CN111551406B - 一种防混隔震式建筑地基气体样本采集器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防混隔震式建筑地基气体样本采集器，包括支撑架，支撑架上滑移连接有驱动杆，支撑架下方设置有中空的钻杆，驱动杆通过同步机构与钻杆连接，钻杆圆周侧壁上开设有进气孔，钻杆内设置有取样机构，取样机构包括滑动连接在钻杆内的上活塞和下活塞，上活塞、下活塞和钻杆内壁构成气体收集腔，钻杆内壁沿轴向开设有导向槽，上活塞和下活塞上分别设置有滑动配合在导向槽内的导向块，钻杆内沿轴向设置有取样管，上活塞和下活塞分别反向螺纹连接在取样管上，取样管底端封闭，顶端连接有检测器，取样管处于上活塞与下活塞之间的侧壁开设有连通孔。本发明具有能够高效地采集土壤较深层处的纯度较高的气体，提高检测准确性的优点。

Description

一种防混隔震式建筑地基气体样本采集器

技术领域

本发明涉及建筑地基气体检测的技术领域，尤其是涉及一种防混隔震式建筑地基气体样本采集器。

背景技术

在对房屋等建筑物进行监理时，需要检测室内空气质量是否达标，若检测时发现室内空气质量不达标，则需要寻找污染源，并采取对应的措施提高室内空气质量。因为建筑物中热空气上升引起的压力效应也会促使气体进入建筑物内，所以建筑地基土壤中的气体也是室内空气的污染源之一，在发现室内空气质量不达标时，需要对建筑地基附近的土壤中的空气进行采集和检测，GB/T 36198中要求有效采样深度不能小于0.5米。

授权公告号为CN106289888B的中国专利公开了一种防混隔震式建筑地基气体样本采集器，包括台面，台面设置有支撑脚，台面上螺纹连接有螺纹杆，螺纹杆上底端固定有储气筒，使用时，旋转螺纹杆使储气筒向下移动插入到土壤中，储气筒和地面围成气体收集室，土壤中的气体不断释放并进入这个气体收集室，一段时间后，对气体收集室中的气体进行取样。

上述方案中，需要等待土壤中的气体自然扩散到收集室内，在取样时需要等待较长时间，工作效率较低；并且收集室只能对从地表土壤中自然扩散出的气体进行收集，因为地表土壤长时间暴露在空气中，地表土壤中的气体含有较多空气，而且从土壤中扩散的气体会也与收集室内原本的空气混合，导致从收集室中取样的气体样品纯度不高，准确性较差，不能有效的反应地基土壤中气体的成分。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种防混隔震式建筑地基气体样本采集器，具有能够高效地采集土壤较深层处的纯度较高的气体，提高检测准确性的优点。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种防混隔震式建筑地基气体样本采集器，包括支撑架，所述支撑架上滑移连接有驱动杆，所述支撑架下方设置有中空的钻杆，所述驱动杆通过同步机构与钻杆连接，所述钻杆圆周侧壁上开设有进气孔，所述钻杆内设置有取样机构，所述取样机构包括滑动连接在钻杆内的上活塞和下活塞，所述上活塞、下活塞和钻杆内壁构成气体收集腔，所述钻杆内壁沿轴向开设有导向槽，所述上活塞和下活塞上分别设置有滑动配合在导向槽内的导向块，所述钻杆内沿轴向设置有取样管，所述上活塞和下活塞分别反向螺纹连接在取样管上，所述取样管底端封闭，顶端连接有检测器，所述取样管处于上活塞与下活塞之间的侧壁开设有连通孔。

通过采用上述技术方案，通过驱动机构驱使钻杆钻入地面，在取样前旋转取样管，取样管通过螺纹配合带动上活塞和下活塞沿导向槽相互靠近，直到上活塞与下活塞接触，将气体收集腔内的空气完全排出；取样时，反向旋转取样管，取样管带动上活塞和下活塞沿导向槽相互远离，气体收集腔体积增大，腔内气压减小，土壤中的气体在压差作用下进入气体收集腔内，再次正向旋转取样管，气体收集腔内的部分气体通过取样管进入检测器内进行检测，取样速度快，工作效率高，且取样过程中不会受到外界空气干扰，检测准确性较高。

