一种水下多瓶取水样装置及其取样方法

1.本发明涉及水质检测领域，具体是一种水下多瓶取水样装置及其取样方法。


背景技术：

2.目前，对水源状态进行检测通常通过水质取样进行，而现有的水质取样基本通过人工进行取样。如若水源较深，则需要人工潜入或者设备潜入，人工潜入有着诸多的不确定性，容易发生危险，无法保证人员安全；现有的潜水设备则体型庞大，驱动所需要的能源过大，且每次下潜只能取一种水样，会产生不必要的资源浪费，并且不便于中小型水域的水质监测。此外在工作过程中，目前现有的设备在取样结束后，为了保证设备不会因为取水增加重量而下沉，或是加大浮力，或是丢其抛载来持平在水中的重浮力。其中，加大浮力在设计制造过程中难度较大，一般导致设备的体积也会增加；而虽然扔抛载则会简单的多，但是由于抛载大多都用铅制作，重金属含量过高，会对检测水源地造成二次污染。因此，如何设计出可以取多位置的水质水样、保证重浮力平衡的水下取水样装置仍亟待解决。


技术实现要素：

3.本发明公开了一种水下多瓶取水样装置及其取样方法，可实现一次下水，多点取样，且避免了各水样之间发生混合的风险，还解决了取样前后重浮力变化带来的各种问题。
4.为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
5.一种水下多瓶取水样装置，包括：驱动结构、分流结构以及取样结构，所述驱动结构为所述分流结构提供动力，所述分流结构向所述取样结构输送水样；
6.所述取样结构包括多个取样部，所述分流结构分别连接所述多个取样部的进水口，各个所述取样部包括活塞与取样壁，所述取样壁呈管道状，所述活塞可移动地设于所述取样壁之间，所述活塞、所述取样壁与所述取样部的进水口之间形成密闭的取样腔。
7.可选地，所述分流结构包括柱塞泵、分流盘以及旋转盘，所述旋转盘连接所述驱动结构与所述柱塞泵，且所述柱塞泵与所述分流盘之间形成有柱塞泵腔，所述柱塞泵腔设有外部进水口，所述外部进水口用于采集外部水样，所述柱塞泵腔还连接所述分流盘的进水口。
8.可选地，所述分流盘呈圆盘状，所述分流盘包括分流进水口与多个分流出水口，所述多个分流出水口与所述多个取样部的进水口一一对应地分别连接，且所述分流进水口与所述多个分流出水口之间通过多条流道连接。
9.可选地，所述分流盘上还设置有单向阀与电磁阀；
10.所述单向阀设置于所述外部进水口处，所述电磁阀与所述多个取样部对应，用于控制所述多个取样部的开关。
11.可选地，所述分流盘还包括溢流阀，所述溢流阀连接所述柱塞泵腔。
12.可选地，所述驱动结构包括电机，所述电机驱动所述旋转盘进行旋转。
13.可选地，所述电机外设置有用于保护所述电机的耐压舱。
14.一种针对所述的水下多瓶取水样装置的取样方法，所述取样方法包括：
15.所述水下多瓶取水样装置被投放至第一取水位，所述电机带动所述旋转盘转动；
16.所述旋转盘转动带动所述柱塞泵向左运动，外部的水样通过所述单向阀进入所述柱塞泵腔；
17.所述旋转盘转动带动所述柱塞泵向右运动，所述电磁阀开启对应的所述取水部进水口的开关，所述水样进入对应的所述取水部内；
18.所述水下多瓶取水样装置被投放至第二取水位，重复上述步骤。
19.可选地，在所述所述水样进入对应的所述取水部内中：
20.所述水样进入对应的所述取水部内后推动所述活塞向右移动，所述活塞右侧的外部水样被推出所述取水部，达到压力内外平衡。
21.可选地，所述取样方法还包括：
22.所述柱塞泵腔内多余的所述水样通过所述溢流阀排出所述水下多瓶取水样装置。
23.本发明的有益效果：
24.(1)本技术装置在分流结构的作用下可使不同位置的水样进入不同的取样部中，实现在一次下水的过程中取多次水样的效果，且保证不同位置的水样被储存于不同的取样部中，防止不同水样之间的污染与干扰；
25.(2)本技术中取样部的底部为未封闭式，且取样部内设置有活塞，随着采集的水样的进入，取样部内的外部水样被排出，保证取样部收集水样后的重浮力与收集水样前的重浮力相同，避免下水过程中重浮力改变引来的问题；
26.(3)本技术对分流结构高度集成，使整个装置体积小、重量轻，便于下水，且能适应淡水，海水等多水域工作。
附图说明
27.图1为本发明实施例提供的水下多瓶取水样装置的立体结构示意图；
