CN106949722B - 一种滚筒式常温常压下快速干燥土壤的自动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种滚筒式常温常压下快速干燥土壤的自动装置，包括主支架部件、工位控制部件、滚筒干燥部件、干燥空气输出部件和出土/清洁部件。工位控制部件驱动滚筒干燥部件旋转到并保持在指定的工位，滚筒干燥部件能够实现旋转运动并带动装载的潮湿土壤样品做抄起、洒落运动，干燥空气输出部件接收和输送外部干燥空气设备输入的干燥空气并吹向潮湿土壤样品，出土/清洁部件承载和输送干燥土壤样品并清洁滚筒干燥部件。本发明在人工装土后能够自动完成干燥、倒土、清洁等工作，加快了潮湿土壤样品的干燥速度，降低了操作者的劳动强度，是一种高效、低能耗、自动化程度高、操作简单、能避免不同土壤样品交叉污染的快速干燥装置。

Description

一种滚筒式常温常压下快速干燥土壤的自动装置
技术领域
本发明涉及干燥机械自动化技术领域，具体是一种滚筒式常温常压下快速干燥土壤的自动装置。
背景技术
在农业科学和环境科学领域，在对土壤进行pH、有机质、CEC、营养单元、微量元素以及重金属元素含量等指标分析之前，均需要对从野外采集到的土壤样品进行风干处理，以尽快去除水分。
目前一般采用自然风干法对土壤进行干燥，即把从野外不同区域采集到的土壤样品放在相应的器皿上摊开，利用常温常压下自然空气流动进行风干处理。采用自然风干法的优点是能最大限度地保存土壤中的待测物质，缺点是耗时长、效率低、占地方，筛选过程中土壤样品容易混入杂质，对土壤样品造成污染。
目前国内生产恒温干燥箱比较多，采用恒温干燥箱对土壤进行干燥的缺点在于该方法会使土壤样品中易挥发的检测对象在高温和风吹的情况下挥发，影响了土壤样品的真实性。
国内生产常温常压下土壤干燥箱产品很少，有家公司生产的土壤干燥箱产品，模拟了室内空气流动模式，采用干燥空气和空气扰动技术对土壤进行干燥。但其干燥土壤的时间仍然很长，且自动化程度不高，并不能满足在野外现场对土壤实施快速实时干燥的要求。
为了满足野外现场快速准确分析土壤成分、降低操作者野外劳动强度、能避免不同土壤样品交叉污染的要求，需要开发出一种在常温常压下即可对土壤样品进行快速干燥的自动装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种滚筒式常温常压下快速干燥土壤的自动装置，以解决上述问题。
本发明的技术方案为：
一种滚筒式常温常压下快速干燥土壤的自动装置，包括主支架部件、工位控制部件、滚筒干燥部件、干燥空气输出部件和出土/清洁部件；
所述工位控制部件设置在主支架部件上，用于驱动滚筒干燥部件旋转到并保持在指定的工位以完成指定的动作；
所述滚筒干燥部件设置在工位控制部件上，用于在初始工位时装载潮湿土壤样品，在干燥工位时做旋转运动并带动潮湿土壤样品做抄起、洒落运动以得到干燥土壤样品，在倒土工位时将干燥土壤样品倒入出土/清洁部件中；
所述干燥空气输出部件设置在主支架部件上，用于接收和输送外部干燥空气设备输入的干燥空气并将干燥空气吹向装载在滚筒干燥部件中的潮湿土壤样品；
所述出土/清洁部件设置在主支架部件上，用于承载滚筒干燥部件完成干燥后得到的干燥土壤样品并将干燥土壤样品输送出去，同时还用于对完成干燥后处于清洁工位的滚筒干燥部件进行清洁。
