一种污泥采集设备及采集方法与流程

本发明涉及土地污染检测领域，具体是一种污泥采集设备及采集方法。

背景技术：

对污泥的污染成分进行检测前需要对污泥进行采集，现有技术是使用螺杆钻入地下预定位置进行污泥样本的采集，这一技术存在每次仅能采集一处污泥样本，想要采集不同深度的污泥样本，还要多次钻孔才能采集到不同深度的样本，存在工作时间长的问题。

技术实现要素：

发明目的：提供于一种污泥采集设备及采集方法，以解决现有技术存在的上述问题。

技术方案：一种污泥采集设备包括：支撑组件，与支撑组件滑动连接的采集筒，与采集筒的底端转动连接的钻孔组件，以及至少两个在采集筒的侧面做直线运动的采样组件。

所述采集筒的侧面开有至少两个采集孔，所述采集孔沿采集筒的中心轴的延伸方向分布在采集筒的侧面，每个采集孔之间间隔预定距离，所述采集孔的中心轴与采集筒的中心轴垂直配合。

所述采样组件固定安装在采集孔内，所述采样组件沿采集孔的中心轴的延伸方向做直线运动。

所述钻孔组件包括固定安装在采集筒底端的第一转动元件，以及与第一转动元件转动连接的第一螺旋钻头，所述第一转动元件驱动第一螺旋钻头做旋转运动，所述第一螺旋钻头与土地螺接带动采集筒向地面方向做直线运动。

在进一步的实施例中，还包括第一直线驱动元件，所述第一直线驱动元件一端与支撑组件固定连接，另一端与采集筒固定连接，所述第一直线驱动元件驱动采集筒向支撑组件的下方做直线运动，在对土质松软、滩涂或泥沼等环境进行样本采集时，使用第一直线驱动元件对采集筒施加主动力，停止使用钻孔组件的螺旋力，既能够保证驱动采集筒向支撑组件的下方做直线运动，又能够避免对样本造成搅拌混合的影响。

在进一步的实施例中，所述采样组件包括一端固定安装在采集孔内的第二直线驱动元件，以及与第二直线驱动元件的另一端固定连接的采样杆，所述采样杆一侧与采集孔滑动连接，另一侧开有至少两个凹槽，所述第二直线驱动元件驱动采样杆沿采集孔的中心轴方向做直线运动，通过第二直线驱动元件驱动采样杆伸出采集筒外，对距离采集筒较远的污泥样本进行采集，能够在不采用多次取样分析的技术手段，同时提高实验精度，降低了样本采集的时间成本。

在进一步的实施例中，所述采样杆包括与第二直线驱动元件固定连接的套筒，固定安装在套筒内的第三直线驱动元件，以及插接在套筒内，与第三直线驱动元件固定连接的插杆。

所述第二直线驱动元件驱动套筒沿采集孔的中心轴方向做直线运动，所述第三直线驱动元件驱动插杆沿采集孔的中心轴方向做直线运动。

所述套筒与采集孔密封连接，所述插杆远离第三直线驱动元件的一端与套筒密封连接，通过第二直线驱动元件驱动套筒伸出采集筒外之后，再通过第三直线驱动元件驱动插杆伸出套筒外进行污泥样本的采集，并通过套筒与采集孔的密封连接，插杆与套筒的密封连接，避免了在第二直线驱动元件驱动套筒伸出采集筒外时，采集筒附近的污泥样本进入套筒内，影响实验结果，提高了实验精度，降低了样本采集的时间成本。

在进一步的实施例中，所述采样杆远离第二直线驱动元件的一端还转动连接有钻取组件，所述钻取组件包括与采样杆固定连接的第二转动元件，以及与第二转动元件转动连接的第二螺旋钻头，通过将钻取组件的螺旋力转化为驱动采样杆伸出采集筒外的直线运动力，能够提高采样杆的伸出速度和伸出距离，提高了采样杆在土质紧密的环境中进行样本采集的工作速度。

污泥采集设备的采集方法包括：第一步，工作人员将支撑组件放置在预定地点，并使钻孔组件的第一螺旋钻头与地面抵接。

第二步，启动第一转动元件驱动第一螺旋钻头做旋转运动，使第一螺旋钻头与土地螺接带动采集筒向地面方向做直线运动。

第三步，采集筒移动至预定距离后，使位于地面以下的采样组件从上至下依次从采集孔内伸出预定距离后收回至采集孔内。

第四步，采样组件全部收回至采集孔内之后，第一转动元件反向旋转使采集筒复位。

在进一步的实施例中，当样本采集的地点在滩涂或泥沼环境时，使用船舶或旋翼无人机作为支撑组件，工作人员控制船舶或旋翼无人机移动至预定地点，进行污泥样本的采集。

有益效果：本发明公开了一种污泥采集设备及采集方法，该污泥采集设备在进行污泥样本采集工作时，通过间隔预定距离安装在采集筒侧面的采样组件，对污泥进行分层采集，只需要一次钻孔就能采集到不同深度的样本，解决了现有技术中需要多次钻孔才能采集到不同深度的样本，存在工作时间长的问题。

