CN115921510B - 一种土壤原位修复一体化集成装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及土壤修复技术领域，具体是涉及一种土壤原位修复一体化集成装置及方法，包括用于驱动器移动的行走装置，行走装置上安装有架体，一体化集成装置还包括喷料装置，喷料装置包括传动组件、用于喷洒药剂的锥形管和旋转驱动组件；传动组件包括安装在安装架上的第一安装架、带轮和传动带；带轮至少设有两个，带轮转动安装在第一安装架上，传动带套接在带轮上，通过带轮的使传动带至少具有上下分布且沿水平方向延伸的上水平段和下水平段；锥形管与传动带连接且其缩口端远离传动带，旋转驱动组件用于驱动带轮旋转。本发明实现了不停止移动的同时对深层土壤进行修复的功能，解决了修复装置需要停止移动并手动插入管道对深层土壤进行修复的问题。
Description
技术领域
本发明涉及土壤修复技术领域，具体是涉及一种土壤原位修复一体化集成装置及方法。
背景技术
原位土壤修复指不移动受污染的土壤，直接在场地发生污染的位置对其进行原地修复或处理的土壤修复技术，具有投资低，对周围环境影响小的特点。而根据土壤深层和浅层污染修复的特点，设计具有深层土壤修复和浅层土壤修复的一体化修复装置，现有深层土壤修复装置在工作时，需要先掘进注入井，然后将药剂注入到注入井中，进而导致修复步骤极为繁琐。
为此，中国专利CN113020240B公开了一种土壤原位修复一体化集成装置，通过药剂混合机构将液态药剂和固态药粉配成液体混合药剂实现了即配即用及良好的土壤修复效果，药剂混合机构还能够对单一液态药剂播撒以实现对相应土壤的修复效果；通过浅层土壤修复单元的翻土部件和药剂分流喷洒组件实现了对浅层土壤的修复；通过深层土壤修复单元的增压泵和多个自旋药剂喷针实现了对深层土壤的修复，浅层土壤修复单元通过移动机构的运行实现了边前进边修复，提高了土壤修复效率。在修复深层土壤时，在需要修复的深层区域内分散多个自旋药剂喷针，在增压泵提供药剂的情况下，无需构筑注入井，同步高效完成对深层土壤的修复。对浅层土壤修复单元和深层土壤修复单元做出的专门结构设计，实现了对浅层土壤和深层土壤的一体化修复，简化了土壤修复工序且提高了土壤修复效率。
但是，其在对深层土壤进行修复时，需要停止移动，将自旋药剂喷针插入土壤中，然后才能将药剂注入深层土壤。
发明内容
针对上述问题，提供一种土壤原位修复一体化集成装置及方法，通过行走装置、传动组件、锥形管和旋转驱动组件解决了传统修复装置需要停止移动并手动插入管道对深层土壤进行修复的问题。
为解决现有技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种土壤原位修复一体化集成装置，包括用于驱动器移动的行走装置，行走装置上安装有架体，一体化集成装置还包括喷料装置，喷料装置包括传动组件、用于喷洒药剂的锥形管和旋转驱动组件；传动组件包括安装在安装架上的第一安装架、带轮和传动带；带轮至少设有两个，带轮转动安装在第一安装架上，传动带套接在带轮上，通过带轮的使传动带至少具有上下分布且沿水平方向延伸的上水平段和下水平段；锥形管与传动带连接且其缩口端远离传动带，旋转驱动组件用于驱动带轮旋转。
优选的，一体化集成装置还包括支撑机构，支撑机构包括连接组件，连接组件包括连接座、壳体和第一弹性件；连接座安装在传动带上，壳体与连接座之间通过第一弹性件连接，锥形管与壳体滑动配合。
优选的，支撑机构还包括缓冲组件，缓冲组件包括压块、滑块、压力传感器和第二弹性件；压块与连接座连接，滑块滑动安装在壳体内部；滑块与锥形管靠近传动带的一端连接，压力传感器安装在滑块上；第二弹性件的两端分别与压块和压力传感器连接。
