专利名称：一种活塞式可视水样采集仪的制作方法
技术领域：
本发明属于环境监测、环境治理及水体样本采集技术领域，涉及到河流、湖泊、水库的水体样本采集，特别涉及到含有悬浮物较多或水体形态复杂的水体样本采集。
背景技术：
水体样本的采集与保存是水污染治理与研究的基础。随着时间推移，环境问题的积累效应越来越突出。如何有效采集具有代表性的水体样本成为水环境治理与研究的关键。河流、湖泊、水库等水体的底部沉积有大量的沉积态或絮凝态污染物，影响水体水质。尤其在我国东北地区，多年平均降雨量小，水库水量交换律低，经过多年运行，水库下层普遍存在絮凝物沉积现象，污染严重。随着经济发展，许多农业用水水库转变为城镇供水水库，用水目标的转变使水质标准大大提高。实际水库运行中，也已发生多次影响恶劣的水质突发事故。这些问题都与水体下层水质有密切关系，因此下层水体的水样提取成为研 究问题的关键。在水样采集时，需要确保采集的是指定深度实际状态下的水样，这就涉及到深度定位、水体交换、水样形态等问题。深度定位已有多种技术可以解决，但水体交换不仅与采水器的结构有关还与水体形态有关，对于河流水体需要在流速方向上有较强的交换能力，对于湖泊等静水体需要在垂向上有较强的交换能力。同时为了深入研究水污染问题，总是希望获得更多的水体信息，例如观察水下的情况，测定温度、水深等。综上所述，高效准确的采集代表性水体样本需具备多形态的微扰动样品采集和水体信息收集的功能。目前，对于悬浮层水样采集，常用的主要有泵吸式采水器、基于“开-闭”原理的尼斯金瓶与南森瓶和水平水样采集器及其改进形式的采水器。其中泵吸式，例如夏自强(2006)介绍的蠕动泵深水采样器，可以采集不同深度的水样，但是采样时对水体扰动较大，尤其对水体中的絮状物质破坏严重，直接影响水质样本的代表性；基于“开-闭”原理的尼斯金瓶及南森瓶，例如德国HYDR0-BI0S公司生产的卡盖式采水器，对水体扰动较泵吸式要小，但只适用于湖库等静水体，对于河流等流动水体交换能力不足；水平采样器适用于河流等流动水体但对于湖库等静水水体，则水交换能力不充分；德国HYDR0-BI0S公司生产的Multi-Limnos自动水样采集器进水方式为单向进水，对水体中的絮状物扰动较大；德国SST公司生产的CTD48M温盐深仪可以测定水深、温度、盐分，但其价格昂贵达10万RMB，而且盐分相关指标可以采集水样回实验室进行分析。显然，前述设备均不具备多形态微扰动样品采集功能，尤其是针对水库下层含有悬浮絮凝态的水样采集。需要研发具有微扰动(不破坏水体中絮状物)、适用于多种形态、观测水下情况等功能的采样器。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一套不破坏水体中絮状物，适用于悬浮态物质含量大的水体和河流、湖泊、水库等多种流态的水体样本采集装置，该装置还具备水情观测、深度与温度测定功能。本发明的技术方案是可视水样采集仪，主要有带有刻度的缆绳、触发器、缓冲板、桶体和活塞机构组成。带有刻度的缆绳依次经下活塞板、连接杆、上活塞板、穿绳管、固定板、绳扣、受力板、支撑柱、触发板、触发锤穿出。触发器(图2)从下至上由固定板、受力板、支撑柱、弹簧、触发板3-1构成。两个螺栓C固定在固定板外侧，穿出受力板O. 5cm的长度，用以固定缆绳。固定在内侧的两个螺栓B经受力板、支撑柱、触发板穿出，用以留出触发空间。带刻度的缆绳穿过绳扣可以将整个装置的重量转移至受力板，触发板由弹簧支撑，弹簧内部设有支撑柱，支撑柱用以减少触发锤对受力板的冲击，其高度为可以使螺栓没入受力板为宜。