CN113075003A - 一种土壤样品制备一体机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及土壤样品制备技术领域，具体地涉及一种土壤样品制备一体机，包括仪器框架、进样系统、过筛收集系统；所述进样系统安装于仪器框架的垂直轨道外侧，所述过筛收集系统安装于仪器框架的垂直轨道内侧；所述进样系统位于过筛收集系统斜上方，进样系统的出料口位于过筛收集系统内，所述仪器框架的垂直轨道内侧还设有用于对过筛收集系统中样品进行破碎、粒度分级和过筛的破碎系统。本发明具有土壤样品破碎、粒度分级、过筛和排废在限定密封区域内同时进行和循环往复的功能，实现了破碎和过筛同步进行，利于绿色环保生产，提高了工效，降低了生产成本，还具有防堵防卡停的功能，实现土壤样品制备的自动化运行。

Description

一种土壤样品制备一体机

技术领域

本发明涉及土壤样品制备技术领域，具体地涉及一种土壤样品制备一体机。

背景技术

在国土资源系统、农业系统、生态环保系统和林业系统，进行地球化学普查、土地质量地球化学评价、土壤污染状况详查以及土壤污染状况调查等工作时，均需采集适量土壤样品，进行分析测试。按照《地球化学普查规范》(1:50000)(DZ/T0011-2015)、《土地质量地球化学评价规范》(DZ/T0295-2016)、《多目标区域地球化学调查规范》(DZ/T0258-2014)、《农用地土壤样品采集流转制备和保存技术规定》等行业标准规范，一般要求为：每采样点位需按规范采集300g-2000g土壤样品，做好采样记录，装入白色棉布袋，及时置于干净整洁的通风场地晾干，或于阴凉处悬挂在样品风干架上自然风干。风干后的土壤样品，平铺在制样板上，操作人员用木棍或塑料棍碾压，或用木锤敲碎，并将植物残体、石块等侵入体和新生体剔除干净。压碎后的土样倒入规定孔径的尼龙筛中，操作人员双手持筛反复摇晃将土壤样品全部过筛通过规定粒径的筛孔，过筛后称重混匀，分装，送检和保存。

目前，土壤样品制备通常采用人工手动操作，操作过程存在以下问题和不足：

1、整个样品处理过程全部为人工手动操作，破碎和过筛两道工序分步进行，劳动强度大，生产效率低。特别对于黏土样品，因结块后硬度大，操作人员须多次用木棍或塑料棍碾压，或用木锤敲碎，工时稍长操作人员双手即容易疲劳，致使生产效率降低；

2、人工成本高，因人工处理生产效率低，占用工时多，在目前人工工资逐年增长的社会经济环境下，致使人工成本增高，经济效益下降；

3、不同操作人员过筛手法动作不同，潜存影响后续样品制备及分析测试质量的风险；

4、不同厂家的筛子质量存在差异、筛子的筛丝在使用中易变形使孔径变化，致使样品初加工后的粒度不能完全一致；

5、土壤样品初加工、破碎和制备中，因反复碾压敲打、过筛土壤样品，粉尘易飞扬，操作人员吸入粉尘的机会增加，影响操作人员身体健康的风险增大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，提出设计一种土壤样品制备一体机，具有土壤样品破碎、粒度分级和过筛在限定密封区域内同时进行和循环往复的功能，实现了破碎和过筛同步进行，利于绿色环保生产，提高了功效，降低了生产成本，还具有防堵防卡停的功能，实现土壤样品制备的自动化运行。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种土壤样品制备一体机，包括仪器框架、进样系统、过筛收集系统；所述进样系统安装于仪器框架的垂直轨道外侧，所述过筛收集系统安装于仪器框架的垂直轨道内侧；所述进样系统位于过筛收集系统斜上方，进样系统的出料口位于过筛收集系统内，所述仪器框架的垂直轨道内侧还设有用于对过筛收集系统中样品进行破碎、粒度分级和过筛的破碎系统。土壤样品经进样系统进入破碎系统中，经反复循环破碎、粒度分级、碾压和过筛，最终被收集于接样容器中。

进一步的，所述过筛收集系统包括过筛收集平台、转盘轴承、样品转盘和转盘底板；所述过筛收集平台固定水平安装于仪器框架上，所述过筛收集平台居中处相对转动式连接转盘轴承，样品转盘固定安装于转盘轴承上；所述样品转盘底部固定连接转盘底板。样品转盘能够相对于过筛收集平台转动。