优选的，支撑机构还包括卡止组件，卡止组件包括卡块和第三弹性件；卡块滑动安装在壳体上，卡块靠近壳体内部的一面具有卡止部和凸起部，第三弹性件的两端分别与卡块和壳体连接。
优选的，一体化集成装置还包括调节机构，调节机构包括旋转轴、第四弹性件和连杆；传动带上具有传动链，旋转轴通过传动链转动安装在传动带上；第四弹性件的两端分别与连接座和传动带连接；连接座上开设有滑槽；连杆的其中一端与传动带铰接，其另一端与滑槽滑动配合。
优选的，支撑机构还包括支撑组件，支撑组件包括加强板，加强板与第一安装架连接，加强板的两端设置有翘起的弧边。
优选的，旋转驱动组件包括旋转驱动器、蜗轮和蜗杆；旋转驱动器安装在第一安装架上；蜗轮与其中一个带轮同轴固定连接；蜗杆转动安装在第一安装架上，蜗杆与蜗轮传动连接，蜗杆与旋转驱动器的驱动端连接。
优选的，架体上安装有升降组件，升降组件包括第二安装架和直线驱动器，第二安装架安装在架体上，第二安装架上开设有滑轨，第一安装架与滑轨滑动配合，直线驱动器安装在第二安装架上，直线驱动器的驱动端与第一安装架传动连接。
优选的，架体上还安装有喷管。
一种土壤原位修复方法，包括以下步骤：S1、启动行走装置，移动至修复地点；S2、启动旋转驱动组件，对深层土壤进行药剂注入；S3、观察喷洒情况，并根据路面调整行进方向；S4、完成修复。
本发明相比较于现有技术的有益效果是：
1、本发明通过行走装置、传动组件、锥形管和旋转驱动组件实现了不停止移动的同时对深层土壤进行修复的功能，达到提高深层土壤修复效率的效果，解决了传统修复装置需要停止移动并手动插入管道对深层土壤进行修复的问题。
2、本发明通过连接座、壳体和第一弹性件实现了隔离锥形管的效果，达到保护锥形管的同时提高一体化集成装置使用安全性的效果。
3、本发明通过压块、压力传感器和第二弹性件实现了自动感应锥形管受阻情况的功能，达到在避免锥形管缩口端接触到障碍物时受损的效果，进一步提高一体化集成装置的工作稳定性。
附图说明
图1是一种土壤原位修复一体化集成装置的立体示意图；
图2是一种土壤原位修复一体化集成装置中喷料装置与升降组件的立体示意图；
图3是一种土壤原位修复一体化集成装置中喷料装置的立体示意图一；
图4是图3中A处的局部放大示意图；
图5是一种土壤原位修复一体化集成装置中支撑结构的立体示意图；
图6是一种土壤原位修复一体化集成装置中滑块与卡块配合的正视图；
图7是一种土壤原位修复一体化集成装置中传动组件和支撑组件的正视图；
图8是一种土壤原位修复一体化集成装置中调节机构的立体示意图；
图9是一种土壤原位修复一体化集成装置中升降组件和喷管的立体示意图。
图中标号为：
1-行走装置；
11-架体；111-储液箱；
12-升降组件；121-第二安装架；122-滑轨；123-直线驱动器；
13-喷管；
2-喷料装置；
21-传动组件；211-第一安装架；212-带轮；213-传动带；2131-上水平段；2132-下水平段；2133-第一倾斜段；2134-第二倾斜段；
22-锥形管；
23-旋转驱动组件；231-旋转驱动器；232-蜗轮；233-蜗杆；
3-支撑机构；
31-连接组件；311-连接座；312-壳体；313-第一弹性件；314-弧形支撑板；
32-缓冲组件；321-压块；322-滑块；323-压力传感器；324-第二弹性件；
33-卡止组件；331-卡块；3311-卡止部；3312-凸起部；332-第三弹性件；
34-支撑组件；341-加强板；342-弧边；
4-调节机构；
41-旋转轴；
42-第四弹性件；
43-滑槽；
44-连杆。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
