便携式可控自动化土壤气体定量采样装置制造方法
【专利摘要】一种便携式可控自动化土壤气体定量采样装置，包括钻头部(1)和气体采样部(2)，其特征在于：所述钻头部(1)包括钻头尖(101)，钻头尖(101)上设有卡齿(101a)，钻头尖(101)上方是钻头连接部(102),钻头连接部(102)外侧面上设有采样进气孔(102a)，采样进气孔(102a)通过钻头内部孔道与钻头尾部(103)连接管安装孔(103a)贯通，取样连接管(104)一端插入固定装在钻头尾部(103)连接管安装孔(103a)内，取样连接管(104)穿过冲击管(105)，本发明提供一种便携式土壤气体定量采样装置，能够进一步采集到土壤深处的气体样品，实现自动化控制采样速度和气体量从而采集到与真实状况复合的气体样品，钻头可回收节约成本，提高采集的效率，整个装置结构简单，安装方便。
【专利说明】便携式可控自动化土壤气体定量采样装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及环境工程【技术领域】，具体讲就是涉及对地下土壤污染状况进行调查过程中用于土壤气体采集的便携式可控自动化土壤气体定量采样装置。
【背景技术】
[0002]随着科技的发展，各类工业制造业迅猛发展，伴随着企业生产经营活动而产生的土壤和地下水污染问题已经成为当今世界面临的一个重要环境问题。其中，加油站、储油库等油品储存场地是典型的土壤中油类污染的来源。这类油类有机污染场地土壤中含有发性有机物VOCs和半挥发性有机物SVOCs，当油品发生渗漏时，这些污染物中的VOCs及SVOCs组分将会挥发至土壤气体中，形成混有污染物的土壤气体，因而采集土壤气体样并测定挥发性有机物是一种快速判定调查场地是否发生渗漏污染的快速调查方法。
[0003]中国专利2011159118设计的一种土壤气体的收集装置，用于土壤表层以下10cm的痕量气体收集测定，该装置由依次连接的无底面的圆锥台状气室体下端口与管状连接环一端直接相连，管状固定管上端管口与管状连接环的另一端呈套入式相连，并嵌入于设置在管状连接环外壁上的斜面橡胶密封圈，进而保证气密性，管状固定管的下端管口呈刀口状，便于直接插入土壤。
[0004]现有的另一种缓冲式土壤气体取样装置，用于土壤表层3-5cm内温室气体N20、C02和ch4采样，该装置由注射器，阀门、抽气口，抽气导管，箱体，气囊，水封槽，基座组成，由于其在箱体上增设了气囊，故在整个贮存取样的过程中、取样过程中箱体内外的气压通过气囊缓冲调节后始终保持平衡状态，防止了箱体向外或向内的漏气，保持了箱体内贮存气体的质量；同时也克服了土壤气体自然释放受抑制的难题，提高了对土壤释放气体测定数据的可靠性。
[0005]以上研究的土壤气体采样均为人工收集，对于采样的气量和采样速度的控制精度不高，并且采样深度与场地污染调查时有所不同，对于污染场地调查时的土壤气体采样一般要在表层50cm以下收集气体，且对米样的气量,米样速度都有一定的要求，因此已有技术方案不适用于场地污染调查时的土壤气体采样。
[0006]而现有的适用于一般大气的气体采样技术，如真空气体采样技术，由于其技术已经较为成熟，能够在一定程度上控制采样的量和采样速度，一般的真空采样箱其原理是使用真空泵将箱体内空气抽出形成负压，样品气体由采样口进入气袋，通过视窗口观察气袋的填充状态，控制采样充气量不能超过采样袋最大体积的80%。因此，现在将大气采集技术用于土壤气体采集，但是现有的气体真空采样装置没有配套的钻孔和气体收集装置，用于土壤气体采集时只能临时另配其他钻孔和收集装置，一般的采样箱本身也存在着一些缺陷，并不完全适用于土壤气体采样。主要问题如下:
[0007](1)采样前，不能将气体收集管路和气袋内的气体排出，导致样品不纯，易受到干扰气体的影响；
[0008](2)采样时，采样箱闭合后，仅凭视窗口，内部无照明，导致难以观察气袋充气量；[0009](3)采样时，采样速度不能控制，导致采集的样品不符合土壤气体采集对采样速度的要求；
