CN217270026U - 便携式壤中气体采集优化装置 - Google Patents

Abstract

便携式壤中气体采集优化装置包括钻头、螺旋钻杆、封盖钻杆和把手；所述钻头内设置有集气室，所述钻头外侧设置有进气孔，所述进气孔外侧设置有挡土板，所述钻头固接于所述螺旋钻杆底部；所述螺旋钻杆顶部固接有所述封盖钻杆，所述螺旋钻杆外表面设置有螺纹；所述封盖钻杆顶部通过连接部件固接有所述把手。挡土板在钻头钻入土壤取样时能避免土壤进入进气孔，防止堵塞进气孔；钻头顶部直径2cm，在钻进和退出过程中，便捷省力，钻头采用钛合金材料制成，不易磨损；螺旋钻杆外表面设置有螺纹，螺旋钻杆和螺纹均采用钛合金材料制成，便于钻入土壤，螺纹与土壤接合，能隔绝壤中气体和大气，提高气体测量数据的准确性。

Description

便携式壤中气体采集优化装置

技术领域

本实用新型涉及气体采集技术领域，更具体地说，特别涉及便携式壤中气体采集优化装置。

背景技术

现有的壤中气体地球化学测量是通过系统采集土壤中的气体样品，分析气体成分，进而发现异常，进行找矿。由于气体具有难收集、难储存等特点，因此土壤中的气体样品的采集是壤中气体地球化学测量中的重要关键技术环节。按照气体采集方式，分成主动收集法和被动收集法。被动收集法是将捕集器装置埋藏在土壤覆盖层一段时间，通常1-2个月，通过吸附土壤中的气体进行收集；主动收集法是直接在取样点用钢钎打一深孔，再采用一种措施隔绝与大气交换，用气泵或注射器抽取孔内气体，其难点之一是孔口的密封，以防止上部气体混入。

目前，总体上，壤中气体的采集技术主要使用主动收集法，采集技术分为抽气与集气两个步骤，主要存在的问题有：一是气体采集装置密封性较差，易造成因操作不当而导致大气混入，不能保证采集质量；二是不能采集指定深度区域内的气体，现有装置大都是固定长度杆件，结构复杂，以手工按压为主，遇到土壤中有较大的石头，难以钻入目标层，限制了采集深度，使得所采的气体易受浅表气体影响而造成大的波动，稳定性不好；三是容易造成因操作不当，在土壤砂土为主的地区，造成洞口坍塌或拧入螺旋取样器时堵塞进气口，造成损坏测试仪器；四是现有的抽气装置气路空间大，在提取壤中气前，需要排空气路中的残留气体，造成工作效率低下。

实用新型专利CN1611743A公开了一种地气采集钻具，但是在野外实际工作中，发现该取样钻能够较好的收集壤中气体，但存在一定的缺陷：一是由于钻头底部进气口较小，在旋入土壤的过程中极易被土壤封堵，导致抽气泵抽取不到壤中的气体，严重时会损坏抽气泵；二是螺旋取样钻由于钻头太大，内部装置较复杂，在旋入土中时容易导致事先打好的洞坍塌；三是螺旋取样钻上下的直径和螺纹的设计不合理，导致螺取样旋钻旋入土中非常吃力，一定程度上降低了密封性；四是为了携带方便，大部分气体采集装置采用铝质材料作为主要材料，虽然重量较轻，携带方便，但由于硬度不够，在与土壤中的砂子摩擦中容易磨损，使用次数较多后，可能降低密封性，导致部分空气进入壤中气体，影响气体测量数据的质量。

随着近年来找矿工作的不断深入，地表矿和露头矿基本上被勘查殆尽，找矿方向逐渐转移到覆盖区，找矿难度不断加大，迫切需要一种能探获深部矿化信息的方法。为此，我们研制一种便于携带、易维护、高强度、高效率、经久耐用的壤中气体采集装置。

实用新型内容

本实用新型为克服上述情况不足，旨在提供一种便携式壤中气体采集优化装置，通过在钻头进气孔前增设挡土板能够有效防止砂土进入取样钻进气孔；通过对钻头材质进行改进，采用钛合金材料加工制成，提高了钻头强度，增加使用效率。

