适用于地下水污染检测的土壤取样装置及方法与流程

本技术属于水污染监测，具体涉及一种适用于地下水污染检测的土壤取样装置及方法。

背景技术：

1、地下水污染主要指人类活动所引起的地下水化学成分、物理性质和生物学特征发生改变而使地下水质量下降的现象，其主要污染原因包括：工业废水向地下直接排放、受污染的地表水侵入到地下含水层中、人畜粪便或因过量使用农药而受污染的水渗入地下。受到污染的地下水对人体健康和工、农业生产都有危害，因此对地下水污染进行高效、及时的监测显得极为关键。

2、现有技术中常见的监测方式包括：首先，钻探出一口井，并在井口安装好保护装置；随后，向井中安装采样设备，以取得含有地下水的土壤试样；在最后，将试样传递至地面，并于实验室中进行固液分离和液体成分检测，从而完成对地下水污染的评估。

3、发明人发现，现有的取样手段较为单一，而为了提高地下水污染检测结果的可靠性，土壤试样需要包括井内不同深度的土壤试样、井内同一深度中不同朝向的土壤试样；在对上述土壤试样进行取样时，需要多次执行取出试样和放回取样设备的操作，影响实际取样效率。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种适用于地下水污染检测的土壤取样装置及方法，旨在实现对同一深度不同朝向、不同深度的土壤试样的连续取样，确保土壤取样效率，同时保证地下水污染检测结果的可靠性。

2、为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：

3、提供一种适用于地下水污染检测的土壤取样装置，包括：

4、吊绳，其下端用于伸入钻井中，且其上端连接有收卷组件；所述收卷组件用于与井口外侧的地面固定，以用于收放所述吊绳；

5、升降座，其与所述吊绳的下端相连，以适于随所述吊绳的下降同步升降；所述升降座上具有沿其周向间隔分布的多组抵接组件，多组所述抵接组件适于同时抵接钻井内壁，以使所述升降座的上表面保持水平状态；

6、取样组件，沿水平方向滑动连接在所述升降座的上表面，且其连接有直线驱动构件；在所述升降座的上表面处于水平状态时，所述直线驱动构件适于带动所述取样组件沿水平方向移动至抵接井壁，以适于取样井壁中的土壤；

7、转筒，沿上下方向转动连接在所述升降座的下表面，且其连接有第一转动驱动构件；并且，所述转筒上还具有若干组锁止组件，所述锁止组件用于与井壁或井底相连，以限制所述转筒相对于钻井转动；

8、其中，在所述锁止组件与钻井相连时，通过所述第一转动驱动构件能够使所述升降座相对于所述转筒旋转，以改变所述取样组件的朝向。

9、在一种可能的实现方式中，所述取样组件包括：

10、滑动板，滑动连接在所述升降座的上表面，且其与所述直线驱动构件传动连接；

11、定位筒，通过旋台转动连接在所述滑动板的上表面，其轴向和其转动轴向均与所述滑动板的滑动方向平行，且其传动连接有第二转动驱动构件；所述定位筒上开设有沿其轴向贯穿的通腔，还具有沿其轴向贯穿、且环绕于所述通腔排布的多个限位腔，其中每个所述限位腔均具有贯穿所述定位筒外周壁的敞口结构；所述通腔内具有钻杆，所述钻杆的一端伸出至所述通腔外且连接有钻头，所述钻杆的另一端连接有第一转动电机；以及

12、多个取样管，一一对应插接在多个所述限位腔中，且均适于以自身中轴线为轴旋转；每个所述取样管的外周壁上均开设有沿其轴向延伸的进料口，且均传动连接有转动马达；

13、其中，所述滑动板适于滑动至所述钻头与钻井内壁相接，以适于通过所述钻头钻破钻井内壁，而使每个所述取样管进入内壁之中；所述转动马达能够带动对应的所述取样管旋转至所述进料口朝向所述定位筒的外侧，同时通过所述第二转动驱动构件能够使所述进料口朝向上方，以使内壁之中的样品土壤通过所述限位腔的敞口结构和所述进料口而进入所述取样管内，且所述样品土壤呈与所述进料口匹配的长条状。

14、在一种可能的实现方式中，所述第二转动驱动构件包括：

15、传动齿环，环绕于所述定位筒设置，且其内周壁通过若干根连杆与所述定位筒的外周壁相连；以及

16、第二转动电机，固定连接在所述滑动板上，其动力输出轴向与所述定位筒的轴向平行，且其动力输出端连接有与所述传动齿环相啮合的传动齿轮；

17、其中，在所述第二转动电机启动时，所述传动齿轮能够带动所述传动齿环旋转，以带动所述定位筒旋转。

18、在一种可能的实现方式中，所述升降座的上表面具有沿水平方向延伸的导轨，所述取样组件通过导向块与所述导轨相连；所述导轨的上表面具有适于与所述导向块滑动连接的条形槽；所述直线驱动构件包括：

