一种用于收集降雨的密封采样装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种用于收集降雨的密封采样装置，包括箱体和设置在其内部的用于收集降雨的容器，容器包括设有一带有第一密封件的导水管、一带有第二密封件的排气管和一湿度和温度监测仪；在导水管的上部设置一用于收集降雨的漏斗，排气管包括第一端部和设有所述第二密封件的第二端部；第一密封件的活动块在雨水的压力下沿其旋转轴打开，当降雨结束时，第一密封件在活动块的作用下自动关闭；当降雨量较大时，第二密封件的活动块在气流的冲击下打开，当降雨结束时，第二密封件在活动块的作用下自动关闭。本发明通过改善装置的密封结构，保持容器内降水样品的原始特征，为准确测量降水中氢氧同位素含量提供可靠保障。
【专利说明】-种用于收集降雨的密封采样装置
【技术领域】
[0001] 本发明设及水文设备领域，具体的设及一种用于测量雨水中氨氧同位素含量的密 封采样装置。
【背景技术】
[0002] 同位素水文学是20世纪50年代发展起来的一 口新兴学科，它主要利用同位素技 术解决水文学中一些关键问题。从20世纪60年代开始，在世界范围内通过利用同位素技 术严〇,2&化i4C，36c，87sr/86Sr，等），并结合水文地球化学方法广泛开展地下水调查，取得 了许多突破性成果。特别是氨氧稳定同位素可W提供水分子本身的信息，并结合水位、水 化学和其他相关数据，将产生更可靠的区域地下水流概念模型，W促使有效的地下水资源 管理。如果用 2H和is〇来追踪地下水，那么降水中氨氧稳定同位素的研究显得十分重要。 同样，如果需要追踪雨水的来源，同样需要研究降雨中的氨氧同位素的含量，而研究降水中 的氨氧同位素势必需要对降雨进行采样。
[0003] 降水样品收集装置一般要放置在野外，很难保证每次降水结束后就能及时取出样 品进行检测，如果样品在采样装置中存放时间较长的话，容器内的样品就会蒸发（密封措 施能减少蒸发，但很难完全避免蒸发）。而蒸发会导致降水同位素分馈，影响降水样品中氨 氧同位素含量，从而不能反映降水的原始同位素含量特征。蒸发情况下的同位素分馈主要 有两种，其一是瑞利平衡分馈，瑞利平衡分馈受气温的影响最大。其二是动力非平衡分馈， 主要受气液界面附近的相对湿度影响。所W对容器内的温度和湿度进行自动监测，可W利 用监测数据计算分馈系数，再对同位素样品的检测结果进行校正。
[0004] 现有的降雨量采集装置一般包括采集器W及箱体，采集器通过收集管与箱体连接 在一起，从而将雨水采集存储在箱体内部，但是现在的降雨量采集装置一般存在着W下几 点缺点：
[0005] ①采集器的密封性差，容易致使采集到的雨水蒸发，使水蒸气排出采集器外部，并 增大空气流动，影响了降水样品的氨氧同位素含量的原始特征；
[0006] ②无法对采集器内的相对湿度W及气体温度进行采集，影响样品的氨氧同位素含 量的校正；
[0007] ⑨无法及时传输采集器内的湿度和温度数据，影响了降雨中氨氧同位素含量的准 确性和精度；
[000引④无法同时对降水量、蒸发量、采集器内温度和湿度进行监测，影响了降水样品的 氨氧同位素含量的原始特征。
【发明内容】
[0009] 本发明为了解决上述提到的现有的降雨量采集装置密封性差、无法自动传输降雨 量数据等缺点，提供一种密封性能好的水文降雨量密封采样装置，本发明的另一个目的是 能够通过远传装置将采集到的降雨量数据上传至远程控制器，从而为密封采样装置内所收 集的降水样品氨氧同位素含量的准确测量提供保障。
[0010] 具体的，本发明提供一种用于收集降雨的密封采样装置，包括箱体和设置在其内 部的用于收集降雨的容器，所述容器包括瓶体、位于所述瓶体上部的瓶口 W及瓶盖，所述瓶 盖上设有一带有第一密封件的导水管、一带有第二密封件的排气管W及一湿度和温度监测 仪；在所述导水管的上部设置一用于收集降雨的漏斗，所述漏斗包括漏斗本体、与所述漏斗 本体相连的管体和设置在所述漏斗本体中的空屯、塑料球，所述排气管包括第一端部和设有 所述第二密封件的第二端部；所述第一密封件与所述第二密封件均包括底板，位于底板的 周缘上的环形凸缘，位于底板的内部中屯、处的旋转轴，W及位于所述旋转轴一侧的活动块， 当有雨水进入所述容器时，所述第一密封件的活动块在雨水的压力下沿所述旋转轴打开， 当降雨结束时，所述第一密封件在活动块的作用下自动关闭；当降水进入到采样器内时，所 述第二密封件的活动块在气流的冲击下打开，当降雨结束时，所述第二密封件在活动块的 作用下自动关闭。