进一步的，所述转盘底板分为两个区，转盘底板外圈部分为破碎区，转盘底板内圈部分为过筛区，所述过筛区的转盘底板上开有筛板筛孔，用于过筛土壤样品。

进一步的，所述破碎系统包括破碎分级平台和均安装在破碎分级平台下表面的破碎器、初级粒级分样刷、碾压滚轮、二级粒级分样刷和导样刷；所述破碎分级平台安装于仪器框架的垂直轨道内，位于过筛收集平台上方；所述初级粒级分样刷位于破碎器运转方向后部，从样品转盘圆心向样品转盘边缘斜向水平放置，土壤样品导流方向是从样品转盘圆心向外缘方向斜向流动；所述碾压滚轮位于初级粒级分样刷运转方向后部；所述二级粒级分样刷位于碾压滚轮运转方向后部，从样品转盘圆心向样品转盘边缘斜向水平放置，土壤样品导流方向是从样品转盘圆心向外缘方向斜向流动；所述初级粒级分样刷底部距离转盘底板的间隙大于二级粒级分样刷底部距离转盘底板的间隙；所述导样刷位于二级粒级分样刷运转方向后部，从样品转盘边缘向样品转盘圆心斜向水平放置，土壤样品导流方向是从样品转盘外缘向圆心方向流动；所述破碎器、初级粒级分样刷一端、碾压滚轮、二级粒级分样刷一端和导样刷一端均位于破碎区，使土壤样品破碎、碾压及粒度分级都在破碎区完成。工作时，土壤样品经破破碎器初次破碎后，粒径相对较小的样品从初级粒级分样刷下部通过，粒径相对较大的土壤样品被初级粒级分样刷斜向分离至样品转盘边缘，继续进入下一轮碎样周期进行破碎；从初级粒级分样刷下部通过的土壤样品经碾压滚轮进行碾压破碎；土壤样品经碾压滚轮碾压破碎后，粒径相对较小的样品从二级粒级分样刷下部通过，粒径相对较大的样品被二级粒级分样刷斜向分离至样品转盘边缘，继续进入下一轮碎样周期进行破碎；从二级粒级分样刷下部通过的土壤样品经导样刷从破碎区扫刮至过筛区，并借助转盘底板转动，使土壤样品从筛板筛孔中穿过下落，完成破碎、粒度分级和过筛的动作。

进一步的，所述破碎系统还包括挤压导流板，所述挤压导流板设置在所述二级粒级分样刷和导样刷之间，挤压导流板一端均位于破碎区，从样品转盘圆心向样品转盘边缘斜向水平放置，其作用是将通过二级粒级分样刷的粒径相对较大的样品进行挤压破碎并导流样品，确保进入过筛区的土壤样品粒径为设定数值。

进一步的，所述初级粒级分样刷底部距离转盘底板的间隙为5-10mm，使粒径小于该间隙的样品从初级粒级分样刷下部通过，粒径大于该间隙的土壤样品被初级粒级分样刷斜向分离至样品转盘边缘。所述二级粒级分样刷底部距离转盘底板的间隙为1-3mm，使粒径小于该间隙的样品从二级粒级分样刷下部通过，粒径大于该间隙的样品被二级粒级分样刷斜向分离至样品转盘边缘。

进一步的，所述破碎器包括破碎压头、连接杆和往复电机；所述往复电机安装在破碎分级平台上面，所述连接杆一端连接往复电机的往复杆，另一端垂直穿过破碎分级平台与破碎压头连接；所述破碎压头为方形，宽度同样品转盘的破碎区宽度相同。工作时，往复电机带动破碎压头上下往复运动，对放于转盘底板上的土壤样品进行挤压破碎。

进一步的，所述碾压滚轮包括滚轮、滚轮支架、支架定位柱和支架弹簧；所述滚轮支架的端部安装于滚轮轴截面两端，用于支撑安装滚轮；所述支架定位柱垂直安装于滚轮支架上端面，支架定位柱上段插入破碎分级平台垂直开设的限位孔内，用于在水平方向上限位滚轮；在垂直方向上，支架定位柱能在限位孔内上下移动；所述支架弹簧套于支架定位柱上。工作时，支架弹簧被压缩固定在滚轮支架和破碎分级平台之间，碾压滚轮借助支架弹簧的弹力，使滚轮与旋转的转盘底板接触，带动滚轮滚动，对经初级粒级分样刷初次粒径分级后的土壤样品进行碾压破碎；支架弹簧的作用是通过压缩变形产生弹力，使滚轮能对粒径不同的土壤样品进行柔性碾压，防止滚轮卡停，同时通过弹力加大碾压力度，提高工效。

进一步的，所述破碎器、初级粒级分样刷、碾压滚轮、二级粒级分样刷靠近样品转盘内壁的一端均距样品转盘内壁留有不小于2cm的边缘缝隙，以使不能破碎的土壤样品和杂质能从边缘缝隙中循环流转，既提高工效，又防止卡停样品转盘。

进一步的，所述进样系统包括进样斗、进样筛板、进样筛孔；所述进样斗安装在仪器框架的垂直轨道外侧，上部为方形开口，下部为斜面收缩扁平方口，斜面向样品转盘倾斜并伸入样品转盘中；所述进样筛板水平或倾斜安装于进样斗底部；所述进样筛板上面开有进样筛孔，进样筛板和进样筛孔的作用：一是对进入破碎分级系统的土壤样品进行粒度限定筛选，防止超出设定粒径的土壤样品进入样品转盘，对破碎分级系统造成损坏；二是调节土壤样品进入样品转盘的速度，尽量让土壤样品匀速进入样品转盘，防止工作时土壤样品同时进入样品转盘，造成样品转盘卡停。

进一步的，所述进样筛孔由不同孔径的进样筛孔组成，优选的，当进样筛板倾斜安装时，进样筛孔自上而下呈孔径依次增大排布，有利于土壤下落。

进一步的，所述进样斗下部斜面外壁安装有振动电机，工作时按设定振幅和强度振动，防止土壤样品滞留在进样筛板和进样斗底部斜面上，起到加快进样提高工效作用。

进一步的，所述进样斗斜面收缩扁平方口靠近仪器框架的一侧设有挡板，使土壤样品仅能落至转盘底板的破碎区，防止直接进入破碎区，便于土壤破碎。

进一步的，所述过筛收集系统还包括主转电机、联轴器、连接轴、锥形漏斗、接样容器；所述主转电机垂直倒装于破碎分级平台正上方，与仪器框架刚性连接，主转电机通过联轴器与连接轴连接；连接轴垂直穿过破碎分级平台与转盘底板内圆心连接；所述锥形漏斗上部与过筛收集平台底部密封连接，锥形漏斗下部圆形收缩喇叭口正对接样容器的接样口。所述锥形漏斗用于收集从破碎区过筛落下的土壤样品。

