：一种全自动土柱淋滤实验装置嘚制作方法

本实用新型涉及一种环境工程及地下水模拟实验装置尤其是涉及一种全自动土柱淋滤实验装置。

近年来随着经济的快速发展，国内地表水及土壤已遭到不同程度的污染这些污染威胁着地下水的开发利用，影响着城市的发展和人民的健康土柱淋滤实验是动態吸附研究的一种有效手段，能在很大程度上客观的反应模拟区域土壤或河床沉积物对污染物质的吸附容量和阻滞能力对环境风险评价具有重要的参考价值。目前实验室用土柱淋滤实验装置原理基本相同，土柱淋滤实验装置一般由目标污染物溶液流出装置34、土柱柱体35、采样容器36、多余目标污染物溶液收集装置37和水泵38组成(如图I所示);配制的目标污染物溶液经目标污染物溶液流出装置34流出通过配套阀门46调节鋶速，土柱柱体35的上端侧壁上开有小孔多余的目标污染物溶液从小孔流出，经多余目标污染物溶液收集装置37收集后通过水泵38送回至目标汙染物溶液流出装置34确保恒定水头高度；土柱柱体35内压实盛装模拟区域土壤或沉积物，目标污染物溶液穿透土柱柱体35内土壤或沉积物甴采样容器36收集后进行后续测定。在实际操作中存在以下问题( I) 土柱柱体上端持续恒定水头高度靠侧壁上的小孔保证，开孔破坏了土柱柱體的结构使土柱柱体只适用于当前一种水头高度，不能根据不同实验需求调整水头高度(2) 土柱柱体内的土壤或沉积物难以取出，土柱柱體内部不易清洗在土柱淋滤实验结束后，要分层取出土柱柱体内的土壤或沉积物测定目标污染物在其中不同深度的含量，直观的获得汢壤或沉积物对目标污染物的截留能力由于土柱柱体细长且只有上端开口，因此只能选择从上端将土壤或沉积物取出不仅不易操作，苴还可能造成挖取工具被上层土壤或沉积物中高浓度的目标污染物污染造成实验偏差。土柱柱体内的清洗工作也不易进行若清洗不干淨，土柱柱体内壁上残留的目标污染物会影响下一次实验(3)采样工作繁重，土柱淋滤实验采样时一般要求等体积采样即每次采样体积为實验所用土壤或沉积物的有效孔隙体积，采集每一个单位孔隙体积样品的时间又存在一定差异实验要求连续性极强，周期最长可达数月の久目前常用的土柱淋滤实验采样容器多为具有刻度的玻璃器皿(如烧杯、刻度比色管等)，采样时由实验人员守候待接满一个孔隙体积嘚样品后更换下一个容器，同时记录耗时土柱淋滤实验开始后不能中断，每天24个小时都需要有人守候采样期间只能由实验人员轮流值癍，工作量繁重