19、传动螺杆，设置在所述条形槽内，其轴向与所述条形槽的长度方向平行，其与所述导向块螺纹连接，且其两端均与所述导轨转动连接；以及

20、第三转动电机，固定设置在所述升降座的上表面，其动力输出端与所述传动螺杆同轴连接；

21、其中，在所述第三转动电机启动时，所述传动螺杆旋转，并且带动所述导向块发生沿所述条形槽长度方向的移动。

22、在一种可能的实现方式中，所述导轨与所述升降座的中心重合；所述吊绳的下端通过门型架与所述升降座相连，其连接位置处于升降座的中心轴线上；

23、其中，所述门型架固定连接在所述升降座的上表面，且其两端分别处于所述导轨沿其宽度方向的两侧。

24、在一种可能的实现方式中，所述锁止组件包括：

25、直线气缸，固定连接在所述转筒的外周壁或底面；其中，固定于所述转筒外周壁的所述直线气缸的动力输出端朝向下方设置，固定于所述转筒底面的所述直线气缸的动力输出轴向与水平方向平行；以及

26、止动插片，固定连接在所述直线气缸的动力输出端，用于沿水平方向插入井壁，或自上至下插入井底。

27、在一种可能的实现方式中，所述转筒的下端具有容纳槽，所述直线气缸适于固定在所述容纳槽的槽底；并且，所述转筒的外周壁上还具有与所述容纳槽连通、适于供所述止动插片穿过的若干个避让口。

28、在一种可能的实现方式中，所述收卷组件包括：

29、底座，其两端均具有用于固定在井口外侧地面上的固定桩，且其上具有适于与井口中心重合的束绳管；所述束绳管的轴向与上下方向平行，且其适于供所述吊绳通过；以及

30、收卷筒，其两端均通过支撑臂与所述底座的上表面相连，且所述收卷筒与所述支撑臂转动连接；所述收卷筒连接有第四转动电机，且其外周壁适于与所述吊绳的上端相连；

31、其中，在所述第四转动电机启动时，所述收卷筒发生正转或反转，以使所述吊绳缠绕于所述收卷筒上，或者使所述吊绳自所述收卷筒上脱离。

32、在一种可能的实现方式中，所述升降座的外周壁上具有与多组所述抵接组件一一对应的多个凸起部，每个所述凸起部的外端面均开设有凹槽，且每个所述凹槽的开口处均具有向内延伸的限位部；所述抵接组件包括：

33、直杆，插接在所述凹槽内，其插入端具有沿自身径向向外延伸、适于抵接所述限位部的外延部，且其处于所述凹槽外的一端具有适于抵接井壁的滚珠；以及

34、弹簧，设置在所述凹槽内，其两端分别与所述凹槽的槽底和所述外延部相接，以适于带动所述直杆背向所述凹槽移动，直至所述滚珠抵接井壁。

35、本技术实施例中，通过收卷组件与地面的固定关系，能够对本装置进行稳定的对位安装，使吊绳与钻井同轴布置，且通过抵接组件和钻井内壁的抵接关系，可使升降座处于钻井的中心处；同时，通过收卷组件能够收起或放开吊绳，以使吊绳下端所连接的升降座沿纵向移动，从而使取样组件移动至待取样区域所处的水平面上。

36、在此基础上，通过直线驱动构件能够带动取样组件移动至接触井壁，从而完成对井壁内土壤的取样；随后，通过锁止组件可将转筒固定，随后通过第一转动驱动构件可以带动升降座相对于转筒和钻井旋转，从而改变取样组件的朝向，完成同一水平面上的连续取样；同样的，通过收卷组件改变升降座的纵向位置，可使取样组件所处水平位置发生相应的变化，完成不同水平面上的连续取样。

37、本实施例提供的适用于地下水污染检测的土壤取样装置，与现有技术相比，能够实现对同一深度不同朝向和不同深度的土壤试样的连续取样，确保土壤取样的效率，同时保证地下水污染检测结果的可靠性。

38、本技术采用的技术方案还提供了一种适用于地下水污染检测的土壤取样方法，基于前述任一项所提出的适用于地下水污染检测的土壤取样装置，包括以下步骤：

39、a.在钻井的井口外侧固定所述收卷组件，使所述吊绳与钻井同轴布置，同时使得所述升降座处于钻井的中心处；

40、b.通过所述收卷组件向下移动所述升降座至钻井内部，使多组所述抵接组件同时抵接钻井内壁，直至所述升降座至取样位置对应的水平面时停止所述收卷组件；

41、c.通过所述直线驱动构件带动所述取样组件移动至抵接井壁，以适于钻破井壁并取样井壁中的土壤，随后通过所述直线驱动构件带动所述取样组件移动至井壁之外；

42、d.调节所述锁止组件，以使所述锁止组件均与钻井相连，随后通过所述第一转动驱动构件带动所述升降座旋转，以使所述取样组件朝向其他位置的井壁；

43、e.重复步骤c和步骤d，完成对取样位置对应水平面的多次取样

44、本实施例提供的适用于地下水污染检测的土壤取样方法的有益效果与前述适用于地下水污染检测的土壤取样装置的有益效果相同，在此不再赘述。