进一步的，所述样品转盘外形为圆柱形，样品转盘深度为5-15cm，内径为46-50cm，壁厚为5-15mm。

进一步的，所述土壤样品制备一体机还包括排废吹扫系统；所述排废吹扫系统包括排废电动升降台、排废管、废样刮刷、吸尘器；所述排废电动升降台垂直安装于破碎分级平台上面，排废管和废样刮刷共同安装于排废电动升降台的移动部，排废管吸尘口一端垂直向下穿过破碎分级平台，另一端与吸尘器的吸尘桶接通；所述废样刮刷位于排废管吸尘口的转动方向前方，从样品转盘圆心向样品转盘边缘斜向水平放置，导流方向是从样品转盘圆心向排废管吸尘口方向流动，作用是：将样品转盘内不能破碎和过筛的粒径大于2cm的样品杂质刮扫汇集至排废管的吸尘口，借助空气负压将样品杂质吸至吸尘器吸尘桶中。工作时，排废电动升降台的移动部带动排废管和废样刮刷共同下降，至排废管吸尘口距离转盘底板在5-20mm范围内，废样刮刷与转盘底板柔性接触时停止。排废和吹扫吸尘结束后，排废电动升降台的移动部带动排废管和废样刮刷共同上升回至原位。

进一步的，所述排废吹扫系统还包括空压机、吹扫管一和吹扫管二；所述吹扫管一和吹扫管二的进气口均与空压机连接，所述吹扫管一出气口安装于样品转盘内；吹扫管二出气口安装于锥形漏斗内。工作时，空压机用于提供高压气体，通过吹扫管一吹扫破碎器、初级粒级分样刷、碾压滚轮、二级粒级分样刷、导样刷、挤压导流板和样品转盘，通过吹扫管二吹扫锥形漏斗；吹扫管一和吹扫管二用于消除不同土壤样品间的相互污染。

进一步的，所述破碎分级平台能够沿仪器框架的垂直轨道上下移动；所述土壤样品制备一体机还包括防堵防卡停系统，所述防堵防卡停系统包括防堵系统和防卡停系统。

进一步的，所述防堵系统包括电磁阀、防堵气管、防堵气管喷头；所述电磁阀进口连通空压机排气管，出口连通防堵气管；所述防堵气管连通防堵气管喷头，防堵气管喷头垂直安装于筛板筛孔下方，防堵气管喷头的出气口朝上正对筛板筛孔。防堵系统作用为：通过间歇释放高压气体，反吹筛板筛孔，把卡在筛板筛孔中的土壤样品颗粒吹出筛板筛孔，防止筛板筛孔堵塞影响下一个土壤样品破碎。

进一步的，所述防卡停系统包括防卡停电动升降台、霍尔传感器、永磁铁；所述防卡停电动升降台底部刚性安装于破碎分级平台上面，上部刚性连接仪器框架，起到固定限位破碎分级平台的作用；所述永磁铁安装于样品转盘外壁上，霍尔传感器安装在仪器框架上，两者在同一水平线上。工作时，霍尔传感器检测面正对永磁铁；土壤样品中的杂质卡停样品转盘时，霍尔传感器反馈信号至电气控制箱，启动防卡停电动升降台工作，带动破碎分级平台整体上升，释放卡停阻力，从而保护主转电机和其它电气元件；主转电机重新转动后，防卡停电动升降台再按设定时间间隔，自行返回原位。

进一步的，所述土壤样品制备一体机还包括控制系统，包括用于安装各种电器元件的电气控制箱和用于与电气元件电连接的触摸屏；所述触摸屏安装于仪器框架上方，触摸屏与振动电机、往复电机、主转电机、排废电动升降台、吸尘器、空压机、电磁阀、防卡停电动升降台和霍尔传感器等电气元件电连接，通过触摸屏修改技术参数，工作时按设定程序接通、断开各电气元件。

进一步的，所述土壤样品制备一体机还包括设置在仪器框架上的密封罩(图中未显示)，所述密封罩优选为透明密封罩，便于观察；所述破碎系统、过筛收集系统均位于密封罩内。

本发明的技术效果：

与现有技术相比，本发明的一种土壤样品制备一体机，通过破碎器、初级粒级分样刷、碾压滚轮、二级粒级分样刷、导样刷和挤压导流板在空间位置上的不同分布及动作配合，借助样品转盘转动，实现了土壤样品破碎、粒度分级和过筛在限定密封区域内同时进行和循环往复，实现了破碎、过筛同步进行，减少了工序，避免了粉尘外溢；本发明使用一体机，使得样品初步破碎过程趋于一致，提高了样品初加工的精密度，提高了后续样品制备质量；本发明一体机筛孔开于筛板上，筛孔形状难以形变，与普通套筛筛丝易变形导致筛孔直径易变化相比，本发明解决了过筛后样品粒度不能完全一致的问题；本发明借助吸尘器和高压气体吹扫，完成了排废和吸尘清扫动作，避免了土壤样品相互污染，利于操作人员身体健康；仪器整机自动化运转，替代了人工，提高了工效，减轻了劳动强度，降低了生产成本，样品加工质量能满足行业技术要求，整机工艺简单实用，价格低，便于推广使用，具有较强的适用性和实用性。

