定深原状水样采集系统以及在湍流水域中定深采集原状水样的采集方法

摘要

本发明涉及一种定深原状水样采集系统以及在湍流水域中定深采集原状水样的采集方法。定深原状水样采集系统包括采样瓶、取样器、上连接体、刻度管和定位杆；所述采样瓶包括瓶体、瓶盖、压板和保护帽；所述取样器包括进水器、吊梁和下环圈；所述上连接体包括提梁和上环圈；所述取样器的重量是所述上连接体重量的2倍，所述取样器与所述上连接体的重量之和是采样瓶、取样器和上连接体三者在水面以下所排开的水体重量的1.5倍以上。本发明主要用于对水流湍急的河流内的含挥发性物质、氧敏感性物质水样的采集，可实现高保真度的水样采集，并且在密封保存和运输过程中，在采样瓶内无多余空间，避免了空气氧化。

主权项

一种定深原状水样采集系统，其特征是，包括采样瓶、取样器、上连接体、刻度管和定位杆：所述采样瓶包括瓶体、瓶盖、压板和保护帽；所述瓶体分为上瓶体和下瓶体两部分，所述上瓶体和所述下瓶体为内部口径相同的圆筒体，二者通过对接部的螺纹连接对合成一个直筒体；在所述上瓶体的上部设有圆锥形的斜肩部，所述上瓶体的斜肩部的斜面与水平面的夹角不小于30°，在所述上瓶体的斜肩部上接有上瓶口，所述上瓶口的中心线与所述上瓶体的轴心线在一条直线上，在所述上瓶口的侧壁上制有连接瓶盖的外螺纹，在所述上瓶体的毗邻斜肩部的外侧壁上制有环绕外壁的外螺纹；在所述下瓶体的下部设有斜肩部，所述下瓶体的斜肩部的斜面与水平面的夹角不小于30°，在所述下瓶体的斜肩部上接有下瓶口，所述下瓶口的中心线与所述下瓶体的轴心线在一条直线上，在所述下瓶口的侧壁上制有外螺纹，在所述下瓶体的毗邻斜肩部的外侧壁上制有环绕外壁的外螺纹；所述瓶盖分别扣盖在所述上瓶体的所述上瓶口上和所述下瓶体的所述下瓶口上；所述瓶盖由盖顶和筒形侧壁组成，在所述瓶盖的筒形侧壁上制有与瓶口连接的内螺纹，在所述瓶盖的盖顶上表面开有平置的有底穿插槽，所述穿插槽的槽口宽度不超过所述瓶盖盖顶直径的1/3，所述穿插槽的中心线通过所述瓶盖盖顶的中心，所述穿插槽的一端为封头端，另一端为开口端，所述穿插槽的开口端开通在所述瓶盖的盖顶侧壁上，所述穿插槽的侧壁顶部为燕尾槽式穿插口，在所述穿插槽的穿插口中可插接用于遮盖所述穿插槽上口的压板，在所述穿插槽中开有贯通所述盖顶的圆形穿接孔，所述穿接孔的圆心位于所述穿插槽的中心线上，所述穿接孔的直径不大于所述穿插槽槽口宽度的0.625倍，所述穿接孔的开设位置靠近所述穿插槽的开口端；在所述瓶盖的内侧衬垫有密封瓶口用的圆形密封垫，在所述密封垫上一体地制有一个直立的柔性穿接管，所述穿接管的下端口开通在所述密封垫上，所述穿接管的外径略小于所述瓶盖上的所述穿接孔的直径，所述穿接管的高度不大于所述瓶盖上的穿接孔靠近瓶盖中心一侧的边缘与所述穿插槽中心线的交点到穿插槽的封头端内壁的距离，所述穿接管的管体无障碍地穿过所述瓶盖上的所述穿接孔并通过所述穿插槽伸到所述瓶盖的外部； 