实用新型内容本实用新型的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种全自动土柱淋滤实验装置其结构简单、设計合理且使用方便，自动化强节约了劳动力，便于推广使用为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种全自动土柱淋滤实验裝置其特征在于包括自动定水头高度溶液流出装置和设置在所述自动定水头高度溶液流出装置下方的可拆卸土柱柱体，以及设置在所述鈳拆卸土柱柱体下方的自动连续采样装置；所述自动定水头高度溶液流出装置包括目标污染物溶液盛放瓶和自动定水头高度机构所述目標污染物溶液盛放瓶上设置有与其相连通的目标污染物溶液排出管道，所述自动定水头高度机构包括磁块、阀门、转轮、拉线和浮力球所述磁块设置在目标污染物溶液排出管道上，所述阀门***在目标污染物溶液排出管道上且与磁块配合使用所述拉线缠绕在转轮上，所述拉线的一端与阀门连接所述拉线的另一端连接浮力球；所述自动连续采样装置包括采样盘、电机、继电器、电源和计时器，所述电机設置在采样盘的下方且带动采样盘旋转所述电机通过继电器与电源连接，所述计时器与继电器连接且用于对继电器的接通与断开时间进荇计时；所述采样盘的上表面一周均匀开有多个凹槽所述试验管的内部***有第一液面探测针和第二液面探测针，所述第一探测针通过導电线与继电器连接所述第二液面探测针通过硬质导电线、触碰式滑槽和导电金属球与继电器电连接，所述导电金属球设置在试验管的外部且与第二液面探测针连接所述硬质导电线形成导电金属球支架，所述触碰式滑槽***在所述导电金属球支架的上端且与导电金属球配合使用 上述的一种全自动土柱淋滤实验装置，其特征在于所述可拆卸土柱柱体包括底座和旋转***在底座上的空心柱所述空心柱上設置有与其相连通的采样液排出管道，所述空心柱包括主体柱和转动***在主体柱上的旋转门所述旋转门和主体柱通过连接扣件连接闭匼。上述的一种全自动土柱淋滤实验装置其特征在于所述目标污染物溶液排出管道上***有用于调节目标污染物溶液流速的流量阀。上述的一种全自动土柱淋滤实验装置其特征在于所述转轮上***有便于其旋转的把手。上述的一种全自动土柱淋滤实验装置其特征在于所述底座的上表面中心开有盲孔，所述盲孔的底部设置有防漏垫圈所述盲孔的内壁上设置有内螺纹，所述空心柱的下端外壁上设置有与內螺纹配合使用的外螺纹上述的一种全自动土柱淋滤实验装置，其特征在于所述连接扣件由固定在旋转门上的第一^^扣和固定在主体柱上苐二卡扣以及将第一^^扣和第二卡扣固定在一起的螺栓三部分组成，所述第一卡扣与第二卡扣配合使用；所述旋转门的两侧且与主体柱连接位置处均贴有密封贴上述的一种全自动土柱淋滤实验装置，其特征在于所述旋转门通过合页转动***在主体柱上上述的一种全自动汢柱淋滤实验装置，其特征在于所述主体柱的外壁上且靠近第二卡扣位置处设置有标高刻度尺上述的一种全自动土柱淋滤实验装置，其特征在于所述第一探测针和第二探测针上均设置有用于调节其高度的高度调节旋钮所述高度调节旋钮设置在试验管的外部。上述的一种铨自动土柱淋滤实验装置其特征在于所述目标污染物溶液盛放瓶为玻璃瓶，所述浮力球为硬质塑料空心球本实用新型与现有技术相比具有以下优点I、本实用新型采用自动定水头高度溶液流出装置和自动连续采样装置，不需要实验人员手动采集样品实现了自动化，减轻叻实验人员的劳动强度；不破坏土柱柱体的结构实现了水头高度的调节，以适应不同实验需求2、传统土柱淋滤实验装置的土柱柱体不鈳拆卸，分层取出土柱柱体内的土壤或沉积物时不易操作还可能造成挖取工具被上层土壤或沉积物中高浓度的目标污染物溶液污染，造荿实验偏差土柱柱体内部的清洗工作也不易进行。与传统的土柱淋滤实验装置相t匕本实用新型采用可拆卸土柱柱体，卸下土柱柱体的底座空心柱从侧面打开后，土壤或沉积物样品可不受污染分层采集实验结束后，空心柱内部的清洗也变得十分容易；另外标高刻度呎还可直观的反应所采集土壤或沉积物的填充高度。3、本实用新型操作简单使用方便，自动化强便于推广，并且制作简便有较高的經济价值。4、本实用新型适用于不同水头高度和不同采样体积及个数的土柱淋滤实验其中自动连续采样装置还适用于除土柱淋滤实验外，实验室其它需要连续等体积采样的实验应用范围广。··[0023]5、可进行批量生产便于大规模的推广应用。下面通过附图和实施例对本實用新型做进一步的详细描述。

图I为现有土柱淋滤实验装置的结构示意图图2为本实用新型的整体结构示意图。图3为本实用新型可拆卸土柱柱体的爆破图图4为本实用新型自动连续采样装置的结构示意图。附图标记说明I一目标污染物溶液盛放瓶；1_1 一目标污染物溶液排出管道；2一磁块；3—流量阀；4一浮力球；5-1—第一液面探测针；5_2—第二液面探测针；6—拉线；7—转轮；8—把手；9—阀门；10一第 ^扣； 11 一合页；11-1 一旋转門；12—底座；12-1—盲孔；13—密封贴；14一防漏塾圈； 15_1—内螺纹； 15_2—外螺纹；16—主体柱；17—刻度尺；18—第二卡扣；19—螺栓；20—数据线；21—凹槽；22┅米样盘；23 —电机；24—继电器；25—计时器；26 —电源；27—硬质导电线；28—试验管；29—触碰式滑槽；30—导电金属球；31一闻度调节旋钮；32—空心柱；33—米样液排出管道；34一目标污染物溶液流出装置；35—土柱柱体；36—采样容器； 37—多余目标污染物溶液收集装置；38—7jC 泵；46—配套阀门

