具有自動補償功能的環(huán)形密閉水槽取樣裝置及取樣方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有自動補償功能的環(huán)形密閉水槽取樣裝置及取樣方法，屬于環(huán)形密閉水槽試驗取樣研宄領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]天然河流的水體中，一般都含有一定量的泥沙，其對水流的流動結(jié)構(gòu)特性、河道演變規(guī)律、水利工程建設等均會產(chǎn)生重要影響。目前，主要依靠現(xiàn)場試驗和直水槽室內(nèi)試驗進行研宄，然而，直水槽長度有限，且入流口和出流口對水流皆有影響，環(huán)形密閉水槽更適用于研宄水沙之間相互作用規(guī)律以及污染物的迀移轉(zhuǎn)化機理。環(huán)形密閉水槽從理論上講可模擬無限長直水槽，其優(yōu)點在于:其水體環(huán)境是封閉的，無入流和出流的物理邊界；不需回水裝置和消能設施，不破壞泥沙的絮凝狀態(tài)；操作方便，試驗水深、含沙濃度、水流速度可方便地進行調(diào)節(jié)。
[0003]泥沙對污染物的吸附試驗是研宄污染物在水體和泥沙之間迀移轉(zhuǎn)化規(guī)律的代表性試驗，主要包括吸附動力學試驗和等溫平衡吸附試驗。現(xiàn)階段，在環(huán)形密閉水槽中進行試驗取樣，必須停止環(huán)形密閉水槽轉(zhuǎn)動才能取樣，影響試驗的連續(xù)性和合理性。每個取樣時間點需從水槽中取出水樣，檢測此時水體中污染物的濃度。同時，每次取出一定體積的樣品后，水槽中水量會相應減少，若每次取樣100ml，一組實驗取樣50次，水槽中水量會減少5000ml，相對于總水量的變化即會達到I %以上。
[0004]水量損失會對水槽中水流結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，水位降低，流速改變，甚至泥沙的運動狀態(tài)也會發(fā)生變化。此外，水量損失會導致水沙比例發(fā)生改變，進而影響吸附過程。所以，需考慮取樣的自動補償方法，減小或消除因水量變化引起的實驗誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種具有自動補償功能的環(huán)形密閉水槽取樣裝置及取樣方法，保證取樣的時候水樣總體體積不變，使得試驗過程中水動力條件不改變，保證實驗結(jié)果的精確性。
[0006]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的具有自動補償功能的環(huán)形密閉水槽取樣裝置，包括第一蠕動泵、第二蠕動泵和三通閥，所述三通閥經(jīng)軟管分別連接取樣桿、第一蠕動泵和第二蠕動泵，取樣桿通過固定裝置安裝在環(huán)形密閉水槽上，第一蠕動泵與樣品儲存器連通，第二蠕動泵與補償裝置連通，樣品儲存器和補償裝置分別放置于支承臺下支架和上支架，樣品存儲器和補償裝置形狀均為倒漏斗形，且容積相同。
[0007]作為優(yōu)選，所述固定裝置包括固定塊、鎖緊螺釘和插銷，固定塊安裝在環(huán)形密閉水槽上部，中心設有取樣孔，相應環(huán)形密閉水槽上蓋板處設有相同大小孔，插銷直徑與取樣孔直徑相同，插銷插入取樣孔后下部與環(huán)形密閉水槽上蓋板下平面齊平，確保環(huán)形密閉水槽旋轉(zhuǎn)時取樣孔和插銷對水流流態(tài)無干擾；固定塊的側(cè)面設有螺紋孔，螺紋孔內(nèi)安裝有鎖緊螺釘，鎖緊螺釘?shù)念^部安裝有圓弧狀的聚四氟乙烯鎖緊塊，通過擰緊螺釘帶動聚四氟乙烯鎖緊塊擠壓取樣桿從而鎖緊取樣桿。
[0008]作為優(yōu)選，所述取樣桿位于環(huán)形密閉水槽的一端設有過濾裝置，過濾裝置為橢圓球狀，橫截面形態(tài)為橢圓，縱截面形態(tài)為圓，兩端開口直徑為OT5tl，中間段直徑為(10-15)D50，D5tl為試驗用沙的中值粒徑，過濾裝置中部設有過濾網(wǎng)。
[0009]一種上述的具有自動補償功能的環(huán)形密閉水槽取樣裝置的取樣方法，包括以下步驟:
[0010](I)插銷插入取樣孔，環(huán)形密閉水槽旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)一定時間后，拔出插銷，插入取樣桿，并采用聚四氟乙烯鎖緊塊固定取樣桿；
[0011](2)控制器控制三通閥，開啟第一蠕動泵，關(guān)閉與第二蠕動泵接口，環(huán)形密閉水槽中的含沙水體經(jīng)由過濾裝置、取樣桿和三通閥被第一蠕動泵送至樣品存儲器；
[0012](3)樣品存儲器取樣完成后控制器控制第一蠕動泵停止動作，關(guān)閉三通閥相應接P ;
[0013](4)控制器開啟第二蠕動泵及相應三通閥接口，補償裝置中的補充液經(jīng)由三通閥、取樣桿和過濾裝置被泵送到環(huán)形密閉水槽中，每次所取樣品與補充液體積相等，從而實現(xiàn)取樣前后水量平衡。
[0014](5)拔出取樣桿，插入插銷，循環(huán)試驗；
[0015]在本發(fā)明中，環(huán)形密閉水槽設有上蓋板，蓋在水槽上部，形成封閉水槽，導致水槽取樣難度大，直接開孔，對流態(tài)有影響，因而采用固定裝置和插銷形式，插銷插入取樣孔，下部與上蓋板齊平，則對流態(tài)就無干擾，取樣時再插入，確保流態(tài)符合工況要求。樣品存儲器和補償裝置形狀均為倒漏斗形，且容積相同，確保取樣體積與補充體積相等，補償裝置倒置是確保其中溶液全部被泵入到環(huán)形密閉水槽。
[0016]有益效果:本發(fā)明的具有自動補償功能的環(huán)形密閉水槽取樣裝置，具體以下優(yōu)占.V.
[0017]1、本發(fā)明利用蠕動泵進行自動取樣，可節(jié)約時間，取樣體積精確。
[0018]2、本發(fā)明在取樣時可過濾泥沙，避免取樣裝置堵塞；補充水樣時水流可將附著在過濾網(wǎng)上的泥沙顆粒沖回密閉水槽。
[0019]3、本發(fā)明設計了取樣自動補償裝置，可保證在取樣的同時環(huán)形密閉水槽中的水樣體積總體不減少，保證水量平衡，使試驗過程中水動力條件不改變，同時不會影響泥沙對污染物的吸附作用，保證實驗結(jié)果的精確性。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為本發(fā)明過濾裝置的結(jié)構(gòu)圖；
[0022]圖3為本發(fā)明中鎖緊螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進一步的說明。
[0024]如圖1至圖3所示，本發(fā)明的具有自動補償功能的環(huán)形密閉水槽取樣裝置，包括第一蠕動泵2、第二蠕動泵3和三通閥I，所述三通閥I的三個口分別為第一接口、第二接口和第三接口，第一蠕動泵2 —端通過第一軟管與第二接口連通，第一蠕動泵2另一端通過第二軟管9與樣品