一种水质监测取样设备发明专利

专利名称：一种水质监测取样设备

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202410917293.3

专利申请（专利权）人：山西春欣环保工程有限公司
权利人地址：山西省临汾市经济开发区河汾一路清控创新基地10层1006

专利发明（设计）人：孙慧云,刘军

专利摘要：本发明涉及监测设备技术领域，具体涉及一种水质监测取样设备，其包括壳体、深度调节组件、流向流速监测组件、姿态调整机构和至少一个采样机构；采样机构包括采样管、取样袋、驱动组件和收卷组件。本发明通过设置柔性的取样袋，减小取样袋与水体的摩擦，降低取样袋对水体的干扰，避免破坏水样中的物质，保证监测结果的准确度。通过收卷组件使取样袋呈封闭状态后向壳体移动，避免取出取样设备时，水样与上层水体混合出现失真；通过设置姿态调整机构来调整取样设备的姿态，以适配不同流向的水流，避免因水流导致样本失真。进一步地，通过设置多个采样机构，可一次性对不同位置或不同深度进行采样，加快取样速度，提高取样效率。

主权利要求：
1.一种水质监测取样设备，其特征在于，包括内部中空的壳体，壳体上安装有深度调节组件、流向流速监测组件和至少一个采样机构，深度调节组件用于调整壳体的深度，流向流速监测组件用于获取水流的方向及流速；采样机构包括：采样管，其一端固定连接于壳体，另一端沿壳体的径向向外延伸；采样管与壳体内部连通；采样管的内外两端分别安装有第一阀板和第二阀板；壳体上安装有姿态调整机构，姿态调整机构配置成调整壳体的方向，以使采样管的朝向与水流方向一致；
取样袋，由软膜制成，设置于采样管内；初始状态下，取样袋贴合于采样管的内壁及第二阀板朝向壳体轴线的端面，取样袋呈开口朝向壳体的桶状；
驱动组件，配置成使取样袋开口向外地伸出采样管，兜住水样；驱动组件包括电磁环和多个磁球，多个磁球沿取样袋周向均布，固定连接于取样袋的开口处，磁球沿采样管轴向滑动设置于采样管的周壁，且磁球可伸出采样管；电磁环同轴地设置于采样管内，初始状态时，磁球与电磁环磁吸贴合，当电磁环通电时电磁环产生磁力，与磁球相斥；
收卷组件，配置成能够使取样袋呈封闭状态将水样包裹，且能够带动封闭状态的取样袋向壳体内移动；
衡压管，沿采样管径向延伸，一端与采样管连通，另一端上安装有衡压阀。
2.根据权利要求1所述的一种水质监测取样设备，其特征在于，壳体内设有收卷电机；
收卷组件包括硬质环、收卷绳和多根副绳，硬质环设置于取样袋上，多根副绳均穿过硬质环，且分别连接于多个磁球，副绳的一端固定连接于磁球，副绳的另一端固定连接于收卷绳；收卷绳的另一端连接于收卷电机。
3.根据权利要求2所述的一种水质监测取样设备，其特征在于，采样机构沿壳体周向均布设有多个。
4.根据权利要求3所述的一种水质监测取样设备，其特征在于，壳体内设有收纳筒，收纳筒对应设置于采样管内侧的下方，收纳筒内设有水平的承接板。
5.根据权利要求4所述的一种水质监测取样设备，其特征在于，承接板开设有上下贯通的通孔；承接板将收纳筒分隔为上腔室和下腔室。
6.根据权利要求5所述的一种水质监测取样设备，其特征在于，收纳筒的侧壁的下端开设有出水口，壳体的下端开设有排液孔，排液孔可拆地安装有第一封盖。
7.根据权利要求4所述的一种水质监测取样设备，其特征在于，壳体的下端开设有容器孔，容器孔上可拆地安装有第二封盖。
8.根据权利要求7所述的一种水质监测取样设备，其特征在于，收卷绳和副绳为可拆连接。
