阅读说明：本技术 一种便携直流螺杆式地下水环境监测井专用取样泵及其应用方法 (Portable direct-current screw type sampling pump special for underground water environment monitoring well and application method thereof ) 是由 侯军亮 田西昭 范存良 范成博 何微 宫志强 王玉清 张志飞 王新友 简彦涛 董 于 2020-06-21 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种便携直流螺杆式地下水环境监测井专用取样泵及其应用方法,其包括：泵壳,泵芯,锂电池,控制器,浮子开关,调速旋钮,本发明通过设计将潜水泵和电源合并为一体,解决携带不便的问题；是一种价格低廉、能够用于小口径的地下水环境监测井、满足建井后和取样前洗井、保证地下水取样的低扰动,且取样过程操作简便、便于携带的直流螺杆泵,能够填补市场上在此方面的空白,解决我国不同井径的地下水监测井洗井与取样时采样器的选取问题,同时为经济欠发达地区、偏远地区地下水监测工作提供有力的支持。(The invention relates to a portable direct-current screw type sampling pump special for an underground water environment monitoring well and an application method thereof, wherein the sampling pump comprises the following components: the invention integrates the submersible pump and the power supply into a whole by design, thereby solving the problem of inconvenient carrying; the direct-current screw pump is low in price, can be used for a small-bore underground water environment monitoring well, satisfies well washing after well construction and before sampling, ensures low disturbance of underground water sampling, is simple and convenient to operate in the sampling process, is convenient to carry, can fill the blank in the aspect on the market, solves the problem of selecting a sampler during well washing and sampling of underground water monitoring wells with different well diameters in China, and provides powerful support for underground water monitoring work in underdeveloped areas and remote areas.)

一种便携直流螺杆式地下水环境监测井专用取样泵及其应用 方法

技术领域

本发明涉及地下水环境监测技术领域，具体涉及一种便携直流螺杆式地下水环境监测井专用取样泵及其应用方法。

背景技术

随着我国社会经济的发展，地下水环境问题日益突出，部分区域地下水已受到严重污染。对已受污染的地下水进行科学准确的调查、评价与治理变得越来越重要。目前地下水污染调查、水质监测的主要手段是在地下水监测井采取样品进行化验。在进行地下水取样工作时，地下水环境监测井是否充分洗井以及采样器具的选用等方面都直接关系到地下水水质检测结果的质量和有效性。国外国家重视地下水采样技术，已形成规模化、系统化的采样器具产品；而我国在地下水采样技术尤其是采样设备方面起步较晚，技术相对落后于国外。

经市场调查，我国目前常见的采样器具大致分为四类：取样筒式采样器、惯性式采样器、气体驱动式采样器和潜水、电泵式采样器。各器具性能优劣参差不齐，低价泵如取样筒式采样器、惯性式采样器和潜取样泵等，口径流量大、取样质量低，难以满足日益严格的洗净取样要求；而可以满足要求的气囊泵和U形管泵，需要携带罐体且操作较复杂繁琐、效率较低，存在使用寿命短、耗材贵等问题。

地下水环境监测井建井时，泥沙含量较高，所以对洗井工作要求更为严格，洗井至水清砂净，至少需要清洗井管内水体的3～5倍(大约为50～500m3的地下水体积。而目前国内市场洗井常用的泵是潜取样泵，但其往往由于直径大不能作为洗井和取样工具，或者存在发电机和外接电源等装置，使用笨重繁琐；人工贝勒管提水则效率极低、费时费力；虽有部分气囊泵、小直径多功能离心泵等可供选择使用，但存在价格昂贵、日常损耗很大，流速低的缺陷，使得洗井效率差，取样成本高。

我国目前陆续颁布了多项地下水环境监测井的建井规范和采样的技术方法，其中规定监测井井管外径设计范围为50～200mm，一般情况下地下水监测井内水位埋深范围为2～100m。采集水样前应及时进行洗井，清洗地下水用量不得少于3～5倍井容积(洗井水量大约为10～100m3)。而潜取样泵往往由于直径大，大于部分监测井的井径，适用范围有限；部分气囊泵流速较小、效率较低，且价格昂贵、性价比不高；人工贝勒管提水洗井则效率极低，需要耗费大量的人力物力。

