可攜式可控自動化土壤氣體定量採樣裝置製造方法
2023-11-04 05:35:17
可攜式可控自動化土壤氣體定量採樣裝置製造方法
【專利摘要】一種可攜式可控自動化土壤氣體定量採樣裝置，包括鑽頭部(1)和氣體採樣部(2)，其特徵在於：所述鑽頭部(1)包括鑽頭尖(101)，鑽頭尖(101)上設有卡齒(101a)，鑽頭尖(101)上方是鑽頭連接部(102),鑽頭連接部(102)外側面上設有採樣進氣孔(102a)，採樣進氣孔(102a)通過鑽頭內部孔道與鑽頭尾部(103)連接管安裝孔(103a)貫通，取樣連接管(104)一端插入固定裝在鑽頭尾部(103)連接管安裝孔(103a)內，取樣連接管(104)穿過衝擊管(105)，本發明提供一種可攜式土壤氣體定量採樣裝置，能夠進一步採集到土壤深處的氣體樣品，實現自動化控制採樣速度和氣體量從而採集到與真實狀況複合的氣體樣品，鑽頭可回收節約成本，提高採集的效率，整個裝置結構簡單，安裝方便。
【專利說明】可攜式可控自動化土壤氣體定量採樣裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及環境工程【技術領域】，具體講就是涉及對地下土壤汙染狀況進行調查過程中用於土壤氣體採集的可攜式可控自動化土壤氣體定量採樣裝置。
【背景技術】
[0002]隨著科技的發展，各類工業製造業迅猛發展，伴隨著企業生產經營活動而產生的土壤和地下水汙染問題已經成為當今世界面臨的一個重要環境問題。其中，加油站、儲油庫等油品儲存場地是典型的土壤中油類汙染的來源。這類油類有機汙染場地土壤中含有發性有機物VOCs和半揮發性有機物SVOCs，當油品發生滲漏時，這些汙染物中的VOCs及SVOCs組分將會揮發至土壤氣體中，形成混有汙染物的土壤氣體，因而採集土壤氣體樣並測定揮發性有機物是一種快速判定調查場地是否發生滲漏汙染的快速調查方法。
[0003]中國專利2011159118設計的一種土壤氣體的收集裝置，用於土壤表層以下10cm的痕量氣體收集測定，該裝置由依次連接的無底面的圓錐臺狀氣室體下埠與管狀連接環一端直接相連，管狀固定管上端管口與管狀連接環的另一端呈套入式相連，並嵌入於設置在管狀連接環外壁上的斜面橡膠密封圈，進而保證氣密性，管狀固定管的下端管口呈刀口狀，便於直接插入土壤。
[0004]現有的另一種緩衝式土壤氣體取樣裝置，用於土壤表層3-5cm內溫室氣體N20、C02和ch4採樣，該裝置由注射器，閥門、抽氣口，抽氣導管，箱體，氣囊，水封槽，基座組成，由於其在箱體上增設了氣囊，故在整個貯存取樣的過程中、取樣過程中箱體內外的氣壓通過氣囊緩衝調節後始終保持平衡狀態，防止了箱體向外或向內的漏氣，保持了箱體內貯存氣體的質量；同時也克服了土壤氣體自然釋放受抑制的難題，提高了對土壤釋放氣體測定數據的可靠性。
[0005]以上研究的土壤氣體採樣均為人工收集，對於採樣的氣量和採樣速度的控制精度不高，並且採樣深度與場地汙染調查時有所不同，對於汙染場地調查時的土壤氣體採樣一般要在表層50cm以下收集氣體，且對米樣的氣量,米樣速度都有一定的要求，因此已有技術方案不適用於場地汙染調查時的土壤氣體採樣。
[0006]而現有的適用於一般大氣的氣體採樣技術，如真空氣體採樣技術，由於其技術已經較為成熟，能夠在一定程度上控制採樣的量和採樣速度，一般的真空採樣箱其原理是使用真空泵將箱體內空氣抽出形成負壓，樣品氣體由採樣口進入氣袋，通過視窗口觀察氣袋的填充狀態，控制採樣充氣量不能超過採樣袋最大體積的80%。因此，現在將大氣採集技術用於土壤氣體採集，但是現有的氣體真空採樣裝置沒有配套的鑽孔和氣體收集裝置，用於土壤氣體採集時只能臨時另配其他鑽孔和收集裝置，一般的採樣箱本身也存在著一些缺陷，並不完全適用於土壤氣體採樣。主要問題如下:
[0007](1)採樣前，不能將氣體收集管路和氣袋內的氣體排出，導致樣品不純，易受到幹擾氣體的影響；
