[0001] 本发明属于地质环境检测技术领域，具体涉及一种矿山开采区地下水污染评估采样装置。

[0002] 有色金属、黑色金属等矿类矿山污染风险程度相对较高，尾矿库、固体废弃物的堆放会对地下水环境造成严重污染，故进行矿区地下水环境状况的调查评估工作是一项地下水生态环境保护的基础工作。

[0003] 目前，针对地下水采样分析通常是根据污染源分布情况在调查范围内设置监测井进行取样，按照采样规范要求在监测井内采集水样之前二十四小时需要进行洗井，从而避免监测井污染地下水而影响水样评估结果准度，但是规范并未对采样装置本身的清洁给出具体要求，因此当前采样过程中大多忽视了采样装置本身以及采样过程中的外界空气与水样接触对最终水样评估结果的影响，另外，规范要求采样瓶内采集水样后严禁出现气泡，当前常用的通过采样泵直接抽吸水样的方式很难规避气泡问题，因此通常需要反复灌装多次才能将采样瓶内成功收集到合格的水样，由此导致采样效率极其低下。

[0018] 为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0019] 需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在另一个元件上。需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者若干个该特征。在本申请的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

[0020] 请一并参阅图1至图7，现对本发明提供的矿山开采区地下水污染评估采样装置进行说明。所述矿山开采区地下水污染评估采样装置，包括机架10、取样罐30、真空泵50、抽水泵60、驱动组件70，以及控制器80；其中，机架10上设有升降接头20；取样罐30转动连接于机架10且转动轴为取样罐30的径向，取样罐30的一端设有第一弹性阀31，第一弹性阀31用于在取样罐30旋转至竖直状态时与升降接头20上下对接，并在升降接头20的顶推作用下开启；取样罐30的另一端设有第二弹性阀32，第二弹性阀32用于可拆卸连接采样瓶40，并在采样瓶40的瓶口抵压作用下开启；真空泵50设于机架10，且具有与升降接头20连接的负压管路51，负压管路51上连接有第一电磁阀511；抽水泵60设于机架10上，具有用于伸入监测井内的抽水管61和与升降接头20连接的排水管，排水管上连接有第二电磁阀62；驱动组件70设于机架10且输出端与取样罐30的转动轴连接，驱动组件70用于带动取样罐30旋转以使洗水晃动冲刷取样罐30的内壁；控制器80设于机架10并与升降接头20、真空泵50、抽水泵60、驱动组件70、第一电磁阀511、第二电磁阀62分别电连接；其中，在升降接头20与第一弹性阀31完成对接时，真空泵50通过开启的第一电磁阀511对取样罐30抽真空；在取样罐30内达到目标真空度时，第一电磁阀511关闭、抽水泵60通过开启的第二电磁阀62向取样罐30内抽取水样。

[0021] 本实施例提供的矿山开采区地下水污染评估采样装置，与现有技术相比，利用机架10支撑在监测井附近地面并将抽水管61伸入监测井内水样液面之下，然后驱动组件70带动取样罐30旋转至第一弹性阀31竖直向下对齐升降接头20，控制器80控制升降接头20升高而实现与第一弹性阀31的密封对接，并使第一弹性阀31在升降接头20的顶推作用下开启，然后开启真空泵50和第一电磁阀511通过负压管路51对取样罐30进行抽真空，在取样罐30的真空度到达目标值（取样罐30可设置与控制器80电连接的负压传感器33）后关闭第一电磁阀511和真空泵50，然后开启第二电磁阀62和抽水泵60向取样罐30内抽入用于一定量的水样用于清洗取样罐30，然后再通过驱动组件70带动取样罐30旋转以使水样对取样罐30的内壁进行冲刷清洗。