附图说明

图1为本发明实施例1的主体结构示意图(含进样系统和样品转盘)；

图2为本发明实施例1的主体结构示意图(不含进样系统和样品转盘)；

图3为本发明实施例1的进样系统结构示意图；

图4为本发明实施例1的破碎器结构示意图；

图5为本发明图1的A-A向剖视图，图5中仅显示样品转盘及样品转盘内部范围，同时为清楚显示结构，图5中未画出筛板筛孔；

图6为本发明实施例1的碾压滚轮结构示意图；

图7为本发明实施例1的过筛收集系统部分结构示意图；

图8为本发明实施例2的进样系统结构示意图。

其中，进样系统1、仪器框架2、进样斗101、进样筛板102、进样筛孔103、振动电机104、挡板105、破碎分级平台201、破碎器202、初级粒级分样刷203、碾压滚轮204、二级粒级分样刷205、导样刷206、挤压导流板207、破碎压头2021、连接杆2022、往复电机2023、滚轮2041、滚轮支架2042、支架定位柱一2043、支架定位柱二2044、支架弹簧一2045、支架弹簧二2046、过筛收集平台301、转盘轴承302、样品转盘303、转盘底板304、转盘轴305、筛板筛孔306、主转电机307、联轴器308、连接轴309、锥形漏斗310、接样容器311、排废电动升降台401、排废管402、废样刮刷403、吸尘器404、空压机405、吹扫管一406、吹扫管二407、电磁阀501、防堵气管502、防堵气管喷头503、防卡停电动升降台504、霍尔传感器505、永磁铁506、电气控制箱601、触摸屏602。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合说明书附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1：

如图1和2所示，本实施例涉及的一种土壤样品制备一体机，包括仪器框架2、进样系统1、过筛收集系统；所述进样系统1安装于仪器框架2的垂直轨道外侧，所述过筛收集系统安装于仪器框架2的垂直轨道内侧；所述进样系统1位于过筛收集系统斜上方，进样系统1的出料口位于过筛收集系统内，所述仪器框架2的垂直轨道内侧还设有用于对过筛收集系统中样品进行破碎、粒度分级和过筛的破碎系统。土壤样品经进样系统1进入破碎系统中，经反复循环破碎、粒度分级、碾压和过筛，最终被收集于接样容器中。

如图3所示，所述进样系统1包括进样斗101、进样筛板102、进样筛孔103和振动电机104。

所述进样斗101是土壤样品进入破碎分级系统2的入口，材质优选塑料，上部为方形开口，下部为斜面收缩扁平方口，斜面由前向后倾斜伸入过筛收集系统3的样品转盘303中，工作时安装于样品转盘303前部斜上方。

所述进样筛板102倾斜安装于进样斗101底部，进样筛板102上面开有多个设定孔径的进样筛孔103，所述进样筛孔103自上而下呈孔径依次增大排布；本实施例的进样筛孔103最大孔径为2cm；进样筛板102和进样筛孔103作用是：一是对进入破碎分级系统2的土壤样品进行粒度限定筛选，防止超出设定粒径的土壤样品进入样品转盘303，对破碎分级系统2造成损坏；二是调节土壤样品进入样品转盘303的速度，尽量让土壤样品匀速进入样品转盘303，防止土壤样品同时进入样品转盘303，造成样品转盘303卡停。

所述振动电机104安装于进样斗101底部外斜面，工作时按设定振幅和强度振动，防止土壤样品滞留在进样筛板102和进样斗底部斜面上，起到加快进样提高工效作用。

所述进样斗101斜面收缩扁平方口靠近仪器框架2的一侧设有挡板105，使进样斗101中的土壤样品仅能落至转盘底板304的破碎区，防止直接进入破碎区，便于土壤破碎。

所述破碎分级系统2包括破碎分级平台201、破碎器202、初级粒级分样刷203、碾压滚轮204、二级粒级分样刷205、导样刷206和挤压导流板207。

所述破碎分级平台201是破碎分级系统2各部件的安装承载平台，整体安装于仪器框架2的垂直轨道内，能沿垂直轨道上下移动，为方形，材质为塑料或金属，优选塑料，密封罩于样品转盘303上部，工作时破碎分级平台201下面安装的各部件均密封位于样品转盘303内部。

如图2和4所示，所述破碎器202包括破碎压头2021、连接杆2022和往复电机2023，工作时用于对土壤样品进行挤压破碎；所述破碎压头2021为方形，宽度同样品转盘303的破碎区宽度相同，连接杆2022一端连接破碎压头2021，另一端连接往复电机2023的往复杆；往复电机2023垂直倒装于破碎分级平台201上面，连接杆2022垂直穿过破碎分级平台201连接破碎压头2021，工作时借助破碎压头2021上下往复运动，对放于转盘底板304上的土壤样品进行挤压破碎。

如图2和5所示，所述初级粒级分样刷203位于破碎压头2021运转方向后部，刚性安装于破碎分级平台201下面，从样品转盘303圆心向样品转盘303边缘斜向水平放置，土壤样品导流方向是从样品转盘303圆心向外缘方向斜向流动，在垂直方向上距离转盘底板304的间隙为5mm。初级粒级分样刷203作用是：工作时，土壤样品经破碎压头2021初次破碎后，粒径小于5mm的样品从初级粒级分样刷203下部通过，粒径大于5mm的土壤样品被初级粒级分样刷203斜向分离至样品转盘303边缘，继续进入下一轮碎样周期进行破碎。