9.根据权利要求1所述的一种水质监测取样设备，其特征在于，流向流速监测组件包括水流流速传感器以及流向传感器，电磁环的电流可调。 说明书 : 一种水质监测取样设备技术领域[0001] 本发明涉及监测设备领域，具体涉及一种水质监测取样设备。背景技术[0002] 水质监测，是监视和测定水体中污染物的种类、各类污染物的浓度及变化趋势，评价水质状况的过程。主要监测的项目可分为两大类：一类是反映水质状况的综合指标，另一类是一些有毒物质。为客观地评价水质的状况，除上述监测项目外，有时需进行流速和流量的测定。[0003] 在实际的水质监测过程中，需要分层地对不同深度的水进行监测，也需要分区地对不同位置的水进行监测，取样作为水质监测的第一步，要求能够准确、高效地获取样本；但现有水质监测的取水设备在使用时，需要分次地将取样设备放置于需要取样的位置和深度，无法一次性获取不同深度或不同位置的水样，为此，现有技术中提出了能够进行多层次取水的设备，如授权公告号为CN111766118B的中国专利文献就公开了一种水质监测用多层次取水设备，该设备可以一次性获取多层次的水源，加快了取样的效率。但现有技术中的取样装置通常使用抽吸或压力差进行取样，在取样的过程中会导致水样本内部的物质受到冲击被破坏，从而影响监测结果的准确度。此外，在不平静的水流中取样时，水流会导致样本失真，影响监测结果的准确性。发明内容[0004] 根据现有技术的不足之处，本发明提出了一种水质监测取样设备，该装置能够更加准确地进行取样，从而保证获取更加准确的监测结果。[0005] 本发明的一种水质监测取样设备采用如下技术方案：包括内部中空的壳体，壳体上安装有深度调节组件、流向流速监测组件和至少一个采样机构，深度调节组件用于调整壳体的深度，流向流速监测组件用于获取水流的方向及流速；采样机构包括：[0006] 采样管，其一端固定连接于壳体，另一端沿壳体的径向向外延伸；采样管与壳体内部连通；采样管的内外两端分别安装有第一阀板和第二阀板；壳体上安装有姿态调整机构，姿态调整机构配置成调整壳体的方向，以使采样管的朝向与水流方向一致；[0007] 取样袋，由软膜制成，设置于采样管内；初始状态下，取样袋贴合于采样管的内壁及第二阀板朝向壳体轴线的端面，取样袋呈开口朝向壳体的桶状；[0008] 驱动组件，配置成使取样袋开口向外地伸出采样管，兜住水样；[0009] 收卷组件，配置成能够使取样袋呈封闭状态将水样包裹，且能够带动封闭状态的取样袋向壳体内移动；[0010] 衡压管，沿采样管径向延伸，一端与采样管连通，另一端上安装有衡压阀。[0011] 可选地，驱动组件包括电磁环和多个磁球，多个磁球沿取样袋周向均布，固定连接于取样袋的开口处，磁球沿采样管轴向滑动设置于采样管的周壁，且磁球可伸出采样管；电磁环同轴地设置于采样管内，初始状态时，磁球与电磁环磁吸贴合，当电磁环通电时电磁环产生磁力，与磁球相斥。[0012] 可选地，壳体内设有收卷电机；收卷组件包括硬质环、收卷绳和多根副绳，硬质环设置于取样袋上，多根副绳均穿过硬质环，且分别连接于多个磁球，副绳的一端固定连接于磁球，副绳的另一端固定连接于收卷绳；收卷绳的另一端连接于收卷电机。[0013] 可选地，采样机构沿壳体周向均布设有多个。[0014] 可选地，壳体内设有收纳筒，收纳筒对应设置于采样管内侧的下方，收纳筒内设有水平的承接板。[0015] 可选地，承接板开设有上下贯通的通孔；承接板将收纳筒分隔为上腔室和下腔室。[0016] 可选地，收纳筒的侧壁的下端开设有出水口，壳体的下端开设有排液孔，排液孔可拆地安装有第一封盖。[0017] 可选地，壳体的下端开设有容器孔，容器孔上可拆地安装有第二封盖。[0018] 可选地，收卷绳和副绳为可拆连接。[0019] 可选地，流向流速监测组件包括水流流速传感器以及流向传感器，电磁环的电流可调。[0020] 本发明的有益效果是：本发明的一种水质监测取样设备通过设置柔性的取样袋，使得取样时取样袋与水体的摩擦减小，降低取样袋对水体的干扰，水体样本中所含的物质不会由于冲击遭到破坏，从而保证了监测结果的准确度。且通过收卷组件使取样袋呈封闭状态后，向壳体移动，从而避免在将取样设备从水中取出时，不同深度的水与样本发生混合，进一步地保证监测结果的准确性。