一种降雨径流采样器的制作方法

本发明涉及水样采集器领域，尤其涉及一种降雨径流采样器。

背景技术：

暴雨径流的采样工作一般都需要在野外进行，采样条件较为艰苦，现有的采样器多为电力驱动，通过长距离的搭设电力线路来实现采样器的内部供电，以驱动采样所用的水泵和步进电机进行工作，但是在很多情况下，采样点的设置位置距离人口聚集地较远，搭设电力线路极为不便，同时长距离的电缆会造成电压不稳和电能损耗，在这样的情况下，出现了便携的小型采样器，如申请号为CN201710742523.7(公开公告号为CN107389379A)的中国发明专利就公开了一种《用于城市排水管网水样采集的便携式装置》，该装置包括动力模块、收集模块、采样头模块，其中动力模块与收集模块通过管路相连，采样头模块与收集模块通过管路相连，实现采样工作。但是便携式的采样器同样也有局限性，便携式的采样器通常需要人工操作，在恶劣的天气环境下，采样人员安全性无法得到保障，并且便携式采样器每次采样的量极小，很多时候不能满足实验检测的需要，其次常规采样器采集时一次只能采集一瓶，当需要大量采集时，需要花费很多时间多次重复向不同采样瓶装水的动作，一旦降雨短时迅速，会造成所采集的样品不能准确的反应水质的问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种节能环保、无需外接电源、一次能完成多个采样瓶采样且均匀喷洒的降雨径流采样器。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种降雨径流采样器，包括采样室、高位水箱、水泵和太阳能电池板，所述高位水箱位于采样室上方，所述高位水箱的侧壁由上到下依次设置有连通目标水域的进水口、上层液排出口和沉积液排出口，所述上层液排出口和沉积液排出口之间设置有一出水口，所述上层液排出口通过上层液排出通道连通目标水域，所述出水口向下延伸有一贯穿所述上层液排出通道并伸入采样室的出水通道，所述出水通道包括上部连通所述出水口的储液室、下部喷头以及位于所述储液室和喷头的之间传动连接件，所述传动连接件容置于所述上层液排出通道内并能带动所述喷头相对于所述储液室转动，所述上层液排出通道内还设置有便于水流作用在所述传动连接件上并驱动所述喷头转动的导流装置。

为实现喷头相对于储液室旋转，完成喷洒动作，优选地，所述传动连接件包括套设在所述喷头上部的连接套和设置在所述连接套外周壁上的多个叶片，所述叶片能在水流作用下带动传动连接件以驱动所述喷头旋转。

为保证高处水流势能转化为喷头旋转的动能，优选地，所述上层液排出通道包括竖直部和水平部，所述传动连接件位于所述水平部头端，所述传动连接件前端设置有所述的导流装置。

为将水流引导至喷头一侧的叶片上，使喷头顺时针或逆时针旋转，优选地，所述导流装置包括导流板和连接在所述导流板自由端的活动板，所述导流板自由端的厚度大于固定端的厚度，所述活动板与所述连接套外周壁相切，所述导流板和活动板之间还设置有保持活动板向所述连接套外周壁贴合趋势的弹簧。

作为优选，所述喷头的外周壁上还套设有形成上层液排出通道和出水通道之间密封的密封圈。

为保证浮子在储液室内顺利地随水面上下移动，优选地，所述储液室顶部设置有一压力传感器，所述储液室内还设置有能随出水通道内部液面上下移动并适配所述压力传感器的浮子，所述浮子呈环形并与储液室内壁相贴合，所述储液室和喷头之间设置有限位所述浮子向下移动的卡接部，所述卡接部下方设置有间隔储液室和喷头的第三电磁阀。

为实现喷头周向喷射水流，优选地，所述喷头的外周壁上间隔设置有多个喷水端头，所述喷水端头的口径由沿喷头径向向外逐渐缩小。

为实现对进水量和液位高度的控制，优选地，所述高位水箱侧壁上还设置有与所述上层液排出口下表面齐平的液位传感器，所述沉积液排出口上设置有第一电磁阀，所述进水口处设置有第二电磁阀，所述第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀均与压力传感器电连接，所述第二电磁阀与液位传感器电连接。

