CN105043808A - 一种用于土壤试样采集预处理装置的盘式土壤烘干装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于土壤试样采集预处理装置的盘式土壤烘干装置，与现有技术相比解决了尚无土壤烘干装置的缺陷。本发明的盘式底座固定安装在固定圆盘的上方，盘式底座上通过推力轴承安装有盘式烘干机构，盘式烘干机构的轴向中心线与中心轴的轴向中心线相重合，盘式烘干机构圆心的圆周上设有槽孔位置线，槽孔位置线上均匀设有若干个槽孔，盘式烘干机构的槽孔位置线位于传输带的落料口下方，盖板固定安装在盘式烘干机构上方且盖板固定安装在中心轴的上端，滑环电刷的内圈固定安装在盖板上。本发明能够对土壤进行烘干作业，不破坏土壤原有性质、高效烘干土壤，减轻了人工劳动强度，提高了劳动生产效率。

Description

一种用于土壤试样采集预处理装置的盘式土壤烘干装置

技术领域

本发明涉及土壤成分检测设备技术领域，具体来说是一种用于土壤试样采集预处理装置的盘式土壤烘干装置。

背景技术

我国是农业大国，农业是国民经济的基础。土壤是农业的基础和重要组成部分，实时掌握农田土壤养分的空间分布，是实现农田精准施肥的前提条件。目前市面上存在很多土壤成分检测的仪器，可以对土壤养分信息实时监控，但是这些仪器的正常使用需要首先制备大量土壤试样，传统的试样制备需要工作人员在农田里大量的取样，取样后进行烘干、GPS信息标记等相关工作，特别是土壤的烘干工作，其耗费大量的人力、物力且效率低下，并且复杂的人为烘干过程还容易破坏土壤的原有性质。如何开发出一种能够用于土壤烘干的装置已经成为急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中尚无土壤烘干装置的缺陷，提供一种用于土壤试样采集预处理装置的盘式土壤烘干装置来解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种用于土壤试样采集预处理装置的盘式土壤烘干装置，包括中心轴，中心轴的下端固定安装有联轴器，联轴器安装在转动电机的输出轴上，中心轴的下部位于联轴器上方设有环状凸起，中心轴上位于环状凸起的上方通过角推力轴承安装有固定圆盘；

中心轴上位于固定圆盘的上方套有滑环电刷且滑环电刷的外圈固定在固定圆盘上，盘式底座固定安装在固定圆盘的上方，盘式底座上通过推力轴承安装有盘式烘干机构，盘式烘干机构的轴向中心线与中心轴的轴向中心线相重合，盘式烘干机构圆心的圆周上设有槽孔位置线，槽孔位置线上均匀设有若干个槽孔，盘式烘干机构的槽孔位置线位于传输带的落料口下方，盖板固定安装在盘式烘干机构上方且盖板固定安装在中心轴的上端，滑环电刷的内圈固定安装在盖板上；

槽孔内均固定安装有土壤容纳筒且土壤容纳筒贯穿盖板，土壤容纳筒的外围安装有加热圈，滑环电刷的外圈导线接有电源，滑环电刷的内圈导线接在加热圈上。

所述的盘式底座上设有凸起劣弧轨道，所述的土壤容纳筒内均放置有土壤排出柱，土壤排出柱的高度小于土壤容纳筒，凸起劣弧轨道位于盘式烘干机构的槽孔位置线下方。

所述的土壤容纳筒的上外端部和下外端部均粘接有环氧树脂板，环氧树脂板外均粘接有不绣钢外圈，土壤容纳筒通过不绣钢外圈卡接在槽孔上。

所述的凸起劣弧轨道包括左斜台、顶土平台和右斜台，左斜台和右斜台为曲面结构，顶土平台的两端分别与左斜台和右斜台相切，顶土平台的高度等于土壤容纳筒与土壤排出柱的高度差。

有益效果

本发明的一种用于土壤试样采集预处理装置的盘式土壤烘干装置，与现有技术相比能够对土壤进行烘干作业，不破坏土壤原有性质、高效烘干土壤，减轻了人工劳动强度，提高了劳动生产效率。具有绝缘绝热、安全可靠的特点。

