CN211784425U - 土壤热采样用冷却装置以及土壤热采样系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种土壤热采样用冷却装置、土壤热采样系统及采样方法，涉及污染土壤修复技术领域，解决了现有的土壤冷却装置降温不均匀，且融化后的液体容易污染样品的技术问题。该土壤热采样用冷却装置包括制冷单元和冷却箱，所述制冷单元包括通过管道串联连通的压缩机、冷凝器、毛细管以及蒸发器，所述制冷单元的管道内灌装有制冷剂且所述制冷剂能在所述管道内循环流动；所述制冷单元与所述冷却箱相连接能降低所述冷却箱内空气的温度。所述土壤热采样系统包括钻机、采样装置以及土壤热采样用冷却装置。本实用新型用于提供一种可以快速均匀冷却且可以避免污染样品的土壤热采样用冷却装置以及土壤热采样系统。

Description

土壤热采样用冷却装置以及土壤热采样系统

技术领域

本实用新型涉及污染土壤修复技术领域，尤其是涉及一种土壤热采样用冷却装置以及设置该土壤热采样用冷却装置的土壤热采样系统。

背景技术

在污染场地的修复中，有时会采用原位加热的方式使地表下污染物挥发分离，此时地表下土壤温度显著提高，根据修复目标污染物特征，可能对地表下土壤加热至到100℃以上。

为有效评估污染场地原位加热技术的修复进程，有必要针对加热后的土壤进行直接热采样，通过样品检测数据分析，获取目标污染物是否达到修复目标值以下。由于原位加热修复技术的特殊性，需要将土壤样品直接从高温环境采出并冷却后送检。

本申请人发现，现有技术中对高温土壤的冷却通常将装有高温土壤的采样管放入装有若干小冰块的容器中，或者直接将采样管放置在大块冰块的表面，但是由于冰块具有棱角，采样管与冰块的接触面积较小，从而导致降温不均匀，同时冰块融化成水后有可能会渗透到采样管中，污染样品。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种土壤热采样用冷却装置以及设置该土壤热采样用冷却装置的土壤热采样系统，以解决现有技术中存在的土壤冷却装置降温不均匀，且融化后的液体容易污染样品的技术问题。本实用新型诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供的土壤热采样用冷却装置，包括制冷单元以及冷却箱；其中，

所述制冷单元包括通过管道串联连通的压缩机、冷凝器、毛细管以及蒸发器且所述蒸发器的出口与所述压缩机的入口相连通，所述制冷单元的管道内灌装有制冷剂且所述制冷剂能在所述管道内循环流动；

所述冷却箱外部包覆有保温材料；和/或，所述冷却箱的壁面由保温材料制成；所述冷却箱内设置有采样管存放空间；

所述制冷单元与所述冷却箱相连接能降低所述冷却箱内空气的温度。

在优选或可选的实施例中，所述毛细管的内径小于所述蒸发器管路的内径。

在优选或可选的实施例中，在所述冷凝器和所述蒸发器之间串联连通有干燥过滤器。

在优选或可选的实施例中，在所述蒸发器与所述压缩机之间串联设置有温度传感器。

在优选或可选的实施例中，在所述温度传感器与所述压缩机之间串联设置有控制器和继电器。

在优选或可选的实施例中，所述冷却箱的侧壁面上设置有通孔，所述冷却箱还包括存放部，所述存放部为管状结构，所述存放部的至少其中一端与所述通孔相连通，所述存放部内形成所述采样管存放空间。

本实用新型提供的土壤热采样系统，包括钻机、采样装置以及本实用新型任一技术方案提供的土壤热采样用冷却装置；其中，

所述钻机包括钻机本体以及冲击锤，所述采样装置与所述冲击锤末端可拆卸连接，在所述采样装置的至少部分部件从所述冲击锤末端拆下后能放入所述土壤热采样用冷却装置进行冷却。

在优选或可选的实施例中，所述采样装置包括外管组件与采样管；

所述外管组件包括接头、套管以及封头，所述接头的两端分别与套管的其中一端和所述冲击锤末端可拆卸连接，所述采样管放置在所述套管内，所述封头与所述套管的其中另一端可拆卸连接；所述封头为管状结构，其内径小于所述采样管的外径。

