专利名称：应用于地下水空气注射技术的膨胀型气体阻隔装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于地下水污染的原位修复领域，具体涉及ー种应用于地下水空气注射技术的膨胀型气体阻隔装置。
背景技术：
目前国际上普遍采用空气注射技术修复污染场地中的地下水挥发性有机污染物。该技术采用直接注射方式，将压缩空气注入到地下水饱和区通过吹脱作用，使污染物随压缩空气上升进入非饱和区，气态污染物可通过非饱和区生物降解进行处理，或直接抽出进行后续处理。其实质是挥发性污染物从液相转移至气相，并在气相中得以去除。应用空气注射技术修复地下水时，需构建空气注射井，同时在井内安装膨胀型气体阻隔装置。该装置为整个技术的关键设备，主要目的是确保压缩空气有效地向地下水饱和区注入，同时不能在注射井内产生回流。我国在污染场地修复领域起步较晚，针对污染场地中的地下水挥发性有机污染物的修复，目前还没有大規模的实地修复工程应用。现有供空气注射技术使用的配套设备，结构复杂且不能重复利用，价格较为昂贵，使用操作难度较大，工程成本高。因此，在应用空气注射技术修复挥发性有机污染地下水的同时，必须开发可重复使用且价格低廉的关键配套设备，才能使空气注射技术得到更广泛的应用。
实用新型内容本实用新型提供ー种应用于地下水空气注射技术的膨胀型气体阻隔装置，要解决现有供空气注射技术使用的配套设备结构复杂、不能重复利用、成本高、操作难度大的技术问题。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是这种应用于地下水空气注射技术的膨胀型气体阻隔装置，包括主注气管，所述主注气管中部套有弹性材质的胶筒总成；主注气管分别在胶筒总成的上下对称套有一组胶筒接头、保护套、中间接头、连接套。所述胶筒总成的上管ロ套于胶筒接头I下部外侧，保护套I套于胶筒总成的上管口外侧同时与胶筒接头I外壁中部卡紧，中间接头I套于胶筒接头I上部外側，连接套I连接于中间接头I与上接头之间；上接头、连接套I、中间接头I与主注气管外壁之间围合成注气腔体，并在中间接头和胶筒接头I 二者与主注气管外壁之间留有气体通道，气体通道一端连通注气腔体，另一端连通主注气管与胶筒总成之间的空隙；上接头上设有用于使主注气管与外部注气管连接的上接ロ，并在上接ロ旁设有充气接ロ，充气接ロ上端与外部充气管连接，充气接口下端向下延伸与注气腔体相连通。所述胶筒总成的下管ロ套于胶筒接头II上部外侧，保护套II套于胶筒总成的下管口外侧同时与胶筒接头II外壁中部卡紧，中间接头II套于胶筒接头II下部外侧，连接套II连接于中间接头II与接箍之间，接箍下端连接下接头；胶筒接头II和中间接头II ニ者紧密套于主注气管外壁。所述胶筒总成为橡胶材质，该装置其余部件的材质均为35CrMo合金结构钢。所述主注气管以及上接头的上接ロ均为偏心设置，充气接ロ位于上接ロ远离上接头中心的ー侧。所述中间接头I在与胶筒接头I及连接套I的接触面上开有凹槽并设有密封圏，上接头在与连接套I及主注气管外壁的接触面上开有凹槽并设有密封圏。所述中间接头II在与胶筒接头II、连接套II及主注气管外壁的接触面上开有凹槽并设有密封圈，接箍在与连接套II及主注气管外壁的接触面上开有凹槽并设有密封圏。所述胶筒总成的上管口内壁设有用于容纳胶筒接头I下部的内凹槽，上管口外壁设有用于容纳保护套I的外凹槽；所述胶筒总成的下管ロ与上管ロ形状相同。所述保护套I上ロ设有内沿，胶筒接头I外壁中部有凸缘，保护套I的内沿与胶筒接头I上的凸缘卡紫。所述保护套II的下ロ设有内沿，胶筒接头II外壁中部有凸缘，保护套II的内沿与胶筒接头II上的凸缘卡紫。所述中间接头I内壁是与胶筒接头I上部形状呈互为配合的台阶状；所述中间接头II内壁是与胶筒接头II上部形状呈互为配合的台阶状。