附图说明

图1为本发明的结构剖视图；

图2为本发明中盘式烘干机构的结构示意图；

图3为本发明中盘式底座的结构示意图；

图4为本发明中土壤容纳筒的结构示意图；

图5为土壤试样采集预处理装置的结构示意图；

图6为挖土装置的结构示意图；

图7为传输装置的结构示意图；

图8为压土装置的结构示意图；

图9为土样检测装置的结构示意图；

图10为温度检测装置的结构示意图；

其中，1-车体、2-挖土装置、3-传输装置、4-盘式土壤烘干装置、5-压土装置、6-土样检测装置、7-温度检测装置、8-供电电源、9-工控机、10-GPS、11-触摸显示屏、211-线性模组、212-滑台、213-挖土电机、214-挖土刀片、215-挡土片、216-刮土刷、217-刮土电机、311-电机架、312-支撑架、313-传输电机、314-带轮固定框架、315-主动轮、316-从动轮、317-传输带、318-落料口、319-土壤导流片、411-中心轴、412-联轴器、413-转动电机、414-环状凸起、415-角推力轴承、416-固定圆盘、417-滑环电枢、418-盘式底座、419-推力轴承、420-盘式烘干机构、421-槽孔位置线、422-槽孔、423-盖板、424-土壤容纳筒、425-加热圈、426-凸起劣弧轨道、427-土壤排出柱、428-环氧树脂板、429-不锈钢外圈、430-左斜台、431-顶土平台、432-右斜台、433-感应片、434-光电传感器、511-固定架、512-压土电机、513-轴承支座、514-导轨、515-丝杠螺母副、516-冲头、517-侧压头、611-检测支架、612-土样分析传感器、711-测温支架、712-温度传感器。

具体实施方式

为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：

如图5所示，一种用于土壤成分检测的土壤试样采集预处理装置，包括车体1，车体1两侧安装有行走轮，车体1前端设有连接机动车辆的牵引装置，车体1上端可以设有遮阳防水罩。车体1上安装有挖土装置2，车架1的平板上还可以安装供电电源8、工控机9、GPS10，供电电源8给相关设备进行供电，工控机9根据现有技术来对各设备进行数控，GPS10用于地理位置的记录，其与工控机9相连，可以在采集土样时利用GPS10在工控机9上进行地理位置的记录，还可以加装触摸显控屏11，方便现场实时操作。

如图6所示，挖土装置2包括垂直安装在车体1上的线性模组211，线性模组211可以安装在车体1的侧部，也可以在车体1上开个洞，线性模组211安装在洞口，只要线性模组211的滑台212能够在车体1的上部和下部之间运动即可。线性模组211的滑台212上安装有挖土电机213，挖土电机213随着滑台212一同运动。挖土刀片214的根部安装在挖土电机213的输出轴上，挖土电机213控制挖土刀片214的转动，当滑台212运动至车体1下方时，挖土刀片214的前端与土壤相接触，即挖土刀片214在挖土电机213的控制下进行挖土操作。线性模组211的侧部固定安装有挡土片215，挡土片215用于和挖土刀片214相配合，将挖上来的土取下。挡土片215和挖土刀片214均为半圆形结构且两者直径相同，挡土片215的直径延长线与线性模组211相平行，即挡土片215的半圆形结构，其唯一的一条直径与线性模组211相平行。当滑台212运动至车体1上方时，挖土刀片214的根部与挡土片215的下端相接、挖土刀片214的前端与挡土片215的上端相接，挡土片215和挖土刀片214两者组合在一起两个半圆形成一个圆形结构。线性模组211上安装有刮土电机217，刮土电机217的安装位置不影响滑台212的运动，刮土电机217的输出轴位于挡土片215的圆心处。刮土电机217的输出轴上安装有刮土刷216，刮土刷216的中心部位安装在刮土电机217的输出轴上，刮土刷216的两端均设为毛刷设计，用于清扫、刮除在挡土片215和挖土刀片214的泥土，在此，刮土刷216的两端也可以设计为柔性橡胶，同样也可以起到很好的刮土效果。刮土刷216的长度与挡土片215的直径相同，在刮土刷216运动时，其在挡土片215和挖土刀片214组成的圆内进行转动，由于挡土片215的下方开有落土口218，则通过刮土刷216的运动将采集的土样送至落土口218，落入传输装置3。

当需要进行土样采集作业时，线性模组211控制滑台212降至车体1下方土壤之上，挖土电机213控制挖土刀片214进行挖土作业，挖取土样。滑台212在线性模组211的控制下再升至车体1上方，挖土电机213控制挖土刀片214与挡土片215形成整圆结构。由于挖土刀片214挖取的土样是潮湿的，其难以自行从挖土刀片214上脱落，此时，刮土电机217控制刮土刷216运动，刮土刷216将土样刮至落土口218处，从落土口218落入传输装置3，进行往盘式土壤烘干装置4上的传输，至此完成土样采集工作（挖土作业）。