缓冲板上部有两个用以固定的块状物体，使缓冲板通过螺栓和桶体的上部连接， 中心开有小孔。桶体为上下通透的透明有机玻管，分为进水端和储水端，进水端在桶体下部的配重之上，沿圆周设有3个均匀分布的进水口，为防止应力集中，进水口的两端为半圆形，设计的3个均匀分布的进水口使得桶体的进水端在多种流态下都有充足的水交换。为了加固桶体，桶体外侧从上至下设有固定管A、固定管B和两个固定管C，其中固定管A配合销钉固定缆绳，在下放至指定水深时和缆绳一起承担拉力，所以固定管A较长，4个固定管都由销钉和桶体连接，底板由底板销钉固定在桶体底部，配重放置在底板上。活塞机构由上活塞板、密封橡胶、穿绳管、连接杆、下活塞板和螺栓构成，置于桶体内部，可在配重和缓冲板之间活动。上活塞板由3个透明有机玻璃板通过螺栓紧密连接在一起，其中下层的2个有机玻璃板套有密封橡胶，穿绳管放置在上活塞板的上层两个有机玻璃板之间。下活塞板由4个透明有机玻璃板通过螺栓D紧密连接在一起，其中上层的3个有机玻璃板套有密封橡胶，用以确保活塞的强度与密闭性。连接杆上配有温度计，连接杆的长度加上下两个活塞板的长度应与桶体的进水端一致，两个活塞板通过连接杆连接和桶体一起形成进储水空间。本发明的效果和益处是相比于现有的泵吸式采水器、基于“开-闭”原理类型的采水器和水平式采水器，弥补了对水样扰动、水体流态的局限性和不便原状观察的不足，发明了具有适用于多流态、微扰动取样、观测水样形态等功能为一体的活塞式可视水样采集仪。具有保真性好、代表性强、造价低等特点。
附图I是活塞式可视水样采集仪整体结构示意中1带刻度的缆绳；2触发锤；3触发器；4缓冲板；5桶体；6活塞机构；7配重；8底板；9缆绳；10螺栓A ;11固定管A ;12固定管B ;13固定管C ;14销钉；15底板销钉附图2是触发器结构示意中3-1触发板；3-2螺栓B ;3_3弹簧；3_4支撑柱；3_5螺栓C ;3_6绳扣；3_7受力板；3_8固定板附图3是活塞机构示意中6-1上活塞板；6_2密封橡胶；6_3穿绳管；6_4连接杆；6_5下活塞板；6_6螺栓D ;6-7温度计 附图4是缓冲板示意中4缓冲板；10螺栓A附图5是底板示意中8底板；15销钉
具体实施例方式以下结合技术方案(和附图)详细叙述本发明的具体实施方式
。活塞式可视水样采集仪水样采集具体实施步骤如下 步骤I :通过螺栓10将缓冲板4和桶体5的上部连接，将处于活塞机构6置于桶体5的进水端，配重7之上，此时桶体5的进水端与所采集水体有充足的水交换，可以确保采集的水样确为所需深度的水样。步骤2 :在触发器3的弹簧3-3处于正常状态时此时将缆绳9套在螺栓3_5上，此时，带刻度的缆绳I在绳扣3-6以下的部分处于松弛状态，整套装置由带刻度的缆绳I绳扣3-6以上部分和缆绳9受力，将触发锤2穿过带刻度的缆绳1，并将触发器2和带刻度缆绳I的头部握在手中。步骤3 :将活塞式水样采集仪放入水中，通过带刻度的缆绳I观查下水深度，等到达所需深度时，从手中释放触发锤2。步骤4 :触发锤2沿带刻度的缆绳I下落冲击触发板3-1，下压弹簧3-3至支撑柱3-4，使得触发板3-1、固定板3-8、螺栓3-2和螺栓3_5下移，受力板3-7由缆绳2拉着没有下移，此时螺栓3-5没入受力板3-7，缆绳9脱落，带刻度的缆绳I绳扣以下部分开始受力，桶体5在自重和配重10的作用下落，活塞机构6相对桶体5上升，桶体5下落时，缓冲板4同时通过小孔排水减缓了下落的速度，减小了对水体絮状物质的破环，直至活塞机构6上升至缓冲板4，此时水下样品采集结束。步骤5 :拉动带刻度的缆绳I将装置提至船上(岸边)。先观看水样的原始物理状态，拍照记录。下放活塞机构6，将采集的水样转入贮样器中保存，以便后期做相关分析，至此采样结束。