所述的滚筒式常温常压下快速干燥土壤的自动装置，所述主支架部件包括钢架、设置在钢架周围的外壳和设置在钢架顶部的进料斗；所述工位控制部件、干燥空气输出部件和出土/清洁部件均设置在钢架上。
所述的滚筒式常温常压下快速干燥土壤的自动装置，所述工位控制部件包括第一电机、第一L型电机支架、蜗轮与蜗杆组合、旋转轴、第一轴承、联轴器和旋转支撑架；
所述第一电机通过第一L型电机支架固定在主支架部件上，所述旋转轴有两根，分别布置在旋转支撑架的两侧，所述旋转轴的一端与旋转支撑架固定连接，另一端通过第一轴承与主支架部件旋转连接；
所述蜗轮固定在其中一根旋转轴上，所述蜗杆通过联轴器与第一电机的输出轴连接，所述蜗轮与蜗杆组合用于将第一电机输出的旋转运动传递到旋转轴上以驱动旋转轴、旋转支撑架和设置在旋转支撑架上的滚筒干燥部件旋转到并保持在指定的工位。
所述的滚筒式常温常压下快速干燥土壤的自动装置，所述滚筒干燥部件包括第二电机、第二L型电机支架、滚筒式干燥桶、阶梯轴、第二轴承、轴端盖、第一圆柱齿轮和第二圆柱齿轮；
所述第二电机通过第二L型电机支架固定在工位控制部件上，所述滚筒式干燥桶通过螺栓与阶梯轴固定连接，所述阶梯轴通过两个第二轴承与工位控制部件连接；
所述第一圆柱齿轮固定在第二电机的输出轴上，所述第二圆柱齿轮固定在轴端盖的一端上，所述轴端盖的另一端固定在阶梯轴上；
所述第一圆柱齿轮与第二圆柱齿轮啮合，用于将第二电机输出的旋转运动传递到轴端盖上，以带动阶梯轴和滚筒式干燥桶做旋转运动，使粘附在滚筒式干燥桶内壁上的潮湿土壤样品做抄起、洒落运动，得到干燥土壤样品。
所述的滚筒式常温常压下快速干燥土壤的自动装置，所述干燥空气输出部件包括气体喷嘴和第一直线移动模组，所述气体喷嘴安装在第一直线移动模组上，用于接收和输送外部干燥空气设备输入的干燥空气并将干燥空气吹向装载在滚筒干燥部件中的潮湿土壤样品；所述第一直线移动模组安装在主支架部件上，用于承载气体喷嘴并驱动气体喷嘴向滚筒干燥部件前进和后退。
所述的滚筒式常温常压下快速干燥土壤的自动装置，所述出土/清洁部件包括钢盘、支架、第二直线移动模组、毛刷、毛刷支架、毛刷电机和挡板；
所述钢盘放置在支架上，所述支架固定在第二直线移动模组上，所述第二直线移动模组安装在主支架部件上；所述毛刷固定在毛刷支架的一端上，所述毛刷电机固定在毛刷支架的另一端上，所述毛刷支架固定在支架上；所述挡板固定在支架上且设置在钢盘与毛刷之间，用于将钢盘与毛刷隔开；
所述钢盘用于承载滚筒干燥部件完成干燥后得到的干燥土壤样品；所述第二直线移动模组用于驱动支架做直线运动，带动钢盘向外运动以将干燥土壤样品输送出去，同时还带动毛刷支架运动到滚筒干燥部件下方，毛刷在毛刷电机的带动下做旋转运动，对完成干燥后的滚筒干燥部件进行清洁。
本发明的有益效果为：
由上述技术方案可知，本发明利用干燥空气对放置在滚筒干燥部件中的潮湿土壤样品进行干燥，在滚筒干燥部件做旋转运动时，带动潮湿土壤样品做抄起、洒落运动，能够增加潮湿土壤样品与干燥空气的接触面积，提高了干燥速度，降低了操作者的劳动强度；本发明在人工装土后能够自动完成干燥、倒土、清洁等工作，是一种高效、低能耗、自动化程度高、操作简单、能避免不同土壤样品交叉污染的快速干燥装置。
附图说明
图1是本发明的剖面结构示意图；
图2是本发明中主支架部件的剖面结构示意图；
