專利名稱：使用液力管接頭進行地下水采樣的裝置和方法
技術領域：
本申請涉及使用液力管接頭(hydraulic couplers)進行地下水采樣的裝置和方法，憑此裝置和方法，能在井眼內(nèi)多個深度上容易地且同時地進行地下水的采樣工作。
背景技術：
一般地，地下水的采樣工作可以利用水泵來進行，或者也可以通過將采樣器下降到單個井眼內(nèi)的目標深度來實現(xiàn)。利用泵送進行的地下水采樣方法根據(jù)抽水速率可以被分成基于容積的清洗和采樣以及低流量清洗和采樣。在前者中存在著這樣的問題，比方說由于大量的地下水被泵送而對井眼內(nèi)的地下水產(chǎn)生的擾亂、采樣時地下水樣品與空氣的接觸以及揮發(fā)性有機化合物的損失。在后者中，低流量清洗和采樣方法，其能夠使得由于抽水而導致的井眼中的地下水的擾亂被最小化，并且能夠使得要被處理的地下水的數(shù)量最小化。 但是，其仍然存在這樣的問題，比方說，與空氣接觸而導致水質的變化、揮發(fā)性有機化合物的損失。尤其地，利用泵送所進行的地下水采樣不適于剖析井眼中不同深度的水質。在這樣的情況下，就需要開發(fā)這樣一種裝置，其能夠在多個深度同時采集地下水樣品從而用于各種各樣的分析目的，而對于在井眼中所使用的采樣器的數(shù)量沒有任何限制。另外，需要開發(fā)一種采樣器，必須能夠在原位條件下密封樣品瓶，從而來防止由于與空氣接觸而導致的水質的改變以及揮發(fā)性物質的任何損失，并且要防止在樣品傳遞期間出現(xiàn)的次級污染，其能夠通過將地下水樣品直接傳遞至實驗室而不需要將樣品移到另一個樣品瓶中來實現(xiàn)上述目的。

發(fā)明內(nèi)容
[技術問題]因此，本發(fā)明旨在解決上述的問題，而且本發(fā)明的一個目的是提供一種使用液力管接頭進行地下水采樣的裝置和方法，其中每一個液力管接頭都被安裝在水采樣管的兩端，并且管接頭的插座和插頭通過氣缸就可以在原位置上被分離開從而密封采樣管。在井眼中使用了多個采樣器，但通過被附接于每一個采樣器的氣缸的運行而能夠在不同目標深度處同時采集地下水樣品。[技術方案]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種使用液力管接頭進行地下水采樣的裝置，其包括水采樣管30，其頂端與第二插座21連接成單個單元，其底端與第一插頭11連接成單個單元；中央套管50，其用于容納水采樣管30以使第一插頭11突出到底端外面；可以附接地/可拆卸地被連接于第一插頭11的第一插座12 ；在水采樣管30的外部頂端處可以附接地/可拆卸地被連接于第二插座21的第二插頭22 ；以及一端被連接于第二插頭22的提升元件40，其用于提升水采樣管30。另外，水采樣管30在其頂端被連接于第二插頭22，在其底端被連接于第一插座 12，從而來打開水采樣管30的兩端，并且其后，水采樣管30被定位于地下水井眼中的目標深度處，從而允許地下水樣品流入到水采樣管30中。另外，當水采樣管30向上移動時，因為每一個插座蓋13都定位在第一插座12和第二插座21的外圓周處，且每一個插座蓋13都被中央套管50的底面α和形成在中央套管50內(nèi)部的凸起部分β保持住并因此被推向底端，第一插座12則被從第一插頭11上分離開來而第二插座21則被從第二插頭22上分離開來，從而密封住水采樣管30的兩端。另外，第一插座12被插入到且被安裝在下套管51中，該下套管51被連接于中央套管50的底端，從而當?shù)谝徊遄?2從第一插頭11上分離開來時使得第一插座12落入到下套管51中，并且因此防止了第一插座12丟失。另外，多個地下水采樣器利用連接單元W在縱向上連續(xù)地彼此/相互相連，并定位于多個深度上，以在井眼中的不同深度處同時采集地下水樣品。