所述中间接头I外壁上部以及上接头外壁下部分别设有用于容纳连接套I的凹槽。所述中间接头II外壁下部以及接箍外壁上部分别设有用于容纳连接套II的凹槽。本实用新型的有益效果如下本实用新型的膨胀型气体阻隔装置下放至空气注射井内相应位置时，通过充气接ロ向主注气管外壁与胶筒总成之间注入压缩空气，使胶筒总成逐渐膨胀形成密闭的环形空间，最終与井壁贴紧，从而确保通过主注气管的压缩空气单向注入地下含水层中，实现井下气体与液体的阻隔。该装置有效地解决了空气注射技术实际工程应用的一个关键难题。当整个修复工程结束时，可通过与充气接ロ连接的管路缓慢释放压缩空气，使胶筒总成的胶皮慢慢恢复成原有状态，即装置被解封，解封后的装置可利用吊卡等专有工具回收至地面。该膨胀型气体阻隔装置除胶筒总成的胶皮为橡胶材质外，其余材质均采用35CrMo合金结构钢，具有较高的静カ强度、冲击韧性及疲劳极限。主注气管以及在上接头中的上接ロ偏心设置，可确保充气接ロ与胶筒密封腔顺利连接。本实用新型的结构简单、便于安装使用，座封可靠、密封性好、保压时间长、阻隔作用明显、能耗低，装置泄压后能从注射井内收回、解封、取出以实现重复利用，使用成本低廉。本实用新型能够保证在空气注射井内实现快速、单向注气，能够满足对挥发性有机物污染场地的地下水采用大規模原位空气注射技术修复的需要。本实用新型促进了地下水空气注射技术的发展，具有广阔的应用前景。
以下结合附图
和实施例对本实用新型进ー步说明。[0025]图I是本实用新型的结构示意图。图2是图I上部的放大图。图3是图I下部的放大图。图4是图I的俯视结构示意图。图5是本实用新型的使用方法示意图。附图标记1 一上接头、I. I-充气接ロ、I. 2-上接ロ、2 —连接套1、3—中间接头I、4 一保护套1、5 —胶筒接头1、6 —胶筒总成、7 —主注气管、8 —接箍、9 一下接头、10 —连接套II、11-中间接头II、12-保护套II、13-胶筒接头II、14-密封圏、15-注气腔体、16-气体通道、17-充气管、18-注气管、19-地下水最高水位、20-膨胀型气体阻隔装置、21-空气注射井、22-地面、23-环形密封腔。
具体实施方式
实施例參见图I 3所示，这种应用于地下水空气注射技术的膨胀型气体阻隔装置,包括主注气管7，所述主注气管7中部套有弹性材质的胶筒总成6 ;主注气管7分别在胶筒总成6的上下对称套有ー组胶筒接头、保护套、中间接头、连接套。所述胶筒总成6为橡胶材质，该装置其余部件的材质均为35CrMo合金结构钢。參见图2所示，所述胶筒总成6的上管ロ套于胶筒接头15下部外侧，保护套14套于胶筒总成6的上管口外侧同时与胶筒接头15外壁中部卡紧。所述保护套14上ロ设有内沿，胶筒接头15外壁中部有凸缘，保护套14的内沿与胶筒接头15上的凸缘卡紫。所述胶筒总成6的上管ロ内壁设有用于容纳胶筒接头15下部的内凹槽，上管口外壁设有用于容纳保护套14的外凹槽。中间接头13套于胶筒接头15上部外侧，所述中间接头13内壁是与胶筒接头15上部形状呈互为配合的台阶状。连接套12连接于中间接头13与上接头I之间，中间接头13外壁上部以及上接头I外壁下部分别设有用于容纳连接套12的凹槽。上 接头I、连接套12、中间接头13与主注气管7外壁之间围合成注气腔体15，并在中间接头13和胶筒接头15 二者与主注气管7外壁之间留有气体通道16，气体通道16 —端连通注气腔体15，另一端连通主注气管7与胶筒总成6之间的空隙；上接头I上设有用于使主注气管7与外部注气管18连接的上接ロ I. 2，并在上接ロ I. 2旁设有充气接ロ I. 1，充气接口上端与外部充气管17连接，充气接ロ I. I下端向下延伸与注气腔体15相连通。所述中间接头13在与胶筒接头15及连接套12的接触面上开有凹槽并设有密封圈14，上接头I在与连接套12及主注气管7外壁的接触面上开有凹槽并设有密封圈14。