专利名称：水质移动采样口比例采样装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种水质移动采样口比例采样装置，特别适用于监测包括工业废水在内的污水排放总量和污染物浓度的流量计量，由于其采样点充分密集并遍及排放口整个流场的每条流线，所以能提供准确稳定的比例系数和充分均匀的采样，从而使其成为目前较为理想的比例采样装置。
迄今为止我国对于污水排放总量和污染物浓度的监测还没有较为有效的手段，因此，研制水质流量连续比例自动采样机就有其重要的意义。所谓水质流量连续比例采样是指在污水排放过程中，按固定的比例，采取一小部分水质在量上等于其总量的1/K(K为比例系数)。在质上与排放时的水质是均匀的。采样过程是连续贯穿于整个排放过程中，这样在一定的时间(例如一天)所采取的水样其数量等于总量的1/K，而浓度则为所排放污水的平均浓度。根据采样的数量和浓度，即采取极小数量的水样就可以有效地对污水进行监测。
在中国发明专利(其申请号为89100831.4，公开号为CN1037973A)公开了一种连续按比例自动水质取样器，该取样器解决了比例采样的问题，也就是利用均匀的环形流场，用刀口切取其一个扇形面积(相当于整个环形面积的几分之一)的水样为样品，采水的扇形面积和整个环形排水面积的比为采水量和总量的比，其样品的混合浓度则为总量的混合浓度。但其前提是要求环形的排放水口应呈一个均匀流场，其流速分布和浓度分布应对称于圆心，因此，对环口的同心度和边界要求都较严格，否则就会影响监测精度和采样的代表性。为此，通常要用虹吸、泵、阀和稳流套筒，即通过将采样头设置成多层套筒结构，来保证形成均匀的环流。这样就需增加构件或部件，而在使用上仍受到一定的限制。
本发明的任务是，为消除上述的不足，在理论上和结构上提供一种具有稳定准确采样比例系数和使采样达到充分均匀性的水质移动采样口比例采样装置，同时使其具有最大程度的适用性。
解决上述发明任务的技术措施是，整个采样装置由多层圆形套筒构成，其中与污水排放通道连接的是一个排水口，该排水口用法兰同心固定连接一个中筒，而中筒的内侧中心固定地设有一个导水罩，其外周缘固定连接一个外罩筒。上述导水罩下方沿其中心轴线设有一个中心轴，在该轴上可转动地支承一个叶轮，叶轮上配置有一个呈夹角α的的采水刀盒。上述外罩筒的内周缘侧相对于采水刀盒的下方设有一个环形接样槽，该接样槽则与一个包括计量显示器的储样筒相连接。
上述结构是在下列工作原理基础上设置出的，此时假设有一个具有一定半径的圆形平面，该平面绕其圆心以转速ω旋转，在该平面上还设有一个呈夹角α的扇形作为采样口，转一周所用时间t1＝1/ω，在上述半径范围内有一个水柱由上通过该平面往下流，在采样口旋转一周时其平均速度为υ水，在此期间水柱通过采样口平面的量Q＝υ水×1/ω×S(S为水柱正截面积)，而通过采样口呈α角所夹面积的量则为Q采＝υ水×1/ω×S×α/2π，因此，上述平面旋转一周采水样量与总流量之比为(Q采)/(Q) = (U水×1/ω×S×α/2π)/(U水×1/ω×S) = α/2π = K这就是说，在水柱连续流动而采样口不断旋转采水的情况下，采水量与总流量之比为一个常数K＝α/2π，其值不受流速υ水、采样口转速ω和其它参数影响(只假定在采样口转一周时流速υ水和水质浓度不变)，ω愈大具有精度愈高。
上述结论之所以重要是在于，使本发明装置不论在何种条件下都具有稳定准确采样比例系数和使采样达到充分均匀性，从而具有最大程度的适用性，例如采样口是移动的(包括平移或旋转);采样口的移动方向不受限制，其移动速度可以是稳定的或是变化的，可以是固定的或可调的;采样口的移动可以附加动力(如电机)也可以利用排水的自身动力;适用于任何方向的排放型式(立式、卧式甚至斜置式)。
现在结合附图对本发明的一个实施例作进一步的说明。