便携式壤中气体采集优化装置包括钻头、螺旋钻杆、封盖钻杆和把手；所述钻头内设置有集气室，所述钻头外侧设置有进气孔，所述进气孔外侧设置有挡土板，所述钻头固接于所述螺旋钻杆底部；所述螺旋钻杆顶部固接有所述封盖钻杆，所述螺旋钻杆外表面设置有螺纹；所述封盖钻杆顶部通过连接部件固接有所述把手。

进一步的，所述钻头为圆锥体结构，所述钻头相对的两侧设置有进气孔，所述进气孔外侧固接有挡土板。

进一步的，所述钻头顶部设置有套管，所述钻头顶部外侧设置有螺纹。

进一步的，所述螺旋钻杆为圆锥体内部中空结构，所述螺旋钻杆顶部设置有凹槽。

进一步的，所述封盖钻杆底部设置有封盖，所述封盖钻杆内部为中空结构。

进一步的，所述连接部件为丁字接口，水平设置有第一通孔，所述连接部件顶部设置有第二通孔，所述连接部件底部设置有第五通孔，所述第二通孔与所述第五通孔与所述第一通孔垂直，所述第一通孔连接有把手，所述第二通孔连接有集气管，所述第五通孔连接有封盖钻杆。

进一步的，所述把手两端设置有橡胶手柄。

进一步的，所述钻头采用钛合金材料制成。

进一步的，所述螺旋钻杆采用钛合金材料制成。

进一步的，所述集气管由所述钻头贯穿至封盖钻杆顶部。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：进气孔外侧设置有挡土板，在钻头钻入土壤取样时能有效避免土壤进入进气孔，防止堵塞进气孔和集气管；钻头顶部直径2cm，体积小，在钻进和退出过程中，便捷省力且能够有效防止打好的洞坍塌，钻头采用钛合金材料制成，不易磨损；螺旋钻杆底部直径设置为3cm，顶部直径设置为8cm，螺旋钻杆外表面设置有螺纹，螺旋钻杆和螺纹均采用钛合金材料制成，螺旋钻杆直径及螺纹的设置合理，便于钻入土壤，螺纹与土壤接合，能隔绝壤中气体和大气，且不易磨损，提高气体测量数据的准确性，钻头和螺旋钻杆及螺纹采用钛合金材料制成，封盖钻杆、把手采用金属材料制成，便于携带的同时增强硬度，能够耐磨损，增长使用寿命。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是便携式壤中气体采集优化装置的整体结构示意图。

图2是图1中A局部放大示意图。

图3是图1中B局部放大仰视示意图。

图4是图1中B局部放大俯视图。

图中：1-钻头、2-螺旋钻杆、3-封盖钻杆、4-把手、5-挡土板、6-进气孔、7-螺纹、8-内六角螺钉、9-第一通孔、10-第二通孔、11-集气管、12-橡胶手柄、14-第三通孔、15-凹槽、16-封盖、17-套管、18-集气室、19-第四通孔。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

具体实施例：

如图1所示，便携式壤中气体采集优化装置，包括钻头1、螺旋钻杆2、封盖钻杆3和把手4。

如图2所示，钻头为圆锥体结构，底部为锥形顶部为圆形，顶部圆形直径为2cm，在壤中钻入和退出过程中，所受力距小，操作省力，且不易受损。钻头1采用钛合金材料制成，强度高，适用于不同地质壤中气体的采集。钻头相对的两侧设置有进气孔6，每侧等间距设置有3个进气孔6，在每侧3个进气孔左侧焊接有挡土板5，挡土板5顶部高1cm，底部高0.5cm，呈锥形，在钻头1钻入壤中时随钻头1转动，能够有效避免土壤进入进气孔6，防止土壤阻塞进气孔6和集气管11；本装置在全国多地进行了相关试验和示范工作，改进的钻头1体积小为圆锥体，在进气孔6左侧增设挡土板5，能满足采样工作需要，且进气孔6不易被堵塞，不用解决进气孔6堵塞问题，能够提高工作效率。钻头1内设置有集气室18，进气孔6与集气室18相连通。钻头1顶部焊接有套管17，套管17底部与集气室18相通，套管17顶部套接有集气管11，集气管11为硅胶材质，将集气管11加热，软化后套接于套管17顶部，采用此方式套接能够保持密闭性。钻头1顶部外侧设置有外螺纹，螺旋钻杆2底部设置有与钻头1顶部外侧外螺纹相适配的内螺纹，钻头1与螺旋钻杆2为螺纹连接。