参照图1-图5：一种土壤原位修复一体化集成装置，包括用于驱动器移动的行走装置1，行走装置1上安装有架体11，一体化集成装置还包括喷料装置2，喷料装置2包括传动组件21、用于喷洒药剂的锥形管22和旋转驱动组件23；传动组件21包括安装在安装架上的第一安装架211、带轮212和传动带213；带轮212至少设有两个，带轮212转动安装在第一安装架211上，传动带213套接在带轮212上，通过带轮212的使传动带213至少具有上下分布且沿水平方向延伸的上水平段2131和下水平段2132；锥形管22与传动带213连接且其缩口端远离传动带213，旋转驱动组件23用于驱动带轮212旋转。
本发明通过行走装置1、传动组件21、锥形管22和旋转驱动组件23实现了不停止移动的同时对深层土壤进行修复的功能，达到提高深层土壤修复效率的效果，解决了传统修复装置需要停止移动并手动插入管道对深层土壤进行修复的问题。架体11上设有储液箱111，锥形管22与储液箱111连通。旋转驱动组件23与控制器电连接；操作人员启动装置后，通过行走装置1移动至工作地点，在开启修复模式时，行走装置1带动架体11移动，架体11带动喷料装置2移动，同时，控制器发送信号给旋转驱动组件23，旋转驱动组件23驱动其中一个带轮212旋转，并使得传动带213的线速度与行走装置1的移动速度相等；传动带213带动锥形管22移动，而随着传动带213的转动，锤形管沿竖直方向位移，在锥形管22从上水平段2131往下水平段2132移动时，锥形管22的锥形端与土壤接触，并随着行走装置1和旋转驱动组件23的驱动，以及装置的整体重力作用下，锥形管22不断深入土壤内，在锥形管22移动至下水平段2132时完全插入土壤内，而行走装置1和旋转驱动组件23的移动速度相同，因此在锥形管22移动至传动带213的下水平段2132时，其相对与地面处于静止状态，在此过程中，操作人员通过锥形管22往深层土壤中注入修复药剂，对土壤进行修复；当锥形管22从下水平段2132往上水平段2131移动时，随着传动带213的转动，锥形管22在转动的同时相对于竖直方向向上移动，进而将其从土壤中拔出，从而实现不停止移动的同时对土壤进行修复工作，既能够灵活调整修复地点，又能够简化修复步骤，提高修复效率。
参照图1-图4：一体化集成装置还包括支撑机构3，支撑机构3包括连接组件31，连接组件31包括连接座311、壳体312和第一弹性件313；连接座311安装在传动带213上，壳体312与连接座311之间通过第一弹性件313连接，锥形管22与壳体312滑动配合。
壳体312远离传动带213的一端设置有弧形支撑板314。
本发明通过连接座311、壳体312和第一弹性件313实现了隔离锥形管22的效果，达到保护锥形管22的同时提高一体化集成装置使用安全性的效果。在锥形管22从上水平段2131向下水平段2132移动时，壳体312远离传动带213的一端与土壤接触，并且通过弧形支撑板314提高与土壤的接触面积，同时锥形管22在传动带213的挤压下向土壤内部深入，而壳体312在土壤的阻力下留在土壤表面，第一弹性件313受力收缩，进而通过壳体312保护锥形管22；在锥形管22从传动带213的下水平段2132往上水平段2131移动时，在传动带213的拉力作用下，锥形管22逐渐离开土壤，随着锥形管22向上移动，壳体312在第一弹性件313的弹力作用下降锥形管22包裹，使得锥形管22在土壤外部时均处于壳体312内部，进而避免其他物体与锥形管22直接接触，进一步保护锥形管22。
参照图1、图3和图5：支撑机构3还包括缓冲组件32，缓冲组件32包括压块321、滑块322、压力传感器323和第二弹性件324；压块321与连接座311连接，滑块322滑动安装在壳体312内部；滑块322与锥形管22靠近传动带213的一端连接，压力传感器323安装在滑块322上；第二弹性件324的两端分别与压块321和压力传感器323连接。
