CN104190642A - 用于冰芯前处理的电动刮冰装置 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种用于冰芯前处理的电动刮冰装置，其特征是：手柄连接碳钢刀头组或氧化铝\陶瓷刀头组，碳钢刀头组或氧化铝\陶瓷刀头组通过冰屑收集箱的伸入孔置放在圆柱体的冰屑收集箱内，与冰样接触，冰屑收集箱两侧由Ⅰ号合页、Ⅱ号合页连接两侧门，侧门中心设有伸入孔。本发明装拆方便，较人工刮冰在均匀度和效率方面均有提升，节省了人力物力及时间且制作成本较低，适用于冰芯前处理的外壁剥离。该发明有效的避免了冰样在空气中的长期暴露，大大降低了在空气中可能带来的二次污染。
Description
技术领域
本发明属于机械领域，具体是指一种冰芯研究前处理中使用高效、无污染的电动刮冰装置。
背景技术
冰芯记录以其保真性好(低温环境)、分辨率高(可达到年)、记录序列长(可达几十万年)和信息量大等特征，成为重建高分辨率古气候、古环境的重要研究手段。冰芯气候记录可弥补山区气象台站稀少、分布不均及数据积累年限短的不足。同时，冰芯中还可以提取物理、化学、生物信息，这些记录保存了高分辨率的古环境信号,可以用来检验气候强迫因子的影响(如温室气体和太阳活动),并提供大气环流对气候变化的响应信息。因而，冰芯研究已成为检测过去全球变化、监测现代和预测未来全球气候和环境变化的重要依据。
随着冰芯研究内容\指标的不断丰富，对于冰样的需求量也随之增大，如何尽可能合理、高效的利用冰芯就成为研究人员重点关注的问题。在冰芯研究中如重金属分析对冰芯样品的保洁性有严格要求。相关研究表明：Pb和Al的浓度均在冰芯最外一层最高,而在冰芯内部各层则基本处于同一水平上变化,外来污染主要集中在冰芯外层。为了尽可能真实的反映历史时期的环境信息变化，需要剥离冰芯表层（3~4mm）因钻取、贮存以及切割过程中对冰芯造成的外来污染,而这些剥离样品可收集后进行不受污染影响的（如氧同位素活β活化度）其他样品测试。
然而，目前冰芯的前处理多为人工处理，即选择在低温（-7℃）环境下，人工使用碳钢手术刀及陶瓷刀剥离外壁可能的污染层。冰样长期暴露在空气中，所处环境与冰川区有所不同，可能会增加冰芯二次污染的概率，同时对其保存不利。与此同时，人工刨冰，样品剥离均匀度上较难把握，刮冰刀（手术刀或陶瓷刀）反复的触碰试验台会造成刀片损伤，材料消耗较大，人工刮冰耗时耗力，制约了冰芯处理及分析的进度，也增加了冰芯研究的费用。此外，长期集中处于冰库中作业对于工作人员的人体伤害较大。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在旨在提供一种用于冰芯前处理的电动刮冰装置，该装置利用动力机体和碳钢刀头组、氧化铝\陶瓷刀头组配合，提高了冰芯样品的刮冰速度，保证冰屑的均匀度，同时通过冰屑采集箱聚拢分离的冰屑，减小了样品的损失度。节省了人力、时间和材料消耗。
本发明的目的是这样实现的：
一种用于冰芯前处理的电动刮冰装置，主要包括动力机体、隔离防护罩、碳钢刀头组、氧化铝\陶瓷刀头组及冰屑收集箱。动力机体设有电源开关和调速器，置于隔离防护罩内，动力机体通过软轴连接手柄，手柄连接碳钢刀头组或氧化铝\陶瓷刀头组，碳钢刀头组或氧化铝\陶瓷刀头组通过冰屑收集箱的伸入孔置放在圆柱体的冰屑收集箱内，碳钢刀头组或氧化铝\陶瓷刀头组与冰样接触，冰屑收集箱两侧由Ⅰ号合页和Ⅱ号合页连接冰屑收集箱两侧门，侧门中心设有伸入孔。