[0010](4)采样时，气袋的充气量仅凭肉眼观察来判断，导致前后采集的气袋充气量不一致；
[0011](5)采样完成后，用于钻孔的钻头不能回收，导致采样成本较高。
【发明内容】
[0012]本发明的目的是针对现有的土壤气体定量采样装置自动化采集程度不高，采集到的土壤气体深度不深，并且采集到气体与实际状况存在较大误差的技术缺陷，提供一种便携式土壤气体定量采样装置，能够进一步采集到土壤深处的气体样品，控制采样速度和气体量从而采集到与真实状况复合的气体样品，提高采集的效率。
[0013]技术方案
[0014]为了实现上述技术目的，本发明设计一种便携式可控自动化土壤气体定量采样装置，包括钻头部和气体采样部，其特征在于:所述钻头部包括钻头尖，钻头尖上设有卡齿，钻头尖上方是钻头连接部，钻头连接部外侧面上设有采样进气孔，采样进气孔通过钻头内部孔道与钻头尾部连接管安装孔贯通，取样连接管一端插入固定装在钻头尾部连接管安装孔内，取样连接管穿过冲击管，冲击管一端装在钻头连接部上，冲击管另一端装有用于密封的气密组件，取样连接管穿过冲击管后连接到气体采样部；
[0015]所述气体采样部包括采样箱，采样箱内装有采样袋，采样箱上与采样袋对应位置设有切断电源继发器，采样箱外装有二位五通气路切换控制阀门，取样连接管穿过冲击管后的一端连接到二位五通气路切换控制阀门的进气口，二位五通气路切换控制阀门的排气口通过排气连接管连接到真空泵上，采样袋通过采样连接管连接到二位五通气路切换控制阀门的采样口，采样连接管一端装在二位五通气路切换控制阀门的采样口，另一端伸入密封的采样袋中，采样箱上设有负压孔，负压孔上装有负压连接管，负压连接管连接到真空泵上，真空泵有电源控制器提供电源，电源控制器通过切断电源继发器202控制开闭；
[0016]所述采样箱上设有恒压调节器，恒压调节器装在采样箱箱壁上。
[0017]有益效果
[0018]本发明提供一种便携式土壤气体定量采样装置，能够进一步采集到土壤深处的气体样品，实现自动化控制采样速度和气体量从而采集到与真实状况复合的气体样品，钻头可回收节约成本，提高采集的效率，整个装置结构简单，安装方便。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]附图1是本发明中采样箱打开后连接关系示意图。
[0020]附图2是本发明中钻头部结构示意图。
[0021]附图3是本发明中气密组件结构示意图。
[0022]附图4是本发明中冲击槽管结构示意图。
[0023]附图5是本发明中采样箱主视方向结构示意图。
【具体实施方式】[0024]下面结合附图和实施例，对本发明做进一步说明。
[0025]实施例
[0026]如附图1?5所示，一种便携式可控自动化土壤气体定量采样装置，包括钻头部1和气体采样部2，其特征在于:所述钻头部1包括钻头尖101，钻头尖101上设有卡齿101a，钻头尖101上方是钻头连接部102，钻头连接部102外侧面上设有采样进气孔102a，采样进气孔102a通过钻头内部孔道与钻头尾部103连接管安装孔103a贯通，取样连接管104 —端插入固定装在钻头尾部103连接管安装孔103a内，取样连接管104穿过冲击管105，冲击管105 —端装在钻头连接部102上，冲击管105另一端装有用于密封的气密组件106，取样连接管104穿过冲击管105后连接到气体采样部2 ；
[0027]所述气体采样部2包括采样箱201，采样箱201内装有采样袋201a，采样箱201上与采样袋201a对应位置设有切断电源继发器202，采样箱201外装有二位五通气路切换控制阀门203，取样连接管104穿过冲击管105后的一端连接到二位五通气路切换控制阀门203的进气口 203a，二位五通气路切换控制阀门203的排气口 203b通过排气连接管连接到真空泵204上，采样袋201a通过采样连接管连接到二位五通气路切换控制阀门203的采样口 203c，采样连接管一端装在二位五通气路切换控制阀门203的采样口 203c，另一端伸入密封的采样袋201a中，采样箱201上设有负压孔201b，负压孔201b上装有负压连接管，负压连接管连接到真空泵204上，真空泵204有电源控制器205提供电源，电源控制器205通过切断电源继发器202控制开闭；