參见图3所示，所述胶筒总成6的下管ロ套于胶筒接头1113上部外侧，下管ロ与上管ロ形状相同。保护套Π12套于胶筒总成6的下管口外侧同时与胶筒接头1113外壁中部卡紧，所述保护套II12的下ロ设有内沿，胶筒接头II13外壁中部有凸缘，保护套II12的内沿与胶筒接头1112上的凸缘卡紫。中间接头IIll套于胶筒接头1113下部外侧，中间接头IIll内壁是与胶筒接头1113上部形状呈互为配合的台阶状。连接套II连接于中间接头IIll与接箍8之间，中间接头IIll外壁下部以及接箍8外壁上部分别设有用于容纳连接套IIlO的凹槽。接箍8下端连接下接头9 ;胶筒接头1113和中间接头IIll 二者紧密套于主注气管7外壁。所述中间接头IIll在与胶筒接头1113、连接套IIlO及主注气管7外壁的接触面上开有凹槽并设有密封圈14，接箍8在与连接套IIlO及主注气管7外壁的接触面上开有凹槽并设有密封圈14。[0036]该装置的最大外径可设计为59mm、总长600mm、工作温度上限150°C、工作压カ上限0.6MPa。胶筒长275mm;主注气管内径为I英寸；充气接口内径为1/8英寸，充气接口外部可与PU软管制成的充气管相连。參见图4所示，所述主注气管7以及上接头I的上接ロ I. 2均为偏心4mm设置，充气接ロ I. I位于上接ロ I. 2远离上接头中心的ー侧。參见图5所示，这种应用于地下水空气注射技术的膨胀型气体阻隔装置的使用方法，使用步骤如下步骤一，采用直接钻孔方式建设空气注射井21，同时获得地下水最高水位19 ；步骤ニ，在高于地下水最高水位2. 5 4. 5m处，设置膨胀型气体阻隔装置20，将主注气管7通过上接ロ I. 2与外部注气管18连接，同时将充气接ロ I. I与外部充气管17连接，最終使两条管路伸出地面22，分别与两台压缩机相连；步骤三，开启与充气管17连接的压缩机，设定该压缩机出口压カ为0.6Mpa，当压カ高于O. 6Mpa时，压缩机停止工作；当压カ低于O. 4Mpa时，压缩机开始工作。经充气接ロI. I进入的压缩空气经注气腔体15、气体通道16进入主注气管7与胶筒总成6之间的空隙，并使胶筒总成6逐渐膨胀形成环形密封腔23，最終与井壁贴紧，起到与井下液体的阻隔作用；步骤四，开启与注气管18连接的压缩机，压缩空气通过主注气管7输送至地下水饱和区；步骤五，整个修复工程结束时，先关闭与注气管18连接的压缩机，再关闭与充气管17相连的压缩机，缓慢释放压缩空气，待胶筒总成6的胶皮恢复成原有状态后，将膨胀型气体阻隔装置20回收至地面22。
权利要求1.一种应用于地下水空气注射技术的膨胀型气体阻隔装置，包括主注气管(7)，其特征在于所述主注气管(7)中部套有弹性材质的胶筒总成(6);主注气管(7)分别在胶筒总成(6)的上下对称套有一组胶筒接头、保护套、中间接头、连接套； 所述胶筒总成(6)的上管口套于胶筒接头I (5)下部外侧，保护套I (4)套于胶筒总成(6)的上管口外侧同时与胶筒接头I (5)外壁中部卡紧，中间接头I (3)套于胶筒接头I (5)上部外侧，连接套I (2)连接于中间接头I (3)与上接头(I)之间；上接头(I)、连接套I (2)、中间接头I (3)与主注气管(7)外壁之间围合成注气腔体(15)，并在中间接头I(3)和胶筒接头I (5) 二者与主注气管(7)外壁之间留有气体通道(16)，气体通道(16) —端连通注气腔体(15)，另一端连通主注气管(7)与胶筒总成(6)之间的空隙；上接头(I)上设有用于使主注气管(7)与外部注气管(18)连接的上接口( I. 2)，并在上接口( I. 2)旁设有充气接口( I. I )，充气接口上端与外部充气管(17)连接，充气接口( I. I)下端向下延伸与注气腔体(15)相连通； 所述胶筒总成(6)的下管口套于胶筒接头II (13)上部外侧，保护套II (12)套于胶筒总成(6)的下管口外侧同时与胶筒接头II (13)外壁中部卡紧，中间接头II (11)套于胶筒接头II (13)下部外侧，连接套II (10)连接于中间接头II (11)与接箍(8)之间，接箍(8)下端连接下接头(9);胶筒接头II (13)和中间接头II (11) 二者紧密套于主注气管(7)外壁。
