CN111872097A - 一种宽链式切割双轴搅拌均混土壤修复装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于环保工程技术领域，尤其涉及一种宽链式切割双轴搅拌均混土壤修复装置。宽链式切割双轴搅拌均混土壤修复装置包括可相对支撑台上下移动固定在其上的土壤切割系统、药剂喷淋系统、动力输入系统、搅拌系统和减速器。土壤切割系统包括转动轴、滚动带、滚动带支撑架和开沟刀；药剂喷淋系统包括依次连通的雾化药剂发生器、药剂管道和高压雾化喷嘴；搅拌系统包括搅拌轴和搅拌叶片。药剂喷淋系统电性连接动力输入系统，减速器连接动力输入系统、土壤切割系统和搅拌系统。开沟刀固定在滚动带外周，滚动带绕设在滚动带支撑架外侧与转动轴啮合传动。搅拌叶片设在搅拌轴外周。本装置可降低土壤粒度，提高混合均匀度，降低能耗，提高工作效率。

Description

一种宽链式切割双轴搅拌均混土壤修复装置

技术领域

本发明涉及环保工程技术领域，尤其涉及一种宽链式切割双轴搅拌均混土壤修复装置技术领域。

背景技术

近年来，我国土壤重金属污染事件频发，不仅对耕地和农产品构成严重威胁，还直接损害了民众身体健康，影响社会稳定。土壤重金属污染主要是由于土壤中铬(Cr)、镉(Cd)、铅(Pb)、汞(Hg)、砷(As)、铜(Cu)、锌(Zn)和镍(Ni)等重金属含量超标，而重金属无法被微生物分解，不断在土壤中积累，从而影响土壤性质，甚至可能转化为毒性更大的烷基化合物。这些重金属及烷基化合物被植物和其他生物吸收并富集后，通过食物链会蓄积在人类、畜类体内，直接影响植物、动物甚至人类的健康。因此，重金属土壤修复技术逐渐开始受到重视。

现有的重金属土壤修复技术主要包括物理修复技术、化学修复技术、生物修复技术和联合修复技术。其中，化学修复技术主要包括化学改良剂法、化学淋洗法和化学栅法等。其工作机理是通过添加化学物质，改变土壤化学性质，从而直接或间接改变重金属形态及其生物有效性，以抑制或降低植物对重金属的吸收。因化学处理方法具有操作简单、处理成本低和修复效果好的优点，被广泛应用。但化学处理技术的难点在于土壤的破碎以及土壤与药剂的均匀混合。

现有的土壤修复装置普遍采用切割系统和药剂喷淋系统进行土壤修复，其切割和喷淋动作同时进行。切割系统中的开沟刀普遍采用铣刀，因土壤具有粘性，容易粘附在铣刀上，阻碍铣刀继续切割土壤，使破碎后土壤的粒度较大，约为100mm。由于破碎后土壤的粒度较大，且切割和喷淋动作同时进行，使药剂与土壤难以充分接触，药剂和土壤的混合均匀性较差，其混合均匀度只有约60％。若需进一步降低土壤粒度并提高混合均匀度，只能多次进行修复工作，但会造成能耗增高、处理效率降低。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种宽链式切割双轴搅拌均混土壤修复装置，其解决了修复后土壤粒度大、混合均匀性差、能耗高和工作效率低的技术问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明提供一种宽链式切割双轴搅拌均混土壤修复装置，包括固定设置在支撑台上的土壤切割系统、药剂喷淋系统和动力输入系统。所述土壤切割系统与动力输入系统通过传动组件连接，所述药剂喷淋系统和动力输入系统电性连接。

其中，还包括搅拌系统和减速器。所述土壤切割系统包括转动轴、滚动带、滚动带支撑架和若干个开沟刀，所述开沟刀的刃口曲线为圆弧形。所述药剂喷淋系统包括雾化药剂发生器、药剂管道和高压雾化喷嘴。所述搅拌系统包括两个搅拌轴和若干组搅拌叶片。