示有
图1表示本发明水质移动采样口比例采样装置的结构示意图，图2表示按图1线Ⅰ-Ⅰ的剖面图。
由图1可知，排水口1可以是一个直管或是一个弯管，排放的污水就通过该排水口1流入到本发明采样装置中。图中所示箭头为水流方向。导水罩2的功能是把水流分成易采集的环流(并不是要求均匀)往下排水，排放的水冲击到支承在中心轴6上的叶轮7使之旋转，从而带动呈夹角α的采水刀盒5旋转而不断采水，所采水样流经环形接样槽8再流至包括计量显示器的一个储样箱9内。
由图2所示可知，叶轮7具有6个均布设置的叶片，也可以具有至少3个均布设置的叶片，借叶片连接外环和轴套使成一个完整的叶轮。呈夹角α的采水刀盒5是配置在上述两个均布叶片之间的当中部位，其排样口位于环形接样槽8的上方，采水刀盒5的两个侧壁的延线必须通过旋转中心，其形成的夹角α由预设的比例系数K和污水的污染程度决定的最佳水口宽来决定，一般其最窄处的宽度最好大于2mm。
如上所述，采水样量与总流过量之比始终是一个常数K＝α/2π，采水刀盒切割所有往下排水的截面。该装置结构不限制排放流速值、不要求流场的均匀性，采样刀盒旋转不用外力，而能实现的采样是连续的、比例的和自动的。该装置的突出优点为结构合理、适用面广和精度极高，例如由北京市环境保护监测中心检测分析报告表明，该装置的样机在排水量与采水量的相关性方面其线性相关系数值γ＝0.9998，变异系数为0.95%。
此外，两个或多个上述装置串联使用可进一步提高采样比例，以适用不同排水量的水口，同时可加设计量显示系统、打字系统、分瓶系统等。若排水量太小，则其叶轮旋转可用诸如电机的外力。如比例要求很大，上述环形接样槽8可以改成旋转采样刀，也利用水的冲力，其旋转方向与原一级旋转采水刀盒相反作为二级采样，三级则接入一个固定接样刀。
上述二级旋转接样刀也可以是固定的，这取决于比例值的要求，总之比例愈大级数可设置愈多，这样就可以不必使用其他形式的采样装置，使其具有较高的完整性。
本发明装置的结构还考虑到水流通道的畅通，在其相互之间没有干扰以及各个构件的防污和防锈问题，其可供使用的材料有不锈钢、硬塑料、有机玻璃、尼龙和玻璃钢等。
权利要求
1.一种水质移动采样口比例采样装置，由多层圆形套筒构成，其特征在于，一个排水口(1)与污水排放通道连接，该排水口用法兰同心固定连接一个中筒(3)，而中筒的内侧中心固定地设有一个导水罩(2)，其外周缘固定连接一个外罩筒(4)，其中导水罩(2)的下方沿其中心轴线设有一个中心轴(6)，在该轴上可转动地支承一个叶轮(7)，叶轮上配置有一个呈夹角α的采水刀盒(5)，上述外罩筒(4)的内周缘侧相对于采水刀盒(5)的下方设有一个环形接样槽(8)，该接样槽则与一个包括计量显示器储样筒(9)相连接。
2.按权利要求1所述的采样装置，其特征在于，采水刀盒(5)的两个侧壁的延线必须通过旋转中心，其形成的夹角α由预设的比例系数K和污水的污染程度决定的最佳水口宽来决定，一般其最窄处的宽度最好大于2mm。
3.按权利要求1或2所述的采样装置，其特征在于，两个或多个上述装置串联使用可进一步提高采样比例。
全文摘要
一种水质移动采样口比例采样装置，由多层圆形套筒构成，其中一个排水口用法兰固定一个中筒，而中筒内侧中心设有一个导水罩，其外周缘固定一个外罩筒，其中导水罩的下方沿其中心轴线设有一个中心轴，在该轴上可转动地支承一个叶轮，其上配置有一个呈夹角α的采水刀盒，上述外罩筒的内周缘侧相对于采水刀盒下方设有一个环形解样槽与储样筒相连接，该装置能提供准确稳定的比例系数和充分均匀的采样，同时具有最大程度的适用性。
文档编号G01N1/10GK1060530SQ91105130
公开日1992年4月22日 申请日期1991年8月2日 优先权日1991年8月2日
发明者陈谊燕, 陈兴, 唐继武, 谢德荣 申请人:陈谊燕, 陈兴, 唐继武, 谢德荣