一种超深地下水取样装置

1.本实用新型属于地学取样技术领域。


背景技术：

2.煤炭开采已进入千米深井，超深含水层原位取水样难度大，取样设备缺乏，成为深部地下水科学与矿井水污染防控的研究带来了阻碍。地学领域有关页岩气开采、石油开采、矿井水深部回灌等工程技术逐渐开展，但有关上述工程对超深地下水环境影响的研究鲜有报道，主要原因是由于地下含水层深达上千米，一般的取样装置难以取得超深地下含水层水样。
3.如页岩气、石油开采必定会使用压裂技术，其所使用的压裂液往往含有有毒有害物质，在地下含水层中运移扩散，为研究污染物的运移、扩散规律及影响范围，对地下含水层的取样分析成为重中之重。另外，有关矿井水的超深回灌工程，应当保障矿井水的水质整体上优于目的回灌层的水质，不对目的回灌层产生污染，需要分别取得矿井水水质和目的含水层的水质进行对比分析，然而当前一些试点回灌工程深度已经达到2300多米，目的含水层的取样问题成为制约回灌工程发展的瓶颈。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的：为了解决上述现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种超深地下水取样装置。
5.本实用新型的技术方案：本实用新型提供了一种超深地下水取样装置，包括x个铁柱，圆形底盘，控制单元，动力单元，铁皮护罩，铁皮，活动单元，活塞和储水箱；所述控制单元和动力单元连接，所述动力单元与活动单元连接；所述铁皮护罩为圆柱形结构，包括能够拆卸的上下两部份，且该上下两部分密封连接；
6.所述x个铁柱等间距的设置在圆形底盘的边缘，与圆形底盘构成圆柱形空间，所述铁皮护罩的底部与x个铁柱的顶部固定连接；所述控制单元设置在铁皮护罩内，所述铁皮包裹在铁皮护罩和圆形底盘之间的铁柱上，且铁皮的底部和圆形底盘之间仍然留有距离；所述动力单元和活动单元由上至下依次设置在铁皮包裹的空间内，所述活塞与活动单元固定连接；所述储水箱设置在铁皮的底部和圆形底盘之间的圆柱形空间内，且储水箱的开口和活塞相对，所述储水箱底部设有圆孔，圆孔上设有止水阀门，所述止水阀门上设有软管。
7.进一步的，所述活动单元包括旋转母盘，受力铰链杆，弹簧，齿轮轨道，活塞杆和圆形钢板；所述受力铰链杆包括四个铁杆，所述四个铁杆之间活动连接构成能够伸缩的菱形结构；所述旋转母盘为扁平圆柱体结构，且旋转母盘的圆周侧面设有外螺纹；
8.所述弹簧固定设置在受力铰链杆的一个对角线的两端，且该对角线的一端与动力单元固定连接，另外一端与旋转母盘的顶部固定连接；所述旋转母盘的底部中心处与活塞杆固定连接，所述齿轮轨道为圆柱形结构，齿轮轨道内设有与旋转母盘和活塞杆相对应的通孔，所述旋转母盘与活塞杆设置在齿轮轨道的通孔内，且该通孔内与旋转母盘侧面相对
应处设有内螺纹，所述外螺纹和内螺纹相互啮合；所述圆形钢板的中心设有通孔，所述活塞杆穿过圆形钢板的通孔与活塞固定连接；所述圆形钢板的边缘还设有x个通孔，供x个铁柱穿过，且该x个通孔与x个铁柱密封连接，且圆形钢板的边缘与铁皮的底部密封连接。
9.进一步的，所述控制单元包括电源开关，控制器，电池组和地面遥控器，所述电源开关与电池组连接，所述电池组与控制器和动力单元连接，所述控制器和地面遥控器无线连接。
10.进一步的，所述动力单元包括双向电机和固定螺母，所述双向电机通过固定螺母与铁皮护罩底部以及x个铁柱固定连接，所述双向电机的电机轴承与活动单元固定连接。
11.进一步的，该装置还包括固定扣，所述固定扣固定设置在铁皮护罩顶部。
12.进一步的，所述圆形底盘与止水阀门相对的位置设有供软管通过的通孔。
13.有益效果：本实用新型的取样装置设计合理、操作简单，能够承受超高水压，达20～30mpa或以上，满足超深含水层取水样的强度要求，且本装置具有良好的防水、耐磨损功能。另外，该装置可根据实际情况设计灵活，依据钻孔孔径和取样量设计出能匹配不同孔径、深度、水量的取样装置，且便于运输，满足野外水文地质调查的需要。
附图说明
14.图1是本实施例的整体的结构示意图；
15.图2为本实施例的三维图。
16.附图标记说明：
