CN108362525A - 一种能在饱和或者不饱和土壤中多层取液的模块化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能在土壤中多层取液的模块化装置，包括壳体、内芯和取液器，所述内芯为集液构件，内芯包括相互连接的连接管、集液舱和顶盖，通过选取不同长度和不同数量的连接管，可以调节取水深度，不受测量点位和土壤层数的限制，提高了装置的灵活性和适应范围；所述连接管和集液舱侧壁均开设有多个透液孔，集液舱内部形成取液通道，取液通道的上下端均设置有阻液塞，透液孔能减少对土壤中液体自由流动的影响，阻液塞能够保证在集液和取液时连接管与集液舱内的液体不会发生混合，这些结构设计都有利于提高取样的代表性；将取液器伸入取液通道即可取液，操作方便，取样快速、准确。

Description

一种能在饱和或者不饱和土壤中多层取液的模块化装置

技术领域

本发明涉及水利试验设备技术领域，具体涉及一种能在饱和或者不饱和土壤中多层取液的模块化装置。

背景技术

研究重金属在多层土壤中的迁移规律对污染地表的影响评价及治理具有深远意义，而研究重金属迁移规律通常需要测量不同土壤层渗滤液中重金属的浓度。目前测量土壤渗滤液中重金属浓度的方法大多是从土壤中提取渗滤液进行分析，常规的提取装置不能在一个竖直方向多次提取多个不同高度的渗滤液。某些装置通过在土壤中预埋负压吸水头，每个吸水头连接输液管达到提取土壤不同点位渗滤液的目的，如公告号为CN205404203 U的实用新型专利，但这种装置取液时间长，布设的管路较多严重影响了土壤中液体正常的流动，负压所取得的渗滤液不能代表正常流动的液体，并且取液位置会由于长时间受土壤中液体的流动而发生改变，从而导致其提取的渗滤液没有位置代表性。还有一些改良装置，为管状主体，主体内部被分为数个集水舱，舱内渗滤液通过每个舱配备的导管被吸出，如公告号为CN 107588982 A的中国发明专利，但这种装置受到导管长度制约，能够收集的层数受到制约；这种装置没有考虑土壤的过滤，长时间使用会有土壤淤积于取液桶内而丧失集水功能；这种装置主体没有透水功能，不能最大限度降低装置对土壤中渗液流动的影响。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种能在饱和或者不饱和土壤中多层取液的模块化装置，以便在不影响土壤中液体自然流动的情况下提取土壤同一竖直方向不同高度处不同时间的渗滤液，保证取样的代表性，同时，适用范围广，运用灵活，不限定测量点位的土壤层数，具有很好的透液性能。

本发明通过以下技术手段解决上述问题：一种能在饱和或者不饱和土壤中多层取液的模块化装置，包括壳体、钻头、内芯和取液器，所述壳体底部与钻头可拆卸连接，所述内芯内套于壳体，内芯底部与钻头连接，内芯包括相互连接的连接管和集液舱，连接管和集液舱侧壁均开设有多个透液孔，集液舱内部形成与连接管连通的取液通道，所述取液通道的上下端均设置有阻液塞，所述阻液塞包括圈体和用于实现圈体内部通道自动闭合的活瓣，所述活瓣通过弹性支撑件与圈体连接。

进一步，所述集液舱内部形成囊体状的取液区，所述取液区与取液通道连通。

进一步，所述取液通道顶部开设有上粗下细的导向结构。

进一步，所述内芯顶部设置有顶盖，所述顶盖侧壁也开设有多个透液孔，所述壳体顶部外侧边缘设置有壳体把手，所述顶盖顶部设置有顶盖把手，顶盖和顶盖把手内部形成方便取液器进出的通道。

进一步，内芯与钻头之间、连接管与集液舱之间、内芯与顶盖之间均可拆卸连接，壳体为拼装式结构。

进一步，所述内芯外部包裹有过滤层，所述钻头上设置有用于固定过滤层的凸钩。

进一步，所述取液器包括取液管以及与取液管连接的抽吸装置。

进一步，所述取液管伸入内芯一端设置有有机质渡头。

进一步，所述壳体和取液管上均设置有刻度。

进一步，所述顶盖通过螺纹管与内芯螺纹连接，所述连接管也通过螺纹管与集液舱螺纹连接，所述螺纹管侧壁开设有通槽。

本发明的有益效果：

1)本发明通过内芯构成集液构件，内芯包括相互连接的连接管和集液舱，通过选取不同长度和不同数量的连接管，可以调节取水深度，不受测量点位和土壤层数的限制，提高了装置的灵活性和适应范围。