所述减速器的一端与动力输入系统通过联轴器连接，所述减速器的另一端分别与土壤切割系统和搅拌系统通过联轴器连接，所述土壤切割系统、药剂喷淋系统、搅拌系统、减速器和动力输入系统可相对支撑台上下移动的设置于支撑台上方。

所述若干个开沟刀多排多列等间距得固定在滚动带的外周面上，所述滚动带绕设在滚动带支撑架的外周面上，所述滚动带内周面与转动轴通过链齿连接。

所述雾化药剂发生器与药剂管道连通，所述药剂管道和若干个高压雾化喷嘴连通。

所述若干组搅拌叶片沿搅拌轴的轴向间隔设置在搅拌轴的外周面上，每组包括沿搅拌轴的周圈等间距水平间隔布置的若干个搅拌叶片。

根据本发明，所述搅拌叶片为板式叶片，所述搅拌叶片与搅拌轴的轴向呈45°夹角固定在搅拌轴外周面上。

根据本发明，所述搅拌轴的顶端采用旋挖钻头，所述旋挖钻头沿周向设有等距锥形螺纹，其顶端为尖头。

根据本发明，所述减速器包括土壤切割系统减速器和搅拌系统减速器。

根据本发明，所述药剂管道包括药剂主管道和若干个药剂副管道。所述若干个药剂副管道沿药剂主管道的轴向间隔设置在其外周面上，所述若干个高压雾化喷嘴沿药剂副管道的轴向间隔设置在其外周面上。

根据本发明，所述搅拌系统还包括搅拌轴支撑架，所述搅拌轴支撑架包括分别设置在搅拌轴上部和下部的搅拌轴上支撑架和搅拌轴下支撑架，所述搅拌轴支撑架的两端通过轴承连接两个搅拌轴。

根据本发明，所述宽链式切割双轴搅拌均混土壤修复装置还包括液压系统和可调节升降台。

所述可调节升降台和动力输入系统通过液压系统固定在支撑台上，所述土壤切割系统、药剂喷淋系统和搅拌系统固定在所述可调节升降台上，所述液压系统与动力输入系统电性连接。

根据本发明，所述动力输入系统与铲车或挖掘机的动力输出系统电性连接。

根据本发明，所述转动带支撑架的侧面为镂空结构。

根据本发明，所述宽链式切割双轴搅拌均混土壤修复装置可通过支撑台固定连接在铲车或挖掘机上。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：

本发明提供的一种宽链式切割双轴搅拌均混土壤修复装置，增设了搅拌系统，可依次完成切割、喷淋和混合工作，并能保证单次工作后土壤粒度较小、药剂和土壤的混合均匀性较高，从而降低能耗、提高工作效率并缩短土壤修复周期。其中，土壤切割系统的开沟刀的刃口曲线为圆弧形，利于土壤从开沟刀上自动滑落，避免土壤粘附在开沟刀上阻碍切割，使开沟刀能充分切割土壤，从而减小土壤破碎后的粒度，并能减小开沟刀入土时受到的土壤阻力，利于开沟刀入土，减少能耗；开沟刀的尺寸较小，将若干个开沟刀多排多列等间距得固定在滚动带的外周面上，增大了单次切割土壤的宽度，提高了破碎效率；开沟刀密集排布，可充分切碎土壤，降低土壤粒度，并能均分土壤的阻力，降低单个开沟刀的负荷，延长开沟刀的使用寿命；药剂喷淋系统采用高压雾化喷嘴，使喷洒出的药剂微团压力高、速度快且携带较大动能，这种药剂微团一方面可对土壤产生冲击力从而破碎土壤、降低土壤粒度，另一方面能克服土壤阻力喷射到较远位置，使药剂均匀分布在土壤上，利于提高药剂的混合均匀性；搅拌系统采用两个搅拌轴，沿搅拌轴的轴向间隔设置在搅拌轴的外周面上的若干组搅拌叶片，每组包括沿搅拌轴的周圈等间距水平间隔布置的若干个搅拌叶片，可进一步破碎土壤并充分混合土壤和药剂。待修复土壤经土壤切割系统、药剂喷淋系统和搅拌系统处理后，粒度可降低至约10mm，混合均匀度提高至超过95％。

