CN111442957B - 可实现气体循环及净化功能的实验室土壤前处理封闭箱 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可实现气体循环及净化功能的实验室土壤前处理封闭箱，包括封闭箱体、破碎研磨单元、筛分单元、土壤收集单元、气体循环单元和用于操作控制各单元的控制器，所述破碎研磨单元通过两个相向转动的辊轴对含有团块的土壤进行预破碎，然后利用研磨器在研磨管内对预破碎的土壤进行分批次充分研磨，提高了土壤颗粒的精细度，再通过筛分单元筛分后由土壤收集单元收集，此外，通过气体循环单元进行内部气流循环，并增加了聚氨酯泡沫吸附粉尘，活性炭滤柱吸附有机污染气体，防止污染环境。总之，本发明具有土壤前处理效果好且绿色环保等优点。

Description

可实现气体循环及净化功能的实验室土壤前处理封闭箱
技术领域
本发明属于土壤检测技术领域，具体涉及一种可实现气体循环及净化功能的实验室土壤前处理封闭箱。
背景技术
土壤既是自然环境的构成要素，又是农业生产最重要的自然资源。随着城市及工业化进程的迅速发展，有机污染物质的溢出、储存容器的泄漏或垃圾掩埋场的渗漏甚至有机农药的残留导致有土壤被污染，
在对土壤中的有机污染物进行检测、土壤污染治理之前，需要对土壤磨细处理。目前常用的磨土方法是人工磨土，即实验人员将采集到的土壤样品人工分拣出杂质，或者是采用筛子人工剔选出杂质后，再将土壤样品采用研磨棒研磨，由于土壤样品繁多，采用人工磨土的方法费时费力，往往需要耗费实验人员一天甚至几天的时间，严重的影响了后续的检测效率。
因此，目前大多都采用了机械代替人工进行研磨，但是研磨效果还是较为不理想，并且由于采用器械大多为半开放状态，在研磨时容易造成细粉携带有机污染物飞扬，不仅容易影响检测结果，还会实验环境造成污染并对实验人员健康造成损害。即便是采用加盖等手段抑制了研磨过程中的飞粉现象，但是打开的时候还是会造成污染。
发明内容
针对以上存在技术问题，本发明提供一种可实现气体循环及净化功能的实验室土壤前处理封闭箱。
本发明的技术方案为：一种可实现气体循环及净化功能的实验室土壤前处理封闭箱，包括封闭箱体、破碎研磨单元、筛分单元、土壤收集单元、气体循环单元和用于操作控制各单元的控制器，
封闭箱体的下方设有支撑架，封闭箱体的顶部设有进料口，底部设有出料口，封闭箱体的一侧设由抽气口和进气口，
破碎研磨单元包括设置在进料口内部的破碎组件，用于对含有团块土壤进行初步破碎，还包括横置在封闭箱体内上部的研磨管，研磨管沿水平方向依次分为进料段、研磨段和出料段，进料段上方设有土壤进口，土壤进口与进料口底部通过输料管相连，出料段下方设有土壤出口，研磨管内设有能够在研磨管内部自由伸缩移动的研磨器，研磨器用于将粉碎后土壤研磨成粗粉料；
筛分单元包括设置在研磨管下方的筛分板框，以及设置在封闭箱体一侧的伸缩振动装置，筛分板框的一端与伸缩振动装置固定连接，另一端与封闭箱体内侧壁铰接；
土壤收集单元包括连接在筛分板框与出料口之间的布袋，以及了解在出料口下方的收集瓶；
气体循环单元包括与抽气口相连的抽风机，与进气口相连的送风机，以及连接在抽风机和送风机之间的净化箱。
进一步地，破碎组件包括一对安装在进料口内且带有辊齿的辊轴，以及用于驱动辊轴转动的驱动电机一。通过两个相对转动的辊轴将含有团块的土壤破碎成小块状。
进一步地，输料管上设有电磁开关阀。通过控制电磁开关阀的开关用于研磨的土壤量，可防止土壤堆积导致研磨不充分。