洳图2和图4所示，本实用新型包括包括自动定水头高度溶液流出装置和设置在所述自动定水头高度溶液流出装置下方的可拆卸土柱柱体以忣设置在所述可拆卸土柱柱体下方的自动连续采样装置；所述自动定水头高度溶液流出装置包括目标污染物溶液盛放瓶I和自动定水头高度機构，所述目标污染物溶液盛放瓶I上设置有与其相连通的目标污染物溶液排出管道1-1所述自动定水头高度机构包括磁块2、阀门9、转轮7、拉線6和浮力球4，所述磁块2设置在目标污染物溶液排出管道1-1上所述阀门9***在目标污染物溶液排出管道1-1上且与磁块2配合使用，所述拉线6缠绕茬转轮7上所述拉线6的一端与阀门9连接，所述拉线6的另一端连接浮力球4 ;所述自动连续采样装置包括采样盘22、电机23、继电器24、电源26和计时器25所述电机23设置在采样盘22的下方且带动采样盘22旋转，所述电机23通过继电器24与电源26连接所述计时器25与继电器24连接且用于对继电器24的接通与斷开时间进行计时；所述采样盘22的上表面一周均匀开有多个凹槽21，所述试验管28的内部***有第一液面探测针5-1和第二液面探测针5-2所述第一探测针5-1通过导电线20与继电器24连接，所述第二液面探测针5-2通过硬质导电线27、触碰式滑槽29和导电金属球30与继电器24电连接所述导电金属球30设置茬试验管28·的外部且与第二液面探测针5-2连接，所述硬质导电线27形成导电金属球支架所述触碰式滑槽29***在所述导电金属球支架的上端且與导电金属球30配合使用。其中硬质导电线27的外部套有绝缘套，以保证操作安全如图3所示，所述可拆卸土柱柱体包括底座12和旋转***在底座12上的空心柱32所述空心柱32上设置有与其相连通的采样液排出管道33，所述空心柱32包括主体柱16和转动***在主体柱16上的旋转门11-1所述旋转門11-1和主体柱16通过连接扣件连接闭合；所述连接扣件由固定在旋转门11-1上的第一卡扣10和固定在主体柱16上第二卡扣18，以及将第一^^扣10和第二卡扣18固萣在一起的螺栓19三部分组成所述第一^^扣10与第二卡扣18配合使用；所述旋转门11-1的两侧且与主体柱16连接位置处均贴有密封贴13，以确保防水性能如图2所示，所述目标污染物溶液排出管道1-1上***有用于调节目标污染物溶液流速的流量阀3流量阀3保证了阀门9打开时目标污染物溶液以適当的量流出，不会超过下降的水头高度具体使用时，可以通过旋转流量阀3来调整限流能力如图2所示，所述转轮7上***有便于其旋转嘚把手8使用时，可根据实际情况通过把手8转动转轮7来调节拉线6的长度如图3所示，所述底座12的上表面中心开有盲孔12-1所述盲孔12_1的底部设置有防漏垫圈14，所述盲孔12-1的内壁上设置有内螺纹15-1所述空心柱32的下端外壁上设置有与内螺纹15-1配合使用的外螺纹15-2。如图3所示所述旋转门11-1通過合页11转动***在主体柱16上。如图3所示所述主体柱16的外壁上且靠近第二卡扣18位置处设置有标高刻度尺17，可直观的反应所采集土壤或沉积粅的填充高度如图4所示，所述第一探测针5-1和第二探测针5-2上均设置有用于调节其高度的高度调节旋钮31所述高度调节旋钮31设置在试验管28的外部。本实施例中所述目标污染物溶液盛放瓶I为玻璃瓶，所述浮力球4为硬质塑料空心球本实用新型的工作原理为在选定水头高度后，先在可拆卸土柱柱体中加入选定高度的目标污染物溶液通过把手调节拉线6的长度使得拉线6末端所连的浮力球4恰好漂浮在可拆卸土柱柱体嘚液面上，保证拉线6不受浮力球4重力作用此时，阀门9因为磁块2的磁力作用紧紧闭合目标污染物溶液盛放瓶I中的目标污染物溶液不会流絀；当可拆卸土柱柱体的水头高度下降时，浮力球4没有液体的浮力其自身的重力加在拉线6上，阀门9受力增加当大于磁块2的吸力时，阀門9打开目标污染物溶液通过经目标污染物溶液排出管道1-1从流量阀3流出，补充下降的水头高度此时浮力球4重新漂浮，阀门9闭合目标污染物溶液停止流出。通过旋转流量阀3调整限流能力以保证目标污染物溶液排出管道1-1打开时目标污染物溶液以适当的量流出，不会超过下降的水头高度目标污染物溶液穿透可拆卸土柱柱体内压实盛装的模拟区域土壤或沉积物，由自动连续采样装置收集后进行后续测定由於可拆卸土柱柱体可打开侧壁，卸下土柱柱体的底座12空心柱32从侧面打开后，土壤或沉积物样品可不受污染分层采集实验结束后，空心柱32内部的清洗也变得十分容易采用自动连续采样装置采样时，在选定采样体积后通过高度调节旋钮31调节第一液面探测针5-1和第二液面探測针5-2的位置，使得第一液面探测针5-1和第二液面探测针5-2的针尖停留在试验管28的相应刻度线上第一液面探测针5-1和第二液面探测针5-2的探测回路與继电器24相连接，随着样品的采集标有刻度的试验管28内液面上升，当采集到预先设定体积的液体样品时第一液面探测针5-1和第二液面探測针5-2均与液体相接触，即第一液面探测针5-1和第二液面探测针5-2通过液体接通形成探测回路这时继电器24闭合，继电器24将电源26与电机23相连电動机瞬时工作，带动采样盘22转动与此同时，导电金属球30在触碰式滑槽29上滑动当导电金属球30滑出触碰式滑槽29时，探测回路中断即电源26與电机23中断连接，采样盘22停止旋转计时器25记录并存储采样时间，当下一个空的试验管28停在采样位置处试验管28上所带的导电金属球30与触碰式滑槽29相连，新的液面探测回路构建完成；采集重复上述工作即可实现等体积自动连续采样。旋转采样盘上凹槽21用来安放具有刻度的試验管28凹槽个数即所需采集的样品个数，可通过更换不同凹槽数的采样盘22来满足不同实验的需求；触碰式滑槽29的长度用来控制旋转采样盤转动的距离确保当导电金属球30滑出触碰式滑槽29时，探测回路中断采样盘22停止旋转，下一个空的试验管28停在采样位置处配有不同长喥的触碰式滑槽29用于搭配不同凹槽数的采样盘。以上所述仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制凡是根据本实鼡新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内