如图5和6所示，所述碾压滚轮204包括滚轮2041、滚轮支架2042、支架定位柱和支架弹簧，支架定位柱包括支架定位柱一2043和支架定位柱二2044；所述支架弹簧包括支架弹簧一2045和支架弹簧二2046。碾压滚轮204整体位于初级粒级分样刷203运转方向后部，柔性安装于破碎分级平台201下面。碾压滚轮204作用是：工作时，碾压滚轮2041借助支架弹簧一2045和支架弹簧二2046的弹力，使滚轮2041与旋转的转盘底板304柔性接触，带动滚轮2041滚动，对经初级粒级分样刷203初次粒径分级后，粒径小于5mm的土壤样品进行碾压破碎。

所述滚轮2041材质优选塑料，为圆柱形，宽度大于初级粒径分样刷203的宽度；滚轮支架2042安装于滚轮2041轴截面两端，用于支撑安装滚轮2041；支架定位柱一2043和支架定位柱二2044垂直安装于滚轮支架2042上端面左右两侧，工作时支架定位柱一2043和支架定位柱二2044上段分别垂直插入破碎分级平台201的两个限位孔，用于在水平方向上限位滚轮2041；在垂直方向上，支架定位柱能在限位孔内上下移动；支架弹簧一2045和支架弹簧二2046分别套于支架定位柱一2043和支架定位柱二2044上，工作时支架弹簧一2045和支架弹簧二2046被压缩固定在滚轮支架2042和破碎分级平台201之间。支架弹簧一2045和支架弹簧二2046的作用是通过压缩变形产生弹力，使滚轮2041能对粒径不同的土壤样品进行柔性碾压，防止滚轮2041卡停，同时通过弹力加大碾压力度，提高工效。

如图2和5所示，所述二级粒级分样刷205位于碾压滚轮204运转方向后部，刚性安装于破碎分级平台201下面，从样品转盘303圆心向样品转盘303边缘斜向水平放置，土壤样品导流方向是从样品转盘303圆心向外缘方向斜向流动，在垂直方向上距离转盘底板304的间隙为2mm。二级粒级分样刷205的作用是：工作时，土壤样品经滚轮2041碾压破碎后，粒径小于2mm的样品从二级粒级分样刷205下部通过，粒径大于2mm的样品被二级粒级分样刷205斜向分离至样品转盘303边缘，继续进入下一轮碎样周期进行破碎。

如图2和5所示，所述导样刷206位于二级粒级分样刷205运转方向后部，刚性安装于破碎分级平台201下面，从样品转盘303边缘向样品转盘303圆心斜向水平放置，土壤样品导流方向是从样品转盘303外缘向圆心方向流动，在垂直方向上与转盘底板304柔性接触。工作时，用于把粒径小于2mm的土壤样品从破碎区扫刮至过筛区，并借助转盘底板304转动，使粒径小于2mm的土壤样品从筛板筛孔306中穿过，落入锥形漏斗310中，完成过筛动作。

所述初级粒级分样刷203、碾压滚轮204、二级粒级分样刷205、导样刷206和挤压导流板207，在工作时，安装位置均距样品转盘303内壁留有2cm边缘缝隙，以便不能破碎的土壤样品和杂质能从边缘缝隙中循环流转，既提高工效，又防止卡停样品转盘303。

如图5所示，所述二级粒级分样刷205和导样刷206之间还设有挤压导流板207，从样品转盘303圆心向样品转盘303边缘斜向水平放置，其作用是将通过二级粒级分样刷205的粒径相对较大的样品进行挤压破碎并导流，确保进入过筛区的土壤样品粒径为设定数值(本实施例定为2mm)。

如图1、2和7所示，所述过筛收集系统3包括过筛收集平台301、转盘轴承302、样品转盘303、转盘底板304、转盘轴305、筛板筛孔306、主转电机307、联轴器308、连接轴309、锥形漏斗310和接样容器311。

所述过筛收集平台301整体刚性水平安装于仪器框架2上，在空间位置上，安装于破碎分级平台201下部，为方形，材质优选塑料，居中为空心圆形孔，直径与转盘轴承302内径相同，主要用于安装负载转盘轴承302和样品转盘303。

所述转盘轴承302水平安装于过筛收集平台301上部居中位置，主要用于安装负载样品转盘303。

所述样品转盘303外形为圆柱形，材质优选塑料，水平安装于转盘轴承302上，与转盘轴承302同圆心，样品转盘303深度为8cm，内径为48cm，壁厚为8mm。

所述转盘底板304材质优选塑料，厚度为10mm，分为两个区，转盘底板304外圈部分为破碎区，土壤样品破碎、碾压及粒度分级都在破碎区完成；转盘底板304内圈部分为过筛区，在过筛区的转盘底板304上开有设定数量、间距和孔径为2mm的筛板筛孔306，用于过筛被导样刷206扫刮至破碎区的土壤样品。

所述转盘轴305位于转盘底板304内圆心处，通过垂直安装的连接轴309向上经过联轴器308连接主转电机307取得转动动力。

所述主转电机307垂直倒装于破碎分级平台201正上方，与仪器框架2刚性连接，转轴向下，通过联轴器308和连接轴309连接下方的样品转盘303的转盘轴305，连接轴309垂直穿过破碎分级平台201。

所述锥形漏斗310用于收集从破碎区过筛落下的土壤样品，锥形漏斗310上部与过筛收集平台301底部密封连接，锥形漏斗310上部圆形开口直径与转盘轴承302内径相同，且圆心重合，下部圆形收缩喇叭口正对接样容器311的接样口。