本发明进一步设置为：所述进气孔沿钻杆轴向设置有多组，所述钻杆顶端设置有盖板，所述取样管滑动连接在盖板上。

通过采用上述技术方案，沿钻杆轴向滑动取样管，取样管带动上活塞和下活塞沿导向槽同向滑动，使气体收集腔分别与不同的进孔口连通，可以实现分别对不同深度的土壤中的气体进行取样的功能，以获取更多数据进行对比，进一步提高检测的准确性。

本发明进一步设置为：所述盖板上设置有限位机构，所述限位机构包括固定在盖板上的限位座，所述限位座朝向取样管的一侧开设有滑槽，所述取样管外壁沿周向开设有环形限位槽，取样管竖直位移过程中，环形限位槽与滑槽连通；且所述滑槽内设置有滚珠，所述滚珠与滑槽封闭端之间设置有压缩弹簧一，压缩弹簧一的初始状态下，滚珠部分处于滑槽内部分处于环形限位槽中，且进气孔与气体收集腔连通。

通过采用上述技术方案，因为上活塞和下活塞位于钻杆内，无法直接观察到气体收集腔是否对准取样孔，沿钻杆轴向滑动取样管时，滚珠抵紧在取样管外壁，当滚珠卡入环形槽内时，使用人员可以明显察觉到滚珠对取样管的阻力，能够及时停止滑动取样管，此时进气孔与气体收集腔连通，使用时较为方便；同时，在通过旋转取样管进而带动上活塞和下活塞反向移动时，滚珠在环形限位槽内滚动，能够避免取样管旋转过程中发生轴向移动。

本发明进一步设置为：所述同步机构包括固定在驱动杆上的第一同步杆，所述钻杆上端面竖直开设有供第一同步杆滑动配合的第一同步槽，所述驱动杆内固定设置有滑动套接在取样管上的同步套，所述同步套上设置有第二同步杆，所述取样管侧壁上沿轴向开设有与第二同步杆滑动配合的第二同步槽，当向上移动驱动杆使第一同步杆脱离第一同步槽时，第二同步杆与第二同步槽配合。

通过采用上述技术方案，在将钻杆钻入地面时，第一同步杆和第二同步杆分别插接在第一同步槽和第二同步槽内，旋转驱动杆，驱动杆能够带动钻杆和取样管同步转动；当将钻管转入地面后，向上移动驱动杆，使第一同步杆脱离第一同步槽，第二同步杆仍插接在第二同步槽内，此时旋转驱动杆，钻杆不发生移动，取样管随驱动杆同步旋转，驱动杆既能驱动钻杆钻入地面，又能驱动取样管旋转进行取样，使用较为方便。

本发明进一步设置为：所述钻杆外壁沿周向开设有定位槽，所述定位槽与第一同步槽远离驱动杆的一端连通，所述驱动杆和钻杆之间设置有压缩弹簧二，当第一同步杆位于定位槽内时，压缩弹簧二处于压缩状态。

通过采用上述技术方案，驱动杆在带动钻杆旋转时，第一同步杆位于定位槽内，在压缩弹簧二弹力作用下第一同步杆抵紧在定位槽靠近压缩弹簧二的一侧，能够避免驱动杆与钻杆分离；当需要驱使取样管单独移动进行取样时，旋转驱动杆使第一同步杆滑移到第一同步槽内，压缩弹簧二复位，驱使驱动杆向上移动，能够使向上提起驱动杆将第一同步杆从第一同步槽内滑出时更加省力。

本发明进一步设置为：取样管上端开口转动连接有启闭开口的控制阀，所述控制阀侧壁设置外凸U型块，所述取样管沿圆周开设有与第二同步槽上端连通的弧形槽，所述U型块插接于弧形槽内；当所述第一同步杆脱离第一同步槽时，所述第二同步杆卡接于U型块内，所述驱动杆顺/逆时针转动过程中，控制阀启闭取样管开口且上活塞、下活塞做相互靠近/远离工作。