[0011] 可优选的，所述漏斗的管体与所述导水管为一体件或通过所述管体上设有的一沿 远离所述漏斗本体方向直径逐渐缩小的连接端部及套设在连接端部上的环状密封件与所 述导水管紧密连接在一起。
[0012] 可优选的，所述容器的内部设置有塑料薄膜，所述塑料薄膜的直径为所述容器内 径的80% -90%并能漂浮在所述容器的液面上。
[0013] 可优选的，所述排气管的形状为倒L形，所述排气管的第一端部伸入到所述容器 中并位于液面之上，所述排气管的第二端部位于所述容器之外且开口向下，所述第二端部 与所述第一端部平行设置。
[0014] 可优选的，所述容器的外壁上设置有观察区域W及遮光区域，所述观察区域设置 有带有标尺的观察窗，所述遮光区域上设置有遮光件。
[0015] 可优选的，所述遮光件为薄膜或遮光涂层。
[0016] 可优选的，所述漏斗本体的顶部设置有金属网罩。
[0017] 可优选的，所述湿度和温度监测仪将测得的温度和湿度数据传输至一远传装置， 所述远传装置设置有无线发射仪，所述无线发射仪通过网络连接远程控制器；所述容器的 底部设置一用于测量容器内部降雨量的称重单元，并通过远传装置将测量到的降雨量传送 至所述远程控制器。
[0018] 可优选的，所述远程控制器包括中央控制器、存储装置、分馈系数计算模块和人机 操作界面；所述存储装置W及所述分馈系数计算模块分别与所述中央控制器通讯连接，所 述存储装置用于存储接收到的温度和湿度数据W及降雨量，分馈系数计算模块根据所述温 度和湿度数据W及降雨量计算氨氧同位素分馈系数。
[0019] 本发明的有益效果如下所述：
[0020] 本发明导水管内设置有第一密封件，第一密封件在降雨时在水流冲击下打开，当 降雨结束后，第一密封件自动封闭，控制容器内的空气流动性，抑制蒸发；当雨量增大时，排 气管内设置的第二密封件可W在气流的冲击下打开，使容器内气体排出，利于降水进入容 器内，降水结束时，第二密封件自动关闭，控制容器内的空气流动性，从而抑制蒸发。
[0021] 本发明设置的温度和湿度自动监测仪对降雨采集存储装置内的温度和湿度数据 进行自动监测，可W利用监测数据计算分馈系数，同时设有称重单元，在降水过程中，能够 自动监测降水样品的采集量；利用分馈系数并结合称重单元监测得到的降水量可w有助于 计算容器内所收集的降水样品的氨氧同位素含量的加权平均值。
[0022] 此外，本发明还通过设置塑料薄膜、遮光件等进一步抑制蒸发的发生，获得更好的 密封效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 下面结合附图对本发明做进一步解释：
[0024] 图1为本发明的一种水文降雨量密封采样装置的示意图；
[0025] 图2为本发明设置在箱体内的降雨采集容器示意图；
[0026] 图3为本发明图2中A处的放大示意图；
[0027] 图4为本发明第一密封件和第二密封件的一种结构示意图；W及 [002引图5为本发明的结构示意框图。
【具体实施方式】
[0029] 下面结合附图及【具体实施方式】对本发明的结构及工作原理做进一步解释：
[0030] 如图1-图2所示，本发明提供的一种水文降雨量密封采样装置包括箱体2和设置 在其内部的降雨采集容器3。容器3包括瓶体4、位于瓶体4上部的瓶口 5 W及与瓶口 5螺 纹连接的瓶盖30 ;在实施例中，瓶口 5的直径为20cm，瓶盖30上设有S个通孔52、53及54， 导水管6穿过通孔52、排气管8穿过通孔53、湿度和温度监测仪10的连接杆102穿过通孔 54而设置在瓶盖30上，通孔52、53及54中分别设置有一个密封圈51，导水管6、排气管8 W及连接杆102通过各自的密封圈51紧紧地固定在瓶盖30上。