图3是本发明中工位控制部件的剖面结构示意图；
图4是本发明中滚筒干燥部件的结构爆炸示意图；
图5是本发明中干燥空气输出部件的结构示意图；
图6是本发明中出土/清洁部件的结构示意图；
图7是本发明处于初始状态下的结构示意图；
图8是本发明处于干燥状态下的结构示意图；
图9是本发明处于倒土状态下的结构示意图；
图10是本发明处于清洁状态下的结构示意图；
图11是本发明处于复位状态下的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明。
如图1所示，一种滚筒式常温常压下快速干燥土壤的自动装置，包括主支架部件1、设置在主支架部件1上的工位控制部件2、设置在工位控制部件2上的滚筒干燥部件3、设置在主支架部件1上的干燥空气输出部件4以及设置在主支架部件1上的出土/清洁部件5。
主支架部件1起到与外界直接接触以及支撑其他部件的作用。工位控制部件2驱动滚筒干燥部件3旋转到并保持在指定的工位，完成指定的动作。滚筒干燥部件3中装载潮湿土壤样品，其可实现旋转运动并带动粘附在其内壁上的潮湿土壤样品做抄起、洒落运动。干燥空气输出部件4负责接收并输送外部干燥空气设备输入的干燥空气，并将干燥空气吹向装载在滚筒干燥部件3中的潮湿土壤样品。出土/清洁部件5负责承载完成干燥后得到的干燥土壤样品并将其输送出去，同时也负责完成干燥后对滚筒干燥部件3的清洁工作。
如图2所示，主支架部件1包括钢架1-1、外壳1-2和进料斗1-3。钢架1-1与外界直接接触并起到支撑其他部件的作用；外壳1-2设置在钢架1-1的周围，起到将内部各零件与外部环境隔开的作用；进料斗1-3设置在钢架1-1的顶部，起到进土的作用。
如图3所示，工位控制部件2包括第一电机2-1、第一L型电机支架2-2、蜗轮2-3与蜗杆2-4组合、旋转轴2-5、第一轴承2-6、联轴器2-7和旋转支撑架2-8。
第一电机2-1固定在第一L型电机支架2-2上，第一L型电机支架2-2固定在主支架部件1中的钢架1-1上。所述旋转轴2-5有两根，分别布置在旋转支撑架2-8的两侧；旋转轴2-5的一端与旋转支撑架2-8固定连接，另一端通过第一轴承2-6与主支架部件1中的钢架1-1旋转连接。
蜗轮2-3固定在其中一根旋转轴2-5上，蜗杆2-4通过联轴器2-7与第一电机2-1的输出轴连接，蜗轮2-3与蜗杆2-4组合负责将第一电机2-1输出的旋转运动传递到旋转轴2-5上，驱动旋转轴2-5和旋转支撑架2-8实现旋转运动，进而驱动设置在旋转支撑架2-8上的滚筒干燥部件3实现旋转运动到指定的工位。蜗轮2-3与蜗杆2-4组合具有一定的自锁能力，能将旋转轴2-5、旋转支撑架2-8和设置在旋转支撑架2-8上的滚筒干燥部件3保持在指定的工位。
如图4所示，滚筒干燥部件3包括第二电机3-1、第二L型电机支架3-2、滚筒式干燥桶3-3、阶梯轴3-4、第二轴承3-5、轴端盖3-6、第一圆柱齿轮3-7和第二圆柱齿轮3-8。
第二电机3-1固定在第二L型电机支架3-2上，第二L型电机支架3-2固定在工位控制部件2中的旋转支撑架2-8上。滚筒式干燥桶3-3通过螺栓与阶梯轴3-4固定连接，阶梯轴3-4通过两个第二轴承3-5与工位控制部件2中的旋转支撑架2-8连接。