进一步地，研磨器包括电动伸缩杆一、电动伸缩杆二，以及外径与研磨管内径相等的底盘和研磨盘，电动伸缩杆一的底座安装在靠近进料段方向的研磨管内壁，电动伸缩杆二的底座安装在靠近出料段方向的研磨管内壁，底盘固定在电动伸缩杆一的远端，研磨管通过小型旋转电机连接在电动伸缩杆二远端，研磨管的表面设有多个研磨凸起，研磨盘能够在小型旋转电机驱动下相对底盘转动。从而将初步粉碎的土壤颗粒进行充分研磨细化。
进一步地，土壤出口的下方设有斜置的挡护板，挡护板的末端位于筛分板框的正上方。用于防止研磨的土壤细粉飘散。
进一步地，伸缩振动装置包括固定在封闭箱体一侧底部的电动伸缩杆三，电动伸缩杆三的顶部通过振动小电机与筛分板框的一端底部相连。通过电动伸缩杆三上下伸缩带动筛分板框上下运动倾斜，同时利用振动小电机促进筛分板框对研磨后的土壤进行筛分。
进一步地，净化箱包括过滤腔和净化腔，过滤腔内填充有用于拦截粉尘的聚氨酯泡沫，净化腔内设有多个串联的活性炭滤柱。
进一步地，连接在净化箱和送风机之间的管道上设有加热器，用于将净化后的回送气体加热至40-50℃，用于对细化土壤进行干燥。
进一步地，封闭箱体的前侧设有推拉的玻璃密封门，且玻璃密封门上设有洞口，洞口上连接有橡胶手套。在筛分完毕后，通过将手伸到橡胶手套内对布袋进行抖动，将附着在布袋上的土壤粉末抖落至下方的收集瓶内。
本发明的工作方法为：
第一步，将收集瓶通过螺纹连接在出料口的下方，然后将取样的土壤分批次加入到进料口，带有辊齿的一对辊轴分别通过各自的驱动电机一带动向内旋转将含有团块的土壤破碎成土壤粗料；
第二步，打开电磁开关阀将土壤粗料经输料管下落至土壤进口，最终进入研磨管的进料段，此时电动伸缩杆一为收缩状态，底盘位于靠近土壤进口的外侧，电动伸缩杆二为伸出状态，研磨盘位于研磨段，当土壤粗料落入进料段后，关闭电磁开关阀；
第三步，控制电动伸缩杆一完全伸出，带动底盘同步向靠近研磨盘方向移动，直至将土壤粗料夹在底盘和研磨盘之间，开启小型旋转电机驱动研磨盘，通过前端的研磨凸起将土壤粗料进行二次细化处理，得到土壤细料；
第四步，控制电动伸缩杆一继续伸出，以及电动伸缩杆二收缩，同步移动将土壤细料推送至土壤出口，并由挡护板导流至筛分板框内；
第五步，重复第一至四步，直至筛分板框内聚集一定量的土壤细料时，对进料口加密封盖，构建封闭箱体内部密封环境，打开电动伸缩杆三进行上下往复运动，使得筛分板框上下倾斜，利于土壤细料往复移动，同时开启振动小电机使得筛分板框同步抖动，便于进一步筛分，得到的前处理后土壤样本经布袋后落入收集瓶内部，在整个过程中，打开抽风机和送风机，将封闭箱体内的空气抽送后先经过过滤腔内的聚氨酯泡沫拦截粉尘，然后经过净化腔内的活性炭滤柱吸附有机污染气体，最后再输送回封闭箱体内形成循环流动的气流，同时为了加快蒸发土壤样本中的水分，开启连接在净化箱和送风机之间的管道上的加热器，用于将净化后的回送气体加热至40-50℃，对土壤样本进行干燥。
第六步，操作者手从玻璃密封门上的洞口伸入橡胶手套中，用于抖动对布袋进行抖动，将附着在布袋上的土壤粉末抖落至下方的收集瓶内。
本发明的有益效果为：本发明的封闭箱体内设有破碎研磨单元，通过两个相向转动的辊轴对含有团块的土壤进行预破碎，然后利用研磨器在研磨管内对预破碎的土壤进行分批次充分研磨，提高了土壤颗粒的精细度，经筛分单元筛选后可得到适用于检测的合格前处理土壤样品，且在整个处理过程中处于内部封闭状态，防止土壤飞粉飞溅，并且通过气体循环单元进行内部气流循环，在气体循环单元中增加了聚氨酯泡沫吸附粉尘，活性炭滤柱吸附有机污染气体，防止污染环境，并且由于内部循环气流还能起到对土壤干燥的作用，带走多余水分。总之，本发明具有土壤前处理效果好且绿色环保等优点。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的研磨器在研磨管进料段的状态示意图；