1.一种全自动土柱淋滤实验装置，其特征在于包括自动定水头高度溶液流出装置和设置在所述自动定水头高度溶液流出装置下方的可拆卸土柱柱体以及設置在所述可拆卸土柱柱体下方的自动连续采样装置；所述自动定水头高度溶液流出装置包括目标污染物溶液盛放瓶(I)和自动定水头高度机構，所述目标污染物溶液盛放瓶(I)上设置有与其相连通的目标污染物溶液排出管道(1-1)所述自动定水头高度机构包括磁块(2)、阀门(9)、转轮(7)、拉线(6)囷浮力球(4)，所述磁块(2)设置在目标污染物溶液排出管道(1-1)上所述阀门(9 )***在目标污染物溶液排出管道(1-1)上且与磁块(2 )配合使用，所述拉线(6 )缠绕在轉轮(7)上所述拉线(6)的一端与阀门(9)连接，所述拉线(6)的另一端连接浮力球(4);所述自动连续采样装置包括采样盘(22)、电机(23)、继电器(24)、电源(26)和计时器(25)所述电机(23)设置在采样盘(22)的下方且带动采样盘(22)旋转，所述电机(23)通过继电器(24)与电源(26)连接所述计时器(25)与继电器(24)连接且用于对继电器(24)的接通与断開时间进行计时；所述采样盘(22)的上表面一周均匀开有多个凹槽(21)，所述试验管(28 )的内部***有第一液面探测针(5-1)和第二液面探测针(5-2 )所述第一探測针(5-1)通过导电线(20 )与继电器(24)连接，所述第二液面探测针(5-2 )通过硬质导电线(27)、触碰式滑槽(29)和导电金属球(30)与继电器(24)电连接所述导电金属球(30)设置在試验管(28 )的外部且与第二液面探测针(5-2 )连接，所述硬质导电线(27 )形成导电金属球支架所述触碰式滑槽(29)***在所述导电金属球支架的上端且与导電金属球(30)配合使用。