轴端盖3-6的一端固定在阶梯轴3-4上，起固定阶梯轴3-4在旋转支撑架2-8上位置的作用。第一圆柱齿轮3-7固定在第二电机3-1的输出轴上，第二圆柱齿轮3-8固定在轴端盖3-6的另一端上。
第一圆柱齿轮3-7与第二圆柱齿轮3-8啮合，负责将第二电机3-1输出的旋转运动传递到轴端盖3-6上，进而带动阶梯轴3-4和滚筒式干燥桶3-3完成旋转运动，带动粘附在滚筒式干燥桶3-3内壁上的潮湿土壤样品做抄起、洒落运动，增加潮湿土壤样品与干燥空气的接触面积，提高干燥速度。
如图5所示，干燥空气输出部件4包括气体喷嘴4-1和第一直线移动模组4-2，气体喷嘴4-1呈扁平状，安装在第一直线移动模组4-2上，第一直线移动模组4-2安装在主支架部件1中的钢架1-1的中间位置。
气体喷嘴4-1负责接收和输送外部干燥空气设备输入的干燥空气，并通过其前端的扁平喷嘴将干燥空气吹向潮湿土壤样品。第一直线移动模组4-2负责承载气体喷嘴4-1，并能驱动气体喷嘴4-1向滚筒干燥部件3中的滚筒式干燥桶3-3前进和后退，改变气体喷嘴4-1与装载在滚筒式干燥桶3-3中的潮湿土壤样品之间的距离，调整对潮湿土壤样品的干燥效果。
如图6所示，出土/清洁部件5包括钢盘5-1、支架5-2、第二直线移动模组5-3、毛刷5-4、毛刷支架5-5、毛刷电机5-6和挡板5-7。钢盘5-1放置在支架5-2上，支架5-2固定在第二直线移动模组5-3上，第二直线移动模组5-3有两组，分别安装在主支架部件1中的钢架1-1下部的左右位置。毛刷5-4固定在毛刷支架5-5的一端上，毛刷电机5-6固定在毛刷支架5-5的另一端上，毛刷支架5-5固定在支架5-2上。挡板5-7固定在支架5-2上且设置在钢盘5-1与毛刷5-4之间。
钢盘5-1负责承载完成干燥后由滚筒干燥部件3中的滚筒式干燥桶3-3倒出的干燥土壤样品。第二直线移动模组5-3负责驱动钢盘5-1完成直线运动，将干燥土壤样品输送出去，同时也负责驱动毛刷5-4、毛刷支架5-5、毛刷电机5-6运动到滚筒式干燥桶3-3的下方，使得当滚筒式干燥桶3-3旋转到桶口朝下的清洁工位时，毛刷5-4可以处在滚筒式干燥桶3-3的内部，毛刷电机5-6负责输出旋转运动，并带动毛刷5-4做旋转运动，毛刷5-4负责清洁滚筒式干燥桶3-3，将钢盘5-1与毛刷5-4通过挡板5-7隔开，能够避免毛刷5-4在清洁滚筒式干燥桶3-3时弄脏钢盘5-1。
本发明的工作原理：
首先，如图7所示，在初始状态下，滚筒式干燥桶3-3处于桶口向上的初始工位，通过人工由进料斗1-3向滚筒式干燥桶3-3中添加潮湿土壤样品。
其次，如图8所示，工位控制部件2驱动滚筒式干燥桶3-3旋转到并保持在干燥工位；第一直线移动模组4-2驱动气体喷嘴4-1向滚筒式干燥桶3-3前进；由外部干燥空气设备通入干燥空气，并由气体喷嘴4-1吹向潮湿土壤样品；在第二电机3-1的带动下，滚筒式干燥桶3-3开始做旋转运动，带动粘附在滚筒式干燥桶3-3内壁上的潮湿土壤样品做抄起、洒落运动，增加潮湿土壤样品与干燥空气的接触面积，提高干燥速度。
再次，如图9所示，在土壤干燥度满足要求后，关闭外部干燥空气设备，第一直线移动模组4-2驱动气体喷嘴4-1离开滚筒式干燥桶3-3；工位控制部件2驱动滚筒式干燥桶3-3旋转到并保持在倒土工位，将干燥土壤样品倒入钢盘5-1中。
