[其他]无外接动力的水样连续自动采水器及其方法

说明书

本发明属于环境保护和水文水质监测的样品采集、流速、流量测定的仪器。

在水环境监测中样品的采集和流量的准确测定是很关键的。只有对具有代表性的样品进行分析测定。才能真实反映水环境质量。而现有技术及操作一般采用人工瞬间取样或电动采水器取样，这两种方法所采样品的代表性不强。因为，水质和水量经常变化，样品采集只有连续并与流量等比例才能取得有代表性的样品，流量测定也必须同步准确测定、同时人工采样费工、电动采水器耗能，在无电源的情况和野外受到限制。美国专利3，546，945所述采水器，靠水或液体流动来推动叶轮，带动齿轮驱动器工作的。

本发明的要点在于为解决采样代表性而构思的“靠水流动能和水体静压差来实现连续自动采集水样”的方法。以及根据此方法专门设计制造的不需外接动力，只靠水流的动能和水体的静压差来实现连续自动取水样，在流动的水体中可按需要时间连续自动取得与流量等比例的水样。测得流速，获得较强代表性的样品和较准确的平均流速。

附图说明及使用实例：

图1、采水器主视图

图2、采水器俯视图

图3、采水器变速器俯视图

图4、变速器A-B-C剖面图

图5、排气管与进水管静压差示意图

所说的无外接动力的水样连续自动采水器，是在贮水容器⑨上装有两个不等高的管④⑤当其没入流动的水中后，两管受到不同的静压产生了压差。以一组叶轮①接于简单变速器②上，在水流动能作用下冲击叶轮①转动，传动变速器②带动轴套⑦旋转，开闭排气孔，实现排气取水，其具体过程如下：

设水体的密度为ρ，采水器进水部分如图5所示，排气口⑤距水面高度为h₁，所受水压为ρh，进水口④距水面的距离为h₂，压力为ρh₂，两者高差为h=h₂-h₁，使用时排气口⑤由密封轴套封着，这时对排气口⑤的压力为P，P＞ρh₂，当采水器没入水中后在ρh₂的压力下由进水口④压入进水管，使得贮水容器⑨内气体压缩，压力增高。当增大到ρh₂时，容器内气压与水体的静压处于平衡状态。在水流的推动下，叶轮①转动、传动变速器②带动密封轴套⑦旋转，可使轴套上的小孔⑥与排气管的排气口⑤接通。此时容器内的压力大于排气口⑤的压力ρh₁，使容器内的气体通过轴套上的小孔⑥排出水面，容器内的压力减小，水由进水管进入贮水容器⑨内。轴套继续旋转，轴套上装有的海绵将排气口⑤密封，接着进入下一个循环。

进水口处设有可旋转的球形网罩③以防止水中悬浮物堵塞进水口。记数表⑧记录叶轮旋转周次，求得平均流速。

另外，据水质监测的需要，水样的成分要固定，所以在集水容器中设有悬挂固定剂的装置，使固定剂逐步加入水样中。

主要技术指标及适用范围

1.本仪器的制造材料要采用耐腐蚀材料，潜渔要用塑料纸将铅块密封。

2.本采水器适用于流动的水体采样，流速在0.2米/秒以上，水深大于13cm。

3.水深超过1.5米和在大江大河中取表层和中层水样时，需要固定在浮标上或桥梁上。

4.水温不高于70℃。

本发明与原有技术相比的优点和好的效果：

1.不需外接动力，节省能源，对野外及无电源的情况采样尤为方便。

2.取样量与水体流量成正比，保证水样的代表性，同时实现了水样在现场边取边自动加入固定剂。

3.本采水器是潜入水下运行，岸边不留任何痕迹，工作时不要专人看管。

4.可据需要一次可以取得三个水样。

5.取水样和测定流速同步进行。

使用实例1：

用一台变速为5∶1的采水器，将进水口与排气口高差调到15mm，排气口直径0.5mm，进水口直径1.0mm的采水器。放入流速在0.2米/秒～0.5米/秒，水深30cm～80cm波动的水体中运行，并与瞬间采样非比例取水样品进行分析对照，其结果见表：

实例2：

用一台变速为8∶1的采水器，将进水口与排气口高差调至15mm排气口直径0.9，进水口直径1.1的采水器挂上潜渔后，放入流速为2.8米/秒，水深为4米左右的黄河里，固定在桥梁上，运行1.5小时取水2300毫升。