并通过设置姿态调整机构，调整取样设备的姿态，以适配不同流向的水流，进一步地保证监测结果的准确性。[0021] 进一步地，通过在壳体周向均布多个采样机构，从而可对同样深度的不同位置，或同一位置的不同深度进行采样，减少放置取样设备的次数，加快水质监测取样的速度，提高取样效率。附图说明[0022] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0023] 图1为本发明的整体结构示意图；[0024] 图2为本发明的剖视图；[0025] 图3为图2中A处局部放大图；[0026] 图4本发明中壳体及采样管的剖视图；[0027] 图5为图4中B处局部放大图；[0028] 图6为本发明中取样袋、驱动组件及收卷组件初始状态下的示意图；[0029] 图7为本发明中取样袋弹出采样管时取样袋、驱动组件及收卷组件的状态示意图；[0030] 图8为本发明中取样袋包裹水样时取样袋、驱动组件及收卷组件的状态示意图；[0031] 图9为本发明中回收取样袋时取样袋、驱动组件及收卷组件的状态示意图。[0032] 图中：100、壳体；110、主体；111、排液孔；112、第一封盖；113、容器孔；114、第二封盖；115、支撑腿；116、配重块；117、支撑板；120、顶盖；121、连接块；130、收纳筒；131、承接板；132、导流块；210、采样管；211、第一阀板；212、第一电磁阀；213、第二阀板；214、第二电磁阀；215、环槽；216、滑道；220、取样袋；230、驱动组件；231、电磁环；232、磁球；240、收卷组件；241、硬质环；242、收卷绳；243、副绳；244、收卷电机；250、衡压管。具体实施方式[0033] 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的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。[0034] 如图1至图8所示，本发明实施例提供的一种水质监测取样设备包括内部中空的壳体100和至少一个采样机构；[0035] 壳体100包括主体110和顶盖120，顶盖120上通过连接块121连接有深度调节组件、主体110上安装有流向流速监测组件，深度调节组件用于调整壳体100的深度，流向流速监测组件用于获取水流的方向及流速；[0036] 采样机构包括采样管210、取样袋220、驱动组件230和收卷组件240和衡压管250。[0037] 采样管210一端固定连接于壳体100，另一端沿壳体100的径向向外延伸；采样管210与壳体100内部连通；采样管210的内外两端分别安装有第一阀板211和第二阀板213；第一阀板211被第一电磁阀212控制；第二阀板213被第二电磁阀214控制；[0038] 取样袋220设置于采样管210内；为软膜制成；初始状态下，取样袋220贴合于采样管210的内壁及第二阀板213朝向壳体100轴线的端面，取样袋220呈开口向壳体100轴线的桶状；[0039] 驱动组件230配置成使取样袋220开口向外地伸出采样管210，与水样接触；[0040] 收卷组件240配置成先使取样袋220呈封闭状态将水样包裹，后带动封闭状态的取样袋220向壳体100内移动；[0041] 衡压管250沿采样管210径向延伸，一端与采样管210连通，另一端上安装有衡压阀；[0042] 深度调节组件为伸缩杆或多段连接杆；壳体100下端固定连接有多个支撑腿115，每个支撑腿115下端固定连接有配重块116；[0043] 流向流速监测组件包括水流流速传感器以及流向传感器，也可用其他现有技术能够监测某一位置水流流速以及流向的装置来实现；[0044] 壳体100上安装有姿态调整机构，姿态调整机构配置成调整壳体100的方向，以使采样管210的朝向与水流方向一致。