[0031] 具体而言，箱体2包括柜体24、柜口 25、位于柜体24顶部的顶板20和位于柜体24 底部的底盘21。柜体24的侧壁上设有多个排气孔23,用于使箱体2与外界进行气体交换。 柜体24和柜口 25优选由金属材料制成，而顶板20由塑料材料制成从而更有利于无线信号 的传输避免屏蔽；箱体2通过底盘21固定在地面上。容器3通过底座22设置在箱体2的 里面，底座22通过紧固件固定在底盘21上。底座22上可设置有称重单元11，该样，容器3 直接设置在称重单元11上，W便直接获知容器3重量的变化。
[0032] 容器3的瓶口 5上设置有瓶盖30,导水管6穿过瓶盖30延伸至容器3的内部，导 水管6内部设置有第一密封件7。用于收集降雨的漏斗1连接在导水管6的上部，降雨通过 漏斗1收集并沿导水管6进入容器3中。降雨收集漏斗1包括漏斗本体103、与漏斗本体 103相连的管体104和设置在漏斗本体103中的空屯、塑料球13,漏斗本体103的顶部还设 置有金属网罩14 ;金属网罩14的设置一方面可W防止空屯、塑料球13被风吹走，另一方面 可W防止大的颗粒物掉入降雨收集漏斗1内部堵塞管道或者影响水样。
[0033] 容器3的内部设置有塑料薄膜31，塑料薄膜31的直径为容器3内径的80% -90%。 塑料薄膜31的密度小于水，可W漂浮在液面上，隔离气相与液相，抑制容器3的雨水的蒸 发。由于塑料薄膜31的直径略小于容器3的内径，其可W在容器3的内部随着水面上下自 由浮动。
[0034] 容器3的外壁上设置有观察窗32,并且在容器3的外壁除观察窗32之外的区域上 设置有遮光件34,遮光件34用于遮蔽阳光，抑制蒸发，遮光件34可W为薄膜或遮光涂层，观 察窗32处设置有标尺33,标尺33用于测量容器3的雨水量，并通过观察窗32观察液面位 置。
[0035] 如图3所不，漏斗1的官体104设有一连接細}部101,连接細}部101的直径沿巧罔 漏斗本体103方向逐渐缩小，并且连接端部101的外径整体上略小于导水管6的内径。连 接端部101上套设有环状密封件100,用于使管体104与导水管6紧密连接。在另一个实施 例中，漏斗1的管体104与导水管6为一体成型件，管体104仍具有逐渐缩小的直径方便， 该样更有利于制造和使用。
[0036] 在其余的实施例中，漏斗1与导水管6为一体件，第一密封件7设置在导水管内 部。该样的结构，方便制造及使用，并且更利于对容器3进行密封。
[0037] 在瓶盖30的通孔53中设置有排气管8,排气管8包括第一端部81、第二端部82， W及位于第二端部82中的用于气体密封的第二密封件9。排气管8的形状设置为倒L形， 排气管8的第一端部81伸入到瓶体4中并位于液面之上，排气管8的第二端部82位于瓶 体4之外且开口向下，第二端部82与第一端部81平行设置该样更有利于保持容器内处于 必要的密封状态。
[003引如图4所示，第一密封件7与第二密封件9可为一种承重式密封件，其包括底板 200,底板200的周缘设有一环形凸缘201，底板200的内部中屯、处设置有一旋转轴202,旋 转轴202将底板200区分成左右两侧，活动块203设置于其中一侧上，活动块203朝所述旋 转轴202方向形成一斜面204,通常情况下活动块203与底板200处于同一水平面上，即密 封件为起到密封作用的关闭状态。当有雨水进入时，第一密封件7的活动块203在雨水的 压力下沿旋转轴202打开，当降雨结束时，第一密封件7在活动块203的作用下自动封闭， 从而抑制蒸发。当降雨量较大时，第二密封件9的活动块203在气流的冲击下打开，使容器 内3气体排出，利于降雨进入容器3中，当降雨结束时，第二密封件9在活动块203的作用 下自动关闭，从而进一步保证容器3处于密封状态。
[0039] 在瓶盖30的通孔54中还设置有湿度和温度监测仪10,其可W动态监控容器3内 所收集到的降水样品的温度和湿度，并将获得的温度和湿度通过远传装置35传输给远程 控制器36,从而实现对降水样品的远程监控。湿度和温度监测仪10通过连接杆102设置在 容器3的上部，连接杆102可W借助密封圈51而固定在瓶盖30的通孔54中。湿度和温度 监测仪10通过数据传输线缆12与远传装置35通讯连接，并进而与远程控制器36相连。
