CN113953023B - 一种多筒旋转式土壤球磨装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多筒旋转式土壤球磨装置，包括旋转部件和若干研磨部件。旋转部件包括旋转轴和电机。研磨部件包括研磨外筒和研磨内筒。研磨外筒包括外筒、桶盖和桶盖开合及研磨内筒推拉组件。桶盖开合及研磨内筒推拉部件包括电动推杆、外推块、连杆和内推块。连杆的一端与外推块转动相连，另一端与桶盖内壁转动相连。研磨内筒包括一端开口的内筒、设置在内筒内的若干研磨球以及密封安装在内筒开口处的研磨筒塞。内筒的顶部设有推动块。本发明不仅能够同时对大批量、不同类型土壤进行研磨，提高了研磨速度，还能够将盛放土壤的研磨内筒拆下来进行彻底清洗，避免不同样本之间的交叉污染，具有结构简单、操作便利等特点。

Description

一种多筒旋转式土壤球磨装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及土壤研磨技术领域，具体涉及一种多筒旋转式土壤球磨装置及其工作方法。

背景技术

在对土壤进行检测的过程中，将土壤研磨至指定的目数是必要的步骤。测土配方施肥标准的实施需要检测大量的土壤样品。采用手工研磨土壤费时费力效率低，容易引起人为因素的污染，且土壤锤碎过程中所产生的大量粉尘不利于操作者健康。若采用其他技术领域中的研磨粉碎装置进行土壤研磨，则存在体积庞大于实验室环境不相称、操作复杂和使用不够经济等不足；此外，此类装置是为连续研磨某一种同类产品(如煤、谷物、矿石等)服务的，不具备样品研磨后清洗的功能，造成上一个样本残留对下一个样本有交叉污染，不适合用于研磨大批次、多量、不同种类的土壤样品。

现有为实验室大批量不同土壤分析而设计的研磨装置，常用的有行星式研磨仪、刀片式研磨机和高端订制研磨机三种。现有的研磨装置在单批次研磨的通量、目数或清洗后洁净程度上仍存在很大的不足，不能满足测土配方实施过程中所提出的大批次、多量、快速研磨不同类型土壤的需求。具体地说，行星式研磨仪是通过一组电机驱动多个立式研磨罐高频运动，研磨罐带动其内的研磨球做高频撞击运动研磨土壤，一次研磨可同时获得多种研磨样品。然而这种研磨方式主要是依靠研磨罐和研磨球的高频运动粉碎土壤，研磨体受研磨方式的限制不能做的很大，受相关力学特点和机械结构的限制，每次可研磨的土壤样品只有很少的50克。刀片式研磨机的研磨腔内一组电机带动刀片高速旋转粉碎土壤，每次可研磨大于1000克的土壤样品，缺点是刀片式研磨方法较难将土壤研磨到大于60目的目数，刀片也容易磨损，且刀片式研磨腔内每次只能放入一个土壤样品，刀片与研磨腔之间旋转接触的间隙难以清洗干净。市场上一些高端订制的自动研磨装置，采用分批进样分次研磨的方式研磨土壤，不可一次出样，其负责土壤进样、研磨、过筛、存样等环节的机构及各工作环节之间的土壤转运机构比较复杂，存在较多的缝隙和死角，难以彻底清洗，造成不必要的交叉污染，复杂的机构导致了昂贵的价格，提供给一般检测实验室使用的经济性不高。

普通卧式球磨机是其他技术领域中的研磨粉碎装置，可以借助其研磨方式研磨大重量的土壤。普通卧式球磨机研磨土壤的工作原理是，研磨筒旋转带动其中的研磨球和待磨土壤颗粒运动，利用研磨球的落体和锤击动作研磨土壤。根据理论力学相关知识，在相同转速的条件下，离旋转中心轴线距离越远的研磨球，其线速度越大，其动能也越大，研磨球对土壤颗粒所能产生的粉碎力也越大。而由于现有的土壤球磨机的研磨筒是绕其自身的轴线旋转，按上述物理规律，要获得较大的土壤粉碎力，研磨球离旋转中心轴线的距离必须很大，因此，现有土壤球磨机的研磨筒直径就需要制造的很大，同时其动力和传动等装置的复杂度及其能耗也明显随之提高，不适合在实验室环境下使用。虽然普通卧式球磨机单次可研磨的土壤样品重量可以很大，但只能放入一个土壤样品进行研磨，研磨效率低。