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，其提供了一種使用液力管接頭進行地下水采樣的方法，其包括以下步驟將位于水采樣管30頂端處的第二插座21連接于第二插頭22并且將位于水采樣管30底端的第一插頭11連接于第一插座12來組合地下水采樣器，從而打開水采樣管30的兩端的步驟SlOO ；將多個地下水采樣器設置于地下水井眼內(nèi)的各目標深度上的步驟S200 ；使用提升元件40提升水采樣管30從而在水采樣管30的兩端處各管接頭插座分別與各插頭分離以密封水采樣管30的兩端的步驟S300 ；以及在將地下水采樣器從井眼中拉出來后通過使水采樣管30與地下水采樣器分離來確保地下水樣品的步驟S400。[技術效果]如上所述，根據(jù)本發(fā)明的使用液力管接頭進行地下水采樣的裝置是在用于盛放地下水樣品的水采樣管開放的這樣一種狀態(tài)下被安裝到地下水井眼的目標深度處的。因此， 其具有防止水采樣管由于水壓而被變形或者破裂的效果，而水壓則隨著深度的增加而增加。另外，根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明具有這樣的效果，即通過使用單個水采樣管就能夠采集大量的地下水樣品。另外，根據(jù)本發(fā)明，在地下水采樣器被彼此相連且被使用時，通過提升元件的單個操作就可以同時在多個深度處采集地下水樣品。另外，根據(jù)本發(fā)明，地下水采樣器在樣品被采集的深度上被原位密封起來。因此， 地下水樣品能被輸送到實驗室，卻不會存在由于和空氣接觸而導致的水質的任何變化也不會存在揮發(fā)性有機化合物的任何損失。另外，根據(jù)本發(fā)明，水采樣管在凈化之后可以重新使用。因此，本發(fā)明是經(jīng)濟合算的并且是對環(huán)境有利的。


本發(fā)明的這些以及其他方面和優(yōu)點從下面結合附圖對于具體實施例的說明當中將會變得顯而易見并且更加容易被理解圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的地下水采樣器被安裝的安裝視圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的地下水采樣器的分解透視圖；圖3是示出圖2中的地下水采樣器的組合透視圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的地下水采樣器的操作的正視平面圖5是示出圖4中的“A”和“B”部分的局部放大視圖；圖6是示出各地下水采樣器的連續(xù)連接的透視圖；圖7是圖6中的各地下水采樣器的安裝視圖；圖8是示出在根據(jù)本發(fā)明的地下水采樣器中采集樣品的方法的流程圖。主要元件的附圖標記的簡要說明10第一管接頭11第一插頭
12第一插座13插座蓋
14底部流入口15插頭銷
16插座銷20第二管接頭
21第二插座22第二插頭
23頂部流入口30水采樣管
40提升元件41連接管
42地下水流入口43氣缸
44活塞50中央套管
50'，51' ，52' ，53'流入口 51 下套管
52上套管53最上面套管
60連接環(huán)
C 連接單元H:井眼L 連接線P 泵W:線β 凸起部分。
具體實施例方式應當理解的是，附圖中所顯示的或者說明書中所描述的元件的詳細的結構以及排列不應被解釋為對于本發(fā)明的應用的限制。本發(fā)明可以按照多種替換形式而被實施，并且也可以按照不同的方法來實現(xiàn)。用于描述裝置或者元件的方向的術語或者措辭(例如，“前”、“后”、“上”、“下”、 “頂”、“底”、“左”、“右”以及“側”等等)被用于簡化對于本發(fā)明的說明。因此，應當理解的是，這些術語并不意味著相關的裝置或者元件必須僅僅處在這一特定的方向上。還應當理解的是，盡管術語“第一”、“第二”等等在這里可以被用于描述不同的元件，但是這些元件不應該被這些術語所限制。這些術語僅僅是被用于將一個元件與另一個元件區(qū)分開來，而不是要來指示相對的重要性或目的。正如這里所使用的，單數(shù)形式“一個”和“這個”也是可以表達來包括復數(shù)形式，除非文本清楚地給予了指示。