通过采用上述技术方案，当上活塞和下活塞相互远离进行抽气时，控制阀关闭，取样管处于封闭状态，能够避免外部气体通过取样管进入气体收集腔；当上活塞和下活塞相互靠近时进行排气时，控制阀打开，使取样管处于连通状态，能够使气体收集腔内的气体能够通过取样管进行检测，并且在排气和抽气过程中控制阀能够自动启闭，无需额外控制，使用较为方便。

本发明进一步设置为：所述控制阀包括固定于取样管内的第一密封板、以及抵接于第一密封板上的第二密封板，所述第一密封板、第二密封板上对应开设有通气孔，所述U型块固定于第二密封板外壁。

通过采用上述技术方案，第二同步杆与U型块卡接，驱动取样管旋转时，同步杆驱动U型块沿弧形槽滑动，进而带动第二密封板转动；当上活塞和下活塞相互远离进行抽气时，第一密封板和第二密封板上的通气孔错位，控制阀处于关闭状态；当上活塞和下活塞相互靠近时进行排气时，第一密封板和第二密封板上的通气孔重合，控制阀处于打开状态。

本发明进一步设置为：所述驱动杆内设置有与同步套连接的连接管，所述检测器与连接管可拆卸连接。

通过采用上述技术方案，在检测前先将检测器从连接管上拆下，然后旋转取样管驱使上活塞和下活塞反向移动进行一次抽气和排气，气体收集腔内抽取的土壤中的气体会通过取样管和连接管排出，使取样管和连接管内原本的空气也被排出，接着再将检测器安装到连接管上，进行第二次抽气和排气，减小了连接管内原本的空气对加测结果的干扰。

本发明进一步设置为：所述钻杆靠近驱动杆的一端设置有压紧板。

通过采用上述技术方案，在将钻杆钻入地面时，钻杆周围的土壤会发生松动，压紧板能够压紧钻杆旁的土壤，避免取样时土壤外的空气从钻杆与土壤的之间的间隙进入气体收集腔内。

本发明进一步设置为：所述支撑架包括两组平行设置的立柱和连接两组立柱的横梁，所述立柱侧壁设有踏板。

通过采用上述技术方案，支撑架对钻杆起到导向作用，避免钻杆在钻入地面时发生倾斜，使用时首先脚踩踏板，使立柱插入土壤内，便于固定支撑架。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

1.钻杆钻地下，直接对土壤中的气体进行取样，能够减少空气对检测结果的干扰；

2.通过旋转取样管使上活塞和下活塞相互远离，通过压差主动抽取土壤中的气体，取样耗时少，效率高；

3.通过沿轴向移动取样管，使气体收集腔与不同的进气孔俩通，能够实现分别对不同深度的土壤中的气体进行取样的功能，以获取更多数据进行对比，进一步提高检测的准确性。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是图1中钻杆的局部剖面示意图；

图3是图2中取样机构的结构示意图；

图4是图2中A部分的局部放大示意图；

图5是图1中同步机构的剖面示意图；

图6是图5中控制阀的爆炸示意图；

图7是图5中B的局部放大示意图。

图中，1、钻杆；2、驱动杆；3、同步机构；31、第一同步杆；32、第一同步槽；33、定位槽；34、压缩弹簧二；35、同步套；36、第二同步杆；37、第二同步槽；4、支撑架；41、立柱；42、踏板；43、横梁；44、筋板；5、进气孔；6、取样机构；61、上活塞；62、下活塞；63、取样管；64、连通孔；65、气体收集腔；66、导向槽；67、导向块；7、控制阀；71、第一密封板；72、第二密封板；73、通气孔；74、U型块；8、环形手柄；9、限位机构；91、限位座；92、滑槽；93、滚珠；94、压缩弹簧一；95、环形限位槽；10、螺旋叶片；11、盖板；12、连接杆；13、检测器；14、弧形槽；15、连接管；16、密封槽；17、密封圈；18、压紧板。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1和图2，为本发明公开的一种防混隔震式建筑地基气体样本采集器，包括支撑架4，支撑架4中部开设有通孔，通孔内竖直插接有驱动杆2，驱动杆2靠近地面的一端通过同步机构3连接有钻杆1，钻杆1圆周侧壁上开设有进气孔5，钻杆1内设置有取样机构6，取样机构6连接有检测器13。