上述碳钢刀头组是将碳钢刀片插入刀座中的圆嵌部内呈花蕊状分布。碳钢刀片一侧为直线，另一侧为120°弧线连接，每叶碳钢刀片间隔角度为45°，碳钢刀头组的圆嵌部用箍子紧固，芯轴与刀座固结。
上述氧化铝\陶瓷刀头组是由6组刀刃分60°组成。每片刀刃由二侧为90°直线和120°弧线连接，刀刃厚度为5mm，刀刃和中心的柱体为一整体，呈风车柱体状，风车柱体中心有孔，下部带有座盘的芯轴穿过风车柱体的中心孔，风车柱体座落在座盘上，芯轴伸出风车柱体端用螺丝固定。
上述碳钢刀头组或氧化铝\陶瓷刀头组在冰屑收集箱5的刮冰转速为100转/分钟-150转/分钟，刮冰的力度为0.98千牛-1.5千牛，
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明采用的动力机体配以聚丙烯材质的隔离防护罩，将动力机体与实验环境隔离并保温。适于低温作业，同时减小机体自身释放的气体对实验环境的影响。
电动刮冰机的动力持续均匀，工作效率高，设有每分钟0转---10000转的变速装置用以不同的速度和力量；可依据实际情况调整，减少前处理人员的投入和体力消耗，降低了冰芯研究的人工费用并提高了工作效率，提高了冰芯研究的进度。
2、本发明采用的碳钢刀头组，硬度适宜，分45°8页刀片适于固定在刀座上，用箍子紧固，刮冰时受力均匀，利于刀片间与冰样的平稳过渡，避免冰屑存留于碳钢刀片夹缝之间，提高了刮冰速率。
3、本发明采用的氧化铝\陶瓷刀头组考虑了人工使用的安全性及刀片的易损性，每片刀刃呈风车柱体状，强度高。间隔适宜，连续触冰效果最佳，刀刃钝时可拆卸打磨。经检测，该刀头阴阳离子各项均到达冰样处理要求，杜绝冰样污染。
4、冰屑收集箱为圆柱体设计，且结合处都为曲面连接，最大程度降低了冰屑在收集箱里的残存，两侧圆面部分分别在上部和侧面设置合页，方便冰屑收集。
5、本发明采用冰屑收集箱为聚丙烯材质、刮冰刀头组为氧化铝材质及碳钢材质，以保证刮冰的全程清洁，同时适于低温环境。
6、本发明相对于人工刮冰，剥离的冰屑均匀稳定，提升了刮冰质量。
7、相对于人工刮冰，电动刮冰器刀头仅于冰体接触，杜绝了现有技术刀片与台面的碰撞，降低了刀片、手套等材料消耗。
8. 制作成本低。相比于人工刮冰在材料、后勤保障及人工费方面的消耗，其制作成本较低。
附图说明
图1是本发明的电动刮冰装置-碳钢刀头组示意图。
图2是本发明的碳钢刀头组示意图。
图3是本发明的氧化铝\陶瓷刀头组-电动刮冰器示意图。
图中：1、隔离防护罩；2、动力机体；3、软轴； 4、碳钢刀头组；5、冰屑收集箱；6、侧门；7、合页；8、伸入孔；9、冰样；10、手柄；11、合页；12、调速器；13、电源开关；14、碳钢刀片；15、圆嵌部；16、碳钢刀头组刀座；17、箍子；18、芯轴；19、氧化铝\陶瓷刀头组；20、螺丝；21、盘座；22、芯轴。
具体实施方式
下面，结合附图，对本发明的技术方案再作进一步的说明：