图3是本发明的研磨器在研磨管研磨段的状态示意图；
图4是本发明的研磨器在研磨管出料段的状态示意图；
图5是本发明破碎组件的俯视图；
图6是本发明辊轴的剖视图。
其中，1-封闭箱体、11-支撑架、12-进料口、13-出料口、14-抽气口、15-进气口、16-玻璃密封门、17-洞口、18-橡胶手套、2-破碎研磨单元、21-破碎组件、210-辊轴、211-辊齿、212-驱动电机一、22-研磨管、23-进料段、24-研磨段、25-出料段、26-土壤进口、27-输料管、271-电磁开关阀、28-土壤出口、281-挡护板、29-研磨器、291-电动伸缩杆一、292-电动伸缩杆二、293-底盘、294-研磨盘、295-小型旋转电机、296-研磨凸起、3-筛分单元、31-伸缩振动装置、311-电动伸缩杆三、312-振动小电机、32-筛分板框、4-土壤收集单元、41-布袋、42-收集瓶、5-气体循环单元、51-抽风机、52-送风机、53-净化箱、531-过滤腔、532-净化腔、533-聚氨酯泡沫、534-活性炭滤柱、535-加热器、6-控制器。
具体实施方式
如图1所示，一种可实现气体循环及净化功能的实验室土壤前处理封闭箱，包括封闭箱体1、破碎研磨单元2、筛分单元3、土壤收集单元4、气体循环单元5和用于操作控制各单元的控制器6，
如图1所示，封闭箱体1的下方设有支撑架11，封闭箱体1的顶部设有进料口12，底部设有出料口13，封闭箱体1的一侧设由抽气口14和进气口15，如图1所示，封闭箱体1的前侧设有推拉的玻璃密封门16，且玻璃密封门16上设有洞口17，洞口17上连接有橡胶手套18。在筛分完毕后，通过将手伸到橡胶手套18内对布袋41进行抖动，将附着在布袋41上的土壤粉末抖落至下方的收集瓶42内。
如图1所示，破碎研磨单元2包括设置在进料口12内部的破碎组件21，如图5和6所示，破碎组件21包括一对安装在进料口12内且带有辊齿211的辊轴210，以及用于驱动辊轴210转动的驱动电机一212。通过两个相对转动的辊轴210将含有团块的土壤破碎成小块状，对含有团块土壤进行初步破碎，还包括横置在封闭箱体1内上部的研磨管22，研磨管22沿水平方向依次分为进料段23、研磨段24和出料段25，进料段23上方设有土壤进口26，土壤进口26与进料口12底部通过输料管27相连，其中，输料管27上设有电磁开关阀271。通过控制电磁开关阀271的开关用于研磨的土壤量，可防止土壤堆积导致研磨不充分。出料段25下方设有土壤出口28，如图1所示，土壤出口28的下方设有斜置的挡护板281，挡护板281的末端位于筛分板框32的正上方。用于防止研磨的土壤细粉飘散。研磨管22内设有能够在研磨管22内部自由伸缩移动的研磨器29，研磨器29用于将粉碎后土壤研磨成粗粉料；如图2-4所示，研磨器29包括电动伸缩杆一291、电动伸缩杆二292，以及外径与研磨管22内径相等的底盘293和研磨盘294，电动伸缩杆一291的底座安装在靠近进料段23方向的研磨管22内壁，电动伸缩杆二292的底座安装在靠近出料段25方向的研磨管22内壁，底盘293固定在电动伸缩杆一291的远端，研磨管22通过小型旋转电机295连接在电动伸缩杆二292远端，研磨管22的表面设有多个研磨凸起296，研磨盘294能够在小型旋转电机295驱动下相对底盘293转动。从而将初步粉碎的土壤颗粒进行充分研磨细化。