本發(fā)明現(xiàn)在在下文中將參照附圖而被更加充分地說明，其中顯示了本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式。應當理解的是，說明書以及權利要求書中的術語或者措辭不應當被解釋為通常所使用的詞典中所定義的意思。還應當理解的是，所述措辭或者術語應當被解釋為具有這樣的含義即，要與它們在本發(fā)明的技術思想和相關的技術領域的背景下所具有的含義一致，要基于這樣一個原則發(fā)明人可以適當?shù)囟x這些措詞或者術語的含義從而來最好地闡釋本發(fā)明。因此，本發(fā)明的示例性實施方式能夠有多種更改或者替換的形式，同時本發(fā)明的實施方式通過附圖中的示例的方式來顯示，并且它們在這里將被詳細地說明。但是應當理解的是，并不存在意圖要來將本發(fā)明的示例性實施方式限制于所公開的特定的形式，而恰恰相反，本發(fā)明的示例性實施方式是要來覆蓋所有的落入到本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)的修改、等價物以及替換。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式的使用液力管接頭來進行地下水采樣的裝置和方法將參照附圖1至8而被詳細地描述。如圖所示，根據(jù)本發(fā)明的使用液力管接頭來進行地下水采樣的裝置包括水采樣管30、第一插頭11、第一插座12、第二插座21、第二插頭22、提升元件40和下套管51。水采樣管30具有圓柱形，其兩端是打開的。當?shù)叵滤蓸悠?00被放置到地下水井眼H中的目標深度處以采集地下水樣品時，所述地下水樣品將流入到水采樣管30中并且被儲存在那里。顯然，水采樣管30的長度和直徑可以被制造成為不同的尺寸，這取決于使用者的選擇，以控制收集在水采樣管30中的地下水樣品的量。另外，水采樣管30可以被按照各種各樣的方式而被涂漆或者鍍層，這樣被設置在地下水井眼中的若干深度處的水采樣管30就不會被腐蝕了?；蛘?，水采樣管30可以使用金屬或者合金材料來制造，從而防止它們被腐蝕。第二插座21和第一插頭11被分別與水采樣管30的頂端和底端連接成單個單元。 第二插座21和第一插頭11當附接于/拆卸于液力軟管或類似物時就形成所使用的管接頭。如在公知常識中所披露的那樣，管接頭包括起到供給閥作用的插頭和起到流入閥作用的插座。簡要地，在插頭的一端形成有插頭銷15，以便能被插入并在插頭內(nèi)縱向地突出，在插座的一端形成有插座銷16，以便能被插入并在插座內(nèi)縱向地突出。下面將描述操作方法通過向后拉動沿插頭的外圓周形成的插座蓋13而使插頭與插座相連。在插頭與插座相連之后，隨著插頭銷15與插座銷16開始接觸，插頭銷15和插座銷16以彼此相反的方向被推動，從而形成操作性地連接在插座和插頭之間的通道。當插頭從插座上分離開來時，插頭銷15和插座銷16突出出來，從而堵塞通道以被關閉。這是公知常識，因此本發(fā)明在此就不在說明書中進行詳細地描述了。中央套管50容納水采樣管30。也就是，呈單個單元的水采樣管30和第二插座21 以及第一插頭11被插入從而被安裝到中央套管50中。在水采樣管30通過提升元件40向上移動的時候，中央套管50保護水采樣管30并且控制與第一插頭11相連的第一插座12 的運動以及與第二插頭22相連的第二插座21的運動，所述提升元件40后面將會描述。中央套管50將被詳細地描述如下中央套管50包括多個流入口 50'，它們被局部地在套管的外圓周表面上在縱向上被鉆出，以允許地下水流入到中央套管50中。該中央套管50具有圓柱形的形狀，其兩端被打開。中央套管50按照這樣的方式容納水采樣管30 水采樣管30的第一插頭11朝向中央套管50的底端的外部突出。也就是說，在僅形成于安裝在中央套管50中的水采樣管30底端上的第一插頭11突出到外面的狀態(tài)下，水采樣管30的底端由中央套管50的內(nèi)部底端進行支撐。形成在水采樣管30頂端的第二插座21由中央套管50的內(nèi)部頂端進行支撐。