然后，如图10所示，完成将干燥土壤样品倒入钢盘5-1中的动作后，第二直线移动模组5-3将装有干燥土壤样品的钢盘5-1输送出去；同时第二直线移动模组5-3将毛刷5-4驱动到桶口朝下的滚筒式干燥桶3-3的下方，在毛刷电机5-6的旋转动作下，使得毛刷5-4可以清洁滚筒式干燥桶3-3的内部。
最后，如图11所示，待清洁完成后，工位控制部件2驱动滚筒式干燥桶3-3旋转到并保持在初始工位，第二直线移动模组5-3、钢盘5-1和毛刷5-4恢复到初始位置，准备下一次干燥。
综上所述，本发明通过工位控制部件2驱动滚筒式干燥桶3-3旋转到并保持在要求的工位（初始、干燥、倒土、清洁），利用第一直线移动模组4-2的直线运动推动气体喷嘴4-1接近和离开滚筒式干燥桶3-3，调整对潮湿土壤样品的干燥效果；利用滚筒式干燥桶3-3的旋转运动，带动粘附在滚筒式干燥桶3-3内壁上的潮湿土壤样品做抄起、洒落运动，增加了潮湿土壤样品与干燥空气的接触面积，提高了干燥速度；利用第二直线移动模组5-3的直线运动将装有干燥土壤样品的钢盘5-1输送出去，并利用第二直线移动模组5-3的直线运动和毛刷电机5-6的旋转运动对滚筒式干燥桶3-3进行清洁。本发明在人工装土后能够自动完成干燥、倒土、清洁等工作，加快了潮湿土壤样品的干燥速度，降低了操作者的劳动强度，是一种高效、低能耗、自动化程度高、操作简单、能避免不同土壤样品交叉污染的快速干燥装置。
以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种滚筒式常温常压下快速干燥土壤的自动装置，其特征在于：包括主支架部件（1）、工位控制部件（2）、滚筒干燥部件（3）、干燥空气输出部件（4）和出土/清洁部件（5）；
所述工位控制部件（2）设置在主支架部件（1）上，用于驱动滚筒干燥部件（3）旋转到并保持在指定的工位以完成指定的动作；
所述滚筒干燥部件（3）设置在工位控制部件（2）上，用于在初始工位时装载潮湿土壤样品，在干燥工位时做旋转运动并带动潮湿土壤样品做抄起、洒落运动以得到干燥土壤样品，在倒土工位时将干燥土壤样品倒入出土/清洁部件（5）中；
所述干燥空气输出部件（4）设置在主支架部件（1）上，用于接收和输送外部干燥空气设备输入的干燥空气并将干燥空气吹向装载在滚筒干燥部件（3）中的潮湿土壤样品；
所述出土/清洁部件（5）设置在主支架部件（1）上，用于承载滚筒干燥部件（3）完成干燥后得到的干燥土壤样品并将干燥土壤样品输送出去，同时还用于对完成干燥后处于清洁工位的滚筒干燥部件（3）进行清洁；
所述出土/清洁部件（5）包括钢盘（5-1）、支架（5-2）、第二直线移动模组（5-3）、毛刷（5-4）、毛刷支架（5-5）、毛刷电机（5-6）和挡板（5-7）；
所述钢盘（5-1）放置在支架（5-2）上，所述支架（5-2）固定在第二直线移动模组（5-3）上，所述第二直线移动模组（5-3）安装在主支架部件（1）上；所述毛刷（5-4）固定在毛刷支架（5-5）的一端上，所述毛刷电机（5-6）固定在毛刷支架（5-5）的另一端上，所述毛刷支架（5-5）固定在支架（5-2）上；所述挡板（5-7）固定在支架（5-2）上且设置在钢盘（5-1）与毛刷（5-4）之间，用于将钢盘（5-1）与毛刷（5-4）隔开；
所述钢盘（5-1）用于承载滚筒干燥部件（3）完成干燥后得到的干燥土壤样品；所述第二直线移动模组（5-3）用于驱动支架（5-2）做直线运动，带动钢盘（5-1）向外运动以将干燥土壤样品输送出去，同时还带动毛刷支架（5-5）运动到滚筒干燥部件（3）下方，毛刷（5-4）在毛刷电机（5-6）的带动下做旋转运动，对完成干燥后的滚筒干燥部件（3）进行清洁。