28.图2为本发明实施例提供的水下多瓶取水样装置的剖视图；
29.图3为本发明实施例提供的水下多瓶取水样装置的侧视图；
30.图4为本发明实施例提供的取水方法流程示意图。
31.附图标记：
32.10-驱动结构；20-分流结构；30-取样结构；1-耐压舱；2-电机；3-旋转盘；4-柱塞泵；5-电磁阀；6-分流盘；7-单向阀；8-取样部；9-活塞；11-取样壁。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.本技术提出了一种水下多瓶取水样装置，用于在一次下水的过程中完成多点位的水样采集。如图1所示，该装置包括驱动结构10、分流结构20以及取样结构30，其中，驱动结构10用于为分流结构20提供动力，以确保分流结构20能够采集水样且将水样收集入取样结
构30中，分流结构20则用于采集水样并将水样输送至对应的取样结构30中，取样结构30则用于储存不同水下位置的水样，防止不同水样之间发生混合等事故，造成对实验结果的不利影响。
35.具体地，为了确认不同位置处的水样被采集后不会产生混合，取样结构30包括多个取样部8，各个取样部8之间不互通，且分流结构20连接各个取样部8的进水口，使水样可自分流结构20输送至指定的取样部8处。
36.如图2至图3所示，各个取样部8由活塞9与取样壁11构成，取样壁11呈管道状，其底部并未封闭，如本技术中取样壁11呈圆柱状，活塞9则可移动地设置于取样壁11之间，且活塞9的形状应与该管道形状一致，保证活塞9、取样壁11与取样部8的进水口之间形成密闭的取样腔。当水样自分流结构20进入取样腔中后，活塞9在压力的作用下向右推动，为左侧收集到的水样预留出空间，其右侧的外部水样则被推出装置，以确保装置采集水样前后的重浮力不变。
37.具体地，分流结构20包括柱塞泵4、分流盘6以及旋转盘3，旋转盘3的一侧连接驱动结构10，驱动结构10为其提供动力使其实现旋转；另一侧连接柱塞泵4，随着旋转盘3的旋转，柱塞泵4在直线方向上进行向左或向右的运动。且柱塞泵4与分流盘6之间形成有柱塞泵腔，该柱塞泵腔连接分流盘6的分流进水口以及外部进水口。随着柱塞泵4的运动，柱塞泵腔内的压力改变，使水样通过外部进水口进入柱塞泵腔内，举例说明，随着柱塞泵4向左运动，柱塞泵腔内的压力减小，外部水样由于压力原因进入柱塞泵腔内；而随着柱塞泵4向右运动，柱塞泵腔内的压力增加，柱塞泵腔内的水样用过分流盘6的分流进水口进入分流盘6内。
38.具体地，分流盘6呈圆盘状，除了与柱塞泵腔连通的分流进水口外还包括多个分流出水口，分流进水口与不同的分流出水口之间通过不同的流道连接，使水样可以通过流道输送至各个分流出水口处，且各个分流出水口与各个取样部的进水口之间为一一对应的连接关系，通过实际情况判断水样应被输送至哪一取样部。
39.此外，分流盘6上还设置有单向阀7与电磁阀5，其中单向阀7设置于外部进水口处，使水样仅可通过外部进水口从外部进入装置内，而不可通过外部进水口排出外部。因此也保证了当柱塞泵4向右运动时，柱塞泵腔内的水样不会在压力的作用下由外部进水口被排出装置，仅会经由分流盘6进入取样部内。电磁阀5则与多个取样部8相对应，当水样进入分流盘6后，电磁阀5控制对应的取样部8的活塞9向右移动，其他取样部8的活塞9位置不变，进而使水样顺利进入对应的取样部8进行储存。
40.除了单向阀7与电磁阀5外，本技术的分流盘6还包括溢流阀，该溢流阀连接柱塞泵腔，当水样采集完毕后，若取样部8可储存的体积已满，而仍有剩余水样滞留于柱塞泵腔中，可通过操作溢流阀使剩余水样通过溢流阀排出装置，进而保证在下一位置采集到的水样不会与上一位置剩余的水样发生混合，确保数据的准确性。
41.具体地，驱动结构10包括电机2以及控制器等电器元件，电机2用于驱动旋转盘3，进而带动旋转盘3做旋转运动，控制器则可实现对电磁阀5、溢流阀以及整体装置的控制。为了保护上述电机2与电器元件，在电机2外部还设有耐压舱1，防止在进行水下工作时电机2与电器元件因进水受损而无法正常工作，或因在深水区进行工作时由于压力过大而产生的损坏。
42.本技术还提出了一种基于上述水下多瓶取水样装置的取样方法，如图4所示，该取
样方法包括：