所述压板为所述采样瓶在取样前和取样后使用的、用于将所述穿接管折压在所述瓶盖上的所述穿插槽中的压制体；所述压板的两端为圆弧边，其一端与所述穿插槽的封口端内弧面的弧度一致，另一端与所述瓶盖外圆面的弧度一致；所述压板的长度与所述瓶盖上的所述穿插槽的长度相同，在所述压板的两个长边上制有外凸的三角形棱沿，两边的三角形棱沿构成与所述穿插槽槽口上的燕尾槽式穿插口形状相合的燕尾榫；所述压板为楔形体，即其内插端的下缘呈弧形，并以平直的斜面过渡到压板长度的1/2处，压板长度方向上剩余的1/2部分为与压板上缘平行的平面；在所述压板的板面上开有方便穿刺法提取样品的取样孔，所述取样孔的直径不大于所述穿接管内径的一半，所述取样孔的圆心位于所述压板的轴线上，在所述压板插入所述穿插槽并完全闭合后，所述取样孔的圆心与所述瓶盖上的所述穿接孔的圆心上下重合；所述压板在插入所述穿插槽并完全闭合后，其顶面高出所述瓶盖上沿2—3mm，其底面距所述穿插槽底面的距离是所述穿接管管壁厚度的1.25—1.6倍，以使所述穿接管因受到所述压板的挤压后可产生挤压变形；所述保护帽为所述采样瓶在取样前和取样后使用的、扣盖在瓶口和瓶盖上的保护体，所述保护帽的外形呈圆柱状，在所述保护帽中设有扣盖瓶盖用的筒形护套，所述护套的上沿连接在所述保护帽的顶部中心，所述护套的内径略大于所述瓶盖的外径，所述护套的高度小于所述瓶盖的高度；在所述保护帽的内腔下端口处制有内螺纹，用以与瓶体外壁上的螺纹部相连接，使所述护套罩接在瓶盖外侧；所述保护帽的内腔总高度不小于瓶盖上的压板上沿至瓶体外壁螺纹部下缘的垂直距离；所述取样器包括进水器、吊梁和下环圈；在所述下环圈的内壁上制有内螺纹，在所述下环圈的一条环圈直径线的两端接有向下垂吊的弧形吊梁，所述吊梁与所述下环圈的环圈平面相垂直，在所述吊梁的一个外侧面制有两个螺孔；所述下环圈从下向上套接在所述下瓶体外壁上的螺纹段，并与所述下瓶体螺纹连接在一起，在所述吊梁的中心部位设有下通孔，所述进水器的上端出水管从下向上穿接并固定在所述吊梁的所述下通孔中，在所述出水管的上端口套接有第一硅胶管，所述第一硅胶管的另一端套接在一个长度50—60mm的直筒状的第一端管上，所述第一端管的另一端与插接在所述下瓶体的瓶盖上的所述穿接管相连接；所述第一硅胶管的设置长度是以其一端所连接的第一端管在与所述下瓶体上的穿接管相接后使第一硅胶管处于正好拉直的状态；在所述第一端管与所述穿接管的连接处以及在所述第一硅胶管的两端连接处均设置有紧固连接端的喉箍；所述进水器包括壳体和设置在所述壳体中的浮动封口器；所述壳体是由两个圆锥体对合组成的梨形空腔体，进水器上端的所述出水管连通在所述壳体的顶部，所述出水管的轴线与所述壳体的轴线重合，在所述壳体的底部中心开有进水口，在所述壳体的下部圆锥体的内侧壁上开有一个水平的环槽，在所述环槽中固定有O形密封圈；所述环槽的内径等于O形密封圈的线径，所述环槽的深度等于O形密封圈的线径的3/5；在所述壳体的底部接有门型限位杆，在所述限位杆的中部设置有导向环，所述导向环的中心在所述壳体的轴线上；所述浮动封口器是由上部的聚四氟乙烯圆锥体与下部的不锈钢圆锥体通过接口处的螺纹连接所组成的一个封闭的梨形空腔体，聚四氟乙烯圆锥体的高度为不锈钢圆锥体的高度的2.8—3.2倍，所述浮动封口器的最大外径是所述壳体最大内径的2/3；所述浮动封口器的底部封盖在所述壳体下部的进水口上，在所述浮动封口器的底部中心接有下垂的导向杆，所述导向杆的轴线与所述浮动封口器的轴线