[發明專利]套管式氣體驅動地下水取樣裝置的取樣方法

有效

• 申請號: 202110248559.6
• 申請日: 2021-03-08
• 公開（公告）號: CN112964506B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 周旭;徐輝;柴娜娜;王煜;梁威;劉艷;龔榮;樊懋;張春
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍63653部隊
• 主分類號: G01N1/10
• 分類號: G01N1/10
• 代理公司: 廣東知產貓知識產權代理有限公司 44513
• 代理人: 萬吉麗

本發明公開了套管式氣體驅動地下水取樣裝置，包括控制單元，所述控制單元包括高壓氣體源和控制器，所述高壓氣體源通過三通閥與控制器固定連接，所述傳輸單元由兩根PU內管和外管管道組成，兩根管道外部采用光滑的塑料膜包裹，整個傳輸管道直徑小于20mm；所述置換單元由不銹鋼管材料組成，置換室上部有兩個口，分別為一個進氣口和一個出水口，出水口內部連接1直徑小于10mm的不銹鋼管，外管和內管均為PU材質，取樣時氣體從外管與內管中間輸入，水樣從內管中流出，內外管入口處采用密封圈密封隔離。整個傳輸管路的外徑小于20mm，外壁光滑，極大的減小了卡井風險。

技術領域

本發明涉及一種環境科學領域研究裝置與技術領域，具體是套管式氣體驅動地下水取樣裝置。

背景技術

在地質勘探與環境調查工作中，通常需要新鉆水文孔并采集孔中地下水。國內外地下水采樣設備大致分為4類:取樣筒式采樣器、慣性式采樣器、潛水電泵式采樣器和氣體驅動式采樣器，針對不同的取樣目的、孔徑、水位深度等需要選用的取樣裝置也不盡相同。取樣筒式采樣器原理簡單、制作方便、成本低，受監測井孔徑、采樣深度影響較小，但采樣效率極低，不適用于深井地下水的連續取樣；慣性式采樣器外徑小，可應用于小口徑地下水監測井，缺點是采樣深度有限、效率低、對水體擾動大；潛水電泵式采樣器采樣效率高，不足是設備體積較大，管線多，卡井風險大，且對水體擾動較大，不適用于深井小孔徑地下水取樣；氣體驅動式采樣器結構較復雜，但直徑小，采樣效率較高，適用于大部分地下水監測井。國內李小杰等研制的U型氣體置換式取樣器較適用于小孔徑深井地下水的取樣，然而，該取樣器仍然是一種間歇式采樣器，且沒有水氣置換室，當采樣深度較大時，尤其是惰性氣體保護取樣時，氣體浪費嚴重，采樣效率低。此外，該U型氣體驅動取樣裝置有兩根管線，有時還需附加一根保護鋼絲繩，三根管線同時下井的卡井風險較大。在對新開的地質結構不穩定的小孔徑水文孔采集地下水時，如何減小取樣裝置卡井風險并提高取樣效率是本發明裝置所要解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供套管式氣體驅動地下水取樣裝置，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

套管式氣體驅動地下水取樣裝置，包括控制單元、傳輸單元和置換單元，所述控制單元包括高壓氣體源和控制器，所述高壓氣體源通過三通閥與控制器固定連接，所述傳輸單元由一根內管和一根外管嵌套組成，兩根管道均為PU材質，整個傳輸管道外徑小于20mm；所述置換單元由不銹鋼管材料組成，其尺寸設計為：內徑小于36mm，外徑小于40mm，壁厚2～4mm，長度小于50cm，內管一端與出水管道上端固定連接，出水管道下端依次與第一空心螺絲與第二空心螺絲固定連接，外管一端與進氣管道上端固定連接，進氣管道下端直徑擴大后與法蘭固定連接，第二空心螺絲與法蘭中心固定連接，法蘭中心與止逆閥固定連接，法蘭外壁與置換器外壁固定連接，止逆閥與不銹鋼空心管固定連接，置換器壁與圓錐形空心部件固定連接，部件與第三空心螺絲固定連接，空心螺絲與止逆閥固定連接，止逆閥與過濾器固定連接，所述外管另一端固定連接有密封圈，所述內管另一端貫穿密封圈。

作為本發明進一步的方案：所述控制器主要用于控制管路氣壓、充放氣時間及相關氣路與水路閥門的開關。

作為本發明再進一步的方案：所述法蘭中心孔周圍開有個4孔。

作為本發明進一步的方案：所述控制器通過進氣管與的傳輸單元外管一側固定連接。

作為本發明進一步的方案：所述進氣管與傳輸單元外管相通。

作為本發明進一步的方案：所述密封圈上開設有用于傳輸單元內管貫穿的通孔。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1.傳輸單元采用外管和內管嵌套組合的方式，內外管均為PU材質，取樣時氣體從外管與內管中間輸入，水樣從內管中流出，內外管入口處采用密封圈密封隔離。整個傳輸管路集成為一根，外徑小于20mm，外壁光滑，極大的減小了卡井風險。