[0022] 清洗完成后将清洗水样排出，然后再重新向取样罐30内抽取用于检测的水样，然后将采样瓶40安装在第二弹性阀32上并利用采样瓶40的瓶口抵压作用使第二弹性阀32开启，此时驱动组件70带动取样罐30旋转至采样瓶40位于取样罐30底部的状态，保持该状态直至取样罐30内的水样向下自流灌满采样瓶40，最后取下采样瓶40进行封口即可完成一次采样。

[0023] 通过在采样过程中利用监测井中的水样对取样罐30进行清洗能够避免最终采集的水样中混入其它杂质（包括在其它监测井采样后残留在取样罐30内的水渍和水中杂质）而影响水样评估结果的准度，从而提高采样品质；通过对取样罐30进行抽真空处理一方面能够避免水样中的物质与外界空气接触（出现化学反应）变质而影响评估结果准度，另一方面还能够使水样中的气泡在取样罐30（真空负压作用下）中析出，然后利用自流的方式使水样流满采样瓶40也能够避免进入采样瓶40的水流过激振荡而重新产生气泡，不仅能够提高采样品质，而且能够规避气泡问题，从而提高一次采样成功率，进而提升采样效率。

[0024] 在一些实施例中，参见图1，机架10上设有中间水箱90，中间水箱90的顶部设有进水喷头91，底部设有出水口92；排水管包括第一管和第二管；第一管的一端与抽水泵60连接，另一端与进水喷头91连接，且第一管上连接第二电磁阀62；第二管的一端与升降接头20连接，另一端与出水口92连接，且第二管上设有与控制器80电连接的第三电磁阀63；其中，抽水泵60在第三电磁阀63关闭时通过开启的第二电磁阀62向中间水箱90抽取水样；在中间水箱90的液面淹没出水口92时，第三电磁阀63开启以使水样在取样罐30和中间水箱90的压差作用下进入取样罐30。

[0025] 取样罐30进行抽真空完成后，首先关闭第三电磁阀63、开启第二电磁阀62，抽水泵60通过第一管向中间水箱90内抽取水样，然后开启第三电磁阀63，此时由于取样罐30的压力低于中间水箱90，因此中间水箱90内的水样在压差作用下通过第二管进入取样罐30内，相较于直接通过抽水泵60向取样罐30内抽吸水样的方式能够使水样进入取样罐30的过程更加舒缓，有助于缓解水样进入取样罐30的振荡过激现象，进而减少取样罐30内水样中的气泡含量，在此基础上配合取样罐30内的负压而使水样中的气泡全部析出，从而避免水样流入采样瓶40后仍然夹杂气泡的情况，进一步提高一次采样成功率。

[0026] 在此进水喷头91的作用在于向中间水箱90内抽取用于冲洗的水样时能够使冲洗水样喷洒在中间水箱90的整个内壁上，从而对中间水箱90进行冲洗，然后再冲洗水样进入取样罐30中进行冲洗完成后排空，由此能够避免中间水箱90内残留的其它监测井内的水样而影响本次水样采集品质，从而保证当前位置监测井内的水样评估结果准确度。

[0027] 作为上述中间水箱90的进一步变形方式，请参阅图1，中间水箱90的顶部设置呼吸过滤阀93以使中间水箱90保持常压；中间水箱90的侧壁上下间隔设置有与控制器80电连接的第一水位传感器94和第二水位传感器95；其中，在中间水箱90的液面高于第二水位传感器95时，第三电磁阀63开启，在中间水箱90的液面低于第一水位传感器94时，第二电磁阀62和抽水泵60开启。