为保证电能的储存和供应，优选地，所述水泵设置于所述进水口与目标水域之间，所述高位水箱顶部设置有与所述水泵电连接的雨量传感器，所述太阳能电池板设置于所述高位水箱顶部并分别与所述第一电磁阀、第二电磁阀、液位传感器、压力传感器、第三电磁阀、雨量传感器和水泵电连接。

优选地，所述采样室内设置有采样瓶支架，所述采样瓶支架具有一圆形的支撑台面，所述支撑台面的厚度由圆形边缘向圆心逐渐变小，所述支撑台面的圆心处开设有缓流槽，所述缓流槽底部通过排水管与下方余液槽相连通，所述支撑台面上还间隔设置有多个适配所述支撑台面并能将采样瓶水平放置的托盘。

与现有技术相比，本发明的优点在于：该降雨径流采样器的出水口向下延伸有一贯穿上层液排出通道并伸入采样室的出水通道，该出水通道包括上部连通所述出水口的储液室、下部喷头以及位于储液室和喷头的之间传动连接件，传动连接件容置于上层液排出通道内并能带动喷头相对于储液室转动，上层液排出通道内还设置有便于水流作用在传动连接件上并驱动喷头转动的导流装置，这样结构的设计，能够在无电力驱动的情况下，利用将水的势能转化为喷头喷水的动能，通过转动的设计可以将采集到的水样均匀喷洒进多个采样瓶中，同时，水箱的不同进水口和排水口设计，以及通过电磁阀和传感器的配合，将目标水域液体中的悬浮物和沉积物排出水箱，保证所采集的水样纯净，不受其他因素的干扰，太阳能电池板的设置还可以保证不必外接电源，也不必在内部设置需要更换的常备电源，通过太阳能电池板的储存电能，驱动水泵等电元件工作。

附图说明

图1为本发明实施例的整体结构示意图；

图2为本发明导流装置和传动连接件配合示意图；

图3为图1中A处喷头和储液室配合示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1～3所示，在本实施例中，该降雨径流采样器，包括采样室2、高位水箱1、水泵3和太阳能电池板4，高位水箱1位于采样室2上方，高位水箱1的侧壁由上到下依次设置有连通目标水域的进水口11、上层液排出口12和沉积液排出口13，上层液排出口12和沉积液排出口13之间设置有一出水口14，上层液排出口12通过上层液排出通道15连通目标水域。

在本实施例中，出水口14向下延伸有一贯穿上层液排出通道15并伸入采样室2的出水通道5，出水通道5包括上部连通出水口14的储液室51、下部喷头52以及位于储液室51和喷头52的之间传动连接件16，传动连接件16容置于上层液排出通道15内并能带动喷头52相对于储液室51转动，上层液排出通道15内还设置有便于水流作用在传动连接件16上并驱动喷头52转动的导流装置17，其中，传动连接件16包括套设在喷头52上部的连接套161和设置在连接套161外周壁上的多个叶片162，叶片162能在水流作用下带动传动连接件16以驱动喷头52旋转，本实施例中的上层液排出通道15包括竖直部151和水平部152，上述传动连接件16位于水平部152头端，在传动连接件16的前端还设置有的导流装置17，该导流装置17包括导流板171和连接在导流板171自由端的活动板172，导流板171自由端的厚度大于固定端的厚度，活动板172与连接套161外周壁相切，导流板171和活动板172之间还设置有保持活动板172向连接套161外周壁贴合趋势的弹簧173。

在储液室51顶部设置有一压力传感器511，储液室51内还设置有能随出水通道5内部液面上下移动并适配压力传感器511的浮子53，浮子53呈环形并与储液室51内壁相贴合，储液室51和喷头52之间设置有限位浮子53向下移动的卡接部54，卡接部54下方设置有间隔储液室51和喷头52的第三电磁阀55，在喷头52的外周壁上间隔设置有多个喷水端头521，喷水端头521的口径由沿喷头52径向向外逐渐缩小，在喷头52的外周壁上还套设有形成上层液排出通道15和出水通道5之间密封的密封圈18。