参照图1，支撑架4包括两组平行设置的立柱41，两组立柱41的外侧分别固定有与立柱41垂直设置的踏板42，踏板42位于立柱41靠近地面的一端，两组立柱41远离地面的一端通过横梁43连接。

踏板42底面与立柱41之间固定连接有呈三角形设置的筋板44，筋板44分别与踏板42和立柱41垂直。

驱动杆2远离地面的一端同轴设置有环形手柄8，环形手柄8通过四组连接杆12与驱动杆2固定连接，通过旋转驱动杆2，进而驱使钻杆1钻入地面。

钻杆1为空心结构，底端为锥尖形，外壁上固定有螺旋叶片10，使钻杆1更容易钻入地面，钻杆1靠近驱动杆2的一端固定有压紧板18，当钻杆1钻入地面时，压紧板18与地表抵接。

参照图2和图3，取样机构6包括滑动连接在钻杆1内的上活塞61和下活塞62，上活塞61、下活塞62和钻杆1内壁构成气体收集腔65，钻杆1顶端固定有盖板11，盖板11上穿设有取样管63，取样管63底端封闭，顶端连接有检测器13，取样管63处于上活塞61与下活塞62之间的侧壁开设有连通孔64,土壤中的空气通过进气孔5进入气体收集腔65，然后通过连通孔64进入取样管63内，最后沿取样管63进入检测器13内进行检测。

取样管63底段外壁开设有两段旋向相反的螺纹，上活塞61和下活塞62分别与两端螺纹配合，钻杆1内壁开设沿轴向设置的导向槽66，导向槽66在钻杆1内壁对称设置有两组，上活塞61和下活塞62的两侧分别固定有导向块67，导向块67与导向槽66滑移连接；正向旋转取样管63时，上活塞61与下活塞62相互远离，进行抽气，反向旋转取样管63时，上活塞61与下活塞62相互靠近，进行排气。

进气孔5沿钻杆1轴向均匀间隔开设有三组，分别对应深层土壤、中层土壤和浅层土壤；取样管63竖向位移过程中，气体收集腔65与不同进气孔5连通，实现对不同深度土壤气体的检测。

参照图2和图4，盖板11底面沿取样管63圆周方向均匀间隔设置有四组限位机构9，限位机构9包括固定在限位座91，限位座91朝向取样管63的一侧开设有滑槽92，滑槽92内滑动连接有滚珠93，滑槽92内设置有将滚珠93抵紧在取样管63外壁上的压缩弹簧一94，取样管63外壁沿周向开设有环形限位槽95，环形限位槽95沿取样管63轴向均匀间隔设置有三组，环形限位槽95与进气孔5一一对应设置，当滚珠93位于环形限位槽95内时，进气孔5与气体收集腔65连通；

当旋转取样管63进行吸气和排气时，压缩弹簧一94将滚珠93抵紧在环形限位槽95内，滚珠93沿环形限位槽95滑动，加上上活塞61和下活塞62与钻杆1内壁的摩擦力，能够避免取样管63旋转过程中沿轴向滑移，当需要沿轴向滑动取样管63使气体收集腔65对应不同进气孔5时，取样管63挤压压缩弹簧一94，使压缩弹簧一94进一步压缩，滚珠93从环形限位槽95内滑出，并沿取样管63外壁滑动，直到滚珠93进入新的环形限位槽95。

参照图5，同步机构3包括固定在驱动杆2上内壁上的第一同步杆31，第一同步杆31沿驱动杆2直径方向设置，钻杆1从上端面向下开设有与第一同步杆31滑动配合的第一同步槽32，钻杆1外壁沿周向开设有定位槽33，定位槽33与第一同步槽32远离驱动杆2的一端连通，驱动杆2和钻杆1之间设置有压缩弹簧二34，压缩弹簧二34固定在驱动杆2上，驱动杆2内固定有滑动套接在取样管63端部的同步套35，同步套35内壁沿直径方向固定有第二同步杆36，取样管63侧壁上沿轴向开设有与第二同步杆36滑动配合的第二同步槽37；