如图1所示，筛分单元3包括设置在研磨管22下方的筛分板框32，以及设置在封闭箱体1一侧的伸缩振动装置31，筛分板框32的一端与伸缩振动装置31固定连接，另一端与封闭箱体1内侧壁铰接；伸缩振动装置31包括固定在封闭箱体1一侧底部的电动伸缩杆三311，电动伸缩杆三311的顶部通过振动小电机312与筛分板框32的一端底部相连。通过电动伸缩杆三311上下伸缩带动筛分板框32上下运动倾斜，同时利用振动小电机312促进筛分板框32对研磨后的土壤进行筛分。
如图1所示，土壤收集单元4包括连接在筛分板框32与出料口13之间的布袋41，以及了解在出料口13下方的收集瓶42；
如图1所示，气体循环单元5包括与抽气口14相连的抽风机51，与进气口15相连的送风机52，以及连接在抽风机51和送风机52之间的净化箱53。净化箱53包括过滤腔531和净化腔532，过滤腔531内填充有用于拦截粉尘的聚氨酯泡沫533，净化腔532内设有多个串联的活性炭滤柱534。连接在净化箱53和送风机52之间的管道上设有加热器535，用于将净化后的回送气体加热至40-50℃，用于对细化土壤进行干燥。
本实施例的工作方法为：
第一步，将收集瓶42通过螺纹连接在出料口13的下方，然后将取样的土壤分批次加入到进料口12，带有辊齿211的一对辊轴210分别通过各自的驱动电机一212带动向内旋转将含有团块的土壤破碎成土壤粗料；
第二步，打开电磁开关阀271将土壤粗料经输料管27下落至土壤进口26，最终进入研磨管22的进料段23，如图2所示，此时电动伸缩杆一291为收缩状态，底盘293位于靠近土壤进口26的外侧，电动伸缩杆二292为伸出状态，研磨盘294位于研磨段24，当土壤粗料落入进料段23后，关闭电磁开关阀271；
第三步，控制电动伸缩杆一291完全伸出，带动底盘293同步向靠近研磨盘294方向移动，如图3所示，直至将土壤粗料夹在底盘293和研磨盘294之间，开启小型旋转电机295驱动研磨盘294，通过前端的研磨凸起296将土壤粗料进行二次细化处理，得到土壤细料；
第四步，如图4所示，控制电动伸缩杆一291继续伸出，以及电动伸缩杆二292收缩，同步移动将土壤细料推送至土壤出口28，并由挡护板281导流至筛分板框32内；
第五步，重复第一至四步，直至筛分板框32内聚集一定量的土壤细料时，对进料口12加密封盖，构建封闭箱体1内部密封环境，打开电动伸缩杆三311进行上下往复运动，使得筛分板框32上下倾斜，利于土壤细料往复移动，同时开启振动小电机312使得筛分板框32同步抖动，便于进一步筛分，得到的前处理后土壤样本经布袋41后落入收集瓶42内部，在整个过程中，打开抽风机51和送风机52，将封闭箱体1内的空气抽送后先经过过滤腔531内的聚氨酯泡沫533拦截粉尘，然后经过净化腔532内的活性炭滤柱534吸附有机污染气体，最后再输送回封闭箱体1内形成循环流动的气流，同时为了加快蒸发土壤样本中的水分，开启连接在净化箱53和送风机52之间的管道上的加热器535，用于将净化后的回送气体加热至40-50℃，对土壤样本进行干燥。
第六步，操作者手从玻璃密封门16上的洞口17伸入橡胶手套18中，用于抖动对布袋41进行抖动，将附着在布袋41上的土壤粉末抖落至下方的收集瓶42内。

Claims (4)

1.一种可实现气体循环及净化功能的实验室土壤前处理封闭箱，其特征在于，包括封闭箱体(1)、破碎研磨单元(2)、筛分单元(3)、土壤收集单元(4)、气体循环单元(5)和用于操作控制各单元的控制器(6)，
所述封闭箱体(1)的下方设有支撑架(11)，封闭箱体(1)的顶部设有进料口(12)，底部设有出料口(13)，封闭箱体(1)的一侧设有抽气口(14)和进气口(15)，