重合，所述导向杆从所述壳体的进水口向下伸出，并在穿过所述限位杆上的所述导向环后下接一个不锈钢限位球；所述导向杆的杆径略小于所述导向环的直径，所述限位球的直径大于所述导向环的直径；所述上连接体包括提梁和上环圈；在所述上环圈的内壁上制有内螺纹，在所述上环圈的一条环圈直径线的两端接有向上直立的弧形提梁，所述提梁与所述上环圈的环圈平面相垂直，所述上环圈从上向下套接在所述上瓶体外壁上的螺纹段，并与所述上瓶体螺纹连接在一起；在所述提梁的中心部位设有上通孔，在所述上通孔中穿接并固定有直立的排气管，所述排气管的上端制成为承插式快速接头的插入端，在所述排气管的下端口套接有第二硅胶管，所述第二硅胶管的另一端插接在一个长度为50—60mm的直筒状第二端管上，所述第二端管的另一端与接在所述上瓶体的瓶盖上的所述穿接管相连接；所述第二硅胶管的设置长度是以其一端所连接的第二端管在与所述上瓶体上的穿接管相接后使第二硅胶管处于正好拉直的状态；在所述第二端管与所述穿接管的连接处以及在所述第二硅胶管的两端连接处均设置有紧固连接端的喉箍；所述取样器的重量是所述上连接体重量的2倍，所述取样器与所述上连接体的重量之和是所述采样瓶、所述取样器和所述上连接体三者在水面以下所排开的水体重量的1.5倍以上；所述刻度管包括软管和连接在所述软管两端的承插式快速接头；在所述软管的外表面标记有刻度管的长度标记，在所述软管内穿接有钢丝线，在所述承插式快速接头内焊接有横梁，所述钢丝线的两端分别连接在所述承插式快速接头内的横梁上；所述定位杆包括内插杆、套接在所述内插杆上的滑套以及若干加长杆；所述内插杆为两米长的不锈钢圆管，所述内插杆的壁厚不小于2mm，所述内插杆的外径不小于19mm，在所述内插杆的一端接有扎枪头，所述扎枪头的根部尺寸大于所述内插杆的外径，在所述内插杆的另一端封接有端堵，在所述端堵的中心开有螺孔；所述加长杆是与所述内插杆等长、等粗的不锈钢圆管；在每根所述加长杆的两个端部均封接有端堵，在所述端堵的中心开有螺孔；所述内插杆与所述加长杆之间的对接端或者两根所述加长杆之间的对接端均是通过丝杆螺纹连接在一起，在所述丝杆的中间设置有转动盘，所述转动盘两侧的丝杆的螺纹螺旋方向相反；所述滑套包括套管和固接在所述套管下端的导流体；所述套管滑动套接在所述内插杆上，所述套管的长度不小于从所述取样器的下端到所述上连接体的上端之间的距离的一半；在所述套管的管壁上开有一条可插入螺丝刀进行紧固操作的竖缝，在所述套管的相对所述竖缝的管壁对侧开有两个螺丝孔，两个螺丝孔的设置间距与所述取样器下环圈上的两个螺孔的间距一致，以使从所述套管内部穿出的螺钉可将所述取样器固定连接在所述套管的管壁上；所述取样器在所述套管上的固定位置是使所述进水器处于所述导流体的背水端，所述进水器的进水口处于所述导流体的高度的一半；所述导流体的横截面呈梭形，其迎水端和背水端均呈尖棱状，导流体的两侧面以迎水端和背水端的所在平面为轴面对称，所述导流体的长度为所述套管外径的4倍，所述导流体的最大宽度等于所述套管的外径，所述导流体的高度是所述取样器的吊梁的下缘至进水器的进水口距离的1.6—2倍，所述套管的轴线靠近所述导流体的背水端一侧，所述导流体的下缘到背水端呈上弯的弧形。