附图说明

图1为本发明的一种宽链式切割双轴搅拌均混土壤修复装置的示意图；

图2为图1中的土壤切割系统的示意图；

图3为图1中的土壤切割系统的侧视图；

图4为图3中的A部放大结构示意图；

图5为图1中的药剂喷淋系统的示意图；

图6为图1中的搅拌系统的示意图。

【附图标记说明】

1：支撑台；2：动力输入系统；21：动力输入系统输入端口；3：土壤切割系统减速器；4：搅拌系统减速器；5：液压系统；6：可调节升降台；71：转动轴；711：转动轴链齿；72：滚动带支撑架；73：滚动带；731：滚动带链齿；74：开沟刀；81：雾化药剂发生器；82：药剂主管道；83：药剂副管道；84：高压雾化喷嘴；91：搅拌轴；911：旋挖钻头；92：搅拌叶片；93：搅拌轴上支撑架；94：搅拌轴下支撑架。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

如图1所述，本发明实施例提供了一种宽链式切割双轴搅拌均混土壤修复装置，包括可相对支撑台1上下移动的设置于支撑台1上的土壤切割系统、药剂喷淋系统、搅拌系统、减速器和动力输入系统2。所述减速器的一端与动力输入系统2通过联轴器连接，另一端分别与土壤切割系统和搅拌系统通过联轴器连接。所述动力输入系统2为宽链式切割双轴搅拌均混土壤修复装置提供动能，所述减速器可根据土壤性质调节土壤切割系统和搅拌系统的转速，所述支撑台1为宽链式切割双轴搅拌均混土壤修复装置提供稳定支撑。

工作时，动力输入系统2先驱动土壤切割系统对土壤进行预破碎处理，使土壤粒度降低至约50mm；再利用药剂喷淋系统向土壤喷射药剂并破碎土壤；最后，搅拌系统进一步破碎土壤并充分混合土壤和药剂。经土壤切割系统、药剂喷淋系统和搅拌系统依次处理后，待修复土壤的土壤粒度降低至约10mm，药剂和土壤的混合均匀度高于95％。

现有的土壤修复装置普遍采用切割系统和药剂喷淋系统进行土壤修复作业，其切割和喷淋工作同时进行，造成土壤和药剂的混合均匀性较差，且工作效率较低。本申请增设搅拌系统提高混合均匀度，并依次进行切割、喷淋和搅拌的动作，使单次处理后的土壤粒度降低至约10mm，混合均匀性提高至95％以上，提高了修复质量，从而避免重复作业，提高了工作效率并减少了能耗。

进一步地，如图2至图4所示，所述土壤切割系统包括转动轴71、滚动带支撑架72、滚动带73和若干个开沟刀74。所述滚动带73的内周面设有若干个滚动带链齿731，所述转动轴71外周面上设有与之配合的若干个转动轴链齿711。所述滚动带支撑架72固定在减速器机框内壁上，所述若干个开沟刀74固定设置在滚动带73的外周面上，所述滚动带73绕设在支撑架外周面上，所述滚动带73与转动轴71通过链齿传动，所述转动轴71和减速器通过联轴器连接。当然，所述滚动带73和转动轴71可采用其他传动方式，保证转动轴71可带动滚动带73转动即可，为适应在土壤内不良环境下工作，本实施例优选链齿传动。