所述破碎研磨单元(2)包括设置在所述进料口(12)内部的破碎组件(21)，用于对含有团块土壤进行初步破碎，还包括横置在封闭箱体(1)内上部的研磨管(22)，所述研磨管(22)沿水平方向依次分为进料段(23)、研磨段(24)和出料段(25)，所述进料段(23)上方设有土壤进口(26)，所述土壤进口(26)与所述进料口(12)底部通过输料管(27)相连，所述出料段(25)下方设有土壤出口(28)，研磨管(22)内设有能够在研磨管(22)内部自由伸缩移动的研磨器(29)，所述研磨器(29)用于将粉碎后土壤研磨成粗粉料；
所述筛分单元(3)包括设置在所述研磨管(22)下方的筛分板框(32)，以及设置在封闭箱体(1)一侧的伸缩振动装置(31)，所述筛分板框(32)的一端与所述伸缩振动装置(31)固定连接，另一端与封闭箱体(1)内侧壁铰接；
所述土壤收集单元(4)包括连接在所述筛分板框(32)与所述出料口(13)之间的布袋(41)，以及连接在出料口(13)下方的收集瓶(42)；
所述气体循环单元(5)包括与所述抽气口(14)相连的抽风机(51)，与所述进气口(15)相连的送风机(52)，以及连接在所述抽风机(51)和送风机(52)之间的净化箱(53)；
所述破碎组件(21)包括一对安装在所述进料口(12)内且带有辊齿(211)的辊轴(210)，以及用于驱动辊轴(210)转动的驱动电机一(212)，通过两个相对转动的辊轴(210)将含有团块的土壤破碎成小块状；
所述研磨器(29)包括电动伸缩杆一(291)、电动伸缩杆二(292)，以及外径与所述研磨管(22)内径相等的底盘(293)和研磨盘(294)，所述电动伸缩杆一(291)的底座安装在靠近所述进料段(23)方向的研磨管(22)内壁，所述电动伸缩杆二(292)的底座安装在靠近所述出料段(25)方向的研磨管(22)内壁，所述底盘(293)固定在电动伸缩杆一(291)的远端，所述研磨盘(294)通过小型旋转电机(295)连接在所述电动伸缩杆二(292)远端，研磨盘(294)能够在所述小型旋转电机(295)驱动下相对底盘(293)转动，从而将初步粉碎的土壤颗粒进行充分研磨细化；
所述伸缩振动装置(31)包括固定在封闭箱体(1)一侧底部的电动伸缩杆三(311)，所述电动伸缩杆三(311)的顶部通过振动小电机(312)与所述筛分板框(32)的一端底部相连，通过电动伸缩杆三(311)上下伸缩带动筛分板框(32)上下运动倾斜，同时利用振动小电机(312)促进筛分板框(32)对研磨后的土壤进行筛分；
所述净化箱(53)包括过滤腔(531)和净化腔(532)，所述过滤腔(531)内填充有用于拦截粉尘的聚氨酯泡沫(533)，所述净化腔(532)内设有多个串联的活性炭滤柱(534)。
2.如权利要求1所述的一种可实现气体循环及净化功能的实验室土壤前处理封闭箱，其特征在于，所述输料管(27)上设有电磁开关阀(271)，通过控制电磁开关阀(271)的开关来控制研磨的土壤量，可防止土壤堆积导致研磨不充分。
3.如权利要求1所述的一种可实现气体循环及净化功能的实验室土壤前处理封闭箱，其特征在于，所述土壤出口(28)的下方设有斜置的挡护板(281)，所述挡护板(281)的末端位于所述筛分板框(32)的正上方，用于防止研磨的土壤细粉飘散。
4.如权利要求1所述的一种可实现气体循环及净化功能的实验室土壤前处理封闭箱，其特征在于，所述封闭箱体(1)的前侧设有玻璃密封门(16)，且所述玻璃密封门(16)上设有洞口(17)，所述洞口(17)上连接有橡胶手套(18)，在筛分完毕后，通过将手伸到橡胶手套(18)内对所述布袋(41)进行抖动，将附着在布袋(41)上的土壤粉末抖落至下方的收集瓶(42)内。
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