权利要求
1.一种活塞式可视水样采集仪，主要有带有刻度的缆绳(I)、触发器(3)、缓冲板(4)、桶体(5)和活塞机构(6)组成，其特征在于 带刻度的缆绳(I)依次经下活塞板(6-5)、连接杆(6-4)、上活塞板(6-1)、穿绳管(6_3)、固定板(3_8)、绳扣(3_6)、受:力板(3_7)、支撑柱(3_4)、触发板(3_1 )、触发锤(2)穿出； 触发器(3)从下至上由固定板(3-8)、受力板(3-7)、支撑柱(3-4)、弹簧(3-3)、触发板(3-1)构成；两个螺栓C (3-5)固定在固定板(3-8)外侧，穿出受力板(3-7)—段O. 5cm的长度，用以固定缆绳(9);固定在内侧的两个螺栓B (3-2)经受力板(3-7)、支撑柱(3-4)、触发板(3-1)穿出，用以留出触发空间；带刻度的缆绳(I)穿过绳扣(3-6)将整个装置的重量转移至受力板，触发板(3-1)由弹簧(3-3)支撑，弹簧(3-3)内部设有支撑柱(3-4)，支撑柱(3-4)用以减少触发锤对受力板的冲击，其高度为使螺栓(3-2)没入受力板； 桶体(5)为上下通透的透明有机玻管，分为进水端和储水端，进水端在桶体下部的配重(7)之上，沿圆周设有3个均匀分布的进水口，进水口的两端为半圆形；桶体(5)外侧从上至下设有固定管A(ll)、固定管B(12)和两个固定管C(13)，其中固定管A(Il)配合销钉(14)固定缆绳(9)，4个固定管都由销钉(14)和桶体(5)连接，底板⑶由底板销钉(15)固定在桶体(5)底部，配重(7)放置在底板(8)上。
活塞机构(6)由上活塞板(6-1)、密封橡胶(6-2)、穿绳管(6-3)、连接杆(6-4)、下活塞板(6-5)和螺栓D(6-6)构成，置于桶体(5)内部，在配重(7)和缓冲板(4)之间活动。上活塞板出-1)由3个透明有机玻璃板通过螺栓(6-6)紧密连接在一起，其中下层的2个透明有机玻管套有密封橡胶￠-2)，穿绳管(6-3)放置在上活塞板￠-1)的上层两个有机玻璃板之间。下活塞板(6-5)由4个透明有机玻璃板通过螺栓D(6-6)紧密连接在一起，其中上层的3个透明有机玻管套有密封橡胶￠-2);连接杆(6-4)上配有温度计￠-7)，连接杆(6-4)的长度加上下两个活塞板的长度与桶体(5)的进水端一致，两个活塞板通过连接杆(6-4)连接和桶体(5) —起形成进储水空间。
2.根据权利要求I所述的活塞式可视水样采集仪，其特征是桶体(5)上部安有带小孔的缓冲板⑷。
全文摘要
本发明公开了一种活塞式可视水样采集仪，属于环境监测、环境治理及水体样本采集技术领域。该装置主要由带有刻度的缆绳、触发器、桶体、活塞机构、缓冲板和配重组成。利用带刻度的缆绳确定采样位置，透明的两段式桶体结构使其适用于多种形态的样品采集，缓冲板降低取水过程对水体形态的干扰。采集仪到达采集深度后使触发器动作，桶体在配重的作用下下落，储水端缓慢进入桶体，达到采集指定深度水样的目的。本发明的有益效果是实现了多种形态下的微扰动样品采集，并可直接观测水体情况，提高了样品的代表性和保真性。可以用于河流、湖泊、水库等水体的采集，具有保真性好、精度高、代表性强、造价低等特点。
文档编号G01N1/10GK102879226SQ20121034126
公开日2013年1月16日 申请日期2012年9月14日 优先权日2012年9月14日
发明者许士国, 汪天祥, 吴凯, 牛文静, 李士杰, 刘晓轻 申请人:大连理工大学