在优选或可选的实施例中，所述采样管的材质为不锈钢或者聚四氟乙烯。

在优选或可选的实施例中，所述套管为不锈钢材质。

一种采用本实用新型任一技术方案提供的土壤热采样系统进行采样的方法，包括以下步骤：

步骤A：将装有采样管的外管组件与钻机的冲击锤末端相连接；

步骤B：启动钻机推进到土壤内，而后拔出；

步骤C：将外管组件从所述冲击锤末端拆下，取出采样管，截取采样管的部分区段，并将其两端密封，截取长度为25cm～35cm；

步骤D：将采样管放入土壤热采样用冷却装置中的采样管存放空间进行冷却；

步骤E：当采样管温度小于环境温度时，将采样管放到3℃～5℃的恒温箱内或将土壤采集到充有甲醇气体的瓶中送检。

在优选或可选的实施例中，在步骤B之前包括步骤O：

步骤O：启动土壤热采样用冷却装置，并检测其冷却箱内温度恒定后进行后续步骤。

基于上述技术方案，本实用新型实施例至少可以产生如下技术效果：

本实用新型提供的土壤热采样用冷却装置，包括制冷单元以及冷却箱，所述制冷单元包括串联连通的压缩机、冷凝器、毛细管以及蒸发器，所述制冷单元的管道内灌装有制冷剂且所述制冷剂能在所述制冷单元的管道内循环流动，气态制冷剂在所述压缩机的作用下在所述冷凝器内液化并降温后流经所述毛细管，经由所述毛细管进入所述蒸发器内的制冷剂迅速气化吸热，实现制冷；所述冷却箱内设置有采样管存放空间，可以放置采样管，将采样管与制冷剂相互隔离，防止对采样管内的土壤造成污染；所述制冷单元与所述冷却箱相连接能降低所述冷却箱内空气的温度，又由于冷却箱外包覆有保温材料可以保证冷却箱内的空气保持在一定的温度，使其内放置的采样管冷却均匀。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的土壤热采样用冷却装置结构示意图；

图2为图1所示的冷却单元俯视示意图；

图3为本实用新型提供的采样装置爆炸结构示意图；

图4为本实用新型提供的采样方法流程图。

图中，1、制冷单元；11、压缩机；12、冷凝器；13、毛细管；14、蒸发器；15、干燥过滤器；16、温度传感器；17、控制器；18、继电器；19、管道；2、冷却箱；21、采样管存放空间；211、通孔；212、存放部；3、外管组件；31、接头；32、套管；33、封头；4、采样管。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

本实用新型提供了一种可以均匀冷却且可以避免污染样品的土壤热采样用冷却装置以及土壤热采样系统。

下面结合图1～图4对本实用新型提供的技术方案进行更为详细的阐述。

如图1～图4所示，本实用新型提供土壤热采样用冷却装置，包括制冷单元1以及冷却箱2；其中，

制冷单元1包括通过管道19串联连通的压缩机11、冷凝器12、毛细管13以及蒸发器14且蒸发器14的出口与压缩机11的入口相连通，制冷单元1的管道19内灌装有制冷剂且制冷剂能在管道19内循环流动；

冷却箱2外部包覆有保温材料；和/或，冷却箱2的壁面由保温材料制成；冷却箱2内设置有采样管存放空间21；

制冷单元1与冷却箱2相连接能降低冷却箱2内空气的温度。

本实用新型提供的土壤热采样用冷却装置，包括制冷单元1以及冷却箱2，制冷单元1包括串联连通的压缩机11、冷凝器12、毛细管13以及蒸发器14，制冷单元1的管道19内灌装有制冷剂且所述制冷剂能在制冷单元1的管道19内循环流动，气态制冷剂在压缩机11的作用下在冷凝器12内液化并降温后流经毛细管13，经由毛细管13进入蒸发器14内的制冷剂迅速气化吸热，实现制冷；冷却箱2内设置有采样管存放空间21，可以放置采样管4，将采样管4与制冷剂相互隔离，防止对采样管4内的土壤造成污染；制冷单元1与冷却箱2相连接能降低冷却箱2内空气的温度，又由于冷却箱2外包覆有保温材料可以保证冷却箱内的空气保持在一定的温度，使其内放置的采样管冷却均匀。