[0028]所述采样箱201上设有恒压调节器206，恒压调节器206装在采样箱201箱壁上。
[0029]进一步，所述钻头连接部102与冲击管105螺纹连接，连接处位于采样进气孔102a下方，钻头连接部102上设有冲击管导向部102b。
[0030]进一步，所述气密组件106包括气密转换头106a，气密转换头106a上连接有密封塞106b，气密转换头106a装在冲击管105端头上，取样连接管104穿过气密转换头106a和密封塞106b。
[0031]进一步，所述冲击管105还能够与冲击槽管107连接，冲击槽管107—端套在冲击管105外，冲击钻插入冲击槽管107另一端中，取样连接管104从冲击槽管107上取样管过孔107a穿出。
[0032]进一步，所述采样箱201内设有照明设备3。
[0033]进一步，所述采样201箱上设有观察窗208。
[0034]进一步，所述冲击管105为钢管。
[0035]进一步，所述采样连接管、取样连接管和负压连接管都为PE软管。
[0036]本发明的工作过程是:第一步是破土钻孔和压入钻头阶段:使用冲击钻破开地表硬质混凝土层、钻孔。接着将钻头部1与取样连接管104 —端连接，取样连接管104穿过冲击管105，并从冲击槽管107上的孔穿出钻头部1和冲击槽管107通过螺纹旋紧，然后使用冲击钻在冲击槽管107向下施加压力，将钻头部1垂向压入已打出的孔内，直到地面以下
0.5-lm深处(确保在潜水面之上),完成后取下冲击槽管107,取下冲击槽管107之后，要置换安装成气密组件106，取样连接管104穿过气密组件106与二位五通气路切换阀门203连接上。
[0037]第二步是土壤气体采集阶段:按照图1将设备管道接线连接，采样时，先用手或借助扳手顺时针旋冲击管105，逐渐将钻头部1，由于卡齿101a的作用可将钻头固定在土壤中，旋转钢管即可将钻头旋脱脱离冲击管105 ;然后将冲击管105向上提起一小段距离，土壤气体通过进气口进入取样连接管104。
[0038]样品采样袋201a袋接在采样箱201内样品管道上，样品采样袋201a中心平放在切断电源继发器206下端，可根据气袋大小，来调节切断电源继发器206所在的高度，在真空箱开启的状态下，按下箱体侧面的电源控制器205上的开关按钮，箱内照明设备3启动。将箱子合上扣紧。将箱子电线接通电源，真空泵204电源电线接在电源控制器205的真空泵电源插座上，泵处于关闭状态。二位五通气路切换控制阀门203先拨在负压口。按下真空泵204上的启动按钮，真空泵204开始工作。采样箱201内被抽真空，同时在清洗样品采样袋201a和连接土壤的管道，等待数秒后将二位五通气路切换控制阀门203拨至土壤气体进样口。采样箱201内样品采样袋201a正式开始进样，进样的速度可以调节恒压调节器207来控制采样时间。进样过程中，操作人员还可以透过箱体上方的观察窗208实时查看箱内的气体采样情况。一旦样品采样袋201a进样充满时，样品采样袋201a顶住箱体上方的切断电源继发器206，切断电源继发器206将信号反馈至电源控制器205，真空泵1204停止工作，箱内照明设备3亦关闭。打开样品采样袋201a，立即关闭土壤样品采样袋201a的袋口阀门，并取出土壤气体样品袋，完成一个土壤气体样品收集。
[0039]第三步是钻头回收阶段:首先将取样连接管104从二位五通气路切换控制阀门203上拔出，然后用手或借助扳手向下持续按住冲击管105，并逆时针旋转冲击管105，直到旋紧地下的钻头部1，最后将冲击管105和钻头部1 一起拔出地面，完成钻头回收。