工作时，所述动力输入装置驱动减速器，减速器改变转速，并带动转动轴71转动，滚动带73旋转，使若干个开沟刀74依次进入土壤进行土壤切割作业。

具体地，所述开沟刀74的刃口曲线为圆弧形，所述若干个开沟刀74多排多列等间距得固定在滚动带73的外周面上。所述开沟刀74的具体数量、安装间距根据实际需求确定。

现有的土壤切割系统的开沟刀74普遍采用铣刀，因土壤具有粘性，容易粘附在铣刀上，阻碍铣刀继续切割土壤，造成破碎后土壤的粒度较大，使药剂与土壤难以充分接触，不利于药剂与土壤的充分混合。而本申请中的开沟刀74刃口曲线为圆弧形，开沟刀74离开地面后，附着在开沟刀74上的土壤可自动滑落回地面，避免土壤粘附在开沟刀74上阻碍切割，使开沟刀74能充分切割土壤，减小土壤破碎后的粒度，并能减小开沟刀74入土时受到的土壤阻力，利于开沟刀74入土，减少能耗；将若干个开沟刀74多排多列等间距设置的方式固定在滚动带73外周面上，增加了单次切割土壤的宽度，提高了破碎效率；开沟刀74尺寸较小，本申请将若干个开沟刀74密集安装在滚动带73外周面，从而均分土壤的阻力，降低单个开沟刀74的负荷，延长开沟刀74的使用寿命，并能充分破碎土壤，降低土壤粒度，提高破碎效率。经土壤切割系统处理后的待修复土壤的粒度约为50mm。

具体地，在保证对土壤切割系统支撑的刚度和稳定性、满足土壤切割系统工作强度的前提下，将滚动带支撑架72的侧面设置为镂空结构，从而节约材料、降低装置重量并减少能耗。

进一步地，如图5所示，所述药剂喷淋系统包括雾化药剂发生器81、药剂管道和高压雾化喷嘴84，所述雾化药剂发生器81与药剂管道的药剂进口处连通，所述药剂管道和若干个高压雾化喷嘴84连通。工作时，雾化药剂发生器81中的药剂随高压空气由药剂进口处经药剂管道进入高压雾化喷嘴84后喷射出高压、高速的药剂微团。所述高压雾化喷嘴84可减小喷射出的药剂微团的尺寸，有利于增大药剂微团的密度，使药剂在土壤中分布均匀；其喷射出的药剂微团携带较大动能，一方面可使药剂微团克服土壤阻力喷射到较远距离，利于提高药剂与土壤混合的均匀性，另一方面可对土壤产生冲击力从而破碎土壤、降低土壤粒度。

具体地，所述药剂管道包括药剂主管道82和若干个药剂副管道83。所述若干个药剂副管道83沿药剂主管道82的轴向间隔设置在其外周面上，所述若干个高压雾化喷嘴84沿药剂副管道83的轴向间隔设置在其外周面上，所述药剂主管道82、药剂副管道83和高压雾化喷嘴84均连通。设置多个药剂副管道83和高压雾化喷嘴84，可增大单次作业时药剂的喷洒面积和喷洒量，提高工作效率。所述药剂副管道83和高压雾化喷嘴84的设置数量和安装间距根据实际需求确定。

进一步地，如图6所示，所述搅拌系统包括两个搅拌轴91和若干组搅拌叶片92。所述搅拌轴91的顶端采用旋挖钻头911，旋挖钻头911沿周向设有等距锥形螺纹，其顶端为尖头。所述旋挖钻头911可大幅减小搅拌轴91初次入土时受到的阻力，并能降低土壤对搅拌轴91的冲击，从而降低装置能耗、提高工作效率，并提高搅拌轴91的使用寿命。所述两个搅拌轴91对称设置。所述若干组搅拌叶片92沿搅拌轴91的轴向间隔设置在搅拌轴91的外周面上，每组包括沿搅拌轴91的周圈等间距水平间隔布置的若干个搅拌叶片92。所述搅拌叶片92为板式叶片，搅拌叶片92与搅拌轴91的轴向呈45°夹角固定在搅拌轴91外周面上，利于土壤从搅拌叶片92上滑落，避免土壤附着在搅拌叶片92上，降低搅拌时土壤的阻力。所述搅拌叶片92的数量至少为三个，为便于安装，本实施例优选为三个。所述搅拌叶片92的安装间距根据实际需求确定。所述搅拌系统对土壤进行进一步地破碎并使土壤和药剂充分混合，使处理后的土壤粒度降低至约10mm，混合均匀度提升至高于95％。

