一種地下水分層采樣裝置的制作方法

本發明屬于地下水吊采設備，具體涉及一種地下水分層采樣裝置。

背景技術：

1、地下水分層采樣是一種用于采集不同深度地下水樣的方法，旨在通過分層取樣技術獲取準確的地下水層次信息。其主要目的是了解地下水在不同深度的物理、化學和生物特征，以便進行水質監測、環境評估和資源管理等工作。分層采樣廣泛應用于地質勘探、環境保護、水資源管理和污染調查等領域。

2、在現有技術中，地下水分層采樣通常采用鉆孔采樣法。具體步驟包括利用鉆機鉆孔至預定深度，然后在不同深度位置通過采樣管道或采樣裝置采集水樣。這些裝置包括采樣泵、分層采樣器和氣囊采樣器等。現有的分層采樣方法已經能夠基本滿足淺層和中層地下水的采樣需求，提供了一定的地下水層信息。

3、盡管現有技術能夠進行地下水分層采樣，但在深層地下水采樣中存在諸多問題和不足。例如：水壓影響：在深層采樣過程中，地下水的壓力作用使得不同層次的水流相互串流，導致地下水隔層失去分層特征，采樣結果難以反映真實的地下水層情況。混合水樣問題：由于地下水壓力和采樣裝置的限制，現有技術常常采集到混合水樣，無法準確反映各層地下水的獨立特征，影響了水質分析的準確性。設備穩定性和操作難度：現有的分層采樣設備在深層操作時，穩定性差、操作復雜，容易出現機械故障和采樣失敗。樣品污染風險：現有技術中，采樣過程中可能會發生樣品污染，導致采集的水樣不具代表性，無法提供可靠的數據支持。

4、為了解決現有技術中存在的深層地下水分層采樣難度大、混合水樣問題、設備操作復雜以及樣品污染等問題，亟需一種高效、穩定的地下水分層采樣裝置，以確保采樣過程的精確性和樣品的完整性。

技術實現思路

1、針對現有技術存在的缺陷和問題，本發明旨在提供一種地下水分層采樣裝置，通過高效、穩定的結構設計，實現多層水樣的獨立采集，確保樣品的完整性和準確性。

2、本發明解決其技術問題的方案是：采用一種地下水分層采樣裝置，包括車體、吊裝機構、采樣組件和充抽機構，在車架的頂部安裝有吊裝機構，在吊裝機構的吊繩的下端吊裝有采樣組件；所述采樣組件包括中心管和復合管，在中心管的頂部固定有連接座，在連接座上安裝有吊扣，吊扣與吊繩的端部連接；中心管的底部螺紋安裝有引導頭，在上部的連接座和下部的引導頭之間，且在中心管的外側，自上而下依次套裝有多段復合管；每段復合管的內側為復合內管，外側為復合外管，復合內管和復合外管通過多個環形隔板固定為一體；在復合內管和復合外管之間有封閉的密封腔和開放的組合腔，當相鄰兩段復合管對接后，兩段組合腔組合，形成組合空間；所述充抽機構包括抽樣管、鼓氣管、抽水機構和供氣機構，在車架的前、后兩端內部分別安裝有抽水機構和供氣機構，抽樣管的內端位于中心管內，外端從采樣組件的上部引出，與抽水機構出水口連接；鼓氣管套裝于中心管內，鼓氣管的外端從采樣組件的上部引出，與供氣機構的鼓風口連接；在復合管的外壁安裝有抽水口，抽水口的內端與抽樣管連通；在組合空間內套裝有氣囊，在組合空間內的底部安裝有氣嘴，氣囊底部的氣口與氣嘴連通，氣嘴的內端與鼓氣管的內腔連通。

3、優選地，最上段復合管的端部與連接座之間套裝有外彈簧。

4、優選地，在組合空間的端口位置安裝有柔性墊環。

5、優選地，在鼓氣管的中部連接有彈簧管，以保持鼓氣管整體具有收縮性。

6、優選地，在車架的中部設置有縱向的鏤空區，其內安裝有鉆機避讓機構，所述鉆機避讓機構包括內框和縱移機構，內框的底部有底板，底板的中部設置有穿孔區，底板的底部通過縱移機構與車架的鏤空區安裝在一起，使得內框能夠沿縱向滑動；在鉆機避讓機構內安裝有鉆機組件。