本发明通过压块321、压力传感器323和第二弹性件324实现了自动感应锥形管22受阻情况的功能，达到在避免锥形管22缩口端接触到障碍物时受损的效果，进一步提高一体化集成装置的工作稳定性。由于土壤中可能会出现石块等障碍物，一旦锥形管22与障碍物接触时，其无法继续深入土壤，而一旦传动带213继续下压锥形管22，会导致锥形管22受到过大压力而受损，为此，设置了压块321、压力传感器323和第二弹性件324，在锥形管22受到障碍物阻碍停止移动时，第二弹性件324持续收缩，压力传感器323感应到压力变化，而压力变化增大至指定值时，压力传感器323反馈信号给控制器，控制器停止行走装置1和旋转驱动组件23，直至完成排障或离开障碍物后继续工作。
参照图1、图2、图5和图6：支撑机构3还包括卡止组件33，卡止组件33包括卡块331和第三弹性件332；卡块331滑动安装在壳体312上，卡块331靠近壳体312内部的一面具有卡止部3311和凸起部3312，第三弹性件332的两端分别与卡块331和壳体312连接。
带轮212至少设置有四个，四个带轮212支撑传动带213并使传动带213整体呈梯形，传动带213具有自上而下的第一倾斜段2133和自下而上的第二倾斜段2134；卡止组件33设有两个。
本发明通过卡块331和第三弹性件332实现了周期性下压锥形管22的功能，达到简化锥形管22深入土壤过程的效果。通过第一倾斜段2133和第二倾斜段2134能够延长锥形管22深入土壤和拔出土壤的过程，进而避免锥形管22受到急剧冲击；在锥形管22移动至第一倾斜段2133时，压块321随着传动带213的转动而向下移动，在壳体312底部的弧形支撑板314与土壤接触后停止移动，第二弹性件324受到压力收缩，滑块322在第二弹性件324的弹力驱动下沿壳体312滑动，直至其与卡块331的卡止部3311接触后停止移动，此时锥形管22和壳体312都停止移动，而传动带213继续转动，且锥形管22与竖直方向的夹角不断缩小，在压块321与卡块331的凸起部3312接触后，挤压卡块331的凸起部3312，进而使得第三弹性件332收缩，卡块331滑动，进而使卡止部3311与滑块322分离，锥形管22向土壤内部深入，通过卡止组件33的阻挡，减少锥形管22深入过程中的角度变化，进而简化锥形管22的深入过程，使得锥形管22更容易深入土壤深处。
参照图7和图6：一体化集成装置还包括调节机构4，调节机构4包括旋转轴41、第四弹性件42和连杆44；传动带213上具有传动链，旋转轴41通过传动链转动安装在传动带213上；第四弹性件42的两端分别与连接座311和传动带213连接；连接座311上开设有滑槽43；连杆44的其中一端与传动带213铰接，其另一端与滑槽43滑动配合。
传动带213优选为钢丝绳芯输送带。
本发明通过旋转轴41、第四弹性件42、滑槽43和连杆44实现了使锥形管22在拔出过程中保持竖直的功能。锥形管22在第二倾斜段2134时，会在传动带213的转动下逐渐从土壤中拔出，为了保证锥形管22受力稳定，设置了旋转轴41、第四弹性件42、滑槽43和连杆44，在锥形管22移动至第二倾斜段2134时，随着行走装置1的移动和传动带213的转动，连接座311会沿旋转轴41转动，锥形管22在土壤的挤压作用下保持竖直状态，同时连杆44与滑槽43配合的一端滑动，进而拉动连接座311，并通过连接座311拉动锥形管22，使得锥形管22在保持竖直的同时将其从土壤中拔出，同时通过滑槽43限制连接座311的转动范围，使得连接座311在移动至上水平段2131时在重力的作用下恢复水平状态，而在第一倾斜段2133时，连接座311在重力的作用下紧贴传动带213，避免锥形管22发生不必要的晃动。
