一種漂浮式水氣分層同步採樣裝置的製作方法

2023-08-10 09:02:21

本實用新型涉及一種漂浮式水氣分層同步採樣裝置。

背景技術：

作為調查、監測水環境、水生態的內容之一，氣體和水體的分層同步採集不僅在分析溫室氣體在水體中不同垂直深度上的溶存濃度變化有著重要價值；而且能夠為探究水-氣界面溫室氣體的通量動態、機制以及影響因子提供更有效的技術支持；同時，也是研究各水層汙染物質、浮遊生物等遷移擴散的必要手段。

目前，傳統的採集裝置多將採水裝置和採氣裝置二者分離開來。採氣、採水需要多人合作完成，且難以在同一採樣點進行水近氣體和水下水體的同步採集。就傳統採水裝置而言：有機玻璃採水器底部帶有圓孔和浮板，採水器沉入水下時,水流通過浮板進入裝置，取回時再利用水樣重力封堵浮板，完成採水。此類採水器在採集過程中無法密封水樣，容易接觸空氣，影響水中溶解性氣體的測定，而且採集過程中對水體攪動較大，無法同步分層取樣等問題突出，都影響了實驗的準確性；柱式分層採水裝置，雖然能對水樣進行分層採集，但由於採集裝置高度固定，採集深度同樣一定，難以應對複雜的水下深淺環境，只適用於2-3m以內的淺水區。考慮到以上等多方面因素，需要一種水氣同步分層採集且可調節採集深淺的裝置，以方便對水環境進行精確研究。

技術實現要素：

本實用新型針對上述現有技術存在的問題做出改進，即本實用新型所要解決的技術問題是提供一種漂浮式水氣分層同步採樣裝置，針對不同水體的水樣、氣樣採集的問題，該裝置不僅能夠對近水面氣樣和水下水樣進行同步採集，而且實現了不同水層的精準採樣，滿足了不同水深的採樣需求，提高採樣的精度和效率。

為了解決上述技術問題，本實用新型的技術方案是：一種漂浮式水氣分層同步採樣裝置，其特徵在於：包括箱體、漂浮板、採樣支架、導氣管、導水管、滑動取樣管、三通閥抽氣筒、採水瓶、真空泵、固定錨、連接卡環和止流閥，所述箱體為下底敞口、具有頂蓋的中空圓柱體，所述頂蓋上設置有多個通孔，漂浮板與箱體同軸且套設在箱體中下部，箱體的頂蓋下表面連接採樣支架；採樣支架為多段式，包括多個豎直設置的杆體，杆體的一側標記有刻度，與杆體標記有刻度的一側相對的另一側設置有T型凹槽，採樣支架的末端連接固定錨；滑動取樣管的外表面一側設置有卡扣，所述卡扣呈T型且為彈性材質，卡扣的T型中線與滑動採樣管的中線位於同一平面內且滑動採樣管與卡扣呈工字型，在卡扣遠離滑動採樣管的一邊中央開設有長方形凹槽，該長方形凹槽為沿垂直於T型中線所在平面方向的通槽，卡扣與T型凹槽配合，卡扣緊貼在T型凹槽遠離刻度所在側面的內壁上，裝配後的採樣支架與滑動採樣管之間的卡扣為施力部位，在施力部位施加外力時，卡扣向中間聚攏脫離T型凹槽的限制以便沿T型凹槽上下滑動實現滑動取樣管的精確定位，去除外力時，卡扣恢復原狀抵靠在T型凹槽內以定位；導氣管一端連接氣中的滑動取樣管，穿過頂蓋上的相應通孔另一端連接三通閥抽氣筒，導水管一端連接水中的滑動取樣管，穿過頂蓋上的相應通孔另一端連接採水瓶進口，採水瓶出口連接真空泵。

進一步地，採樣支架拆卸式或固定式連接在箱體頂蓋的下表面圓心處。

進一步地，杆體兩端均設有圓孔，連接卡環先後穿過相鄰杆體的相鄰圓孔將杆體連接起來。

進一步地，與箱體頂蓋相連接的杆體末端設置一圓孔，其他杆體兩端均設有圓孔，連接卡環先後穿過相鄰杆體的相鄰圓孔以將杆體連接起來。

進一步地，導水管上設有止流閥。

進一步地，箱體為PVC材質，底面直徑30cm、柱體高45cm、厚0.6mm。

進一步地，漂浮板固定在距離箱體下底面15cm處，漂浮板為聚苯乙烯材質，直徑為60cm，厚度為6cm。

進一步地，採樣支架的杆體為PVC材質，連接箱體的杆體長35cm，其他杆體均為50cm，橫截面長寬分別為3cm、1.5cm；杆體兩端鑽有直徑2.2mm的圓孔。

進一步地，滑動取樣管外徑為4.2mm、內徑為3.3mm，滑動取樣管採用聚氯乙烯製成。

進一步地，導氣管與導水管的外徑均為3.2mm、內徑均為2.1mm，材料均為透明軟聚氯乙烯。

與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果：

1）可以實現近水氣樣和水下不同水層的水樣的同步採集；

2）通過多段式採樣支架，按需增加杆體，可以實現複雜水深環境的分層水樣採集，增加採樣的精度和深度；

3）裝置簡單，操作簡單，造價低廉，可反覆使用；

4）滑動採樣管、T型凹槽和T型卡扣的設計，可通過滑動取樣管的精確定位實現不同層的採樣，結構巧妙。

附圖說明

圖1為本實用新型結構示意圖；

圖2為本實用新型漂浮箱仰視示意圖；

圖3為本實用新型漂浮箱主視示意圖；

圖4為本實用新型採集支架示意圖；

圖5是本實用新型滑動取水管卡扣至採集支架凹槽內的俯視示意圖；

圖6是本實用新型滑動取水管與卡扣的主視和俯視示意圖。

圖中：1-箱體，2-漂浮板，3-採樣支架，4a-導氣管，4b-導水管，5-滑動取樣管，6-三通閥抽氣筒，7-採水瓶，8-真空泵，9-固定錨，10-連接卡環，11-止流閥，12-通孔，13-卡扣，14-T型凹槽。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型做進一步詳細的說明。