[0045] 在使用时，将本发明放至需要采样的水域，开启衡压阀，部分液体从衡压管250进入采样管210内，随后通过深度调节组件使本发明向下移动，直至到达需要采样的深度，姿态调整机构根据流向流速监测组件的监测结果调整壳体100的方向，以使采样管210的朝向与水流方向一致；如果水体为静止状态下则不需要调整；随后开启第二阀板213，此时取样袋220两侧的水压相等。启动驱动组件230，使取样袋220开口向外地伸出采样管210，从而包裹水样；此后启动收卷组件240，取样袋220由开口状态变化为封闭状态，从而完成采样工作；此后，收卷组件240继续带动取样袋220向采样管210内移动，当取样袋220完全进入采样管210后，关闭第二阀板213和衡压阀，开启第一阀板211，收卷组件240带动取样袋220继续向壳体100内移动，直至取样袋220完全进入壳体100内部，关闭第一阀板211。通过深度调节组件带动壳体100上升至水面，将取样袋220包裹的水样取出，进行后续的监测工作。[0046] 在进一步的实施例中，如图3、图4、图5和图6所示；驱动组件230包括电磁环231和多个磁球232，多个磁球232沿取样袋220周向均布，固定连接于取样袋220的开口处，采样管210内壁的中部开设有环槽215，环槽215与采样管210同轴，电磁环231安装于环槽215内，电磁环231所在的平面将采样管210分为内腔和外腔；采样管210外腔的周壁上开设有多个滑道216，滑道216沿采样管210轴向延伸，且连通于环槽215；初始状态时，磁球232与电磁环231磁吸贴合，当电磁环231通电时，电磁环231产生磁力，且电磁环231的磁极与磁球232磁极一致，从而使磁球232沿滑道216加速向外移动，并脱离滑道216伸入水体。[0047] 在工作时，使壳体100到达需要采样的深度后通过第一电磁阀212，开启第二阀板213，取样袋220两侧的水压相等，取样袋220的状态如图6所示。此时使电磁环231通电，产生磁力，电磁环231的磁极与磁球232磁极相同，磁球232在磁力的作用下，沿采样管210轴向加速向外移动，磁球232脱离滑道216后伸入水体，磁球232的移动带动取样袋220的开口快速向外移动伸入水体，从开口朝向壳体100的筒状变化为开口背离壳体100的筒状，此时取样袋220位于水体中，取样袋220兜住水样，参照图7；此后启动收卷组件240，取样袋220由开口状态变化为封闭状态，将水样完全包裹于取样袋220内部，参照图8；收卷组件240带动取样袋220向采样管210内移动，当取样袋220完全进入采样管210后，关闭第二阀板213和衡压阀，开启第一阀板211，收卷组件240带动取样袋220继续向壳体100内移动，直至取样袋220完全进入壳体100内部，关闭第一阀板211。通过深度调节组件带动壳体100上升至水面，将取样袋220包裹的水样取出，进行后续的监测工作。[0048] 在进一步的实施例中，如图2所示，主体110内水平设有支撑板117，支撑板117将主体110分为上下两个腔室；支撑板117上方设有收卷电机244；参照图3，收卷组件240包括硬质环241、收卷绳242和多根副绳243，硬质环241设置于取样袋220上，初始状态下硬质环241与采样管210同轴；多根副绳243均穿过硬质环241，且分别连接于多个磁球232，副绳243的一端固定连接于磁球232，副绳243的另一端固定连接于收卷绳242；收卷绳242的另一端穿过支撑板117连接于收卷电机244；[0049] 