具体地，所述搅拌系统还包括支撑架，所述搅拌轴91支撑架的两端通过轴承连接两个搅拌轴91。所述搅拌轴91支撑架固定连接两个搅拌轴91，可提高搅拌系统的刚度和稳定性。所述搅拌轴91支撑架和搅拌轴91间采用轴承连接，可保证搅拌轴91的正常转动。所述搅拌轴91支撑架的设置数量根据实际需求确定，为提高固定的稳定性及方便安装，本实施例中的搅拌轴91支撑架包括分别设置在搅拌轴91上部和下部的搅拌轴上支撑架93和搅拌轴下支撑架94。

进一步地，所述减速器包括土壤切割系统减速器3和搅拌系统减速器4，所述土壤切割系统减速器3与转动轴71通过联轴器连接，所述搅拌系统减速器4与搅拌轴91的上端通过联轴器连接，所述滚动带支撑架72固定在土壤切割系统减速器3机框内壁上。通过对土壤切割系统和搅拌系统单独配置减速器，可根据土壤性质对土壤切割系统和搅拌系统分别设置不同的转速，从而减小宽链式切割双轴搅拌均混土壤修复装置的工作负荷、降低能耗并提高工作效率。

进一步地，所述宽链式切割双轴搅拌均混土壤修复装置还包括液压系统5和可调节升降台6，所述可调节升降台6和动力输入系统2通过液压系统5固定在支撑台1上，所述土壤切割系统、药剂喷淋系统和搅拌系统固定在所述可调节升降台6上，所述液压系统5与动力输入系统2电性连接。所述液压系统5可驱动可调节升降台6进行高度调节，一方面可根据待修复土壤深度调节土壤切割系统、药剂喷淋系统和搅拌系统的高度，另一方面可在非作业状态时将装置提高，便于车辆的正常行驶。当然，所述可调节升降台6和动力输入系统2还可通过其他可实现相对支撑台1上下移动得装置设置在支撑台1上。

进一步地，所述宽链式切割双轴搅拌均混土壤修复装置可通过支撑台1固定连接在铲车或挖掘机上，为整套装置提供支撑。本装置可与多种机型配合使用，通用性强、适用范围广。工作时，铲车或挖掘机可带动宽链式切割双轴搅拌均混土壤修复装置水平位移并进行持续修复工作。

进一步地，所述动力输入系统2通过动力输入系统输入端口2与铲车或挖掘机的动力输出系统电性连接，为装置提供动力。

本装置的工作原理为：

将宽链式切割双轴搅拌均混土壤修复装置固定在铲车或挖掘机上，并确定土壤待修复深度和土壤重金属污染程度。启动动力输入系统2，根据土壤待修复深度，控制液压系统5调节可调节升降台6的高度，使装置缓慢插入土壤中，装置底部达到待修复土壤的最深处。根据土壤性质，通过土壤切割系统减速器3和搅拌系统减速器4分别调节土壤切割系统和搅拌系统的转速。根据重金属污染程度调节药剂喷淋系统的流速。调节行驶速度即可进行土壤修复工作。滚动带73带动开沟刀74转动，若干个开沟刀74依次进入土壤并切割土壤，使处理后的土壤粒度约为50mm；雾化药剂发生器81将药剂随高压空气通入药剂管道，高压雾化喷嘴84向破碎后的土壤喷洒药剂微团，并进一步破碎土壤；搅拌轴91转动，带动若干个搅拌叶片92旋转搅拌破碎土壤，并使土壤和药剂充分混合。

本发明的一种宽链式切割双轴搅拌均混土壤修复装置，采用土壤切割系统、药剂喷淋系统和搅拌系统，使单次工作后的土壤粒度降低至约10mm，混合均匀度提高至超过95％，且降低能耗，提高工作效率。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种宽链式切割双轴搅拌均混土壤修复装置，包括固定设置在支撑台(1)上的土壤切割系统、药剂喷淋系统和动力输入系统(2)；所述土壤切割系统与动力输入系统(2)通过传动组件连接，所述药剂喷淋系统和动力输入系统(2)电性连接；