所述接样容器311用于储存过筛落下的土壤样品，采用塑料瓶。

如图1和2所示，所述排废吹扫系统4包括排废电动升降台401、排废管402、废样刮刷403、吸尘器404、空压机405、吹扫管一406和吹扫管二407。

所述排废电动升降台401垂直安装于破碎分级平台201上面，排废管402和废样刮刷403共同安装于排废电动升降台401的移动部，排废管402吸尘口一端垂直向下穿过破碎分级平台201，距转盘底板304为设定距离，另一端与吸尘器404吸尘桶接通；废样刮刷403位于排废管402吸尘口的转动方向前方，从样品转盘303圆心向样品转盘303边缘斜向水平放置，导流方向是从样品转盘303圆心向排废管402吸尘口方向流动，作用是：将不能破碎和过筛的粒径大于2cm的样品杂质刮扫汇集至排废管402的吸尘口，借助空气负压将样品杂质吸至吸尘器404吸尘桶中。工作时，排废电动升降台401的移动部带动排废管402和废样刮刷403共同下降，至排废管402吸尘口距离转盘底板304为2cm(本实施例最大进样粒径设为2cm)，废样刮刷403与转盘底板304柔性接触时停止。排废和吹扫吸尘结束后，排废电动升降台401的移动部带动排废管402和废样刮刷403共同上升回至原位。

所述吸尘器404用于提供负压，吸走破碎工作结束后样品转盘303内不能被破碎和过筛的样品杂质。

所述空压机405用于提供高压气体，通过吹扫管一406吹扫破碎器202、初级粒级分样刷203、碾压滚轮204、二级粒级分样刷205、导样刷206、挤压导流板207和样品转盘303，通过吹扫管二407吹扫锥形漏斗310；吹扫管一406和吹扫管二407用于消除不同土壤样品间的相互污染。

所述吹扫管一406出气口安装于样品转盘303内；吹扫管二407出气口安装于锥形漏斗310内。

如图1和2所示，所述防堵防卡停系统5包括防堵系统和防卡停系统。

所述防堵系统包括电磁阀501、防堵气管502、防堵气管喷头503；所述电磁阀501进口连通空压机405排气管，出口连通防堵气管502；所述防堵气管喷头503连通防堵气管502，防堵气管喷头503垂直安装于筛板筛孔306下方，出气口朝上正对筛板筛孔306。防堵系统作用为：通过间歇释放高压气体，反吹筛板筛孔306，把卡在筛板筛孔306中的土壤样品颗粒吹出筛板筛孔306，防止筛板筛孔306堵塞，避免影响下一个土壤样品破碎。

所述防卡停系统包括防卡停电动升降台504、霍尔传感器505、永磁铁506；所述防卡停电动升降台504底部刚性安装于破碎分级平台201上面，上部刚性连接仪器框架2，起到固定限位破碎分级平台201的作用；所述永磁铁506安装于样品转盘303外壁上，霍尔传感器505安装于距离样品转盘303外壁规定距离，如0.2-1.5cm范围，两者在同一水平线上。工作时，霍尔传感器505检测面正对永磁铁506，样品转盘303停止振动时，霍尔传感器505反馈信号至电气控制箱601，及时启动防卡停电动升降台504工作，带动破碎分级平台201整体上升，释放卡停阻力，保护主转电机和其它电气元件，主转电机重新转动后，再按设定时间间隔，自行返回原位。

如图1和2所示，所述控制系统6包括电气控制箱601和触摸屏602。

所述电气控制箱601用于安装各种电器元件，触摸屏602是人机交互界面，安装于仪器正面上方，通过触摸屏602与振动电机104、往复电机2023、主转电机307、排废电动升降台401、吸尘器404、空压机405、电磁阀501、防卡停电动升降台504和霍尔传感器505等电气元件电连接，通过触摸屏602修改技术参数，工作时按设定程序接通、断开各电气元件。

本实施例所述的土壤样品制备一体机，其工作程序如下：

1、启动土壤样品制备一体机市电，触摸屏602显示工作界面：进样→启动自检→破碎过筛→排出废样→反吹防堵→吹扫吸尘→复位自检；

2、将符合重量和粒度的风干土壤样品倒入进样斗101中；

3、点击触摸屏“启动自检”，仪器自检完毕，自动进入“破碎过筛”程序；由电气控制箱601反馈信号启动振动电机104、往复电机2023和主转电机307，此时，振动电机104以设定频率和振幅振动，往复电机2023带动破碎压头2021上下往复运动，主转电机307通过联轴器308和连接轴309带动样品转盘303在转盘轴承302上转动；进样斗101中的土壤样品在振动电机104的振动下，通过进样筛板102上的进样筛孔103落至样品转盘303内转盘底板304的破碎区，被转动的转盘底板304带至上下往复运动的破碎压头2021下方，被破碎压头2021挤压破碎；初步破碎的土壤样品随即被转动的转盘底板304带至初级粒级分样刷203，经初级粒级分样刷203分级后，粒径小于5mm的土壤样品随即被滚轮2041碾压进行第二次破碎；经碾压第二次破碎的土壤样品随即被二级粒级分样刷205进行粒度分级，随即粒径小于2mm的土壤样品被导样刷206从破碎区扫刮至过筛区，从筛板筛孔306中穿过，落入锥形漏斗310中，并经锥形漏斗310下部圆形喇叭口落入接样容器311中；不能被破碎和经两次粒度分级后粒径仍不符合要求的样品均被分离至样品转盘303边缘缝隙，进入到下一碎样周期继续进行破碎；