[0028] 通过设置呼吸过滤阀93能够在向中间水箱90内抽取水样时向外呼气而避免中间水箱90压力升高，同时也能够在中间水箱90向取样罐30内基于两者压差作用而排水时通过呼吸过滤阀93向中间水箱90补充空气，从而避免中间水箱90因水位下降而出现负压导致水样无法进入取样罐30；在此基础上，通过设置两个水位传感器对中间水箱90内的水位进行实时检测，第二水位传感器95位于出水口92的上方，因此在中间水箱90的液面高于第二水位传感器95时表示水样已经完全淹没出水口92，此时开启第三电磁阀63即可使水样在压差作用下进入取样罐30，在此过程中第二电磁阀62和抽水泵60保持正常运行，当中间水箱90的水位高于第一水位传感器94时，此时可关闭第二电磁阀62和抽水泵60，此时中间水箱90的水位随着水样不断进入取样罐30而下降，当水位下降至低于第一水位传感器94时重启第二电磁阀62和抽水泵60向中间水箱90内补充水样，由此保证水样能够连续稳定进入取样罐30，一方面能够避免抽水泵60连续运行而导致中间水箱90出现水满涨箱问题，另一方面能够避免中间水箱90内水位过低而导致空气进入取样罐30产生气泡。

[0029] 需要说明的是，本实施例中出水口92位于中间水箱90的底部，由于水样能够淹没出水口92且中间水箱90为常压水箱，因此虽然外界空气能够通过呼吸过滤阀93进行过滤后进入中间水箱90，但是进入中间水箱90的空气只能接触到液面表层水样，并不会浸入液面之下的水样内部，更不会由出水口92进入取样罐30，因此能够保证进入取样罐30中的水样与外界空气隔离，从而保证采样品质。

[0030] 一些可能的实现方式中，请参阅图1，抽水管61上设有与控制器80电连接的第四电磁阀611；第二电磁阀62连接有废排管621，第三电磁阀63连接有水洗循环管631，且水洗循环管631与第四电磁阀611连接；其中，抽水泵60用于通过水洗循环管631抽吸取样罐30内的冲洗水样以循环冲洗中间水箱90，并通过废排管621将在循环多次后的冲洗水样排空。

[0031] 在此第二电磁阀62、第三电磁阀63、第四电磁阀611均为受控于控制器80的三通电磁阀，在取样罐30抽真空完成后利用监测井的水样对中间水箱90和取样罐30进行水洗时，首先通过抽水管61和第一管由监测井向中间水箱90内抽取冲洗水样，在此过程中利用进水喷头91将冲洗水样喷洒于中间水箱90的内壁而实现对中间水箱90的洗刷，然后利用第二管使冲洗水样在取样罐30和中间水箱90的压差作用下进入取样罐30内，驱动组件70带动取样罐30旋转晃动水样对取样罐30的内壁进行洗刷，洗刷完成后第三电磁阀63换位使升降接头20与水洗循环管631连通，同时第四电磁阀611换位使水洗循环管631与抽水泵60连通，然后通过抽水泵60将取样罐30内的冲洗水样复抽至中间水箱90再次对中间水箱90进行清洗，如此循环多次后第二电磁阀62换位使第一管与废排管621连通，然后通过抽吸泵将取样罐30中的清洗水样通过废排管621排空，并在取样罐30排空后将第二电磁阀62换位至第二管与水洗循环管631连通，最终通过抽吸泵将中间水箱90的清洗水样排空；通过上述循环多次冲洗过程能够提高取样罐30和中间水箱90的水洗效果，从而提高最终取样品质和水样评估结果的准确度。

[0032] 作为上述升降接头20的一种具体实施方式，请参见图3和图4，升降接头20包括固定管体21、升降管体22和电磁线圈23；固定管体21竖直固定于机架10并用于连接排水管和负压管路51；升降管体22滑动穿设于固定管体21内并与固定管体21的内壁密封抵触，升降管体22的顶端伸出固定管体21并用于对接第一弹性阀31，升降管体22伸出固定管体21的周壁设有耳板221，耳板221上设有永磁体222；电磁线圈23设于机架10且位于永磁体222的正下方，电磁线圈23与控制器80电连接；其中，电磁线圈23在通入正向电流时与永磁体222相斥以使升降管体22上升对接第一弹性阀31，电磁线圈23在通入反向电流时与永磁体222相吸以使升降管体22下降脱离第一弹性阀31。