17.1、固定扣；2电源开关；3控制器；4电池组；5铁皮护罩；6固定螺栓；7铁皮；8双向电机；9电机轴承；10受力铰链杆；11弹簧；12旋转母盘；13齿轮轨道；14活塞杆；15圆形钢板；16活塞；17储水箱，；18铁柱；19圆形底盘；20止水阀门，21软管。
具体实施方式
18.以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
19.如图1-2所示，本实施例提供一种超深地下水取样装置，主要包括x个铁柱18，圆形底盘19，控制单元，动力单元，铁皮护罩5，铁皮7，活动单元，活塞16，软管21和储水箱17；所述控制单元和动力单元连接；动力单元与活动单元连接所述x个铁柱等间距的设置在圆形底盘的边缘，与圆形底盘构成圆柱形空间，所述铁皮护罩5为圆柱形结构，包括能够拆卸的上下两部份，且该上下两部分密封连接；所述铁皮护罩的底部与x个铁柱的顶部固定连接。
20.所述控制单元包括电源开关2、控制器3、电池组4同时包含地面遥控器，所述电源开关与电池组连接，所述电池组与控制器和动力单元连接，所述控制器和地面遥控器无线连接；所述电池组为控制器动力单元提供电力。所述控制器接收地面遥控器的控制信号，从而控制双向电机的工作。
21.所述铁皮护罩5对电源开关2、控制器3、电池组4起到保护、密封的作用并使其余外界隔绝，避免水渗入上述控制单元影响该装置的正常工作。
22.所述动力单元包括固定螺栓6、双向电机8、电机轴承9，所述双向电机通过固定螺母与铁皮护罩顶部以及x个铁柱固定连接，保证了电机在工作时保持稳定；所述双向电机的电机轴承与活动单元固定连接，为开启、闭合活塞提供动力。
23.所述活动单元包括受力铰链杆10、弹簧11、旋转母盘12、齿轮轨道13、活塞杆14和钢板15、
24.为了实现将活塞上下循环运动的条件，该装置采用将所述铰链杆10、弹簧11、齿轮轨道13结合使用具体为：受力铰链杆10包括4个两端带孔的细小铁杆，这4个铁杆两两连接，形成能够伸缩的菱形，并且该菱形结构的某个对角线的两端，用以连接弹簧11，目的是使该可伸缩的菱形结构在受力拉伸后也可受力收缩，根据受力情况可自由改变菱形的形状；将该对角线的一段连接电机轴承，另外一端连接旋转母盘；旋转母盘为圆柱形结构，且旋转母盘的侧面设有外螺纹；所述旋转母盘的底部中心处与活塞杆固定连接，从主视视图来看为t字型结构，所述齿轮轨道为圆柱形结构，齿轮轨道内设有与旋转母盘和活塞杆相对应的通孔，从主视视觉上看也是t字型通孔，所述旋转母盘与活塞杆构成结构设置在齿轮轨道的相应通孔内内，且齿轮轨道通孔内与旋转母盘侧面相对应处设有内螺纹，所述外螺纹和内螺纹相互啮合，所述圆形钢板的中心设有通孔，所述活塞杆穿过圆形钢板的通孔与活塞固定连接；所述圆形钢板的边缘还设有x个通孔，供x个铁柱穿过，且该x个通孔与x个铁柱密封连接，且圆形钢板的边缘与铁皮的底部密封连接。避免在水样采集的过程中水渗入控制单元、动力单元，影响该装置的正常工作。
25.所述储水箱17设置在铁皮的底部和圆形底盘之间的圆柱形空间内，且储水箱的开口和活塞相对，所述储水箱底部设有圆孔，圆孔上设置止水阀门20，所述止水阀门上设有软管21。
26.所述圆形底盘与止水阀门相对的位置还设有供软管通过的通孔。
27.电机通过活动单元控制活塞的上下运动，从而控制储水箱的顶部开口的开启和闭合。
28.该装置还包括固定扣，所述固定扣固定设置在铁皮护罩顶部。
29.该装置的使用流程为：保持电源开关2处于打开状态，止水阀门为关闭状态，切电池组电量充足，将护罩用钢丝绳连接固定扣和地面小型吊索装置，地面小型吊索装置将本实施例中的地下水取样装置沿钻孔缓慢平稳下降，直至取样装置到达取样位置。当取样装置到达目的含水层后，将钢丝绳用吊索卡紧，使用地面遥控器控制双向电机8开始工作，当活塞16向上运动完全开启储水箱的顶部开口后，关闭双向电机8，地下水流入储水箱17内，静待1分钟，开启双向电机8并使其反向工作，活塞16向下运动完全关闭储水箱的顶部开口，关闭双向电机8。通过地面小型吊索装置缓慢提升本实施例的取样装置，当取样装置提升至地面后立即打开护罩5，关闭电源开关2，打开止水阀20将水样通过软管21流入提前准备好的取样瓶中，并贴上标签做好标记，水样应及时保存，并送样检测。
30.本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。