如图5所示，车体1上还可以安装传输装置3，挖土装置2的落土口218位于传输装置3上方。如图7所示，传输装置3包括固定安装在车体1上的电机架311和支撑架312，电机架311和支撑架312均起到支撑作用。电机架311上安装有传输电机313，支撑架312上安装有带轮固定框架314，带轮固定框架314用于固定主动轮315和从动轮316，主动轮315和从动轮316分别安装在带轮固定框架314的两端。主动轮315和从动轮316上安装有传输带317，形成传输带结构。主动轮315安装在传输电机313的输出轴上，传输电机313带动主动轮315的旋转，通过主动轮315的旋转联同从动轮316的配合实现传输带317的传输运动。带轮固定框架314上位于主动轮315的一端安装有落料口318，传输带317上的土样随着落料口318离开传输带317。为了防止土样在传输带317上脱落，可以将带轮固定框架314的两个侧板设计高于传输带317，即传输带317在带轮固定框架314上为下凹结构。为了给土样在落入落料口318之前进行限位集中，还可以在带轮固定框架314上位于落料口318处的传输带317上方设计一个土壤导流片319，给土样起到导流作用。

当进行传输作业时，传输电机313工作，带动主动轮315旋转并在从动轮316配合下带动传输带317的传输运动，落在传输带317上的土样，在传输带317的运动下经过土壤导流片319落入落料口318，从而将土样送至盘式土壤烘干装置4，进行土样烘干。

如图5所示，车体1上还安装有盘式土壤烘干装置4，传输带317的落料口318位于盘式土壤烘干装置4上方，盘式土壤烘干装置4在车体1上的安装位置只要能够完成其他装置的配合即可。如图1所示，盘式土壤烘干装置4包括中心轴411，中心轴411为圆柱形结构。中心轴411的下端固定安装有联轴器412，联轴器412安装在转动电机413的输出轴上，转动电机413控制中心轴411的转动。中心轴411的下部位于联轴器412上方设有环状凸起414，环状凸起414用于为角推力轴承415提供支撑而使用，中心轴411上位于环状凸起414的上方通过角推力轴承415安装有固定圆盘416，即固定圆盘416与中心轴411两者为活动未固定状态。

中心轴411上位于固定圆盘416的上方套有滑环电刷417，滑环电刷417的外圈固定在固定圆盘416上，滑环电刷417的外圈与固定圆盘416两者为固定状态。盘式底座418固定安装在固定圆盘416的上方，即盘式底座418同样套在中心轴411上，通过螺钉与固定圆盘416固定安装。盘式底座418上通过推力轴承419安装有盘式烘干机构420，盘式烘干机构420的轴向中心线与中心轴411的轴向中心线相重合，即盘式烘干机构420也同样套在中心轴411上，但盘式烘干机构420通过推力轴承419与盘式底座418安装，盘式底座418与盘式烘干机构420两者为活动未固定状态。至此，盘式底座418、固定圆盘416和滑环电刷417的外圈三者为固定状态。

如图2所示，盘式烘干机构420圆心的圆周上设有槽孔位置线421，槽孔位置线421为圆形，是以盘式烘干机构420圆心为中心的圆周轨迹，具体此圆周的半径大小根据需要设计即可，即槽孔位置线421离圆心近或远均可，此距离由槽孔422的数量多少而定。槽孔422位于槽孔位置线421上均匀分布，槽孔422的数量最好可以为10个。槽孔422可以以槽孔位置线421为圆心进行均匀分布，也可以以槽孔位置线421为圆心相偏离进行均匀分布，只要满足土样可以落入槽孔422中即可。盘式烘干机构420的槽孔位置线421位于传输带317的落料口318下方，即落料口318出来的土样可以顺利落入槽孔422中。

盖板423固定安装在盘式烘干机构420上方，盖板423的中心部分为凸台结构，盖板423通过中心凸台结构固定安装在中心轴411的上端，滑环电刷417的内圈固定安装在盖板423上。至此，盖板423、盘式烘干机构420、滑环电刷417的内圈、中心轴411四者为固定状态。通过中心轴411的转动，可以带动盖板423、盘式烘干机构420、滑环电刷417的内圈的转动，而无法带动盘式底座418、固定圆盘416和滑环电刷417的外圈三者转动。