我国于2018年5月1日开始实施的《地下水质量标准GB/T-14848-2017》中监测指标由将原标准的39项指标增至93项，其中有机化合物指标增加了47项，也增加了对地下水采样仪器和方法的要求：尽量减少对地下水的扰动，同时在进行有机样取样时，价格低的潜取样泵流量大，对地下水的扰动较大，不适用于挥发性、半挥发性等有机污染物的取样；气囊泵价格高，地下水中的泥沙对气囊泵的损耗大，性价比不高，普及度低；无论是潜取样泵还是气囊泵都需要发电机或外接电源等装置，繁杂沉重、不易携带，导致取样效率低。

通过总结目前我国市场对洗井、取样的规范要求以及有机物监测指标的增加的现状，一种新型、便捷、高效且价格低廉、能够用于地下水环境监测井建井后和取样前的洗井、取样工作的直流式地下水环境监测井专用取样泵急需被研制发明普及。

本项目的研究成果能够填补市场上在此方面的空白，同时解决小口径的地下水监测井洗井和取样时采样器的选取问题。

为了解决上述问题，本发明中，提出了一种便携直流螺杆式地下水环境监测井专用取样泵及其应用方法。

发明内容

(1)要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术的不足，适应现实需要，提供一种便携直流螺杆式地下水环境监测井专用取样泵及其应用方法，以解决背景技术中提出的问题。

(2)技术方案

为了实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案为：

一种便携直流螺杆式地下水环境监测井专用取样泵，其包括：

泵壳，所述泵壳呈圆柱形桶状结构，其包括上壳体和下壳体，在上壳体内部从上至下依次设置有第一容纳腔、第二容纳腔，在下壳体内部设有第三容纳腔，所述上壳体和下壳体通过螺纹紧固连接，在上壳体的上端面固定有提环；

泵芯，所述泵芯固定在第一容纳腔内，其进水管和出水管均从上壳体的上端面穿出，其出水管与宝塔接头连接，其进水管的端部与上壳体的上表面平齐且设置有过滤器，在进水管端口的一侧的上壳体上表面固定有水面感应探头；

锂电池，所述锂电池从上壳体下端放置于第二容纳腔内，在锂电池的下方插装有电池定位块，下壳体的上端拧入上壳体时依次将电池定位块和锂电池顶紧在第二容置腔内；

控制器，所述控制器固定在第三容纳腔内；

浮子开关，所述浮子开关设置在下壳体的下端面上，其包括弹簧、底座、滑杆、动触片、以及定触片，所述滑杆的下端竖直固定在底座的上表面，上端竖直固定在下壳体的下端面上，所述定触片套在滑杆上且固定在下壳体的下端面上，所述弹簧套设在滑杆上且其下端固定在底座上，上端固定在动触片的下表面，所述动触片滑动设置在滑杆上，其在弹簧拉力的作用下保持在滑杆的下部，动触片为中空浮子，当动触片完全浸入水中后，水对动触片的浮力大于弹簧的拉力，使动触片沿滑杆向上滑动与定触片接触；

调速旋钮，所述调速旋钮设置在下壳体的下端面上；

所述控制器分别与泵芯、浮子开关、锂电池、水面感应探头、调速旋钮、互相通过导线连接。

进一步的，所述泵壳内部为密封式腔体，所述泵芯的进水管和出水管与上壳体的连接处设有内置隔膜，所述定触片的导线与下壳体的下端面连接处设有内置隔膜，所述调速旋钮与下壳体的连接处设有内置隔膜。

进一步的，所述定触片为压力传感器。

进一步的，所述泵壳的直径为75mm，长度为640mm。

进一步的，所述泵壳和提环均采用304不锈钢材质。

进一步的，所述内置隔膜为聚四氟乙烯材质。

一种使用该便携直流螺杆式地下水环境监测井专用取样泵进行洗井的方法，包括以下步骤：

(1)洗井装置的安装：安装前检查确定各部件是否完好，配件是否齐全，调速旋钮确保关闭；安装锂电池；安装宝塔接头、过滤器和提环；将出水管一端***宝塔接头，钢丝绳穿过弹簧扣后用钢丝绳卡子紧固，弹簧扣穿进提环后拧紧螺母，安装完成；

(2)洗井装置的调节：洗井装置安装到位以后，把水管与该取样泵连接，根据洗井的使用要求，选择较大的功率，旋转调速旋钮到较大的流速，此时取样泵处于等待起泵状态；

(3)洗井过程：将取样泵向下放入钻孔中，当水面感应探头接触水面后，地面操作人员将取样泵继续下行至预设取样深度米数，取样泵接触水面后自启动，开始吸取地下水通过动力传输到地面，开始洗井；满足洗井要求后，轻轻向上提取取样泵至地面，将调速按钮旋转至原位，本次洗井工作完成。