2.根据权利要求1所述的滚筒式常温常压下快速干燥土壤的自动装置，其特征在于：所述主支架部件（1）包括钢架（1-1）、设置在钢架（1-1）周围的外壳（1-2）和设置在钢架（1-1）顶部的进料斗（1-3）；所述工位控制部件（2）、干燥空气输出部件（4）和出土/清洁部件（5）均设置在钢架（1-1）上。
3.根据权利要求1所述的滚筒式常温常压下快速干燥土壤的自动装置，其特征在于：所述工位控制部件（2）包括第一电机（2-1）、第一L型电机支架（2-2）、蜗轮（2-3）与蜗杆（2-4）组合、旋转轴（2-5）、第一轴承（2-6）、联轴器（2-7）和旋转支撑架（2-8）；
所述第一电机（2-1）通过第一L型电机支架（2-2）固定在主支架部件（1）上，所述旋转轴（2-5）有两根，分别布置在旋转支撑架（2-8）的两侧，所述旋转轴（2-5）的一端与旋转支撑架（2-8）固定连接，另一端通过第一轴承（2-6）与主支架部件（1）旋转连接；
所述蜗轮（2-3）固定在其中一根旋转轴（2-5）上，所述蜗杆（2-4）通过联轴器（2-7）与第一电机（2-1）的输出轴连接，所述蜗轮（2-3）与蜗杆（2-4）组合用于将第一电机（2-1）输出的旋转运动传递到旋转轴（2-5）上以驱动旋转轴（2-5）、旋转支撑架（2-8）和设置在旋转支撑架（2-8）上的滚筒干燥部件（3）旋转到并保持在指定的工位。
4.根据权利要求1所述的滚筒式常温常压下快速干燥土壤的自动装置，其特征在于：所述滚筒干燥部件（3）包括第二电机（3-1）、第二L型电机支架（3-2）、滚筒式干燥桶（3-3）、阶梯轴（3-4）、第二轴承（3-5）、轴端盖（3-6）、第一圆柱齿轮（3-7）和第二圆柱齿轮（3-8）；
所述第二电机（3-1）通过第二L型电机支架（3-2）固定在工位控制部件（2）上，所述滚筒式干燥桶（3-3）通过螺栓与阶梯轴（3-4）固定连接，所述阶梯轴（3-4）通过两个第二轴承（3-5）与工位控制部件（2）连接；
所述第一圆柱齿轮（3-7）固定在第二电机（3-1）的输出轴上，所述第二圆柱齿轮（3-8）固定在轴端盖（3-6）的一端上，所述轴端盖（3-6）的另一端固定在阶梯轴（3-4）上；
所述第一圆柱齿轮（3-7）与第二圆柱齿轮（3-8）啮合，用于将第二电机（3-1）输出的旋转运动传递到轴端盖（3-6）上，以带动阶梯轴（3-4）和滚筒式干燥桶（3-3）做旋转运动，使粘附在滚筒式干燥桶（3-3）内壁上的潮湿土壤样品做抄起、洒落运动，得到干燥土壤样品。
5.根据权利要求1所述的滚筒式常温常压下快速干燥土壤的自动装置，其特征在于：所述干燥空气输出部件（4）包括气体喷嘴（4-1）和第一直线移动模组（4-2），所述气体喷嘴（4-1）安装在第一直线移动模组（4-2）上，用于接收和输送外部干燥空气设备输入的干燥空气并将干燥空气吹向装载在滚筒干燥部件（3）中的潮湿土壤样品；所述第一直线移动模组（4-2）安装在主支架部件（1）上，用于承载气体喷嘴（4-1）并驱动气体喷嘴（4-1）向滚筒干燥部件（3）前进和后退。
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