2)在连接管和集液舱侧壁均开设多个透液孔，集液舱内部形成取液通道，取液通道的上下端均设置有阻液塞，透液孔能减少对土壤中液体自由流动的影响，阻液塞能够保证在集液和取液时连接管与集液舱内的液体不会发生混合，这些结构设计都有利于提高取样的代表性。

3)将取液器伸入取液通道即可取液，操作方便，取样快速、准确。

4)壳体底部设置有可拆卸钻头，一方面，方便将整套装置钻入地下合适位置，另一方面，待装置钻入地下后方便将壳体取下。

5)整体装置为拼装模块化构造，装配简便，运用灵活。

6)使用过滤层包裹内芯，过滤层具有过滤作用，能避免淤泥或土沙阻塞透液孔或内芯的内部结构，确保了装置长期、有效的运行。

7)取液管伸入内芯一端设置有有机质渡头，避免了插入取液时损坏阻液塞。

8)壳体上的刻度为整套装置的入土深度提供了尺寸参照，取液管上的刻度为取液量提供了尺寸参照。

9)各装配模块上用于螺纹装配连接的螺纹管，其侧壁开设有通槽，这样有利于土壤中渗透液的自然流动。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为壳体与钻头拼接的结构示意图；

图3为钻头的剖面图；

图4为钻头的俯视图；

图5为连接管的结构示意图；

图6为用于饱和土壤取液的集液舱的结构示意图；

图7为用于非饱和土壤取液的集液舱的结构示意图；

图8为顶盖的主视图；

图9为顶盖的俯视图；

图10为取液器的结构示意图；

图11为取液管的截面图；

图12为壳体的局部截面示意图；

图13为阻液塞的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明进行详细说明。

如图1-13所示，本实施例的能在饱和或者不饱和土壤中多层取液的模块化装置，包括壳体1、内芯3和取液器；

壳体呈圆筒状，表面光滑，便于顺利插入待集液土壤层，壳体可以为整体结构，也可以由两块硬质、耐腐蚀的半圆弧合金板拼接而成，其中一种拼接形式如图12所示，在拼接缝处，一块合金板上开设有T型槽，另一块合金板上开设有与T型槽滑动配合的T型块；如图2所示，壳体顶部外缘设置有壳体把手10，壳体外部设置有刻度16，该刻度为整套装置钻入土壤的深度提供了尺寸参照，确保了装置能钻入指定土层；壳体底部设置有钻头2，如图3所示，钻头外侧设置有外螺纹，内侧设置有内螺纹，钻头的外螺纹与壳体底部的内螺纹螺纹连接，钻头也由硬质、耐腐蚀的合金制成。

所述内芯内套于壳体，内芯顶部设置有顶盖9，内芯底部与钻头的内螺纹螺纹连接；如图8和图9所示，顶盖顶部设置有顶盖把手11，顶盖侧壁开设有多个透液孔4，顶盖底部一体成型有与内芯螺纹连接的螺纹管17，顶盖和顶盖把手内部形成方便取液器进出的通道。

内芯作为集液构件，包括连接管31和集液舱32，连接管通过螺纹管与集液舱螺纹连接，通过选取不同长度和不同数量的连接管，可以调节集液舱的高度位置，进而调节取水深度，使得取液过程不受测量点位和土壤层数的限制，提高了装置的灵活性和适应范围；连接管和集液舱侧壁均开设有多个透液孔4，集液舱内部形成与连接管连通的取液通道5，取液通道的上下端均设置有阻液塞6，所述阻液塞包括圈体61和用于实现圈体内部通道自动闭合的活瓣62，所述活瓣通过弹性支撑件与圈体连接，活瓣为凸状，活瓣的根部较厚，可以防止吸液管插入后凸状活瓣反向凸出，在非取液状态下，活瓣在弹性支撑件的作用下合拢闭合圈体的内部通道，避免了连接管与集液舱内的液体混合，在取液状态下，取液器密封穿过圈体后伸入取液通道，同样能避免连接管与集液舱内的液体混合，这有利于确保取样的代表性；取液通道顶部开设有上粗下细的导向结构8，通常为漏斗状，便于取液器顺利伸入；集液舱内部形成囊体状的取液区7，提高了取液的便利性；集液舱包括两种形式，一种如图6所示，是用于饱和土壤取液的集液舱，其侧壁透液孔分布密集，一种如图7所示，是用于非饱和土壤取液的集液舱，其侧壁透液孔主要集中分布在舱体上半部分，分布相对稀疏。