[0008](2)採樣時，採樣箱閉合後，僅憑視窗口，內部無照明，導致難以觀察氣袋充氣量；[0009](3)採樣時，採樣速度不能控制，導致採集的樣品不符合土壤氣體採集對採樣速度的要求；
[0010](4)採樣時，氣袋的充氣量僅憑肉眼觀察來判斷，導致前後採集的氣袋充氣量不一致；
[0011](5)採樣完成後，用於鑽孔的鑽頭不能回收，導致採樣成本較高。
【發明內容】
[0012]本發明的目的是針對現有的土壤氣體定量採樣裝置自動化採集程度不高，採集到的土壤氣體深度不深，並且採集到氣體與實際狀況存在較大誤差的技術缺陷，提供一種可攜式土壤氣體定量採樣裝置，能夠進一步採集到土壤深處的氣體樣品，控制採樣速度和氣體量從而採集到與真實狀況複合的氣體樣品，提高採集的效率。
[0013]技術方案
[0014]為了實現上述技術目的，本發明設計一種可攜式可控自動化土壤氣體定量採樣裝置，包括鑽頭部和氣體採樣部，其特徵在於:所述鑽頭部包括鑽頭尖，鑽頭尖上設有卡齒，鑽頭尖上方是鑽頭連接部，鑽頭連接部外側面上設有採樣進氣孔，採樣進氣孔通過鑽頭內部孔道與鑽頭尾部連接管安裝孔貫通，取樣連接管一端插入固定裝在鑽頭尾部連接管安裝孔內，取樣連接管穿過衝擊管，衝擊管一端裝在鑽頭連接部上，衝擊管另一端裝有用於密封的氣密組件，取樣連接管穿過衝擊管後連接到氣體採樣部；
[0015]所述氣體採樣部包括採樣箱，採樣箱內裝有採樣袋，採樣箱上與採樣袋對應位置設有切斷電源繼發器，採樣箱外裝有二位五通氣路切換控制閥門，取樣連接管穿過衝擊管後的一端連接到二位五通氣路切換控制閥門的進氣口，二位五通氣路切換控制閥門的排氣口通過排氣連接管連接到真空泵上，採樣袋通過採樣連接管連接到二位五通氣路切換控制閥門的採樣口，採樣連接管一端裝在二位五通氣路切換控制閥門的採樣口，另一端伸入密封的採樣袋中，採樣箱上設有負壓孔，負壓孔上裝有負壓連接管，負壓連接管連接到真空泵上，真空泵有電源控制器提供電源，電源控制器通過切斷電源繼發器202控制開閉；
[0016]所述採樣箱上設有恆壓調節器，恆壓調節器裝在採樣箱箱壁上。
[0017]有益效果
[0018]本發明提供一種可攜式土壤氣體定量採樣裝置，能夠進一步採集到土壤深處的氣體樣品，實現自動化控制採樣速度和氣體量從而採集到與真實狀況複合的氣體樣品，鑽頭可回收節約成本，提高採集的效率，整個裝置結構簡單，安裝方便。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]附圖1是本發明中採樣箱打開後連接關係示意圖。
[0020]附圖2是本發明中鑽頭部結構示意圖。
[0021]附圖3是本發明中氣密組件結構示意圖。
[0022]附圖4是本發明中衝擊槽管結構示意圖。
[0023]附圖5是本發明中採樣箱主視方向結構示意圖。
【具體實施方式】[0024]下面結合附圖和實施例，對本發明做進一步說明。
[0025]實施例
[0026]如附圖1?5所示，一種可攜式可控自動化土壤氣體定量採樣裝置，包括鑽頭部1和氣體採樣部2，其特徵在於:所述鑽頭部1包括鑽頭尖101，鑽頭尖101上設有卡齒101a，鑽頭尖101上方是鑽頭連接部102，鑽頭連接部102外側面上設有採樣進氣孔102a，採樣進氣孔102a通過鑽頭內部孔道與鑽頭尾部103連接管安裝孔103a貫通，取樣連接管104 —端插入固定裝在鑽頭尾部103連接管安裝孔103a內，取樣連接管104穿過衝擊管105，衝擊管105 —端裝在鑽頭連接部102上，衝擊管105另一端裝有用於密封的氣密組件106，取樣連接管104穿過衝擊管105後連接到氣體採樣部2 ；
[0027]所述氣體採樣部2包括採樣箱201，採樣箱201內裝有採樣袋201a，採樣箱201上與採樣袋201a對應位置設有切斷電源繼發器202，採樣箱201外裝有二位五通氣路切換控制閥門203，取樣連接管104穿過衝擊管105後的一端連接到二位五通氣路切換控制閥門203的進氣口 203a，二位五通氣路切換控制閥門203的排氣口 203b通過排氣連接管連接到真空泵204上，採樣袋201a通過採樣連接管連接到二位五通氣路切換控制閥門203的採樣口 203c，採樣連接管一端裝在二位五通氣路切換控制閥門203的採樣口 203c，另一端伸入密封的採樣袋201a中，採樣箱201上設有負壓孔201b，負壓孔201b上裝有負壓連接管，負壓連接管連接到真空泵204上，真空泵204有電源控制器205提供電源，電源控制器205通過切斷電源繼發器202控制開閉；