如图1和图3所示，螺旋钻杆2为圆锥体结构，底部圆形直径为3cm，顶部圆形直径为8cm，底部圆形直径小于顶部圆形直径，螺旋钻杆2内部为中空结构，集气管11穿设于螺旋钻杆2内部。螺旋钻杆2外表面焊接有螺纹7，螺纹7高0.5cm，宽1cm，能够在钻入土壤孔中拧紧，使空气与孔中气体隔绝，确保测量气体均为壤中气体，提高气体采集质量。螺旋钻杆2和螺纹7均采用钛合金材料制成，螺旋钻杆2的尺寸以及螺纹7的设置使得作业人员操作时更省力，旋入土中后，能够保证土中气体处于封闭状态，在使用过程中螺纹7容易磨损，采用强度高的钛合金材料制成，能够降低摩擦损耗，增加密封性，提高壤中气体采集质量。螺旋钻杆2顶部设置有凹槽15，凹槽15上设置有4个第三通孔14，4个第三通孔14均匀分布于凹槽15，第三通孔14内设置有内螺纹，凹槽15中部设置有第一穿孔，第一穿孔大小与集气管11相适配。

如图1和图4所示，封盖钻杆3为圆柱体结构，直径为3cm，高度为25cm，封盖钻杆3底部焊接有封盖16，封盖16大小与凹槽15相适配，封盖16对应凹槽15上第三通孔14的位置设置4个第四通孔19，第四通孔19内设置有内螺纹，内六角螺钉8外表面设置有外螺纹，内六角螺钉8的外螺纹与第三通孔14和第四通孔19的内螺纹相适配，封盖16套入凹槽15内，封口处通过内六角螺钉8固定，封盖钻杆3与螺旋钻杆2通过内六角螺钉8连接，此连接方式装卸简便，加工容易，接口不易损坏，易包养维修，因此保证了装置的整体强度，能适用于不同类型土壤中取气的操作。封盖16中部设置有第二穿孔，第二穿孔大小与集气管11相适配。封盖钻杆3为采用不锈钢材料制成的内部中空圆柱体，集气管11由封盖16中部的第二穿孔进入封盖钻杆3内部。连接部件底部第五通孔13内设置有内螺纹，封盖钻杆3顶部外侧设置有与之相适配的外螺纹，封盖钻杆3与连接部件螺纹连接，连接部件水平设置有2个第一通孔9，与第一通孔9垂直设置有1个第二通孔10，第二通孔10位于连接部件顶部，第二通孔10对应封盖钻杆3的中部，第五通孔13位于连接部件底部，第一通孔9和第五通孔13构成丁字接口；第一通孔9内设置有内螺纹，把手4外侧设置有与第一通孔9内螺纹相适配的外螺纹，把手4与封盖钻杆3螺纹连接；集气管11由第二通孔10穿出。

把手4为空心铁管，两端涂有防滑橡胶，形成橡胶手柄12，便于作业人员手持操作把手4。

在本实施例中，钻头1两侧的进气孔6左侧焊接挡土板5，在装置钻入土中时能够避免土壤进去进气孔6，防止堵塞进气孔6；螺旋钻杆2的尺寸及外表面螺纹7的设置，能够便于将装置拧入土壤中，旋入土中深度一般在30-50cm，此尺寸和螺纹7的结构能够保持土洞不坍塌，进气孔6不被堵塞，且螺旋钻杆2底部直径小于顶部直径，旋入土中后，能够保证土中气体处于封闭状态，确保测量气体为壤中气体，提高气体采集质量；本装置中钻头1、螺旋钻杆2以及螺纹7均采用钛合金材料制成，质量轻，强度高，不易磨损，适用于不同壤中气体地球化学测量。集气管11由钻头1贯穿至封盖钻杆3顶部，集气管11末端接入气体测量仪，壤中气体由进气孔6进去集气室18，由集气室18顶部进入集气管11，集气管11由钻头1顶部穿设于螺旋钻杆2，由凹槽14中部第一穿孔穿出，由封盖16中部第二穿孔进入封盖钻杆3，集气管11穿设于封盖钻杆3，由封盖钻杆3顶部第二通孔穿出，接入气体测量仪。