如圖1-6所示, 一種漂浮式水氣分層同步採樣裝置，包括箱體1、漂浮板2、採樣支架3、導氣管4a、導水管4b、滑動取樣管5、三通閥抽氣筒6、採水瓶7、真空泵8、固定錨9、連接卡環10和止流閥11，所述箱體1為下底敞口、具有頂蓋的中空圓柱體，所述頂蓋上設置有多個通孔12，漂浮板2與箱體1同軸且套設在箱體1中下部，箱體1的頂蓋下表面連接採樣支架3；採樣支架3為多段式，包括多個豎直設置的杆體，杆體的一側標記有刻度，與杆體標記有刻度的一側相對的另一側設置有T型凹槽14，採樣支架3的末端連接固定錨9；滑動取樣管5的外表面一側設置有卡扣13，所述卡扣13呈T型且為彈性材質，卡扣13的T型中線與滑動採樣管5的中線位於同一平面內且滑動採樣管5與卡扣13呈工字型，在卡扣13遠離滑動採樣管5的一邊中央開設有長方形凹槽，該長方形凹槽為沿垂直於T型中線所在平面方向的通槽，卡扣13與T型凹槽14配合，卡扣13緊貼在T型凹槽14遠離刻度所在側面的內壁上，裝配後的採樣支架3與滑動採樣管5之間的卡扣13為施力部位，在施力部位施加外力時，卡扣13向中間聚攏脫離T型凹槽14的限制以便沿T型凹槽14上下滑動實現滑動取樣管的精確定位，去除外力時，卡扣13恢復原狀抵靠在T型凹槽14內以定位；導氣管4a一端連接氣中的滑動取樣管5，穿過頂蓋上的相應通孔12另一端連接三通閥抽氣筒6，導水管4b一端連接水中的滑動取樣管5，穿過頂蓋上的相應通孔12另一端連接採水瓶7進口，採水瓶7出口連接真空泵8。

採樣支架3拆卸式或固定式連接在箱體1頂蓋的下表面圓心處。

杆體兩端均設有圓孔，連接卡環10先後穿過相鄰杆體的相鄰圓孔以將杆體連接起來。

與箱體1頂蓋相連接的杆體末端設置一圓孔，其他杆體兩端均設有圓孔，連接卡環10先後穿過相鄰杆體的相鄰圓孔以將杆體連接起來。

導水管4b上設有止流閥11。

箱體1為PVC材質，底面直徑30cm、柱體高45cm、厚0.6mm。

漂浮板2固定在距離箱體1下底面15cm處，漂浮板2為聚苯乙烯材質，直徑為60cm，厚度為6cm。

採樣支架3的杆體為PVC材質，連接箱體1的杆體長35cm，其他杆體均為50cm，橫截面長寬分別為3cm、1.5cm；杆體兩端鑽有直徑2.2mm的圓孔。

滑動取樣管5外徑為4.2mm、內徑為3.3mm，滑動取樣管5採用聚氯乙烯製成。

導氣管4a與導水管4b的外徑均為3.2mm、內徑均為2.1mm，材料為透明軟聚氯乙烯。

其中，箱體1通過外部環繞的漂浮板2在水面漂浮，上底面封閉下底面敞口，保證下底面與水體的暢通；固定錨9直接連接採樣支架末段，用於固定漂浮裝置，同時也使採樣支架3的多段杆體與水平面保持垂直狀態。

向裝配後的採樣支架3與滑動採樣管5之間的卡扣13施力，因長方形凹槽的設計及其材質具有彈性，卡扣13會向中間聚攏脫離T型凹槽的限制以便沿T型凹槽14上下滑動實現滑動取樣管的精確定位，去除外力時，卡扣13恢復原狀抵靠在T型凹槽14內以定位；

採樣操作方法如下：

採樣時，首先使用固定錨9繫繩放入水中測定水深，根據水深及採樣需要增減採樣支架3的杆體，並在採樣支架3末端連接固定錨9；根據採樣需要調節滑動取樣管5高度，確保採氣的滑動取樣管在水面之上，採水的滑動取樣管在水面之下，然後將導氣管4a、導水管4b分別與其相應的滑動取樣管5相連接，將所述採樣裝置放入水中，箱體1借漂浮板2的浮力部分漂浮於水面之上，固定錨9使採樣支架與水平面保持自然垂直；最後將導氣管4a、導水管4b另一端穿過頂蓋上的相應通孔分別與抽氣筒6、採水瓶7相連，並對通孔做出標記以區分導氣管及不同取樣深度的導水管以防出錯。準備完畢，等待裝置穩定後，依次打開真空泵8、止流閥11、三通閥，同時抽取氣樣和水樣。

氣樣採集要求：打開三通閥後，預抽取兩倍於導氣管4a內部容積的氣體量,再抽取氣樣，確保氣樣的準確性。

水樣採集要求：在水樣到達預期量時，關閉止流閥11，完成水樣採集。

上述實施例僅為本實用新型的優選實施方式的描述，並非限定了本實用新型的範圍，在不脫離本實用新型設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本實用新型的技術方案作出的各類變形和改進，均應落入本實用新型權利要求書確定的保護範圍內。