参照图1、图2和图7：支撑机构3还包括支撑组件34，支撑组件34包括加强板341，加强板341与第一安装架211连接，加强板341的两端设置有翘起的弧边342。
本发明通过加强板341实现了支撑传动带213的功能。在锥形管22移动至第一倾斜段2133时，需要通过传动带213将其压入土壤深层，为此需要对锥形管22施加较大的力，长时间下，传动带213所受压力过大而影响其使用寿命，为此，设置了加强板341用于支撑传动带213，避免传动带213受力过大而受损。
参照图X：旋转驱动组件23包括旋转驱动器231、蜗轮232和蜗杆233；旋转驱动器231安装在第一安装架211上；蜗轮232与其中一个带轮212同轴固定连接；蜗杆233转动安装在第一安装架211上，蜗杆233与蜗轮232传动连接，蜗杆233与旋转驱动器231的驱动端连接。
本发明通过旋转驱动器231、蜗轮232和蜗杆233实现了驱动传动带213转动的功能。旋转驱动器231优选为伺服电机，伺服电机与控制器电连接；操作人员启动装置后，控制器发送信号给旋转驱动器231，旋转驱动器231收到信号后驱动蜗杆233旋转，蜗杆233驱动与其传动连接的蜗轮232旋转，蜗轮232带动带轮212转动，进而驱动传动带213转动，通过传动带213带动锥形管22移动，进行工作。
参照图2-图4：架体11上安装有升降组件12，升降组件12包括第二安装架121和直线驱动器123，第二安装架121安装在架体11上，第二安装架121上开设有滑轨122，第一安装架211与滑轨122滑动配合，直线驱动器123安装在第二安装架121上，直线驱动器123的驱动端与第一安装架211传动连接。
本发明通过第二安装架121、滑轨122和直线驱动器123实现了驱动喷料装置2升降的功能。在喷料装置2工作前，需要通过行走装置1将其移动至使用地点，为了避免锥形管22与路面发生磕碰，设置了升降组件12，其中直线驱动器123优选为液压伸缩缸，滑轨122的延伸方向与竖直方向平行，直线驱动器123与控制器电连接；操作人员在到达使用地点后，启动一体化集成装置，控制器发送信号给直线驱动器123，直线驱动器123收到信号后驱动第一安装架211沿滑轨122向下滑动，进而控制锥形管22深入地面的深度，达到调节修复深度的效果，在修复完成后，再通过直线驱动器123驱动喷料装置2上升，避免在移动过程中锥形管22与地面发生碰撞。
参照图1、图2和图9：架体11上还安装有喷管13。
本发明通过喷管13实现了对浅层土壤进行修复的功能。喷管13与储液箱111连通，在对深层土壤进行修复的同时，操作人员通过喷管13对土壤直接进行喷洒，进而通过药剂对浅层土壤进行修复，达到同时对深层土壤和浅层土壤进行修复的效果，并通过升降组件12能够调节深层土壤修复的深度，提高土壤修复灵活性，大幅提高修复效率。
参照图1-图9：一种土壤原位修复方法，包括以下步骤：S1、启动行走装置1，移动至修复地点；S2、启动旋转驱动组件23，对深层土壤进行药剂注入；S3、观察喷洒情况，并根据路面调整行进方向；S4、完成修复。
以上实施例仅表达了本发明的一种或几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种土壤原位修复一体化集成装置，包括用于驱动器移动的行走装置(1)，其特征在于，行走装置(1)上安装有架体(11)，一体化集成装置还包括喷料装置(2)，喷料装置(2)包括传动组件(21)、用于喷洒药剂的锥形管(22)和旋转驱动组件(23)；
传动组件(21)包括安装在安装架上的第一安装架(211)、带轮(212)和传动带(213)；
带轮(212)至少设有两个，带轮(212)转动安装在第一安装架(211)上，传动带(213)套接在带轮(212)上，通过带轮(212)使传动带(213)至少具有上下分布且沿水平方向延伸的上水平段(2131)和下水平段(2132)；