7、優選地，所述鉆機組件包括鉆機，在鉆機的上部安裝有旋轉電機，旋轉電機的前側固定有軸架，軸架內通過軸承安裝有鉆桿夾具；鉆機的內腔中安裝有齒輪箱，旋轉電機的轉軸與齒輪箱輸入端連接，齒輪箱輸出軸的端部通過皮帶輪與鉆桿夾具傳動連接；在所述鉆機的頂部安裝有旋轉接頭，旋轉接頭的頂部安裝有供水管，供水管與供水機構的輸出端連接；在鉆桿夾具內安裝有鉆桿，鉆桿的下端安裝有鉆頭。

8、優選地，在位于車架的中部且位于鉆機避讓機構的下方安裝有采樣避讓機構，所述采樣避讓機構包括軌道架和導向座，在車架的底部固定有橫軌，在軌道架的底部設置有燕尾滑塊，燕尾滑塊與橫軌匹配套裝，在軌道架的左右兩側安裝有滾輪，滾輪能夠支撐在地面沿地面行走，在軌道架內安裝有橫移電機，橫移電機的輸出軸與滾輪的轉軸傳動連接；在軌道架的中部設置有導向座，在導向座的下端孔口固定有導向管，采樣組件套裝于導向座和導向管內。

9、優選地，各層采樣水存儲于每個復合管的密封腔內，當采樣組件整體被移出鉆孔外后，再逐段拆除各復合管，并分別做標記，此時每個復合管內的儲水即為采樣水。

10、優選地，還包括緩釋機構，其包括環形內塞、內彈簧和連通管，環形內塞套裝于密封腔內，環形內塞將密封腔分割為水腔和氣腔，內彈簧位于水腔內且支撐在環形內塞的側壁，連通管位于氣腔端壁內且連通于氣囊。

11、優選地，所述氣嘴為能夠伸縮的自封閥。

12、本發明的有益效果：該裝置通過優化設計和技術創新，提供了一種高效、穩定且自動化程度高的地下水分層采樣方案，顯著提升了采樣過程的效率和樣品的準確性。

13、1.精準鉆孔和采樣：鉆機避讓機構和鉆機組件的結合確保了鉆孔過程的穩定性和高效性，能夠在不同深度進行準確的鉆孔操作。

14、2.自動化采樣過程：采樣避讓機構和吊裝機構使采樣組件能夠精確對準鉆孔位置，并自動化地進行升降操作，提高了采樣過程的自動化程度。

15、3.多層水樣獨立采集：復合管設計形成的密封腔和組合腔確保了不同深度的水樣能夠獨立采集，避免了樣品之間的交叉污染。

16、4.高效的充氣和抽水系統：充抽機構通過抽樣管和鼓氣管實現了多層氣囊的充氣和抽水功能，確保了水樣采集的高效性和準確性。

技術特征：

1.一種地下水分層采樣裝置，包括車體（1）、吊裝機構（2）、采樣組件（6）和充抽機構（7），在車架（11）的頂部安裝有吊裝機構（2），在吊裝機構（2）的吊繩（24）的下端吊裝有采樣組件（6）；其特征在于，所述采樣組件（6）包括中心管（61）和復合管，在中心管（61）的頂部固定有連接座，在連接座上安裝有吊扣，吊扣與吊繩（24）的端部連接；中心管（61）的底部螺紋安裝有引導頭，在中心管（61）的外側自上而下依次套裝有多段復合管，多段復合管位于上部的連接座和下部的引導頭之間；每段復合管的內側為復合內管（62），外側為復合外管（63），復合內管（62）和復合外管（63）通過多個環形隔板固定為一體；在復合內管（62）和復合外管（63）之間有封閉的密封腔（64）和開放的組合腔（65），當相鄰兩段復合管對接后，相鄰的組合腔（65）組合，形成組合空間；所述充抽機構（7）包括抽樣管（71）、鼓氣管（73）、抽水機構（77）和供氣機構（78），在車架（11）的前、后兩端內部分別安裝有抽水機構（77）和供氣機構（78），抽樣管（71）的內端位于中心管（61）內，抽樣管（71）的外端從采樣組件（6）的上部引出與抽水機構（77）出水口連接；鼓氣管（73）套裝于中心管（61）內，鼓氣管（73）的外端從采樣組件（6）的上部引出與供氣機構（78）的鼓風口連接；在復合管的外壁安裝有抽水口（72），抽水口（72）的內端與抽樣管（71）連通；在組合空間內套裝有氣囊（75），在組合空間內的底部安裝有氣嘴（74），氣囊（75）底部的氣口與氣嘴（74）連通，氣嘴（74）的內端與鼓氣管（73）的內腔連通。