于是，凸起部分(β)被形成在中央套管50的頂端的內(nèi)圓周表面上，從而突出出來防止水采樣管30的第二插座21從中央套管50的頂端上移除。也就是，第二插座21的頂端被凸起部分(β)保持在中央套管50的內(nèi)部。在本發(fā)明中，中央套管50被構造成具有可分離的/可連接的中端，以在第二插座 21和第一插頭11分別被形成在水采樣管30的頂端和底端上的情況下將水采樣管30安裝到中央套管50中。也就是，水采樣管30被固定于中央套管50的內(nèi)部。下套管51被連接于中央套管50的底端，以便被延伸。在第一插座12被連接于在中央套管50的底端向外突出的第一插頭11時，下套管51被連接于中央套管50，這樣第一插頭11和第一插座12就被定位于下套管51中了。類似于中央套管50，下套管51包括在其外圓周表面上被鉆出的多個流入口 51 ‘， 以允許地下水流入到下套管51中。當?shù)谝徊遄?2被操作地連接于第一插頭11時，地下水被允許通過第一插座12的另一個開口端(也就是底部流入口 14)流入水采樣管30的底端。換句話說，由于與第一插頭11相連的第一插座12被放置在中央套管50的底面α 上，地下水將不能夠流進中央套管50。當水采樣管30在第一插頭11被連接于第一插座12的同時向上移動時，位于第一插座12外圓周上的插座蓋13由中央套管50的底面α來保持，并且因此它被推向底端，這樣第一插座12就從第一插頭11上分離開，并且因此第一插座12就會位于下套管51中。于是，下套管51防止了從第一插頭11上分離開的第一插座12丟失。另外，連接環(huán)60被形成在下套管51的底面上。當根據(jù)本發(fā)明的多個地下水采樣器被縱向地連接起來時，線W或者類似物被用于將地下水采樣器彼此/相互地連接起來。提升元件40被設置在中央套管50的外面頂端處。該提升元件40與連接于第二插座21的第二插頭22形成單個單元。也就是說，該提升元件40與第二插頭22的頂端連接成單個單元。當?shù)诙孱^22借助于提升元件40的操作而向上移動時，被連接于第二插頭22的整個水采樣管30將向上移動。更詳細地，提升元件40被連接于第二插頭22的另一個開口端。連接管41位于第二插頭22和提升元件40之間，以允許地下水流入第二插頭22的該另一個開口端(也就是頂部流入口 2 。多個地下水流入口 42被鉆在連接管41的外圓周表面上，這樣地下水流入到第二插頭22的該另一端中。與中央套管50相連的上套管52被安裝在連接管41的外面。多個流入口 52'被形成于上套管52的外圓周表面上。當水采樣管30被設置在地下水井眼中的目標深度時，在井眼中的地下水通過上套管52的流入口 52'流入到連接管41的地下水流入口 42中之后，流入到地下水流入口 42中的地下水被允許借助于穿過被連接于第二插頭22的第二插座21、穿過第二插頭22的上流入口 23而流入到水采樣管30中。另外，與上套管52相連的最上面套管53被安裝在提升元件40的外圓周的外面， 以保護提升元件40。多個流入口 53'被形成在最上面套管53的外圓周表面上，以允許地下水流入到最上面套管53中。連接環(huán)60被形成在最上面套管53的外頂端，從而在多個根據(jù)本發(fā)明的地下水采樣器需要被連續(xù)地彼此/互相連接時被使用。提升元件40可以使用利用液壓缸的液壓提升元件、利用氣壓缸的氣壓提升元件、 利用電動氣缸的電動提升元件或者類似物。該提升元件可以由使用者來進行不同的應用， 只要它適合于提升水采樣管30。提升元件40通過連接線(例如軟管L)連接于地面G。壓縮機(或者氮氣罐P) 或者類似物于地面上被準備。當使用氣力時，空氣或者氮氣就會被供應給提升元件40的內(nèi)部，這樣活塞44在氣缸43中向上移動形成提升元件40。具有上述構造和結構的使用根據(jù)本發(fā)明的實施方式的液力管接頭進行地下水采樣的裝置的操作以及原理將被描述如下1.將第二插頭22和第一插座12分別連接于被設置在水采樣管30頂端和底端上的第二插座21和第一插頭11從而使水采樣管30的兩個端部打開的步驟100 在第二插座 21和第一插頭11分別與水采樣管30頂端和底端連接成單個單元的情況下將水采樣管30 安裝在中央套管50中。