作为优选或可选的实施方式，毛细管13的内径小于蒸发器14管路的内径。可以与压缩机11配合增加冷凝器12内的压力，并在冷却剂通过毛细管13后可以使其压力迅速降低，从而实现气化吸热。

作为优选或可选的实施方式，在冷凝器12和蒸发器14之间串联连通有干燥过滤器15。可以吸收制冷单元1中的水分并可以过滤杂质。

作为优选或可选的实施方式，在蒸发器14与压缩机11之间串联设置有温度传感器16。可以实时监测冷却箱2内的温度。

作为优选或可选的实施方式，在温度传感器16与压缩机11之间串联设置有控制器17和继电器18。温度传感器16将温度传输到控制器17，根据对比预先设定的温度，控制器17可以控制继电器18的开闭，从而控制制冷单元1的启停。

作为优选或可选的实施方式，冷却箱2的侧壁面上设置有通孔211，冷却箱2还包括存放部212，存放部212为管状结构，存放部212的至少其中一端与通孔211相连通，存放部212内形成采样管存放空间21。可以便于采样管4的取放。

本实用新型提供的土壤热采样系统，包括钻机、采样装置以及本实用新型任一技术方案提供的土壤热采样用冷却装置；其中，

所述钻机包括钻机本体以及冲击锤，所述采样装置与所述冲击锤末端可拆卸连接，在所述采样装置的至少部分部件从所述冲击锤末端拆下后能放入所述土壤热采样用冷却装置进行冷却。

具体地，本实用新型提供的土壤热采样系统用到的钻机可以是现有技术中的冲击式钻机，冲击式钻机包括冲击锤，采样装置可以与冲击锤的末端卡接连接。

作为优选或可选的实施方式，所述采样装置包括外管组件3与采样管4；

外管组件3包括接头31、套管32以及封头33，接头31的两端分别与套管32的其中一端和冲击锤末端可拆卸连接，采样管4放置在套管32内，封头33与套管32的其中另一端可拆卸连接；封头33为管状结构，其内径小于采样管4的外径。

作为优选或可选的实施方式，采样管4的材质为不锈钢或者聚四氟乙烯。

作为优选或可选的实施方式，套管32为不锈钢材质。

具体地，在采样装置与冲击锤连接完成后，由于封头33的内径小于采样管4的外径，因此可以保证采样管4不从封头33的口部掉落；启动钻机将冲击锤下压，即将冲击锤末端连接的采样装置压入土壤中，套管32的硬度和刚度不小于采样管4的硬度和刚度，可以保护采样管4不因冲击力变形，压入土壤后，部分土壤进入到采样管4内，采样管底部存在土芯捕获器，在冲击锤提起后，可以保证土壤留存在采样管4内，所述土芯捕获器为现有技术，在此不再赘述。

一种采用本实用新型任一技术方案提供的土壤热采样系统进行采样的方法，包括以下步骤：

步骤A：将装有采样管4的外管组件3与钻机的冲击锤末端相连接；

步骤B：启动钻机推进到土壤内，而后拔出；

步骤C：将外管组件3从所述冲击锤末端拆下，取出采样管4，截取采样管4的部分区段，并将其两端密封，截取长度为25cm～35cm；

步骤D：将采样管4放入土壤热采样用冷却装置中的采样管存放空间21进行冷却；

步骤E：当采样管4温度小于环境温度时，将采样管4放到3℃～5℃的恒温箱内或将土壤采集到充有甲醇气体的瓶中送检。

作为优选或可选的实施方式，在步骤B之前包括步骤O：

步骤O：启动土壤热采样用冷却装置，并检测其冷却箱2内温度恒定后进行后续步骤。

具体地，土壤热采样方法详述如下：

首先，结合污染场地修复情况制定采样计划：采样计划包括采样点位及采样深度和污染物种类，根据采样计划准备相应的外管组件3、采样管4和采样瓶。

其次，规划钻机进场路线：采用原位加热的污染场地会分布大量的加热井，在采样前需安排好钻机进场路线，确保不会影响场地加热井的使用，必要时可以搭钢架保证钻机能顺利行驶到指定采样位置采样；将准备好的外管组件3进行清洗，采样过程中采集不同点位也需及时清洗外管组件3及其他采样设备，避免交叉污染。