槽孔422内均固定安装有土壤容纳筒424，土壤容纳筒424可以通过现有技术的方式限位在槽孔422内，并且土壤容纳筒424贯穿盖板423，即上部穿过盖板423。土壤容纳筒424的外围安装有加热圈425，加热圈425用于进行土壤加热，通过加热圈425使得土壤容纳筒424进行加热，则使得土壤容纳筒424内的土壤进行加热。滑环电刷417的外圈导线接有电源，滑环电刷417的内圈导线接在加热圈425上，则电源可以顺利的地通过滑环电刷417传递到加热圈425上。

如图4所示，其中，土壤容纳筒424的上外端部和下外端部均可以粘接环氧树脂板428，环氧树脂板428可以起到绝缘、绝热作用。环氧树脂板428外均粘接有不绣钢外圈429，土壤容纳筒424通过不绣钢外圈429利用现有技术的卡接方式安装在槽孔422上。如图3所示，为了方便地排出土壤容纳筒424内的土样，盘式底座418上可以设一个凸起劣弧轨道426，凸起劣弧轨道426可以为弧长低于180度的凸起，其具体长度可以根据土样检测装置6来决定，即将土样顶出时，正好由土样检测装置6进行检测。土壤容纳筒424内均放置有土壤排出柱427，土壤排出柱427的高度小于土壤容纳筒424，土壤排出柱427可以直接放置在土壤容纳筒424内，也可以采用现有技术中的在土壤容纳筒424内进行限位，能满足上下运动即可。凸起劣弧轨道426位于盘式烘干机构420的槽孔位置线421下方，即位于若干个槽孔422轨迹下方。由于盘式底座418为固定结构，通过盘式烘干机构420的旋转，当运动至凸起劣弧轨道426上方时，凸起劣弧轨道426将土壤排出柱427顶起，土壤排出柱427将土壤顶出土壤容纳筒424，以便土样检测装置6进行成分检测。

为了盘式烘干机构420在盘式底座418上运动至凸起劣弧轨道426时，不会出现卡壳现象，能够实现平滑过渡。凸起劣弧轨道426可以包括左斜台430、顶土平台431和右斜台432，左斜台430和右斜台432的上表面为曲面结构，顶土平台431的两端分别与左斜台430和右斜台432相切，即顶土平台431的上表面为平面结构，顶土平台431的上表面分别与左斜台430和右斜台432的上表面相切。顶土平台431的高度等于土壤容纳筒424与土壤排出柱427的高度差，能够较好的将土壤排出土壤容纳筒424。

如图10所示，为了实时了解加热圈425的温度，还可以车体1上安装温度检测装置7，温度检测装置7通过测温支架711固定安装在车体1上。测温支架711上安装有温度传感器712，温度传感器712位于盘式烘干机构420的槽孔位置线421上方，并且温度传感器712的测温探头对向土壤排出柱427，即温度传感器712的测温探头对着未装有土壤的土壤容纳筒424，直接对着土壤排出柱427，从而了解到此时盘式土壤烘干装置4内的加热温度。

在进行土壤烘干作业时，土壤样品经过传输装置3落入土壤容纳筒424中，转动电机413带动中心轴411转动，从而带动盖板423、盘式烘干机构420、滑环电刷417的内圈的转动，由于滑环电刷417的外圈与盘式底座418和固定圆盘416三者固定，电源通过滑环电刷417的外圈导线传送至滑环电刷417的内圈导线，从而传至加热圈425，对土壤试样进行加热烘干。待加热烘干完成后，盘式烘干机构420的旋转至凸起劣弧轨道426上方时，凸起劣弧轨道426将土壤排出柱427顶起，土壤排出柱427将土壤顶出土壤容纳筒424，从而完成土壤烘干工作。在本发明中，土壤容纳筒424在各环节中的定位可以采用现有技术中的时间控制，也可以在土壤容纳筒424位置附加加装感应片433，再在相应的设备位置加装光电传感器434，通过感应片433和光电传感器434的配合实现精确定位。

如图5所示，还可以包括压土装置5，实现本装置上的压土作业自动化处理。如图8所示，压土装置5包括固定安装在车体1上的固定架511，固定架511上从上至下依次安装有压土电机512、轴承支座513和导轨514，轴承支座513上安装有丝杠螺母副515，压土电机512的输出轴与丝杠螺母副515的丝杠端相连，通过压土电机512控制丝杠螺母副515的螺母端运动。导轨514活动安装有冲头516，冲头516可以在导轨514上进行限位运动。冲头516安装在丝杠螺母副515的螺母端，则通过压土电机512实现冲头516的上下运动。冲头516位于盘式烘干机构420的槽孔位置线421上方，即位于土壤容纳筒424的上方。待土样壤在进行烘干过程中，使用冲头516对土样进行压片作业。长时间的工作会在土壤容纳筒424与土壤排除柱427之间缝隙内残留细小的尘土，导致土壤排除柱427不能自行下落，从而不能正常装土，因此在冲头516上还可以加装侧压头517，侧压头517正对于检测之后的另一个土壤容纳筒424，实现在一个下压过程中，能同时对该土壤容纳筒424进行下压使土壤排除柱427下落，使装置正常工作。