第一插座12在中央套管50的底端的外面被連接于第一插頭11，這樣第一插頭11就被可操作地連接于第一插座12，并且水采樣管30的底端是打開的。下套管51被設置在第一插頭11和第一插座12的外面，并且然后下套管51被連接于中央套管 50。上套管52在水采樣管30 (更具體地，中央套管50)的外面頂端處被連接于中央套管50，并且第二插頭22被連接于第二插座21，這樣第二插座21就被可操作地連接于第二插頭22，并且水采樣管30的頂端是打開的。然后，最上面套管53在提升元件40的外面被連接于上套管52。另外，提升元件40的活塞44被維持成突出到氣缸43外面一個預定長度。這是為了將活塞44拉入氣缸43，這樣水采樣管30在它被設置在目標深度之后向上移動。2.通過在地下水井眼中目標深度處使用多個地下水采樣器來采集地下水樣本的步驟S200 當多個地下水采樣器被應用于井眼中時，由于每個水采樣管30的頂端和底端都是打開的，地下水將流入到水采樣管30底端，也就是說，流入第一插座12的底部流入口 14， 并且流向水采樣管30的頂部，換句話說，就是第二插頭22的上流入口 23，直到地下水采樣器到達目標深度。因此，地下水縱向流動同時填充水采樣管30的內(nèi)部。3.通過關閉水采樣管30的兩端來將地下水存儲在水采樣管30中的步驟S300 當提升元件40的活塞44被牽拉時，被連接于提升元件40的連接管41和第二插頭22將向上移動，因此使整個水采樣管30向上移動。第一插座12和第二插座21分別由中央套管50的底面(α )和形成于中央套管50 頂端內(nèi)的凸起部分(β)來保持，并且因此它們被推向底端，從而被從第一插頭11和第二插頭22上分離開來，這樣水采樣管30的兩端都被密封起來，從而能夠采集到地下水。當提升元件40運行時，第一管接頭10被首先分離開，并且隨后第二管接頭20被分離開。但是在此之間所存在的時間差是非常小的，因此第一管接頭10和第二管接頭20 被認為是幾乎同步地被分離開的。隨著第一和第二插座12和21被分離開，水采樣管30的兩端被密封，這樣在目標深度所采集的地下水樣品就被保存在水采樣管30中了。4.通過將地下水采樣器從井眼中拉出來安全獲取地下水樣品的步驟S400 當?shù)叵滤畼悠繁皇占剿蓸庸?0中時，采樣器就被拉出到地面上，并且從地下水采樣器100上分離開的水采樣管30被轉送到實驗室中。根據(jù)本發(fā)明，可以使用單個的地下水采樣器，或者可以通過使用用于連續(xù)地連接各采樣器的各種連接單元中的任何一個來使用多個地下水采樣器。在本發(fā)明中，連接單元C 使用了被形成在水采樣管的頂端和底端(最上面套管53的頂端，下套管51的底端)上的連接環(huán)60。為了將多個地下水采樣器彼此/互相連接起來，連接環(huán)60通過各種連接線(例如線W)連接起來，這樣多個地下水采樣器就可以被同時使用。另外，在使用多個地下水采樣器的時候，連接線W的長度可以被調(diào)整，以將每個水采樣管設置到不同的目標深度處。(連接環(huán)60可以被直接地連接于各采樣器之間。)也就是，當被連續(xù)地彼此/相互連接的各地下水采樣器被放置到地下水井眼中時，在每一個不同深度處的每一個水采樣管都能夠采集到地下水。另外，為了各套管(比方說分別連接于中央套管50的頂端和底端的上套管52和下套管51、以及與上套管52相連的最上面套管5 之間的相互連接，內(nèi)螺紋或外螺紋被形成在每個管的端部的外圓周表面上，兩個相關的管隨著擰緊而被連接于彼此。但是，各管之間的連接結構可以由使用者進行改變，只要其能夠將各管彼此之間連接起來或者分離開來。另外，根據(jù)本發(fā)明的地下水采樣器的使用也不受到地下水的限制。其可以被應用于采集地表水、其他液體或氣體的樣品。盡管本發(fā)明已經(jīng)參照其示例性實施方式進行了具體圖示和描述，但本領域技術人員應該理解的是，在形式上以及細節(jié)上可以進行各種各樣的改變，只要不脫離本發(fā)明通過后面的權利要求所限定的精神和范圍即可。