其特征在于，还包括搅拌系统和减速器；所述土壤切割系统包括转动轴(71)、滚动带(73)、滚动带支撑架(72)和若干个开沟刀(74)，所述开沟刀(74)的刃口曲线为圆弧形；所述药剂喷淋系统包括雾化药剂发生器(81)、药剂管道和高压雾化喷嘴(84)；所述搅拌系统包括两个搅拌轴(91)和若干组搅拌叶片(92)；

所述减速器的一端与动力输入系统(2)通过联轴器连接，所述减速器的另一端分别与土壤切割系统和搅拌系统通过联轴器连接，所述土壤切割系统、药剂喷淋系统、搅拌系统、减速器和动力输入系统(2)可相对支撑台(1)上下移动的设置于支撑台(1)上方；

所述若干个开沟刀(74)多排多列等间距地固定在滚动带(73)的外周面上，所述滚动带(73)绕设在滚动带支撑架(72)的外周面上，所述滚动带(73)的内周面与转动轴(71)的外周面滑动配合；

所述雾化药剂发生器(81)与药剂管道连通，所述药剂管道和若干个高压雾化喷嘴(84)连通；

所述若干组搅拌叶片(92)沿搅拌轴(91)的轴向间隔设置在搅拌轴(91)的外周面上，每组包括沿搅拌轴(91)的周圈等间距水平间隔布置的若干个搅拌叶片(92)。

2.如权利要求1所述的宽链式切割双轴搅拌均混土壤修复装置，其特征在于，所述搅拌叶片(92)为板式叶片，所述搅拌叶片(92)与搅拌轴(91)的轴向呈45°夹角固定在搅拌轴(91)外周面上。

3.如权利要求2所述的宽链式切割双轴搅拌均混土壤修复装置，其特征在于，所述搅拌轴(91)的顶端采用旋挖钻头(911)，所述旋挖钻头(911)沿周向设有等距锥形螺纹，其顶端为尖头。

4.如权利要求1所述的宽链式切割双轴搅拌均混土壤修复装置，其特征在于，所述减速器包括土壤切割系统减速器(3)和搅拌系统减速器(4)。

5.如权利要求1所述的宽链式切割双轴搅拌均混土壤修复装置，其特征在于，所述药剂管道包括药剂主管道(82)和若干个药剂副管道(83)；

所述若干个药剂副管道(83)沿药剂主管道(82)的轴向间隔设置在其外周面上，所述若干个高压雾化喷嘴(84)沿药剂副管道(83)的轴向间隔设置在其外周面上。

6.如权利要求1所述的宽链式切割双轴搅拌均混土壤修复装置，其特征在于，所述搅拌系统还包括搅拌轴支撑架，所述搅拌轴支撑架包括分别设置在搅拌轴(91)上部和下部的搅拌轴上支撑架(93)和搅拌轴下支撑架(94)；所述搅拌轴支撑架的两端通过轴承连接两个搅拌轴(91)。

7.如权利要求1所述的宽链式切割双轴搅拌均混土壤修复装置，其特征在于，还包括液压系统(5)和可调节升降台(6)；

所述可调节升降台(6)和动力输入系统(2)通过液压系统(5)固定在支撑台(1)上，所述土壤切割系统、药剂喷淋系统和搅拌系统固定在所述可调节升降台上，所述液压系统(5)与动力输入系统(2)电性连接。

8.如权利要求1所述的宽链式切割双轴搅拌均混土壤修复装置，其特征在于，所述滚动带支撑架(72)的侧面为镂空结构。

9.如权利要求1所述的宽链式切割双轴搅拌均混土壤修复装置，其特征在于，所述宽链式切割双轴搅拌均混土壤修复装置可通过支撑台(1)固定连接在铲车或挖掘机上。

10.如权利要求1所述的宽链式切割双轴搅拌均混土壤修复装置，其特征在于，所述动力输入系统(2)与铲车或挖掘机的动力输出系统电性连接。

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