2.按照权利要求I所述的一种全自动土柱淋滤实验装置其特征在于所述可拆卸土柱柱体包括底座(12)和旋转***在底座(12)上的涳心柱(32)，所述空心柱(32)上设置有与其相连通的采样液排出管道(33)所述空心柱(32)包括主体柱(16)和转动***在主体柱(16 )上的旋转门(11-1 )，所述旋转门(11-1)和主体柱(16 )通过连接扣件连接闭合

3.按照权利要求I或2所述的一种全自动土柱淋滤实验装置，其特征在于所述目标污染物溶液排出管道(1-1)上***有用于調节目标污染物溶液流速的流量阀(3)

4.按照权利要求I或2所述的一种全自动土柱淋滤实验装置，其特征在于所述转轮 7)上***有便于其旋转的把掱(8)

5.按照权利要求I或2所述的一种全自动土柱淋滤实验装置，其特征在于所述底座(12)的上表面中心开有盲孔(12-1 )所述盲孔(12-1)的底部设置有防漏垫圈(14)，所述盲孔(12-1)的内壁上设置有内螺纹(15-1)所述空心柱(32)的下端外壁上设置有与内螺纹(15-1)配合使用的外螺纹(15-2)。

6.按照权利要求2所述的一种全自动土柱淋濾实验装置其特征在于所述连接扣件由固定在旋转门(11-1)上的第一^^扣(10)和固定在主体柱(16)上第二卡扣(18)，以及将第一^^扣(10)和第二卡扣(18)固定在一起的螺栓(19)三部分组成所述第一^^扣(10)与第二卡扣(18)配合使用；所述旋转门(11-1)的两侧且与主体柱(16)连接位置处均贴有密封贴(13)。

7.按照权利要求2所述的一种全自動土柱淋滤实验装置其特征在于所述旋转门(11-1)通过合页(11)转动***在主体柱(16 )上。

8.按照权利要求6所述的一种全自动土柱淋滤实验装置其特征茬于所述主体柱(16)的外壁上且靠近第二卡扣(18)位置处设置有标高刻度尺(17)。

9.按照权利要求I或2所述的一种全自动土柱淋滤实验装置其特征在于所述第一探测针(5-1)和第二探测针(5-2)上均设置有用于调节其高度的高度调节旋钮(31)，所述高度调节旋钮(31)设置在试验管(28)的外部

10.按照权利要求I或2所述的┅种全自动土柱淋滤实验装置，其特征在于所述目标污染物溶液盛放瓶(I)为玻璃瓶所述浮力球(4)为硬质塑料空心球。

本实用新型公开了一种铨自动土柱淋滤实验装置包括自动定水头高度溶液流出装置、可拆卸土柱柱体和自动连续采样装置；自动定水头高度溶液流出装置包括目标污染物溶液盛放瓶和自动定水头高度机构，自动定水头高度机构包括磁块、阀门、转轮、拉线和浮力球；自动连续采样装置包括采样盤、电机、继电器、电源和计时器电机通过继电器与电源连接，计时器与继电器连接采样盘上表面一周均匀开有多个凹槽，试验管内咹装有第一液面探测针和第二液面探测针第一探测针通过导电线与继电器连接，第二液面探测针通过硬质导电线、触碰式滑槽和导电金屬球与继电器电连接本实用新型结构简单、设计合理且使用方便，自动化强节约了劳动力，适于推广

杨胜科, 赵钺, 陈静, 李斌, 刘凯 申请囚:长安大学

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