使用过程，用直径2cm钢钎或电钻在测点位置打一个孔，孔深根据测量区的土壤厚度和成分决定，一般在50-80cm，然后将钻头1、螺旋钻杆2旋入孔中，作业人员手持橡胶手柄12，旋转，直至拧紧，确保孔内气体与空气隔绝，之后将集气管接入气体测量仪，打开气体测量仪测量气体成分及含量。

与现有技术相比，本装置在结构设计上去掉了遮瓦式护网过滤装置，使得装置整体线条流畅，造型优美，本装置结构合理，减少了设备维护，使得野外工作中所携带的维护工具重量减少，提高工作效率。与对接牙口相比，本装置采用内六角螺钉8固定，装卸简便，加工容易，接口不易损坏，易维修包养，保证装置的整体强度。本装置为人力中空螺旋钻具，钻头1进气，钻柄抽气，携带方便，组装简单，维护方便，钻头1体积小，钻入土中时力距小，不易磨损，进气孔6左侧设置挡土板5，防止工作时土壤堵塞进气孔6，能够保证采集壤中气体顺利进行，钻头1内部结构简单，能够满足采集壤中气体的需要，整体装置操作简单、方便、可靠，集采气、集气一体的人力壤中气体取样装置。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.便携式壤中气体采集优化装置，其特征在于：包括钻头(1)、螺旋钻杆(2)、封盖钻杆(3)和把手(4)；

所述钻头(1)内设置有集气室(18)，所述钻头(1)外侧设置有进气孔(6)，所述进气孔(6)外侧设置有挡土板(5)，所述钻头(1)固接于所述螺旋钻杆(2)底部；

所述螺旋钻杆(2)顶部固接有所述封盖钻杆(3)，所述螺旋钻杆(2)外表面设置有螺纹(7)；

所述封盖钻杆(3)顶部通过连接部件固接有所述把手(4)。

2.根据权利要求1所述的便携式壤中气体采集优化装置，其特征在于：所述钻头(1)为圆锥体结构，所述钻头(1)相对的两侧设置有进气孔(6)，所述进气孔(6)外侧固接有挡土板(5)。

3.根据权利要求1所述的便携式壤中气体采集优化装置，其特征在于：所述钻头(1)顶部设置有套管(17)，所述钻头(1)顶端外侧壁设置有螺纹。

4.根据权利要求1所述的便携式壤中气体采集优化装置，其特征在于：所述螺旋钻杆(2)为圆锥体，内部为中空结构，所述螺旋钻杆(2)顶部设置有凹槽(15)。

5.根据权利要求1所述的便携式壤中气体采集优化装置，其特征在于：所述封盖钻杆(3)底部设置有封盖(16)，所述封盖钻杆(3)内部为中空结构。

6.根据权利要求1所述的便携式壤中气体采集优化装置，其特征在于：所述连接部件为丁字接口，水平设置有第一通孔(9)，所述连接部件顶部设置有第二通孔(10)，所述连接部件底部设置有第五通孔(13)，所述第二通孔(10)和所述第五通孔(13)均与所述第一通孔(9)垂直，所述第一通孔(9)连接有把手(4)，所述第二通孔(10)连接有集气管(11)，所述第五通孔(13)连接有封盖钻杆(3)。

7.根据权利要求1所述的便携式壤中气体采集优化装置，其特征在于：所述把手(4)两端设置有手柄(12)。

8.根据权利要求1所述的便携式壤中气体采集优化装置，其特征在于：所述钻头(1)采用钛合金材料制成。

9.根据权利要求1所述的便携式壤中气体采集优化装置，其特征在于：所述螺旋钻杆(2)及螺纹(7)采用钛合金材料制成。

10.根据权利要求6所述的便携式壤中气体采集优化装置，其特征在于：所述集气管(11)由所述钻头(1)贯穿至封盖钻杆(3)顶部。

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