锥形管(22)与传动带(213)连接且其缩口端远离传动带(213)，旋转驱动组件(23)用于驱动带轮(212)旋转；
一体化集成装置还包括支撑机构(3)，支撑机构(3)包括连接组件(31)，连接组件(31)包括连接座(311)、壳体(312)和第一弹性件(313)；
连接座(311)安装在传动带(213)上，壳体(312)与连接座(311)之间通过第一弹性件(313)连接，锥形管(22)与壳体(312)滑动配合；
支撑机构(3)还包括缓冲组件(32)，缓冲组件(32)包括压块(321)、滑块(322)、压力传感器(323)和第二弹性件(324)；
压块(321)与连接座(311)连接，滑块(322)滑动安装在壳体(312)内部；
滑块(322)与锥形管(22)靠近传动带(213)的一端连接，压力传感器(323)安装在滑块(322)上；
第二弹性件(324)的两端分别与压块(321)和压力传感器(323)连接；
支撑机构(3)还包括卡止组件(33)，卡止组件(33)包括卡块(331)和第三弹性件(332)；
卡块(331)滑动安装在壳体(312)上，卡块(331)靠近壳体(312)内部的一面具有卡止部(3313)和凸起部(3312)，第三弹性件(332)的两端分别与卡块(331)和壳体(312)连接。
2.根据权利要求1所述的一种土壤原位修复一体化集成装置，其特征在于，一体化集成装置还包括调节机构(4)，调节机构(4)包括旋转轴(41)、第四弹性件(42)和连杆(44)；
传动带(213)上具有传动链，旋转轴(41)通过传动链转动安装在传动带(213)上；
第四弹性件(42)的两端分别与连接座(311)和传动带(213)连接；
连接座(311)上开设有滑槽(43)；
连杆(44)的其中一端与传动带(213)铰接，其另一端与滑槽(43)滑动配合。
3.根据权利要求2所述的一种土壤原位修复一体化集成装置，其特征在于，支撑机构(3)还包括支撑组件(34)，支撑组件(34)包括加强板(341)，加强板(341)与第一安装架(211)连接，加强板(341)的两端设置有翘起的弧边(342)。
4.根据权利要求1所述的一种土壤原位修复一体化集成装置，其特征在于，旋转驱动组件(23)包括旋转驱动器(231)、蜗轮(232)和蜗杆(233)；
旋转驱动器(231)安装在第一安装架(211)上；
蜗轮(232)与其中一个带轮(212)同轴固定连接；蜗杆(233)转动安装在第一安装架(211)上，蜗杆(233)与蜗轮(232)传动连接，蜗杆(233)与旋转驱动器(231)的驱动端连接。
5.根据权利要求1所述的一种土壤原位修复一体化集成装置，其特征在于，架体(11)上安装有升降组件(12)，升降组件(12)包括第二安装架(121)和直线驱动器(123)，第二安装架(121)安装在架体(11)上，第二安装架(121)上开设有滑轨(122)，第一安装架(211)与滑轨(122)滑动配合，直线驱动器(123)安装在第二安装架(121)上，直线驱动器(123)的驱动端与第一安装架(211)传动连接。
6.根据权利要求1所述的一种土壤原位修复一体化集成装置，其特征在于，架体(11)上还安装有喷管(13)。
7.一种土壤原位修复方法，采用如权利要求1-6中任意一项所述的一种土壤原位修复一体化集成装置，其特征在于，包括以下步骤：
S1、启动行走装置(1)，移动至修复地点；
S2、启动旋转驱动组件(23)，对深层土壤进行药剂注入；
S3、观察喷洒情况，并根据路面调整行进方向；
S4、完成修复。
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