一种使用该便携直流螺杆式地下水环境监测井专用取样泵进行取样的方法，包括以下步骤：

(1)取样装置的安装：安装前检查确定各部件是否完好，配件是否齐全，调速旋钮确保关闭；安装锂电池；安装宝塔接头、过滤器和提环；将出水管一端***宝塔接头，钢丝绳穿过弹簧扣后用钢丝绳卡子紧固，弹簧扣穿进提环后拧紧螺母，安装完成；

(2)取样装置的调节：取样装置安装到位以后，把水管与取样泵连接，根据取样流速等要求，选择较小的功率，旋转调速旋钮到较小的流速，此时取样泵处于等待起泵状态；

(3)取样过程：将取样泵向下放入钻孔中，当水面感应器接触水面后，地面操作人员将取样泵继续下行至预设取样深度米数，取样泵接触水面后自启动，开始吸取地下水通过动力传输到地面，在宝塔接头的取样管处接上取样瓶，开始取样；取水量满足要求后，轻轻向上提取取样泵至地面，将调速按钮旋转至原位，本次取样工作完成。

(3)有益效果：

一、该取样泵通过设计将泵体和电源合并为一体，解决了电池或柴油机体积大、携带不便的问题；

二、该取样泵所有触水部件包括钢丝绳均为304不锈钢材质、内置隔膜为聚四氟乙烯材质，不吸附水中离子或有机物，对水质影响小，无二次污染；

三、该取样泵设计流量可调，调节范围为1.15～2.3m³/h，大流量可满足洗井要求、效率高；小流量可满足取样要求，对地下水的扰动小；

四、该取样泵直径为75mm，长度范围为640mm，重量范围为5.0～8.0kg，整体的体积与重量都较小，小巧轻便、方便易携；

五、该取样泵通过设计使取水控制装置与泵芯一体，泵体下放接触到水后泵芯即时启动取水，泵体提升离开水面后泵芯即时自动关闭，实现了取样的自动化。

附图说明

图1为本发明的外部结构图；

图2为本发明的内部结构图；

图3为本发明下壳体下端面示意图；

图4为本发明下壳体下端剖视图；

图5为本发明下壳体旋出时示意图；

图6为本发明锂电池安装示意图；

图7为本发明电池定位块安装示意图；

附图标记如下：1-下壳体，2-上壳体，3-进水管，4-提环，5-出水管，6-过滤器，7-泵芯，8-调速旋钮，9-弹簧，10-控制器，11-底座，12-锂电池，13-定触片，14-动触片，15-电池定位块，16-滑杆。

具体实施方式

下面结合附图1-7和实施例对本发明进一步说明：

一种便携直流螺杆式地下水环境监测井专用取样泵，其包括：泵壳，泵芯7，锂电池12，控制器10，浮子开关，调速旋钮8。

该泵壳呈圆柱形桶状结构，其包括上壳体2和下壳体1，上壳体2和下壳体1的侧壁通过塑料连接带连接，在上壳体2内部从上至下依次设置有第一容纳腔、第二容纳腔，在下壳体1内部设有第三容纳腔，所述上壳体2和下壳体1通过螺纹紧固连接，在上壳体2的上端面固定有提环4；该泵芯7固定在第一容纳腔内，其进水管3和出水管5均从上壳体2的上端面穿出，其出水管5与宝塔接头连接，其进水管3的端部与上壳体2的上表面平齐且设置有过滤器6(如过滤网)，在进水管3端口的一侧的上壳体2上表面固定有水面感应探头(如水位传感器)；该锂电池12从上壳体2下端放置于第二容纳腔内，其为48V，在锂电池12的下方插装有电池定位块15，下壳体1的上端拧入上壳体2时依次将电池定位块15和锂电池12顶紧在第二容置腔内；该控制器10固定在第三容纳腔内，其由多层电路板封装在一起构成；该浮子开关设置在下壳体1的下端面上，其包括弹簧9、底座11、滑杆16、动触片14、以及定触片13，所述滑杆16的下端竖直固定在底座11的上表面，上端竖直固定在下壳体1的下端面上，所述定触片13套在滑杆16上且固定在下壳体1的下端面上，所述弹簧9套设在滑杆16上且其下端固定在底座11上，上端固定在动触片14的下表面，所述动触片14滑动设置在滑杆16上，其在弹簧9拉力的作用下保持在滑杆16的下部，动触片14为中空浮子，当动触片14完全浸入水中后，水对动触片14的浮力大于弹簧9的拉力，使动触片14沿滑杆16向上滑动与定触片13接触，调速旋钮8设置在下壳体1的下端面上，其为无级变频调速；该控制器10分别与泵芯7、浮子开关、锂电池12、水面感应探头、调速旋钮8、互相通过导线连接。