2.根据权利要求I所述的应用于地下水空气注射技术的膨胀型气体阻隔装置，其特征在于所述胶筒总成(6)为橡胶材质，该装置其余部件的材质均为35CrMo合金结构钢。
3.根据权利要求I所述的应用于地下水空气注射技术的膨胀型气体阻隔装置，其特征在于所述主注气管(7)以及上接头(I)的上接口(I. 2)均为偏心设置，充气接口(I. I)位于上接口(I. 2)远离上接头中心的一侧。
4.根据权利要求I所述的应用于地下水空气注射技术的膨胀型气体阻隔装置，其特征在于所述中间接头I (3)在与胶筒接头I (5)及连接套I (2)的接触面上开有凹槽并设有密封圈(14)，上接头(I)在与连接套1(2)及主注气管(7)外壁的接触面上开有凹槽并设有密封圈(14)； 所述中间接头II (11)在与胶筒接头II (13)、连接套II (10)及主注气管(7)外壁的接触面上开有凹槽并设有密封圈(14)，接箍(8)在与连接套II (10)及主注气管(7)外壁的接触面上开有凹槽并设有密封圈(14)。
5.根据权利要求I所述的应用于地下水空气注射技术的膨胀型气体阻隔装置，其特征在于所述胶筒总成(6)的上管口内壁设有用于容纳胶筒接头I (5)下部的内凹槽，上管口外壁设有用于容纳保护套I (4)的外凹槽；所述胶筒总成(6)的下管口与上管口形状相同。
6.根据权利要求I所述的应用于地下水空气注射技术的膨胀型气体阻隔装置，其特征在于所述保护套I (4)上口设有内沿，胶筒接头I (5)外壁中部有凸缘，保护套I (4)的内沿与胶筒接头I (5)上的凸缘卡紧； 所述保护套II (12)的下口设有内沿，胶筒接头II (13)外壁中部有凸缘，保护套II(12)的内沿与胶筒接头II (12)上的凸缘卡紧。
7.根据权利要求I所述的应用于地下水空气注射技术的膨胀型气体阻隔装置，其特征在于所述中间接头I (3)内壁是与胶筒接头I (5)上部形状呈互为配合的台阶状；所述中间接头II (11)内壁是与胶筒接头II (13)上部形状呈互为配合的台阶状。
8.根据权利要求I所述的应用于地下水空气注射技术的膨胀型气体阻隔装置，其特征在于所述中间接头I (3)外壁上部以及上接头(I)外壁下部分别设有用于容纳连接套I(2)的凹槽； 所述中间接头II (11)外壁下部以及接箍(8)外壁上部分别设有用于容纳连接套II(10)的凹槽。
专利摘要一种应用于地下水空气注射技术的膨胀型气体阻隔装置，包括主注气管，所述主注气管中部套有弹性材质的胶筒总成；主注气管分别在胶筒总成的上下对称套有一组胶筒接头、保护套、中间接头、连接套。连接套I连接于中间接头I与上接头之间；上接头上设有用于使主注气管与外部注气管连接的上接口，并在上接口旁设有充气接口，充气接口上端与外部充气管连接，充气接口下端向下延伸与注气腔体相连通。本实用新型能够保证在空气注射井内实现快速、单向注气，能够满足对挥发性有机物污染场地的地下水采用大规模原位空气注射技术修复的需要。本实用新型促进了地下水空气注射技术的发展，具有广阔的应用前景。
文档编号C02F3/02GK202379797SQ20112056146
公开日2012年8月15日 申请日期2011年12月29日 优先权日2011年12月29日
发明者姚珏君, 姜林, 张丹 申请人:北京市环境保护科学研究院