4、“破碎过筛”程序结束，仪器进入“排出废样”程序，此时，振动电机104停止转动；往复电机2023停止上下往复运动；主转电机307继续转动；电气控制箱601反馈信号启动排废电动升降台401和吸尘器404，排废电动升降台401的移动部带动排废管402和废样刮刷403共同下降，废样刮刷403把不能破碎粒径大于2mm的杂质刮扫汇集至排废管402的吸尘口，经排废管402被吸至吸尘器404的吸尘桶中，完成排废动作；

5、“排出废样”程序结束，仪器进入“反吹防堵”程序；主转电机307继续转动；电气控制箱601反馈信号启动空压机405和电磁阀501，按设定时间间隔接通和关闭电磁阀501，通过防堵气管喷头503喷出高压气体，从转盘底板304下方反吹筛板筛孔306，把卡留在筛板筛孔306中的土壤样品颗粒吹出至样品转盘303中；

6、“防堵反吹”程序结束，仪器进入“吹扫吸尘”程序，此时，电磁阀501关闭；主转电机307继续转动；吸尘器404继续接通；空压机405继续接通，通过吹扫管406吹扫破碎压头2021、初级粒级分样刷203、碾压滚轮204、二级粒级分样刷205、导样刷206、挤压导流板207和样品转盘303，吹起的粉尘被吸至吸尘器404的吸尘桶中；通过吹扫管407吹扫锥形漏斗310，使粘附在内壁的土壤样品落入接样容器311中；

7、“吹扫吸尘”程序结束，仪器进入“复位自检”程序，此时，排废电动升降台401的移动部带动排废管402和废样刮刷403共同上升回至原位；吸尘器404关闭；空压机405关闭；主转电机307关闭；

8、关闭市电，操作结束。

实施例2：

如图8所示，本实施例涉及的一种土壤样品制备一体机，其结构与实施例1基本相同，其不同之处在于：所述进样筛板102水平安装于进样斗101底部。

上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本发明权利要求书且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。

Claims (21)

1.一种土壤样品制备一体机，其特征在于：包括仪器框架(2)、进样系统(1)、过筛收集系统；所述进样系统(1)安装于仪器框架(2)的垂直轨道外侧，所述过筛收集系统安装于仪器框架(2)的垂直轨道内侧；所述进样系统(1)位于过筛收集系统斜上方，进样系统(1)的出料口位于过筛收集系统内，所述仪器框架(2)的垂直轨道内侧还设有用于对过筛收集系统中样品进行破碎、粒度分级和过筛的破碎系统。

2.根据权利要求1所述的土壤样品制备一体机，其特征在于：所述过筛收集系统包括过筛收集平台(301)、转盘轴承(302)、样品转盘(303)和转盘底板(304)；所述过筛收集平台(301)固定水平安装于仪器框架(2)上；所述过筛收集平台(301)居中处相对转动式连接转盘轴承(302)，样品转盘(303)固定安装于转盘轴承(302)上；所述样品转盘(303)底部固定连接转盘底板(304)。

3.根据权利要求2所述的土壤样品制备一体机，其特征在于：所述转盘底板(304)分为两个区，转盘底板(304)外圈部分为破碎区，转盘底板(304)内圈部分为过筛区，所述过筛区的转盘底板(304)上开有筛板筛孔(306)。

4.根据权利要求3所述的土壤样品制备一体机，其特征在于：所述破碎系统包括破碎分级平台(201)和均安装在破碎分级平台(201)下表面的破碎器(202)、初级粒级分样刷(203)、碾压滚轮(204)、二级粒级分样刷(205)和导样刷(206)；所述破碎分级平台(201)安装于仪器框架(2)的垂直轨道内，位于过筛收集平台(301)上方；所述初级粒级分样刷(203)位于破碎器(202)运转方向后部，从样品转盘(303)圆心向样品转盘(303)边缘斜向水平放置；所述碾压滚轮(204)位于初级粒级分样刷(203)运转方向后部；所述二级粒级分样刷(205)位于碾压滚轮(204)运转方向后部，从样品转盘(303)圆心向样品转盘(303)边缘斜向水平放置；所述初级粒级分样刷(203)底部距离转盘底板(304)的间隙大于二级粒级分样刷(205)底部距离转盘底板(304)的间隙；所述导样刷(206)位于二级粒级分样刷(205)运转方向后部，从样品转盘(303)边缘向样品转盘(303)圆心斜向水平放置；所述破碎器(202)、初级粒级分样刷(203)一端、碾压滚轮(204)、二级粒级分样刷(205)一端和导样刷(206)一端均位于破碎区。

5.根据权利要求4所述的土壤样品制备一体机，其特征在于：所述破碎系统还包括挤压导流板(207)，所述挤压导流板(207)设置在所述二级粒级分样刷(205)和导样刷(206)之间，挤压导流板(207)一端均位于破碎区，从样品转盘(303)圆心向样品转盘(303)边缘斜向水平放置。

6.根据权利要求4所述的土壤样品制备一体机，其特征在于：所述初级粒级分样刷(203)底部距离转盘底板(304)的间隙为5-10mm；所述二级粒级分样刷(205)底部距离转盘底板(304)的间隙为1-3mm。

7.根据权利要求4所述的土壤样品制备一体机，其特征在于：所述破碎器(202)包括破碎压头(2021)、连接杆(2022)和往复电机(2023)；所述往复电机(2023)安装在破碎分级平台(201)上面，所述连接杆(2022)一端连接往复电机(2023)的往复杆，另一端垂直穿过破碎分级平台(201)与破碎压头(2021)连接。