2.根據權利要求1所述的地下水分層采樣裝置，其特征在于，最上段復合管的端部與連接座之間套裝有外彈簧（69）。

3.根據權利要求1所述的地下水分層采樣裝置，其特征在于，在組合空間的端口位置安裝有柔性墊環（66）。

4.根據權利要求1所述的地下水分層采樣裝置，其特征在于，在鼓氣管（73）的中部連接有彈簧管（76），從而使鼓氣管（73）整體具有收縮性。

5.根據權利要求1所述的地下水分層采樣裝置，其特征在于，在車架（11）的中部設置有縱向的鏤空區，鏤空區內安裝有鉆機避讓機構（3），所述鉆機避讓機構（3）包括內框（31）和縱移機構（33），內框（31）的底部有底板（32），底板（32）的中部設置有穿孔區（34），底板（32）的底部通過縱移機構（33）與車架（11）的鏤空區安裝連接，從而使內框（31）能夠沿縱向滑動；在鉆機避讓機構（3）內安裝有鉆機組件（4）。

6.根據權利要求5所述的地下水分層采樣裝置，其特征在于，所述鉆機組件（4）包括鉆機（41），在鉆機（41）的上部安裝有旋轉電機（42），旋轉電機（42）的前側固定有軸架，軸架內通過軸承安裝有鉆桿夾具（43）；鉆機（41）的內腔中安裝有齒輪箱，旋轉電機（42）的轉軸與齒輪箱輸入端連接，齒輪箱輸出軸的端部通過皮帶輪與鉆桿夾具（43）傳動連接；在鉆機（41）的頂部安裝有旋轉接頭（46），旋轉接頭（46）的頂部安裝有供水管（47），供水管（47）與供水機構的輸出端連接；在鉆桿夾具（43）內安裝有鉆桿（44），鉆桿（44）的下端安裝有鉆頭（45）。

7.根據權利要求5所述的地下水分層采樣裝置，其特征在于，在位于車架（11）的中部且位于鉆機避讓機構（3）的下方安裝有采樣避讓機構（5），所述采樣避讓機構（5）包括軌道架（51）和導向座（54），在車架（11）的底部固定有橫軌（52），在軌道架（51）的底部設置有燕尾滑塊，燕尾滑塊與橫軌（52）匹配套裝，在軌道架（51）的左右兩側安裝有滾輪（53），滾輪（53）能夠支撐在地面沿地面行走，在軌道架（51）內安裝有橫移電機（56），橫移電機（56）的輸出軸與滾輪（53）的轉軸傳動連接；在軌道架（51）的中部設置有導向座（54），導向座（54）設置有導向孔，導向孔的下端固定有導向管（55），采樣組件（6）套裝于導向座（54）和導向管（55）內。

8.根據權利要求1所述的地下水分層采樣裝置，其特征在于，各層采樣水存儲于對應復合管的密封腔（64）內，當采樣組件（6）整體被移出鉆孔后，再逐段拆除各復合管，并分別做標記，此時每個復合管內的儲水即為采樣水。

9.根據權利要求1所述的地下水分層采樣裝置，其特征在于，還包括緩釋機構（8），緩釋機構（8）包括環形內塞（81）、內彈簧（82）和連通管（83），環形內塞（81）套裝于密封腔（64）內，環形內塞（81）將密封腔（64）分割為水腔和氣腔，內彈簧（82）位于水腔內且支撐環形內塞（81）側壁，連通管（83）位于氣腔端壁內且連通氣囊（75）。

10.根據權利要求1所述的地下水分層采樣裝置，其特征在于，所述氣嘴（74）為能夠伸縮的自封閥。

技術總結
本發明提供一種地下水分層采樣裝置，包括車體、吊裝機構、采樣組件和充抽機構，采樣組件的中心管頂部的連接座安裝吊扣，中心管底部引導頭與連接座之間套裝有多段復合管；每段復合管的內側為復合內管，在復合內管和復合外管之間有密封腔和組合腔；充抽機構的抽樣管端與抽水機構連接，鼓氣管的外端與供氣機構連接，復合管外壁的抽水口與抽樣管連通；在組合空間內套裝有氣囊，氣囊底部的氣嘴與鼓氣管的內腔連通。本發明復合管設計形成的密封腔和組合腔確保了不同深度的水樣能夠獨立采集，避免了樣品之間的交叉污染，顯著提升了采樣過程的效率和樣品的準確性。

技術研發人員：劉中培,曹潤祥,趙棋,李呈輝,趙衡,聶俊坤,王富強
受保護的技術使用者：河南省人民勝利渠保障中心
技術研發日：
技術公布日：2024/10/21