附图说明

图1是本发明的装配示意图。

图2是本发明的钻孔组件局部剖视示意图。

图3是本发明的第一直线驱动元件示意图。

图4是本发明的采样组件第一实施例示意图。

图5是本发明的采样组件第二实施例示意图。

图6是本发明的采样组件第三实施例示意图。

图1至图6所示附图标记为：支撑组件1、采集筒2、钻孔组件3、采样组件4、第一直线驱动元件5、第一转动元件31、第一螺旋钻头32、第二直线驱动元件41、采样杆42、钻取组件43、套筒421、第三直线驱动元件422、插杆423、第二转动元件431、第二螺旋钻头432。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

申请人在对土地进行污染检测时，遇到了现有技术是使用螺杆钻入地下预定位置进行污泥样本的采集，这一技术存在每次仅能采集一处污泥样本，想要采集不同深度的污泥样本，还要多次钻孔才能采集到不同深度的样本，存在工作时间长的问题。

为了提高工作效率申请人研发了一种能够一次钻孔就能够采集到不同深度的污泥样本的污泥采集设备。

该污泥采集设备包括：支撑组件1、采集筒2、钻孔组件3、采样组件4、第一直线驱动元件5、第一转动元件31、第一螺旋钻头32、第二直线驱动元件41、采样杆42、钻取组件43、套筒421、第三直线驱动元件422、插杆423、第二转动元件431、第二螺旋钻头432。

支撑组件1是三脚架、船舶或旋翼无人机，三脚架用于对坚实的地面进行泥土采集，在使用时应注意使用地脚螺栓或重物将三脚架与地面固定连接，避免三脚架随钻孔组件3旋转，船舶或旋翼无人机用于在滩涂或泥沼环境进行泥土采集。

采集筒2包括至少三个壳体和至少四个隔板，壳体螺接在隔板的两端，壳体可以是棱柱体，也可以是圆柱体，除最底端的壳体外，其余每个壳体的侧面至少开有一个通孔作为采集孔，而最底端的隔板中间部分开有与钻孔组件3相配合的通孔，其中，采集孔沿采集筒2的中心轴的延伸方向分布在采集筒2的侧面，每个采集孔之间间隔预定距离，并且采集孔的中心轴与采集筒2的中心轴垂直配合。

采样组件4固定安装在采集孔内，并且采样组件4沿采集孔的中心轴的延伸方向做直线运动。

钻孔组件3包括第一转动元件31和第一螺旋钻头32，第一转动元件31是电机或气动马达，在如图2、4、5和6所示的实施例中第一转动元件31是电机，第一螺旋钻头32的外侧还螺旋延伸有刀片，第一螺旋钻头32与第一转动元件31转动连接，第一转动元件31驱动第一螺旋钻头32做旋转运动。

装配时，先将钻孔组件3的第一螺旋钻头32穿过采集筒2最底端的隔板，将钻孔组件3的第一转动元件31与采集筒2最底端的隔板固定连接，然后将采集筒2最底端的壳体螺接在最底端的隔板上方，然后将另一隔板螺接在最底端的壳体的上方，然后将采样组件4固定安装在上层的隔板的上方，然后再将上层的壳体螺接在上层的隔板上方，根据需要选择预定高度的壳体，最后再将采集筒2与支撑组件1中间位置插接，使采集筒2与支撑组件1滑动连接，其中，安装上层的壳体时应注意壳体侧面的采集孔与采样组件4同心配合。

工作原理：首先工作人员将支撑组件1放置在预定地点，并使钻孔组件3的第一螺旋钻头32与地面抵接，然后启动第一转动元件31驱动第一螺旋钻头32做旋转运动，使第一螺旋钻头32与土地螺接带动采集筒2向地面方向做直线运动，最后采集筒2移动至预定距离后，使位于地面以下的采样组件4从上至下依次从采集孔内伸出预定距离后收回至采集孔内。

其中，当样本采集的地点在滩涂或泥沼环境时，使用船舶或旋翼无人机作为支撑组件1，工作人员控制船舶或旋翼无人机移动至预定地点，进行污泥样本的采集。

在进一步的实施例中，当对土质松软、滩涂或泥沼等环境进行样本采集时，会因为污泥样本的质地松软，出现第一螺旋钻头32对污泥样本螺接仅会对污泥样本进行搅拌，不会将螺接力转化为驱动采集筒2向支撑组件1的下方做直线运动的力。