如图1-3所示，一种用于冰芯前处理的电动刮冰装置，主要包括动力机体2、隔离防护罩1、软轴3、手柄10、碳钢刀头组4、氧化铝\陶瓷刀头组19及冰屑收集箱5。动力机体2设有电源开关13和调速器12，置于隔离防护罩1内，动力机体2通过软轴3连接手柄10，手柄10连接碳钢刀头组4。碳钢刀头组4由8叶前宽后窄碳钢刀片14插入刀座16中的0.4mm夹缝的圆嵌部15内，呈花蕊状分布。碳钢刀片4一侧为直线，另一侧为120°弧线连接，每叶碳钢刀片14间隔角度为45°，碳钢刀头组4的下部用箍子17紧固。芯轴18与刀座16固结。氧化铝\陶瓷刀头组19是由6组刀刃分60°组成。每片刀刃两侧为90°直线和120°弧线连接，刀刃厚度为5mm，刀刃和中心柱体为一整体，呈风车柱体状，风车柱体中心有穿孔，穿孔内设有轴承，下部带有座盘21的芯轴22穿过风车柱体的中心孔，风车柱体座落在座盘21上，芯轴22伸出风车柱体端用螺丝20固定。
为杜绝冰样污染，分别对碳钢刀头组4和氧化铝\陶瓷刀头组19进行阴阳离子检测，碳钢刀头组和氧化铝\陶瓷刀头净洁度高，满足刮冰要求。
冰屑收集箱5两侧由Ⅰ号合页11和Ⅱ号合页7连接两侧门6，侧门6中心设有伸入孔8。碳钢刀头组4通过冰屑收集箱5的伸入孔8置放在圆柱体的冰屑收集箱5内，与冰样9垂直接触，
动力机体2与220V交流电源连接，启动电源开关2，碳钢刀头组4开始旋转，碳钢刀头组4与冰样9垂直接触。冰样9一般上层为粒雪冰，下层为冰川冰。调节调速器12，当碳钢刀头组4转速为100转/分钟、力度为0.98千牛时适于处理粒雪冰，当转速为150转/分钟、力度为1.2-1.5千牛时适于处理冰川冰。双手分别将碳钢刀头组4和冰样9从冰屑收集箱5两侧的伸入孔8进入，碳钢刀头组4垂直接触冰样9并调整接触面，剥离冰屑开始，先进行碳钢刀头组4对冰样9上层的剥离，然后再进行氧化铝\陶瓷刀头组19对冰样9下层的剥离，待剥离冰样9完成后，关闭电源开关2。打开冰屑收集箱5两侧通过合页7连接的侧门6，收集冰屑。
Claims (4)
1.一种用于冰芯前处理的电动刮冰装置，主要包括动力机体2、隔离防护罩1、软轴3、手柄10、碳钢刀头组4、氧化铝\陶瓷刀头组19及冰屑收集箱5，动力机体（2）设有电源开关（13）和调速器（12），置于隔离防护罩（1）内，动力机体（2）通过软轴（3）连接手柄（10），其特征是手柄（10）连接碳钢刀头组（4）或氧化铝\陶瓷刀头组（19），碳钢刀头组（4）或氧化铝\陶瓷刀头组（19）通过冰屑收集箱（5）的伸入孔（8）置放在圆柱体的冰屑收集箱（5）内，碳钢刀头组或氧化铝\陶瓷刀头组与冰样（9）接触，冰屑收集箱（5）两侧由Ⅰ号合页（11）、Ⅱ号合页（7）连接两侧门（6），侧门（6）中心设有伸入孔（8）。
2.根据权利要求1所述一种用于冰芯前处理的电动刮冰装置，其特征是碳钢刀头组（4）由8叶碳钢刀片（14）插入刀座（16）中的夹缝（15）内，呈花蕊状分布，碳钢刀片（14）一侧为直线，另一侧为120°弧线连接，每个碳钢刀片（14）间隔角度为45°，碳钢刀头组（4）的下部用箍子（17）紧固；芯轴（18）与刀座（16）固结。
3.根据权利要求1所述一种用于冰芯前处理的电动刮冰装置，其特征是氧化铝\陶瓷刀头组（19）是由6组刀刃分60°组成；每片刀刃二侧为90°直线和120°弧线连接，刀刃厚度为5mm，刀刃和中心柱体为一整体，呈风车柱体状，风车柱体中心有穿孔，穿孔内设置轴承，下部带有座盘（21）的芯轴（22）穿过风车柱体的中心孔，风车柱体座落在座盘21上，芯轴22伸出风车柱体端用螺丝20固定。
4.根据权利要求1所述一种用于冰芯前处理的电动刮冰装置，其特征是碳钢刀头组（4）或氧化铝\陶瓷刀头组19转速为100-150转/分钟、力度为0.98-1.5千牛。
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