同理，为了实现检测一体化，还可以包括土样检测装置6。如图9所示，土样检测装置6包括固定安装在车体1上的检测支架611，在车体1上土样检测装置6的设计位置可以在凸起劣弧轨道426的顶土平台431位置。检测支架611上安装有土样分析传感器612，土样分析传感器612用于检测土样，能够实现土壤成分（总氮、总磷、总钾、总碳、镁、钙、锰、硼、铜、锌、铅、镍、铬等）含量的实时、原位、无污染检测。土样分析传感器612位于盘式烘干机构420的槽孔位置线421上方，即同理，土样分析传感器612的传感头位于土壤容纳筒424内的土壤上方。

在实际应用中，挖土装置2进行挖土作业，此时工控机9从GPS10读取记录当前的GPS位置信息。挖土装置2完成挖土作业后，将采样土壤送至传输装置3的传输带317上，再通过传输带317送至盘式土壤烘干装置4的土壤容纳筒424内进行烘干。同时，压土装置5对土壤容纳筒424内的采样土壤进行压片作业，土样检测装置6实时检测采样土壤，完成成分检测并在工控机9中记录。最终，当盘式烘干机构420旋转至盘式底座418的凸起劣弧轨道426上方时，将土壤排出柱427顶起，土壤排出柱427将土壤顶出土壤容纳筒424，完成预处理和前期成分检测任务。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (4)

1.一种用于土壤试样采集预处理装置的盘式土壤烘干装置，其特征在于：包括中心轴（411），中心轴（411）的下端固定安装有联轴器（412），联轴器（412）安装在转动电机（413）的输出轴上，中心轴（411）的下部位于联轴器（412）上方设有环状凸起（414），中心轴（411）上位于环状凸起（414）的上方通过角推力轴承（415）安装有固定圆盘（416）；

中心轴（411）上位于固定圆盘（416）的上方套有滑环电刷（417）且滑环电刷（417）的外圈固定在固定圆盘（416）上，盘式底座（418）固定安装在固定圆盘（416）的上方，盘式底座（418）上通过推力轴承（419）安装有盘式烘干机构（420），盘式烘干机构（420）的轴向中心线与中心轴（411）的轴向中心线相重合，盘式烘干机构（420）圆心的圆周上设有槽孔位置线（421），槽孔位置线（421）上均匀设有若干个槽孔（422），盘式烘干机构（420）的槽孔位置线（421）位于传输带（317）的落料口（318）下方，盖板（423）固定安装在盘式烘干机构（420）上方且盖板（423）固定安装在中心轴（411）的上端，滑环电刷（417）的内圈固定安装在盖板（423）上；

槽孔（422）内均固定安装有土壤容纳筒（424）且土壤容纳筒（424）贯穿盖板（423），土壤容纳筒（424）的外围安装有加热圈（425），滑环电刷（417）的外圈导线接有电源，滑环电刷（417）的内圈导线接在加热圈（425）上。

2.根据权利要求1所述的一种用于土壤试样采集预处理装置的盘式土壤烘干装置，其特征在于：所述的盘式底座（418）上设有凸起劣弧轨道（426），所述的土壤容纳筒（424）内均放置有土壤排出柱（427），土壤排出柱（427）的高度小于土壤容纳筒（424），凸起劣弧轨道（426）位于盘式烘干机构（420）的槽孔位置线（421）下方。

3.根据权利要求1所述的一种用于土壤试样采集预处理装置的盘式土壤烘干装置，其特征在于：所述的土壤容纳筒（424）的上外端部和下外端部均粘接有环氧树脂板（428），环氧树脂板（428）外均粘接有不绣钢外圈（429），土壤容纳筒（424）通过不绣钢外圈（429）卡接在槽孔（422）上。

4.根据权利要求2所述的一种用于土壤试样采集预处理装置的盘式土壤烘干装置，其特征在于：所述的凸起劣弧轨道（426）包括左斜台（430）、顶土平台（431）和右斜台（432），左斜台（430）和右斜台（432）为曲面结构，顶土平台（431）的两端分别与左斜台（430）和右斜台（432）相切，顶土平台（431）的高度等于土壤容纳筒（424）与土壤排出柱（427）的高度差。