8.根据权利要求4所述的土壤样品制备一体机，其特征在于：所述碾压滚轮(204)包括滚轮(2041)、滚轮支架(2042)、支架定位柱和支架弹簧；所述滚轮支架(2042)的端部安装于滚轮(2041)轴截面两端；所述支架定位柱垂直安装于滚轮支架(2042)上端面，支架定位柱上段插入破碎分级平台(201)垂直开设的限位孔内；所述支架弹簧套于支架定位柱上。

9.根据权利要求4所述的土壤样品制备一体机，其特征在于：所述破碎器(202)、初级粒级分样刷(203)、碾压滚轮(204)、二级粒级分样刷(205)靠近样品转盘(303)内壁的一端均距样品转盘(303)内壁留有不小于2cm的边缘缝隙。

10.根据权利要求2-9任一项所述的土壤样品制备一体机，其特征在于：所述进样系统(1)包括进样斗(101)、进样筛板(102)、进样筛孔(103)；所述进样斗(101)安装在仪器框架(2)的垂直轨道外侧，上部为方形开口，下部为斜面收缩扁平方口，斜面向样品转盘(303)倾斜并伸入样品转盘(303)中；所述进样筛板(102)水平或倾斜安装于进样斗(101)底部；所述进样筛板(102)上面开有进样筛孔(103)。

11.根据权利要求10所述的土壤样品制备一体机，其特征在于：所述进样筛孔(103)由不同孔径的进样筛孔组成。

12.根据权利要求10所述的土壤样品制备一体机，其特征在于：所述进样斗(101)下部斜面外壁安装有振动电机(104)。

13.根据权利要求10所述的土壤样品制备一体机，其特征在于：所述进样斗(101)斜面收缩扁平方口靠近仪器框架(2)的一侧设有挡板(105)。

14.根据权利要求4所述的土壤样品制备一体机，其特征在于：所述过筛收集系统还包括主转电机(307)、联轴器(308)、连接轴(309)、锥形漏斗(310)、接样容器(311)；所述主转电机(307)垂直倒装于破碎分级平台(201)正上方，与仪器框架(2)刚性连接，主转电机(307)通过联轴器(308)与连接轴(309)连接；连接轴(309)穿过破碎分级平台(201)与转盘底板(304)内圆心连接；所述锥形漏斗(310)上部与过筛收集平台(301)底部密封连接，锥形漏斗(310)下部圆形收缩喇叭口正对接样容器(311)的接样口。

15.根据权利要求14所述的土壤样品制备一体机，其特征在于：还包括排废吹扫系统；所述排废吹扫系统包括排废电动升降台(401)、排废管(402)、废样刮刷(403)、吸尘器(404)；所述排废电动升降台(401)垂直安装于破碎分级平台(201)上面，排废管(402)和废样刮刷(403)共同安装于排废电动升降台(401)的移动部，排废管(402)吸尘口一端垂直向下穿过破碎分级平台(201)，另一端与吸尘器(404)的吸尘桶接通；所述废样刮刷(403)位于排废管(402)吸尘口的转动方向前方，从样品转盘(303)圆心向样品转盘(303)边缘斜向水平放置。

16.根据权利要求15所述的土壤样品制备一体机，其特征在于：所述排废吹扫系统还包括空压机(405)、吹扫管一(406)和吹扫管二(407)；所述吹扫管一(406)和吹扫管二(407)的进气口均与空压机(405)连接，所述吹扫管一(406)出气口安装于样品转盘(303)内；吹扫管二(407)出气口安装于锥形漏斗(310)内。

17.根据权利要求16所述的土壤样品制备一体机，其特征在于：所述破碎分级平台(201)能够沿仪器框架(2)的垂直轨道上下移动；所述土壤样品制备一体机还包括防堵防卡停系统，所述防堵防卡停系统包括防堵系统和防卡停系统。

18.根据权利要求17所述的土壤样品制备一体机，其特征在于：所述防堵系统包括电磁阀(501)、防堵气管(502)、防堵气管喷头(503)；所述电磁阀(501)进口连通空压机(405)排气管，出口连通防堵气管(502)；所述防堵气管(502)连通防堵气管喷头(503)，防堵气管喷头(503)垂直安装于筛板筛孔(306)下方，防堵气管喷头(503)的出气口朝上正对筛板筛孔(306)。

19.根据权利要求17或18所述的土壤样品制备一体机，其特征在于：所述防卡停系统包括防卡停电动升降台(504)、霍尔传感器(505)、永磁铁(506)；所述防卡停电动升降台(504)底部刚性安装于破碎分级平台(201)上面，上部刚性连接仪器框架(2)；所述永磁铁(506)安装于样品转盘(303)外壁上，霍尔传感器(505)安装在仪器框架(2)上，霍尔传感器(505)和永磁铁(506)在同一水平线上。

20.根据权利要求1-9、11-18任一项所述的土壤样品制备一体机，其特征在于：还包括控制系统，包括用于安装各种电器元件的电气控制箱(601)和用于与电气元件电连接的触摸屏(602)；所述触摸屏(602)安装于仪器框架(2)上方。

21.根据权利要求1-9、11-18任一项所述的土壤样品制备一体机，其特征在于：所述土壤样品制备一体机还包括设置在仪器框架(2)上的密封罩；所述破碎系统、过筛收集系统均位于密封罩内。

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