当旋转驱动杆2以带动钻杆1钻入地面时，第一同步杆31位于定位槽33内，压缩弹簧二34处于压缩状态，第二同步杆36位于第二同步槽37靠近地面的一端，旋转驱动杆2会使取样管63与钻杆1同步转动；

当将钻杆1钻入地面后，反向旋转驱动杆2，使第一同步杆31沿定位槽33滑动到第二同步槽37底端，在压缩弹簧二34弹力作用下，向上提起驱动杆2，进而带动第一同步杆31沿滑槽92向上移动直到脱离第一同步槽32，此时，驱动杆2与钻杆1分离，第二同步杆36滑动到第二同步槽37远离底面的一端，移动驱动杆2时只有取样管63会随之移动。

参照图5和图6，取样管63侧壁沿周向开设有弧形槽14，弧形槽14与第二同步槽37远离地面一端的连通，取样管63内设置有控制阀7，控制阀7包括固定在取样管63内的第一密封板71，第一密封板71上方抵接有第二密封板72，第二密封板72与取样管63内壁滑移连接，第一密封板71和第二密封板72上沿周向对应开设有通气孔73，第二密封板72上固定有穿过弧形槽14的U型块74，U型块74与第二同步杆36卡接配合；

当第二同步杆36滑动到第二同步槽37远离地面的一端时，第二同步杆36卡接到U型块74内，旋转驱动杆2，驱动杆2带动第二同步杆36转动，第二同步杆36带动U型块74沿弧形槽14滑动，进而使第二密封板72转动；

当驱动取样管63旋转，使上活塞61和下活塞62相互远离进行吸气时，第一密封板71和第二密封板72上的通气孔73错位，控制阀7处于关闭状态，能够避免外部气体通过取样管63进入气体收集腔65；

当反向旋转取样管63，使当上活塞61和下活塞62相互靠近进行排气时，第一密封板71和第二密封板72上的通气孔73重合，控制阀7处于开启状态，能够使气体收集腔65内的气体能够通过取样管63进行检测。

驱动杆2内设置有与同步套35连接的连接管15，检测器13螺纹连接在连接管15远离驱动杆2的一端；本实施例中，检测器13选用GA30型复合式气体检测仪。

参照图5和图7，同步套35远离驱动杆2的一端内壁开设有密封槽16，密封槽16内设置有密封圈17，密封圈17与取样管63外壁抵紧。

本实施例的实施原理为：进行检测时，首先将支撑架4插接固定在地面上，然后握住环形手柄8驱使驱动杆2正向旋转，并给予向下的压力，使驱动杆2带动钻杆1钻入地面；

接着驱使第一同步杆31转至第一同步槽32，再将驱动杆2朝上移动与钻杆1分离，同时第二同步杆36卡接至U型块74内，再次旋转驱动杆2，第二同步杆36拨动U型块74，进而使第一密封板71和第二密封板72上的通气孔73错位，控制阀7处于关闭状态，驱动杆2带动取样管63旋转，使取样管63带动上活塞61和下活塞62相互远离进行吸气，土壤中的气体进入气体收集腔65；

吸气完成后旋转驱动杆2，第二同步杆36拨动U型块74，进而使第一密封板71和第二密封板72上的通气孔73重合，控制阀7处于开启状态，驱动杆2带动取样管63正向旋转，取样管63带动上活塞61和下活塞62相互靠近进行排气，气体收集腔65内的气体将取样管63和连接管15内原有的空气排出；