内芯整体呈圆筒状，内芯外部包裹有过滤层，过滤层为土工膜或土工布，如图4所示，钻头上设置有用于固定过滤层的凸钩12，在集液和取液过程中，过滤层具有过滤作用，能避免淤泥或土沙阻塞透液孔或内芯的内部结构，确保了装置长期、有效的运行。

各构件上透液孔的孔径为0.5-2mm，孔面积占各构件表面积的20％-30％，透液孔均匀分布在各构件的表面，透液孔能减少对土壤中液体自由流动的影响，从而进一步提高了取样的代表性。

各装配模块上用于螺纹装配连接的螺纹管17，其侧壁开设有通槽，这样有利于土壤中渗透液的自然流动。

如图10和图11所示，取液器包括取液管13以及与取液管尾端连接的抽吸装置14，当取液深度较浅、取液量较少时，抽吸装置可选用医用注射器，当取液深度较深、取液量较大时，可以选用抽吸泵作为抽吸装置；取液管侧壁设置有刻度16，该刻度为取液量提供了尺寸参照；取液器的头端设置有有机质渡头15，提高了润滑性，避免了插入取液时损坏阻液塞。

取液时，首先通过钻头将壳体和内芯钻入待取液土壤层的合适位置，随后通过壳体把手和顶盖把手的协同操作，将壳体拆卸并取出，最后将取液器伸入取液区，吸取合适量液体即可，取样液体被取液管存储，整个过程操作方便，取样快速、准确。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种能在饱和或者不饱和土壤中多层取液的模块化装置，其特征在于：包括壳体、钻头、内芯和取液器，所述壳体底部与钻头可拆卸连接，所述内芯内套于壳体，内芯底部与钻头连接，内芯包括相互连接的连接管和集液舱，连接管和集液舱侧壁均开设有多个透液孔，集液舱内部形成与连接管连通的取液通道，所述取液通道的上下端均设置有阻液塞，所述阻液塞包括圈体和用于实现圈体内部通道自动闭合的活瓣，所述活瓣通过弹性支撑件与圈体连接。

2.根据权利要求1所述的能在饱和或者不饱和土壤中多层取液的模块化装置，其特征在于：所述集液舱内部形成囊体状的取液区，所述取液区与取液通道连通。

3.根据权利要求2所述的能在饱和或者不饱和土壤中多层取液的模块化装置，其特征在于：所述取液通道顶部开设有上粗下细的导向结构。

4.根据权利要求3所述的能在饱和或者不饱和土壤中多层取液的模块化装置，其特征在于：所述内芯顶部设置有顶盖，所述顶盖侧壁也开设有多个透液孔，所述壳体顶部外侧边缘设置有壳体把手，所述顶盖顶部设置有顶盖把手，顶盖和顶盖把手内部形成方便取液器进出的通道。

5.根据权利要求4所述的能在饱和或者不饱和土壤中多层取液的模块化装置，其特征在于：内芯与钻头之间、连接管与集液舱之间、内芯与顶盖之间均可拆卸连接，壳体为拼装式结构。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的能在饱和或者不饱和土壤中多层取液的模块化装置，其特征在于：所述内芯外部包裹有过滤层，所述钻头上设置有用于固定过滤层的凸钩。

7.根据权利要求6所述的能在饱和或者不饱和土壤中多层取液的模块化装置，其特征在于：所述取液器包括取液管以及与取液管连接的抽吸装置。

8.根据权利要求7所述的能在饱和或者不饱和土壤中多层取液的模块化装置，其特征在于：所述取液管伸入内芯一端设置有有机质渡头。

9.根据权利要求8所述的能在饱和或者不饱和土壤中多层取液的模块化装置，其特征在于：所述壳体和取液管上均设置有刻度。

10.根据权利要求5所述的能在饱和或者不饱和土壤中多层取液的模块化装置，其特征在于：所述顶盖通过螺纹管与内芯螺纹连接，所述连接管也通过螺纹管与集液舱螺纹连接，所述螺纹管侧壁开设有通槽。