權利要求
1.一種使用液力管接頭進行地下水采樣的裝置，包括水采樣管(30)，其頂端與第二插座連接成單個單元，其底端與第一插頭(11)連接成單個單元；中央套管(50)，其容納水采樣管(30)，從而第一插頭(11)突出到中央套管底端外面； 第一插座(12)，其可附接地/可拆卸地連接于第一插頭(11)； 第二插頭(22)，其在水采樣管(30)的外面頂端處可附接地/可拆卸地連接于第二插座(21)；以及提升元件(40)，其一端與第二插頭0 相連，用于提升水采樣管(30)。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，水采樣管(30)在頂端與第二插頭02)相連，在底端與第一插座(1 相連，以打開水采樣管(30)的兩端，并且其后，水采樣管(30) 被設置在地下水井眼中的目標深度處，以允許地下水樣品流入到水采樣管(30)中。
3.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，當水采樣管(30)向上移動時，因為位于第一和第二插座(12，21)外圓周處的每一個插座蓋(1 都由中央套管(50)的底面(α)和形成在中央套管(50)內(nèi)部的凸起部分(β)來保持并因此被推向底端，第一插座(1 從第一插頭(11)上分離開來且第二插座從第二插頭02)上分離開來，以密封住水采樣管 (30)的兩端。
4.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，第一插座(12)被插入以便被安裝到與中央套管(50)的底端相連的下套管(51)中，從而當?shù)谝徊遄?1 從第一插頭(11)上分離開來時，使得第一插座(1 落入到下套管(51)中，并且因此防止了第一插座(1 丟失。
5.根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的裝置，其中多個地下水采樣器通過連接單元 (W)而被縱向地連續(xù)地彼此/相互連接，以在井眼中的不同深度處同時采集地下水樣品。
6.一種使用液力管接頭進行地下水采樣的方法，包括以下步驟步驟(S100)，其中，將位于水采樣管(30)頂端處的第二插座連接于第二插頭(22)并且將被位于水采樣管(30)底端處的第一插頭(11)連接于第一插座(12)，以打開水采樣管(30)的兩端；步驟(S200)，其中，將地下水采樣器設置于地下水井眼內(nèi)的目標深度處，并在水采樣管 (30)中采集地下水樣品；步驟(S300)，其中，使用提升元件00)提升水采樣管(30)，從而第一和第二插座(12， 21)由中央套管(50)的底面(α)和形成在中央套管(50)內(nèi)部的凸起部分(β)保持并因此被推向底端以從第一和第二插頭(11,2 上分離開來，從而密封水采樣管(30)的兩端； 以及步驟(S400)，其中通過將地下水采樣器從地下水井眼中拉出來確保地下水樣品。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種使用液力管接頭進行地下水采樣的裝置和方法。更加具體地，在地下水采樣器中，每一個管接頭都被連接于由金屬管材料制成的水采樣管的兩端，所述地下水采樣器被設置于地下水井眼中的若干深度處以在這些若干深度上同時采集地下水。一旦采樣器被設置到目標深度上，構成管接頭的插座和插頭就被相互連接在一起，這樣水采樣管的兩端都可以引導地下水自由地流進或者流出。其后，在所述目標深度處，通過使用提升裝置，插座或者插頭在水采樣管的兩端上被允許在管接頭中分離開來，這樣水采樣管的兩端就被密封起來從而實現(xiàn)在若干深度處同時采集地下水樣品。
文檔編號G01N1/10GK102374938SQ20101051814
公開日2012年3月14日 申請日期2010年10月25日 優(yōu)先權日2010年8月9日
發(fā)明者李奉柱, 高坰錫 申請人:韓國地質資源研究院