最后将检测器13螺纹连接到连接管15上，重复吸气和排气步骤，使土壤中的气体进入检测器13内进行检测。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种防混隔震式建筑地基气体样本采集器，包括支撑架(4)，所述支撑架(4)上滑移连接有驱动杆(2)，所述支撑架(4)下方设置有中空的钻杆(1)，所述驱动杆(2)通过同步机构(3)与钻杆(1)连接，其特征在于：所述钻杆(1)圆周侧壁上开设有进气孔(5)，所述钻杆(1)内设置有取样机构(6)，所述取样机构(6)包括滑动连接在钻杆(1)内的上活塞(61)和下活塞(62)，所述上活塞(61)、下活塞(62)和钻杆(1)内壁构成气体收集腔(65)，所述钻杆(1)内壁沿轴向开设有导向槽(66)，所述上活塞(61)和下活塞(62)上分别设置有滑动配合在导向槽(66)内的导向块(67)，所述钻杆(1)内沿轴向设置有取样管(63)，所述上活塞(61)和下活塞(62)分别反向螺纹连接在取样管(63)上，所述取样管(63)底端封闭，顶端连接有检测器(13)，所述取样管(63)处于上活塞(61)与下活塞(62)之间的侧壁开设有连通孔(64)；所述进气孔(5)沿钻杆(1)轴向设置有多组，所述钻杆(1)顶端设置有盖板(11)，所述取样管(63)滑动连接在盖板(11)上；所述盖板(11)上设置有限位机构(9)，所述限位机构(9)包括固定在盖板(11)上的限位座(91)，所述限位座(91)朝向取样管(63)的一侧开设有滑槽(92)，所述取样管(63)外壁沿周向开设有环形限位槽(95)，取样管(63)竖直位移过程中，环形限位槽(95)与滑槽(92)连通；且所述滑槽(92)内设置有滚珠(93)，所述滚珠(93)与滑槽(92)封闭端之间设置有压缩弹簧一(94)，所述压缩弹簧一(94)的初始状态下，滚珠(93)部分处于滑槽(92)内部分处于环形限位槽(95)中，且进气孔(5)与气体收集腔(65)连通；所述同步机构(3)包括固定在驱动杆(2)上的第一同步杆(31)，所述钻杆(1)上端面竖直开设有供第一同步杆(31)滑动配合的第一同步槽(32)，所述驱动杆(2)内固定设置有滑动套接在取样管(63)上的同步套(35)，所述同步套(35)上设置有第二同步杆(36)，所述取样管(63)侧壁上沿轴向开设有与第二同步杆(36)滑动配合的第二同步槽(37)，当向上移动驱动杆(2)使第一同步杆(31)脱离第一同步槽(32)时，第二同步杆(36)与第二同步槽(37)配合；所述钻杆(1)外壁沿周向开设有定位槽(33)，所述定位槽(33)与第一同步槽(32)远离驱动杆(2)的一端连通，所述驱动杆(2)和钻杆(1)之间设置有压缩弹簧二(34)，当第一同步杆(31)位于定位槽(33)内时，压缩弹簧二(34)处于压缩状态。

2.根据权利要求1所述的一种防混隔震式建筑地基气体样本采集器，其特征在于：取样管(63)上端开口转动连接有启闭开口的控制阀(7)，所述控制阀(7)侧壁设置外凸U型块(74)，所述取样管(63)沿圆周开设有与第二同步槽(37)上端连通的弧形槽(14)，所述U型块(74)插接于弧形槽(14)内；当所述第一同步杆(31)脱离第一同步槽(32)时，所述第二同步杆(36)卡接于U型块(74)内，所述驱动杆(2)顺/逆时针转动过程中，控制阀(7)启闭取样管(63)开口且上活塞(61)、下活塞(62)做相互靠近/远离工作。

3.根据权利要求2所述的一种防混隔震式建筑地基气体样本采集器，其特征在于：所述控制阀(7)包括固定于取样管(63)内的第一密封板(71)、以及抵接于第一密封板(71)上的第二密封板(72)，所述第一密封板(71)、第二密封板(72)上对应开设有通气孔(73)，所述U型块(74)固定于第二密封板(72)外壁。

4.根据权利要求2所述的一种防混隔震式建筑地基气体样本采集器，其特征在于：所述驱动杆(2)内设置有与同步套(35)连接的连接管(15)，所述检测器(13)与连接管(15)可拆卸连接。

5.根据权利要求1所述的一种防混隔震式建筑地基气体样本采集器，其特征在于：所述钻杆(1)靠近驱动杆(2)的一端设置有压紧板(18)。

6.根据权利要求1所述的一种防混隔震式建筑地基气体样本采集器，其特征在于：所述支撑架(4)包括两组平行设置的立柱(41)和连接两组立柱(41)的横梁(43)，所述立柱(41)侧壁设有踏板(42)。

Images