在本实施例中，高位水箱1侧壁上还设置有与上层液排出口12下表面齐平的液位传感器7，沉积液排出口13上设置有第一电磁阀131，进水口11处设置有第二电磁阀111，第一电磁阀131、第二电磁阀111和第三电磁阀55均与压力传感器511电连接，第二电磁阀111与液位传感器7电连接，水泵3设置于进水口11与目标水域之间，高位水箱1顶部设置有与水泵3电连接的雨量传感器6，太阳能电池板4设置于高位水箱1顶部并分别与第一电磁阀131、第二电磁阀111、液位传感器7、压力传感器511、第三电磁阀55、雨量传感器6和水泵3电连接。

采样室2内设置有采样瓶支架8，采样瓶支架8具有一圆形的支撑台面81，支撑台面81的厚度由圆形边缘向圆心逐渐变小，支撑台面81的圆心处开设有缓流槽84，缓流槽84底部通过排水管82与下方余液槽21相连通，支撑台面81上还间隔设置有多个适配支撑台面81并能将采样瓶9水平放置的托盘83。

当雨水天气来临，设置在高位水箱1顶部的雨量传感器6收集到信号，并将该信号发送至水泵3使其工作，由目标水域向高位水箱1供水，此时第一电磁阀131和第二电磁阀111未接通，将沉积液排出口13和出水口14关闭，水泵3抽吸的水逐渐将高位水箱1灌满，并同时触发与上层液排出口12同一高度的液位传感器7，由于水箱灌满需要一定的时间，前期进入的水静止后分层为上层悬浮液，下层沉积夜和中层清质液，满溢后的上层悬浮液经由上层液排出口12排出至上层液排出通道15，液位传感器7将信号发送至出水口14处的第二电磁阀111，第二电磁阀111打开，中层清质液由出水口14流入出水通道5。

由于储液室51和喷头52被第三电磁阀55间隔开，所以流入出水通道5的水会逐渐将储液室51蓄满，在未蓄水时，浮子53位于卡接部54上，在蓄水过程中，浮子53的高度随水流逐渐上升，由于浮子53的环形设计，不会影响蓄水的速度，当储液室51被蓄满水时，浮子53在浮力作用下顶压在压力传感器511上，压力传感器511接收到信号，关闭出水口14处的第二电磁阀111，开启储液室51和喷头52之间的第三电磁阀55，同时开启沉积液排出口13处的第一电磁阀131，此时水箱1多余的废水经由沉积液排出口13排放回目标水域避免造成资源浪费，而储存在储液室51中的水带着势能下落至喷头52，并经由口径逐渐缩小的喷水端头521喷射而出，由于水中压力随深度的增加而变大，加之水箱1位于高处的势能，从而使喷水端头521喷射出的水柱，落到不同范围内放置的采样瓶9中，喷水端头521高度越低，内部水的压力越大，喷射的距离越远。

上述过程的同时，经由上层液排出口12排出至上层液排出通道15的水流经由竖直部151加速后，流至水平部152，作用在水平部152头端的传动连接件16上，由于导流装置17的作用，此时的水流经由导流板171和活动板172作用在传动连接件16其中一侧的叶片162上，使叶片162带动喷头52相对于储液室51顺时针或者逆时针转动，当前一叶片162转过后，活动板172被叶片162拨动远离喷头52，此时在水流压力和弹簧173的双重作用下，活动板172重新向喷头52靠拢，将水流作用在下一叶片162上，以持续的推动喷头52相对于储液室51转动。

在此处，为了保证每个采样瓶9都被装满水，所述储液室51体积V1大于多个采样瓶9总体积V2，喷射过程中，溅射到支撑台面81上的水因为支撑台面81由边缘到圆心厚度变小的设计而被汇集到其圆心处，通过排水管82排出，最后经由余液排出口22排放至目标水域。支撑台面81圆心处的缓流槽84可以防止汇聚一起的水流撞击而溢出。