43.s1：水下多瓶取水样装置被投放至第一取水位，电机2带动旋转盘3转动；
44.s2：旋转盘3转动带动柱塞泵4向左运动，外部的水样通过单向阀7进入柱塞泵腔；
45.s3：旋转盘3转动带动柱塞泵4向右运动，电磁阀5向右推动对应的取水部8的活塞9，水样进入对应的取水部内；
46.s4：水下多瓶取水样装置被投放至第二取水位，重复上述步骤。
47.应当注意的是，若柱塞泵腔内的水样量未达到取样部8的采集量时，柱塞泵4将反复进行抽取以及注入的步骤，直至取样部的采集量达到标准。当确认采集完成后，电磁阀5重新关闭，溢流阀排出柱塞泵腔内的剩余水样，水下多瓶取水样装置再前往下一个取样点。
48.显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种水下多瓶取水样装置，其特征在于，包括：驱动结构、分流结构以及取样结构，所述驱动结构为所述分流结构提供动力，所述分流结构向所述取样结构输送水样；所述取样结构包括多个取样部，所述分流结构分别连接所述多个取样部的进水口，各个所述取样部包括活塞与取样壁，所述取样壁呈管道状，所述活塞可移动地设于所述取样壁之间，所述活塞、所述取样壁与所述取样部的进水口之间形成密闭的取样腔。2.根据权利要求1所述的水下多瓶取水样装置，其特征在于，所述分流结构包括柱塞泵、分流盘以及旋转盘，所述旋转盘连接所述驱动结构与所述柱塞泵，且所述柱塞泵与所述分流盘之间形成有柱塞泵腔，所述柱塞泵腔设有外部进水口，所述外部进水口用于采集外部水样，所述柱塞泵腔还连接所述分流盘的进水口。3.根据权利要求2所述的水下多瓶取水样装置，其特征在于，所述分流盘呈圆盘状，所述分流盘包括分流进水口与多个分流出水口，所述多个分流出水口与所述多个取样部的进水口一一对应地分别连接，且所述分流进水口与所述多个分流出水口之间通过多条流道连接。4.根据权利要求3所述的水下多瓶取水样装置，其特征在于，所述分流盘上还设置有单向阀与电磁阀；所述单向阀设置于所述外部进水口处，所述电磁阀与所述多个取样部对应，用于控制所述多个取样部的所述活塞运动。5.根据权利要求4所述的水下多瓶取水样装置，其特征在于，所述分流盘还包括溢流阀，所述溢流阀连接所述柱塞泵腔。6.根据权利要求3所述的水下多瓶取水样装置，其特征在于，所述驱动结构包括电机，所述电机驱动所述旋转盘进行旋转。7.根据权利要求6所述的水下多瓶取水样装置，其特征在于，所述电机外设置有用于保护所述电机的耐压舱。8.一种针对如权利要求1-7中任一项所述的水下多瓶取水样装置的取样方法，其特征在于，所述取样方法包括：所述水下多瓶取水样装置被投放至第一取水位，所述电机带动所述旋转盘转动；所述旋转盘转动带动所述柱塞泵向左运动，外部的水样通过所述单向阀进入所述柱塞泵腔；所述旋转盘转动带动所述柱塞泵向右运动，所述电磁阀向右推动对应的所述取水部的所述活塞，所述水样进入对应的所述取水部内；所述水下多瓶取水样装置被投放至第二取水位，重复上述步骤。9.根据权利要求8所述的取样方法，其特征在于，在所述所述水样进入对应的所述取水部内中：所述水样进入对应的所述取水部内后推动所述活塞向右移动，所述活塞右侧的外部水样被推出所述取水部，达到重浮力平衡。10.根据权利要求8所述的取样方法，其特征在于，所述取样方法还包括：所述柱塞泵腔内多余的所述水样通过所述溢流阀排出所述水下多瓶取水样装置。

技术总结
本发明涉及水质检测领域，具体公开了一种水下多瓶取水样装置及其取样方法。该装置包括驱动结构、分流结构以及取样结构，其中驱动结构为分流结构提供动力，分流结构向取样结构输送水样；取样结构包括多个取样部，分流结构分别连接多个取样部的进水口，各个取样部包括活塞与取样壁，取样壁呈管道状，活塞可移动地设于取样壁之间，活塞、取样壁与取样部的进水口之间形成密闭的取样腔。本发明通过设置多个取样部可达到一次下水，多点取样的效果，且取样部活塞的设置解决了取水前后的重浮力改变问题，更加便捷。更加便捷。更加便捷。


技术研发人员：牟晓凯 秦洪德 尹春胜 朱仲本 邓忠超 薛祎凡 曹小建
受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学
技术研发日：2023.03.28
技术公布日：2023/7/18