工采用针管采样或采用采样勺取样产生的误差，同时避免了采样不及时或无法采样情况的发生，从而进一步保证分层流水槽模型试验采样及时性和测验结果的精确性，进而提高了分层流水槽模型试验研究与分析的准确性和可靠性;最后，采样系统还满足了工作原理与系统结构简单、造价合理和操作方便等特点。
[0021]本发明与现有技术相比具有以下优点及有益的技术效果:
[0022]1、本发明设计的分层流水槽模型试验水样的多点同步采样系统，结合采样位置调节器可以精确的定位多个采样点的水平与水深位置；同时，根据试验需要，可以对分层流水槽模型试验不同断面、不同水层进行同步、准确的采样，适应性强。
[0023]2、本发明设计的分层流水槽模型试验水样的多点同步采集系统，采用真空栗辅助取样，通过调整真空栗的功率，可以控制采样钢管进口的流速，避免对分层流水槽模型试验局部流态产生影响，适用于各种流态的分层流水槽模型试验水样采样。
[0024]3、本发明设计的分层流水槽模型试验水样的多点同步采样系统，其所述的采样容器内设有采样开关转换装置，通过电动、气动或手动等方式进行控制，可以快速改变水样取水管管口的方向，实现水样采集与不采集状态的转换。
[0025]4、本发明设计的分层流水槽模型试验水样的多点同步采样系统，其整体体积小，工作原理简单，安装方便，操作使用极为方便，系统安装后，除采样钢管位置由人工调整外，其余部件均可通过开关电动控制，极大地减少了人力，提高了采样的效率，避免了传统人工采样不及时或无法采样的情况;且系统所需材料成本低，造价合理，经济适用，易于推广。
【附图说明】
[0026]图1本发明所述分层流水槽模型试验水样的多点同步采样系统整体结构方框示意图；
[0027]图2本发明所述分层流水槽模型试验水样的多点同步采样系统整体结构连接安装示意图；
[0028]图3本发明图2中所述采样容器结构示意图，其中(a)为正视图，(b)为侧视图；
[0029]图4本发明图2中所述采样开关转换装置结构示意图，其中(a)为俯视图，(b)为正视图。
[0030]附图中各代号含义:I发电机;2真空栗;3废水收集箱;4废水收集箱出气口； 5废水收集箱进水口 ； 6采样装置;7采样容器;8真空负压表;9采样瓶；10水样取水管；11采样容器出水口； 12采样容器进水管；13采样开关转换装置;14采样瓶安置台；15采样钢管；16辅助钢尺;17采样位置调节器;18分层流水槽;19U型联动转片;20转动开关;21水样取水管安置孔。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图并用【具体实施方式】对本发明作进一步的详细说明，但不应理解为是对本发明保护范围的任何限定。
[0032]本发明所述分层流水槽模型试验的多点同步采样系统的整体结构框图图1中，所述的发电机I与真空栗2连接，真空栗2与废水收集箱3连接，废水收集箱3与若干个采样装置6连接，具体采样装置6由本发明的采样系统图2中给出解释;所述发电机1、真空栗2、废水收集箱3和采样装置6共同构成本发明的分层流水槽模型试验水样的多点同步采样系统;通过所述采样系统中的采样装置6与分层流水槽18相连接。
[0033]本发明所述的多点同步采样系统的整体结构连接关系如图2所示，所述发电机1、真空栗2与废水收集箱3它们三者均放置在水平地面上;采样