[0028]所述採樣箱201上設有恆壓調節器206，恆壓調節器206裝在採樣箱201箱壁上。
[0029]進一步，所述鑽頭連接部102與衝擊管105螺紋連接，連接處位於採樣進氣孔102a下方，鑽頭連接部102上設有衝擊管導向部102b。
[0030]進一步，所述氣密組件106包括氣密轉換頭106a，氣密轉換頭106a上連接有密封塞106b，氣密轉換頭106a裝在衝擊管105端頭上，取樣連接管104穿過氣密轉換頭106a和密封塞106b。
[0031]進一步，所述衝擊管105還能夠與衝擊槽管107連接，衝擊槽管107—端套在衝擊管105外，衝擊鑽插入衝擊槽管107另一端中，取樣連接管104從衝擊槽管107上取樣管過孔107a穿出。
[0032]進一步，所述採樣箱201內設有照明設備3。
[0033]進一步，所述採樣201箱上設有觀察窗208。
[0034]進一步，所述衝擊管105為鋼管。
[0035]進一步，所述採樣連接管、取樣連接管和負壓連接管都為PE軟管。
[0036]本發明的工作過程是:第一步是破土鑽孔和壓入鑽頭階段:使用衝擊鑽破開地表硬質混凝土層、鑽孔。接著將鑽頭部1與取樣連接管104 —端連接，取樣連接管104穿過衝擊管105，並從衝擊槽管107上的孔穿出鑽頭部1和衝擊槽管107通過螺紋旋緊，然後使用衝擊鑽在衝擊槽管107向下施加壓力，將鑽頭部1垂向壓入已打出的孔內，直到地面以下
0.5-lm深處(確保在潛水面之上),完成後取下衝擊槽管107,取下衝擊槽管107之後，要置換安裝成氣密組件106，取樣連接管104穿過氣密組件106與二位五通氣路切換閥門203連接上。
[0037]第二步是土壤氣體採集階段:按照圖1將設備管道接線連接，採樣時，先用手或藉助扳手順時針旋衝擊管105，逐漸將鑽頭部1，由於卡齒101a的作用可將鑽頭固定在土壤中，旋轉鋼管即可將鑽頭旋脫脫離衝擊管105 ;然後將衝擊管105向上提起一小段距離，土壤氣體通過進氣口進入取樣連接管104。
[0038]樣品採樣袋201a袋接在採樣箱201內樣品管道上，樣品採樣袋201a中心平放在切斷電源繼發器206下端，可根據氣袋大小，來調節切斷電源繼發器206所在的高度，在真空箱開啟的狀態下，按下箱體側面的電源控制器205上的開關按鈕，箱內照明設備3啟動。將箱子合上扣緊。將箱子電線接通電源，真空泵204電源電線接在電源控制器205的真空泵電源插座上，泵處於關閉狀態。二位五通氣路切換控制閥門203先撥在負壓口。按下真空泵204上的啟動按鈕，真空泵204開始工作。採樣箱201內被抽真空，同時在清洗樣品採樣袋201a和連接土壤的管道，等待數秒後將二位五通氣路切換控制閥門203撥至土壤氣體進樣口。採樣箱201內樣品採樣袋201a正式開始進樣，進樣的速度可以調節恆壓調節器207來控制採樣時間。進樣過程中，操作人員還可以透過箱體上方的觀察窗208實時查看箱內的氣體採樣情況。一旦樣品採樣袋201a進樣充滿時，樣品採樣袋201a頂住箱體上方的切斷電源繼發器206，切斷電源繼發器206將信號反饋至電源控制器205，真空泵1204停止工作，箱內照明設備3亦關閉。打開樣品採樣袋201a，立即關閉土壤樣品採樣袋201a的袋口閥門，並取出土壤氣體樣品袋，完成一個土壤氣體樣品收集。
[0039]第三步是鑽頭回收階段:首先將取樣連接管104從二位五通氣路切換控制閥門203上拔出，然後用手或藉助扳手向下持續按住衝擊管105，並逆時針旋轉衝擊管105，直到旋緊地下的鑽頭部1，最後將衝擊管105和鑽頭部1 一起拔出地面，完成鑽頭回收。