在使用的过程中，电磁环231通电，产生的磁力使磁球232带动取样袋220的开口快速向外移动，并脱离滑道216，磁球232带动取样袋220的开口向外移动，从开口朝向壳体100的筒状变化为背离壳体100的筒状，此时的取样袋220呈开口向外的桶状，兜住水样，如图7所示；磁球232在惯性的作用下继续向外移动，直至副绳243绷直，此时的取样袋220整体呈小头向壳体100的锥形；此后开启收卷电机244，收卷电机244收紧收卷绳242，采样管210内的收卷绳242越来越短，收卷绳242的末端向壳体100轴线方向拉动副绳243，多根副绳243在拉力的作用下向采样管210轴线聚拢，最终磁吸在一起，多个磁球232在取样袋220开口处周向均匀压紧取样袋220，使得取样袋220变为封闭状态，如图8所示；将水样完全包裹于取样袋220内，完成采样，收卷电机244继续收紧收卷绳242，收卷绳242通过副绳243带动磁球232靠近硬质环241，直至所有磁球232与硬质环241贴合，如图9所示；此后，收卷绳242的继续收紧将取样袋220及其包裹的水样拉回采样管210中，关闭第二阀板213和衡压阀，打开第一阀板211，取样袋220将采样管210内用于平衡取样袋220两侧水压的水向壳体100内推动，水从第一阀板211流向壳体100内部。收卷绳242的继续收紧带动取样袋220移动至向壳体100内，关闭第一阀板211，将取样袋220及其包裹的水样储存在壳体100内部，取样袋220始终保持封闭状态。[0050] 在进一步的实施例中，如图1、图2、图4所示；采样机构沿壳体100周向均布设有多个，从而可对同样深度的不同位置，或同一位置的不同深度进行采样，减少放置取样设备的次数，加快水质监测取样的速度。[0051] 在进一步的实施例中，壳体100内设有收纳筒130，收纳筒130对应设置于采样管210内侧的下方，收纳筒130内设有水平的承接板131。在将取样袋220回收到壳体100内部后，缓慢释放收卷绳242，将取样袋220及其包裹的水样存放于收纳筒130内，承接板131对其起到支撑作用。[0052] 在进一步的实施例中，承接板131开设有上下贯通的通孔；承接板131将收纳筒130分隔为上腔室和下腔室。在将取样袋220回收到壳体100内部时，未被包裹的液体流向收纳筒130，且被滤水板承接，通过在滤水板上设置通孔，使被包裹的液体流入下腔室，取样袋220及其包裹的水样位于上腔室。[0053] 在进一步的实施例中，如图2、图4所示，主体110的下端开设有排液孔111和容器孔113，排液孔111可拆地安装有第一封盖112，容器孔113上可拆地安装有第二封盖114；承接板131卡接于收纳筒130；第二封盖114与容器孔113螺纹连接，第一封盖112与排液孔111螺纹连接；容器孔113开设于收纳筒130底部；收纳筒130的下部开设有出水口，进入收纳筒130的未被包裹的液体经收纳筒130上的出水口流入壳体100内，下腔室内设有导流块132，导流块132呈上小下大的锥形，通过设置导流块132，可保证收纳筒130内未被包裹的液体可完全流入壳体100，在需要排出主体110内的液体时，打开第一封盖112，液体通过排液孔111中流出；当需要取出水样时，打开第二封盖114，将承接板131从收纳筒130上取下，随后取出取样袋220及其包裹的水样。[0054] 在进一步的实施例中，收卷绳242和副绳243为可拆式连接，在水下采样完成后，使收卷绳242与副绳243分离，即可将取样袋220及其包裹的水样取出，此后将新的取样袋220上的副绳243与该收卷绳242连接，为下一次监测取样做准备，收卷绳242可重复利用，降低取样的成本的同时提高了采样效率。[0055] 在进一步的实施例中，电磁环231的电流可调，当水流流速越大时，控制电磁环231的电流增大，使得磁球232的弹出速度与水流流速一致，从而减小水流与取样器速度差，进而避免由于速度差导致的样本失真，保证了后续监测的准确性。[0056] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

专利地区：山西

专利申请日期：2024-07-10

专利公开日期：2024-09-17

专利公告号：2024-09-17