[0040]本发明提供一种便携式土壤气体定量采样装置，能够进一步采集到土壤深处的气体样品，实现自动化控制采样速度和气体量从而采集到与真实状况复合的气体样品，钻头可回收节约成本，提高采集的效率，整个装置结构简单，安装方便。
【权利要求】
1.一种便携式可控自动化土壤气体定量采样装置，包括钻头部(1)和气体采样部(2)，其特征在于:所述钻头部(1)包括钻头尖(101)，钻头尖(101)上设有卡齿(101a)，钻头尖(101)上方是钻头连接部(102)，钻头连接部(102)外侧面上设有采样进气孔(102a)，采样进气孔(102a)通过钻头内部孔道与钻头尾部(103)连接管安装孔(103a)贯通，取样连接管(104) —端插入固定装在钻头尾部(103)连接管安装孔(103a)内，取样连接管(104)穿过冲击管(105)，冲击管(105) —端装在钻头连接部(102)上，冲击管(105)另一端装有用于密封的气密组件(106)，取样连接管(104)穿过冲击管(105)后连接到气体采样部(2);所述气体采样部(2)包括采样箱(201)，采样箱(201)内装有采样袋(201a)，采样箱(201)上与采样袋(201a)对应位置设有切断电源继发器(202)，采样箱(201)外装有二位五通气路切换控制阀门(203)，取样连接管(104)穿过冲击管(105)后的一端连接到二位五通气路切换控制阀门(203)的进气口(203a)，二位五通气路切换控制阀门(203)的排气口(203b)通过排气连接管连接到真空泵(204)上，采样袋(201a)通过采样连接管连接到二位五通气路切换控制阀门(203)的采样口(203c)，采样连接管一端装在二位五通气路切换控制阀门(203)的采样口 (203c)，另一端伸入密封的采样袋(201a)中，采样箱(201)上设有负压孔(201b)，负压孔(201b)上装有负压连接管，负压连接管连接到真空泵(204)上，真空泵(204)有电源控制器(205)提供电源，电源控制器(205)通过切断电源继发器(202)控制开闭；所述采样箱(201)上设有恒压调节器(206)，恒压调节器(206)装在采样箱(201)箱壁上。
2.如权利要求1所述的一种便携式可控自动化土壤气体定量采样装置，其特征在于:所述钻头连接部(102)与冲击管(105)螺纹连接，连接处位于采样进气孔(102a)下方，钻头连接部(102)上设有冲击管导向部(102b)。
3.如权利要求1所述的一种便携式可控自动化土壤气体定量采样装置，其特征在于:所述气密组件(106)包括气密转换头(106a)，气密转换头(106a)上连接有密封塞(106b)，气密转换头(106a)装在冲击管(105)端头上，取样连接管(104)穿过气密转换头(106a)和密封塞(106b)。
4.如权利要求1所述的一种便携式可控自动化土壤气体定量采样装置，其特征在于:所述冲击管(105)与冲击槽管(107)连接，冲击槽管(107) 一端套在冲击管(105)外，冲击钻插入冲击槽管(107)另一端中，取样连接管(104)从冲击槽管(107)上取样管过孔(107a)穿出。
5.如权利要求1所述的一种便携式可控自动化土壤气体定量采样装置，其特征在于:所述采样箱(201)内设有照明设备(3)。
6.如权利要求1所述的一种便携式可控自动化土壤气体定量采样装置，其特征在于:所述采样(201)箱上设有观察窗(207)。
7.如权利要求1所述的一种便携式可控自动化土壤气体定量采样装置，其特征在于:所述冲击管(105)为钢管。
8.如权利要求1所述的一种便携式可控自动化土壤气体定量采样装置，其特征在于:所述采样连接管、取样连接管和负压连接管都为PE软管。
【文档编号】G01N1/24GK103698167SQ201410003865
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2014年1月4日 优先权日:2014年1月4日
【发明者】杨青, 孙从军, 陈小华, 张辉, 季兆友 申请人:上海市环境科学研究院