[0040]本發明提供一種可攜式土壤氣體定量採樣裝置，能夠進一步採集到土壤深處的氣體樣品，實現自動化控制採樣速度和氣體量從而採集到與真實狀況複合的氣體樣品，鑽頭可回收節約成本，提高採集的效率，整個裝置結構簡單，安裝方便。
【權利要求】
1.一種可攜式可控自動化土壤氣體定量採樣裝置，包括鑽頭部(1)和氣體採樣部(2)，其特徵在於:所述鑽頭部(1)包括鑽頭尖(101)，鑽頭尖(101)上設有卡齒(101a)，鑽頭尖(101)上方是鑽頭連接部(102)，鑽頭連接部(102)外側面上設有採樣進氣孔(102a)，採樣進氣孔(102a)通過鑽頭內部孔道與鑽頭尾部(103)連接管安裝孔(103a)貫通，取樣連接管(104) —端插入固定裝在鑽頭尾部(103)連接管安裝孔(103a)內，取樣連接管(104)穿過衝擊管(105)，衝擊管(105) —端裝在鑽頭連接部(102)上，衝擊管(105)另一端裝有用於密封的氣密組件(106)，取樣連接管(104)穿過衝擊管(105)後連接到氣體採樣部(2);所述氣體採樣部(2)包括採樣箱(201)，採樣箱(201)內裝有採樣袋(201a)，採樣箱(201)上與採樣袋(201a)對應位置設有切斷電源繼發器(202)，採樣箱(201)外裝有二位五通氣路切換控制閥門(203)，取樣連接管(104)穿過衝擊管(105)後的一端連接到二位五通氣路切換控制閥門(203)的進氣口(203a)，二位五通氣路切換控制閥門(203)的排氣口(203b)通過排氣連接管連接到真空泵(204)上，採樣袋(201a)通過採樣連接管連接到二位五通氣路切換控制閥門(203)的採樣口(203c)，採樣連接管一端裝在二位五通氣路切換控制閥門(203)的採樣口 (203c)，另一端伸入密封的採樣袋(201a)中，採樣箱(201)上設有負壓孔(201b)，負壓孔(201b)上裝有負壓連接管，負壓連接管連接到真空泵(204)上，真空泵(204)有電源控制器(205)提供電源，電源控制器(205)通過切斷電源繼發器(202)控制開閉；所述採樣箱(201)上設有恆壓調節器(206)，恆壓調節器(206)裝在採樣箱(201)箱壁上。
2.如權利要求1所述的一種可攜式可控自動化土壤氣體定量採樣裝置，其特徵在於:所述鑽頭連接部(102)與衝擊管(105)螺紋連接，連接處位於採樣進氣孔(102a)下方，鑽頭連接部(102)上設有衝擊管導向部(102b)。
3.如權利要求1所述的一種可攜式可控自動化土壤氣體定量採樣裝置，其特徵在於:所述氣密組件(106)包括氣密轉換頭(106a)，氣密轉換頭(106a)上連接有密封塞(106b)，氣密轉換頭(106a)裝在衝擊管(105)端頭上，取樣連接管(104)穿過氣密轉換頭(106a)和密封塞(106b)。
4.如權利要求1所述的一種可攜式可控自動化土壤氣體定量採樣裝置，其特徵在於:所述衝擊管(105)與衝擊槽管(107)連接，衝擊槽管(107) 一端套在衝擊管(105)外，衝擊鑽插入衝擊槽管(107)另一端中，取樣連接管(104)從衝擊槽管(107)上取樣管過孔(107a)穿出。
5.如權利要求1所述的一種可攜式可控自動化土壤氣體定量採樣裝置，其特徵在於:所述採樣箱(201)內設有照明設備(3)。
6.如權利要求1所述的一種可攜式可控自動化土壤氣體定量採樣裝置，其特徵在於:所述採樣(201)箱上設有觀察窗(207)。
7.如權利要求1所述的一種可攜式可控自動化土壤氣體定量採樣裝置，其特徵在於:所述衝擊管(105)為鋼管。
8.如權利要求1所述的一種可攜式可控自動化土壤氣體定量採樣裝置，其特徵在於:所述採樣連接管、取樣連接管和負壓連接管都為PE軟管。
【文檔編號】G01N1/24GK103698167SQ201410003865
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2014年1月4日 優先權日:2014年1月4日
【發明者】楊青, 孫從軍, 陳小華, 張輝, 季兆友 申請人:上海市環境科學研究院