本实施例中，泵壳内部为密封式腔体，在泵芯7的进水管3和出水管5与上壳体2的连接处设有内置隔膜，在定触片13的导线与下壳体1的下端面连接处设有内置隔膜，在调速旋钮8与下壳体1的连接处设有内置隔膜，从而保证泵壳内部不进水，对锂电池12、控制器10、泵芯7进行保护。

本实施例中，所述定触片13为压力传感器，当动触片14沿滑杆16向上滑动与定触片13接触时，压力传感器产生电流信号，并将该电流信号传送给控制器10，控制器10使锂电池12对泵芯7的供电电路进行供电，当泵体继续向下使水面感应探头没入水面后，水面感应探头产生一个电信号给控制器10，使控制器10可控制泵芯7的供电电路上的电器元件(如电磁开关)导通，使泵芯7开始工作进行取样或洗井工作。

本实施例中，所述泵壳的直径为75mm，长度为640mm。

本实施例中，所述泵壳和提环4均采用304不锈钢材质。

本实施例中，所述内置隔膜为聚四氟乙烯材质。

一种使用该便携直流螺杆式地下水环境监测井专用取样泵进行洗井的方法，包括以下步骤：

(1)洗井装置的安装：安装前检查确定各部件是否完好，配件是否齐全，调速旋钮8确保关闭；安装锂电池12；安装宝塔接头、过滤器6和提环4；将出水管5一端***宝塔接头，钢丝绳穿过弹簧9扣后用钢丝绳卡子紧固，弹簧9扣穿进提环4后拧紧螺母，安装完成；

(2)洗井装置的调节：洗井装置安装到位以后，把水管与该取样泵连接，根据洗井的使用要求，选择较大的功率，旋转调速旋钮8到较大的流速，此时取样泵处于等待起泵状态；

(3)洗井过程：将取样泵向下放入钻孔中，当水面感应探头接触水面后，地面操作人员将取样泵继续下行至预设取样深度米数，取样泵接触水面后自启动，开始吸取地下水通过动力传输到地面，开始洗井；满足洗井要求后，轻轻向上提取取样泵至地面，将调速按钮旋转至原位，本次洗井工作完成。

一种使用该便携直流螺杆式地下水环境监测井专用取样泵进行取样的方法，包括以下步骤：

(1)取样装置的安装：安装前检查确定各部件是否完好，配件是否齐全，调速旋钮8确保关闭；安装锂电池12；安装宝塔接头、过滤器6和提环4；将出水管5一端***宝塔接头，钢丝绳穿过弹簧9扣后用钢丝绳卡子紧固，弹簧9扣穿进提环4后拧紧螺母，安装完成；

(2)取样装置的调节：取样装置安装到位以后，把水管与取样泵连接，根据取样流速等要求，选择较小的功率，旋转调速旋钮8到较小的流速，此时取样泵处于等待起泵状态；

(3)取样过程：将取样泵向下放入钻孔中，当水面感应器接触水面后，地面操作人员将取样泵继续下行至预设取样深度米数，取样泵接触水面后自启动，开始吸取地下水通过动力传输到地面，在宝塔接头的取样管处接上取样瓶，开始取样；取水量满足要求后，轻轻向上提取取样泵至地面，将调速按钮旋转至原位，本次取样工作完成。

该便携直流螺杆式地下水环境监测井专用取样泵的有益效果：

一、该取样泵通过设计将泵体和电源合并为一体，解决了电池或柴油机体积大、携带不便的问题；

二、该取样泵所有触水部件包括钢丝绳均为304不锈钢材质、内置隔膜为聚四氟乙烯材质，不吸附水中离子或有机物，对水质影响小，无二次污染；

三、该取样泵设计流量可调，调节范围为1.15～2.3m³/h，大流量可满足洗井要求、效率高；小流量可满足取样要求，对地下水的扰动小；

四、该取样泵直径为75mm，长度范围为640mm，重量范围为5.0～8.0kg，整体的体积与重量都较小，小巧轻便、方便易携；

五、该取样泵通过设计使取水控制装置与泵芯7一体，泵体下放接触到水后泵芯7即时启动取水，泵体提升离开水面后泵芯7即时自动关闭，实现了取样的自动化。

本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。