[0040] 称重单元11设置在容器3的底部，用于测量容器3内部的降雨量，并通过远传装 置35将测量到的降雨量传送至远程控制器36。在降水过程中，通过称重单元11可W自动 监测降水样品的采集量，当两次降水过程中，可W监测样品的蒸发量，从而对样品中氨氧同 位素的检测结果进行校正。每次降水结束时，称重单元11监测得到的降水量为Pi (Pi单位 为mm) (Wi/31. 4 = Pi，Wi为单次降水的重量，Wi单位为g)。假设每次降水量为Pi,相对于 该次降水氨同位素和氧同位素分别为5町和5 18〇1，如果一个月降水n次，则该月降水氨同 位素和氧同位素加权平均值分别为：
[0041]
【权利要求】
1. 一种用于收集降雨的密封采样装置，包括箱体和设置在其内部的用于收集降雨的容 器，所述容器包括瓶体、位于所述瓶体上部的瓶口以及瓶盖，其特征在于：所述瓶盖上设有 一带有第一密封件的导水管、一带有第二密封件的排气管以及一湿度和温度监测仪；在所 述导水管的上部设置一用于收集降雨的漏斗，所述漏斗包括漏斗本体、与所述漏斗本体相 连的管体和设置在所述漏斗本体中的空心塑料球，所述排气管包括第一端部和设有所述第 二密封件的第二端部； 所述第一密封件与所述第二密封件均包括底板，位于底板的周缘上的环形凸缘，位于 底板的内部中心处的旋转轴，以及位于所述旋转轴一侧的活动块，当有雨水进入所述容器 时，所述第一密封件的活动块在雨水的压力下沿所述旋转轴打开，当降雨结束时，所述第一 密封件在活动块的作用下自动关闭；当降雨量较大时，所述第二密封件的活动块在气流的 冲击下打开，当降雨结束时，所述第二密封件在活动块的作用下自动关闭。
2. 根据权利要求1所述的用于收集降雨的密封采样装置，其特征在于：所述漏斗的管 体与所述导水管为一体件或通过所述管体上设有的一沿远离所述漏斗本体方向直径逐渐 缩小的连接端部及套设在连接端部上的环状密封件与所述导水管紧密连接在一起。
3. 根据权利要求1或者2所述的用于收集降雨的密封采样装置，其特征在于：所述容 器的内部设置有塑料薄膜，所述塑料薄膜的直径为所述容器内径的80% -90%并能漂浮在 所述容器的液面上。
4. 根据权利要求1或者2所述的用于收集降雨的密封采样装置，其特征在于：所述排 气管的形状为倒L形，所述排气管的第一端部伸入到所述容器中并位于液面之上，所述排 气管的第二端部位于所述容器之外且开口向下，所述第二端部与所述第一端部平行设置。
5. 根据权利要求1或者2所述的用于收集降雨的密封采样装置，其特征在于：所述容 器的外壁上设置有观察区域以及遮光区域，所述观察区域设置有带有标尺的观察窗，所述 遮光区域上设置有遮光件。
6. 根据权利要求5所述的用于收集降雨的密封采样装置，其特征在于：所述遮光件为 薄膜或遮光涂层。
7. 根据权利要求1所述的用于收集降雨的密封采样装置，其特征在于：所述漏斗本体 的顶部设置有金属网罩。
8. 根据权利要求1所述的用于收集降雨的密封采样装置，其特征在于：所述湿度和温 度监测仪将测得的温度和湿度数据传输至一远传装置，所述远传装置设置有无线发射仪， 所述无线发射仪通过网络连接远程控制器；所述容器的底部设置一用于测量容器内部降雨 量的称重单元，并通过远传装置将测量到的降雨量传送至所述远程控制器。
9. 根据权利要求8所述的用于收集降雨的密封采样装置，其特征在于：所述远程控制 器包括中央控制器、存储装置、分馏系数计算模块和人机操作界面；所述存储装置以及所述 分馏系数计算模块分别与所述中央控制器通讯连接，所述存储装置用于存储接收到的温度 和湿度数据以及降雨量，分馏系数计算模块根据所述温度和湿度数据以及降雨量计算氢氧 同位素分馏系数。
【文档编号】G01N1/20GK104502155SQ201410852267
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月31日 优先权日:2014年12月31日
【发明者】王树芳, 林沛, 韩征, 刘久荣, 叶超, 王丽亚, 刘元章, 田秀梅, 王家忠, 高志辉, 周涛, 刘钊, 郭彬彬, 崔一娇 申请人:北京市水文地质工程地质大队