为了解决上述问题，污泥采集设备还包括第一直线驱动元件5，第一直线驱动元件5一端与支撑组件1固定连接，另一端与采集筒2固定连接，第一直线驱动元件5驱动采集筒2向支撑组件1的下方做直线运动，第一直线驱动元件5是气缸、液压缸、滚珠丝杠机构或齿轮齿条机构，在如图2所示的实施例中，第一直线驱动元件5是齿轮箱与支撑组件1固定连接，齿条与采集筒2固定连接的齿轮齿条机构。

在对土质松软、滩涂或泥沼等环境进行样本采集时，使用第一直线驱动元件5对采集筒2施加主动力，停止使用钻孔组件3的螺旋力，既能够保证驱动采集筒2向支撑组件1的下方做直线运动，又能够避免对样本造成搅拌混合的影响。

在如图4所示的采样组件4的第一实施例中，当使用采集筒2向支撑组件1的下方做直线运动时，会有部分上层的污泥样本附着在采集筒2的表面，被采集筒2带至下层与下层的污泥样本发生混合，所以直接对采集筒2附近的污泥样本进行采集得出的实验结果是不准确的，现有技术中为了解决这一问题是采用多次取样分析提高实验精度，多次取样又增加了样本采集的时间成本。

为了解决上述问题，采样组件4包括一端固定安装在采集孔内的第二直线驱动元件41，以及与第二直线驱动元件41的另一端固定连接的采样杆42，采样杆42一侧与采集孔滑动连接，另一侧开有至少两个凹槽，第二直线驱动元件41驱动采样杆42，沿采集孔的中心轴方向做直线运动，第二直线驱动元件41是气缸、液压缸、滚珠丝杠机构或齿轮齿条机构，在如图4、5和6所示的实施例中第二直线驱动元件41是气缸。

通过第二直线驱动元件41驱动滑杆伸出采集筒2外，对距离采集筒2较远的污泥样本进行采集，能够在不采用多次取样分析的技术手段，同时提高实验精度，降低了样本采集的时间成本。

在如图5所示的采样组件4的第二实施例中，当对滩涂或泥沼等环境进行样本采集时，会因为污泥样本是具有流动性的淤泥而出现滑杆采集的样本，仍然存在采集筒2附近的污泥样本，同样会出现实验结果不准确的问题，需要采用多次取样分析提高实验精度，又增加了样本采集的时间成本。

为了解决上述问题，采样杆42包括与第二直线驱动元件41固定连接的套筒421，固定安装在套筒421内的第三直线驱动元件422，以及插接在套筒421内，与第三直线驱动元件422固定连接的插杆423。

第二直线驱动元件41驱动套筒421沿采集孔的中心轴方向做直线运动，第三直线驱动元件422驱动插杆423沿采集孔的中心轴方向做直线运动。

套筒421与采集孔密封连接，插杆423远离第三直线驱动元件422的一端与套筒421密封连接。

其中，第三直线驱动元件422是气缸、液压缸、滚珠丝杠机构或齿轮齿条机构，在如图5所示的实施例中第三直线驱动元件422是气缸

其中，在装配本实施例中应注意先将插杆423与第三直线驱动元件422固定连接，然后将第三直线驱动元件422固定安装在套筒421内，然后将第二直线驱动元件41安装在隔板上，然后再安装上层壳体，最后将套筒421穿过采集孔，再将套筒421与第二直线驱动元件41固定连接，保证套筒421与采集孔的密封连接，其中，套筒421与采集孔的密封连接是通过公差配合中的过渡配合实现的，也可以是通过将橡胶密封环安装在采集孔内实现的。

通过第二直线驱动元件41驱动套筒421伸出采集筒2外之后，再通过第三直线驱动元件422驱动插杆423伸出套筒421外进行污泥样本的采集，并通过套筒421与采集孔的密封连接，插杆423与套筒421的密封连接，避免了在第二直线驱动元件41驱动套筒421伸出采集筒2外时，采集筒2附近的污泥样本进入套筒421内，影响实验结果，提高了实验精度，降低了样本采集的时间成本。

在如图6所示的采样组件4的第三实施例中，当对土质紧密的环境进行污泥样本的采集工作时，仅通过第二直线驱动元件41驱动滑杆伸出采集筒2外，会出现滑杆对污泥样本造成挤压，造成滑杆伸出速度降低的问题，当污泥样本被挤压至预定密度时，会使滑杆无法继续伸出的问题，上述问题会影响样本采集的工作速度。

为了解决上述问题，样杆远离第二直线驱动元件41的一端还转动连接有钻取组件43，钻取组件43包括与采样杆42固定连接的第二转动元件431，以及与第二转动元件431转动连接的第二螺旋钻头432，第二转动元件431是电机或气动马达，在如图6所示的实施例中第二转动元件431是电机。

通过将钻取组件43的螺旋力转化为驱动滑杆伸出采集筒2外的直线运动力，能够提高滑杆的伸出速度和伸出距离，提高了滑杆在土质紧密的环境中进行样本采集的工作速度。