[0033] 当驱动组件70带动取样罐30旋转至第一弹性阀31竖直朝下时，控制器80控制电磁线圈23通入正向电流，此时电磁线圈23的顶端形成与永磁体222相斥的磁极而向上顶推升降管体22，从而使升降管体22向上滑动而与第一弹性阀31密封对接，当取样罐30需要旋转冲洗时，控制器80控制电磁线圈23的电流反向，从而使电磁线圈23的顶端形成与永磁体222相吸的磁极，由此使升降管体22在电磁线圈23的磁吸作用下向下滑动而与第一弹性阀31分离，结构简单紧凑，动作响应灵敏高效。

[0034] 一些实施例中，结合图3、图5和图7理解，取样罐30的一端形成锥形并具有直通孔34，直通孔34的内端形成锥壁341；第一弹性阀31包括阀杆311和第一弹性件312；阀杆311滑动连接于直通孔34，且一端伸入取样罐30内部形成锥球3111，第一弹性件312套设于阀杆
311并用于使锥球3111弹性抵压锥壁341；其中，阀杆311与直通孔34的孔壁之间具有水样通道313，在升降接头20与阀杆311对接并向上顶推阀杆311时，锥球3111与锥壁341分离以使取样罐30和升降接头20通过水样通道313连通。

[0035] 在此直通孔34的内端即位于取样罐30内部的一端，其内端形成锥壁341能够与阀杆311端部的锥球3111配合对直通孔34形成密封，从而保证取样罐30的常态密封性；当升降接头20向上顶推阀杆311时，锥球3111与锥壁341分离而使取样罐30的内腔与水样通道313连通，进而与升降接头20连通，当升降接头20下滑而撤销对阀杆311的顶推力时，阀杆311在第一弹性件312的顶推作用下复位而使锥球3111重新抵压于锥壁341，由此而借助于升降接头20的升降动作而实现对第一弹性阀31的联动开关控制，操作简单高效。

[0036] 具体地，参见图5和图7，本实施例中阀杆311背离锥球3111的一端设有锥孔3131，锥孔3131用于与升降接头20的顶端密封对接；阀杆311沿其轴向间隔分布有多个与锥孔3131连通的槽口3132，各个槽口3132和锥孔3131共同形成水样通道313。阀杆311端部的锥孔3131便于与升降接头20顶端的锥头实现密封对接，在此由于阀杆311与直通孔34的孔壁滑动配合，因此将阀杆311周壁上设置槽口3132与锥孔3131连通，当锥球3111与锥壁341密封抵触时能够将取样罐30的内腔与各个槽口3132阻隔，当锥球3111与锥壁341分离时取样罐30内的水样（或抽真空时的空气）即可通过两者之间的间隙进入各个槽口3132，进而进入锥孔3131流向升降接头20，结构紧凑可靠。

[0037] 需要说明的是，请参见图4，在一些实施例中，取样罐30背离直通孔34的一端设有用于连接采样瓶40的安装孔35；第二弹性阀32包括导流隔板321、阀板322、推板323以及多个第二弹性件324；其中，导流隔板321设于取样罐30内靠近安装孔35的位置，且导流隔板321的中部设有与安装孔35对齐的出样口3211，出样口3211连接有伸入安装孔35内的出样锥管3212；阀板322与出样口3211对齐且位于导流隔板321背离安装孔35的一侧；推板323位于导流隔板321靠近安装孔35的一侧且间隔分布有多个滑杆3231，各个滑杆3231分别滑动穿设于导流隔板321并与阀板322连接，推板323具有使出样锥管3212穿过的避让孔3232；各个第二弹性件324分别套设于各个滑杆3231并用于使阀板322弹性抵压导流隔板321以封堵出样口3211；其中，在采样瓶40连接于安装孔35时，出样锥管3212插入采样瓶40的瓶口，且采样瓶40的瓶口向上顶推推板323以使阀板322与导流隔板321分离。