再次，进行取土：也就是上述步骤A至步骤C，钻机开到指定采样位置，组装好清洗过的外管组件3，启动钻机推进到预计采样深度后拔管；当采样管4从钻孔中拔出后，立即拆卸外管组件3，取出采样管4，截取所需部分，使用耐高温帽封将采样管4两边端口密封，此时采样管4温度较高，可能大于100℃，此时取采样管4要使用隔热手套，避免出现烫伤现象。

然后，对采样土壤进行冷却：也就是上述步骤D和步骤E，将采样管4放入土壤热采样用冷却装置中的采样管存放空间21内，可以采用温度探头或者红外测温仪测量采样管4中的土壤温度；当采样管温度小于环境温度时，立即将采样管4取出，并放入4℃恒温采样箱送到实验室处理；若运输到实验室时间较长，则可以现场取3～5g于装有甲醇保护剂的采样瓶中，在4℃下保存至运输至实验室检测。

最后，记录采样信息：包括采样深度，采样时样品温度，采样时间日期和采样员姓名等信息，最好是贴上相应标签及拍照记录。

另外，关于步骤O，由于土壤热采样用冷却装置的降温需要一定的时间，因此需要提前启动，以保证土壤采样后可以立即放入进行冷却；在启动压缩机11后，冷却箱2内靠近制冷单元1的部分空气先冷却，然后逐渐将整个冷却箱2内的空气全部冷却，由于冷却箱2具有保温材料隔热，因此可以保证冷却箱2内的温度保持在设定温度。

上述本实用新型所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本实用新型才公开部分数值以举例说明本实用新型的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本实用新型创造保护范围的限制。

如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。

同时，上述本实用新型如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本实用新型公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本实用新型提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种土壤热采样用冷却装置，其特征在于，包括制冷单元以及冷却箱；

其中，

所述制冷单元包括通过管道串联连通的压缩机、冷凝器、毛细管以及蒸发器且所述蒸发器的出口与所述压缩机的入口相连通，所述制冷单元的管道内灌装有制冷剂且所述制冷剂能在所述管道内循环流动；

所述冷却箱外部包覆有保温材料；和/或，所述冷却箱的壁面由保温材料制成；所述冷却箱内设置有采样管存放空间；

所述制冷单元与所述冷却箱相连接能降低所述冷却箱内空气的温度。

2.根据权利要求1所述的土壤热采样用冷却装置，其特征在于，所述毛细管的内径小于所述蒸发器管路的内径。

3.根据权利要求1所述的土壤热采样用冷却装置，其特征在于，在所述冷凝器和所述蒸发器之间串联连通有干燥过滤器。

4.根据权利要求1所述的土壤热采样用冷却装置，其特征在于，在所述蒸发器与所述压缩机之间串联设置有温度传感器。

5.根据权利要求4所述的土壤热采样用冷却装置，其特征在于，在所述温度传感器与所述压缩机之间串联设置有控制器和继电器。

6.根据权利要求1-4任一所述的土壤热采样用冷却装置，其特征在于，所述冷却箱的侧壁面上设置有通孔，所述冷却箱还包括存放部，所述存放部为管状结构，所述存放部的至少其中一端与所述通孔相连通，所述存放部内形成所述采样管存放空间。

7.一种土壤热采样系统，其特征在于，包括钻机、采样装置以及权利要求1-6任一所述的土壤热采样用冷却装置；其中，所述钻机包括钻机本体以及冲击锤，所述采样装置与所述冲击锤末端可拆卸连接，在所述采样装置的至少部分部件从所述冲击锤末端拆下后能放入所述土壤热采样用冷却装置进行冷却。

8.根据权利要求7所述的土壤热采样系统，其特征在于，所述采样装置包括外管组件与采样管；

所述外管组件包括接头、套管以及封头，所述接头的两端分别与套管的其中一端和所述冲击锤末端可拆卸连接，所述采样管放置在所述套管内，所述封头与所述套管的其中另一端可拆卸连接；所述封头为管状结构，其内径小于所述采样管的外径。

9.根据权利要求8所述的土壤热采样系统，其特征在于，所述采样管的材质为不锈钢或者聚四氟乙烯。

10.根据权利要求8所述的土壤热采样系统，其特征在于，所述套管为不锈钢材质。

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