[0038] 在此安装孔35具体可以是螺纹孔，也可以是插装孔，采样瓶40的瓶口为直管结构与安装孔35配合，并且瓶口能够穿过安装孔35对推板323施加顶推作用力；当取样罐30清洗完成并收集到用于检测的水样后，取样罐30还处于第二弹性阀32朝上的竖直状态，此时将采样瓶40安装在安装孔35，推板323在采样瓶40的瓶口的顶推作用下带动阀板322与导流隔板321分离，此时取样罐30与采样瓶40通过出样锥管3212而实现连通，因此两者的内部压力趋于一致（由于空间增大因此整体压力减小），然后控制器80控制升降接头20与第一弹性阀31分离后取样罐30在驱动组件70的带动下旋转一百八十度，此时采样瓶40位于取样罐30下方，且取样罐30中的水样于导流隔板321上方通过出样口3211进入出样锥管3212，进而流入采样瓶40中，由于在取样罐30翻转之前采样瓶40已经与取样罐30等压，因此能够保证取样罐30翻转之后其内部用于检测的水样顺利流入采样瓶40内，避免出现采样瓶40内压力高于取样罐30而导致水样无法顺利流入采样瓶40的情况，不仅能够通过自流灌装的方式降低水样中产生气泡的风险，而且能够提高采样效率。

[0039] 图6所示为采样瓶40的一种具体结构，采样瓶40的瓶口内设有穿刺膜41，穿刺膜41上设有封膜42；其中，在采样瓶40连接于安装孔35时，出样锥管3212刺穿穿刺膜41，封膜42用于在采样完成后封堵穿刺膜41上的穿孔。采样瓶40为经过预处理的洁净容器，通过穿刺膜41进行封口处理，穿刺膜41和封膜42具体可以是医用橡胶或塑料薄膜，在安装采样瓶40之前穿刺膜41处于完好状态，安装采样瓶40时首先揭开封膜42，在安装过程中利用出样锥管3212的尖端刺破穿刺膜41并利用穿刺膜41上形成的穿孔箍紧出样锥管3212，从而保证采样瓶40与取样罐30之间的连接密封性，在采样瓶40内流满水样后，取下采样瓶40重新将封膜42覆盖在穿刺膜41上，从而保证采样瓶40的密封性，不仅能够避免外界空气接触水样而影响水样评估结果准度，而且能够避免水样泄露，方便样品转运。

[0040] 示例性的，请参见图1和图2，驱动组件70包括第一齿轮71、摇杆72、环轨73、连杆74，以及旋转驱动件75；其中，第一齿轮71转动连接于机架10且第一齿轮71上设有偏心轴
711；摇杆72的一端套装于取样罐30的转动轴；环轨73设于机架10且位于第一齿轮71和摇杆
72之间；连杆74的一端与摇杆72的另一端转动连接，另一端与偏心轴711转动连接；连杆74上设有导向轮741，导向轮741滚压于环轨73；旋转驱动件75设于机架10并与控制器80电连接，且输出端设有第二齿轮751，第二齿轮751与第一齿轮71啮合。

[0041] 旋转驱动件75具体可以是与控制器80电连接的电机，旋转驱动件75的第二齿轮751带动第一齿轮71旋转，从而通过连杆74带动摇杆72摆动，在此利用滑轨的对导向轮741的导向作用能够使摇杆72形成三百六十度的旋转而带动取样罐30整体旋转，从而保证冲洗水样对取样罐30内壁的冲洗全面性，同时也能够使取样罐30旋转并保持在竖直状态进行水样采集，工作过程稳定可靠。

[0042] 具体的，上述偏心轴711的偏心量、环轨73的半径、摇杆72两端连接点的间距三者相等，由此保证第一齿轮71对摇杆72旋转的同步驱动，避免摇杆72无规则摆动，提高运动流畅性和稳定性。

[0043] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。