综上，受到研磨方法和机械结构等现有技术手段的限制，目前实验室的单套研磨装置尚未解决经济、环保、低能耗、大批次、多量、同时地研磨不同土壤样品的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多筒旋转式土壤球磨装置及其工作方法，该土壤球磨装置不仅能够同时对大批量、不同类型土壤进行研磨，提高了研磨速度，还能够将盛放土壤的研磨内筒拆下来进行清洗，避免不同样本之间的交叉污染，具有结构简单、操作便利等特点。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种多筒旋转式土壤球磨装置，包括旋转部件和安装在旋转部件上的若干研磨部件；所述旋转部件包括旋转轴和用于驱动旋转轴转动的电机；所述研磨部件包括安装在旋转轴上的研磨外筒和可拆卸安装在研磨外筒内的研磨内筒；所述研磨外筒包括一端开口的外筒、与外筒的开口端顶部转动相连的桶盖和设置在外筒内的桶盖开合及研磨内筒推拉组件；所述桶盖开合及研磨内筒推拉部件包括设置在外筒顶部内侧的电动推杆、与电动推杆的运动端相连的外推块、与外推块相连的连杆和安装在连杆中段的内推块；所述连杆的一端与外推块转动相连，另一端与桶盖内壁转动相连；所述研磨内筒包括一端开口的内筒、设置在内筒内的若干研磨球以及密封安装在内筒开口处的研磨筒塞；所述内筒的顶部设有与外推块及内推块相适应的推动块。

进一步的，所述电机为伺服电机，电机连接有减速器，减速器与旋转轴相连；所述旋转轴的前后两端分别套设有前支撑花盘和后支撑花盘；所述前支撑花盘上均匀安装有若干个前端支撑件；所述后支撑花盘上均匀安装有若干个后端支撑件；所述旋转轴的前后两端分别设有一轴承及轴套，所述轴承安装在轴承底座中，所述旋转轴与轴承转动配合。

进一步的，所述外筒顶部内侧安装有上支撑板，底部内侧安装有下支撑板；所述电动推杆的固定端安装在上支撑板侧壁上。

进一步的，所述研磨外筒的前后两端分别安装在对应的前支撑花盘和后支撑花盘上。

进一步的，所述外筒的开口端顶部安装有挂耳，开口端底部内侧安装有电磁铁；所述电磁铁安装在下支撑板侧壁上；所述桶盖的上端内侧安装有U型架，下端内侧安装有与电磁铁相对应的铁片，桶盖的外侧壁上安装有桶盖背板；所述U型架与连杆的另一端转动相连；所述挂耳与桶盖背板转动相连。

进一步的，所述研磨筒塞的外周设有若干密封凹槽，所述密封凹槽中安装有密封条。

进一步的，该装置还包括主支撑架；所述轴承座和电机、减速器均安装在主支撑架上。

本发明还涉及一种上述多筒旋转式土壤球磨装置的工作方法，该方法包括以下步骤：

(1)打开桶盖，将各个研磨内筒从研磨外筒中取出；具体过程为：电动推杆工作，电动推杆通电后伸长，电动推杆带动着外推块、连杆向外筒开口方向移动，连杆逐渐将桶盖顶起，使桶盖打开，当外推块与研磨内筒上方的推动块相接触时，外推块推动着推动块向外筒开口方向移动，使研磨内筒向外筒开口处移动，当研磨内筒移动至一定位置后，电动推杆停止工作，人工将研磨内筒取出。

(2)在各个研磨内筒的研磨筒塞取下来，在各个内筒中分别放置上不同种类的待研磨土壤或者是将同一种类的研磨土壤分开放置在各个内筒中，并在各个研磨内筒中放置一定数量的研磨球，待研磨土壤和研磨球放置好后，将各个研磨筒塞安装在各自对应的内筒的开口处，将内筒开口密封住。

(3)将各个装好待研磨土壤的研磨内筒分别放置在各个研磨外筒中，关上桶盖。具体过程为：电动推杆工作，电动推杆通电后缩短，电动推杆带动着连杆、内推块向外筒封口方向移动，连杆逐渐将桶盖合上，当内推块与研磨内筒上方的推动块相接触时，内推块推动着推动块向外筒封口方向移动，直至研磨内筒完全进入到研磨外筒中，桶盖完全闭合，电动推杆停止工作；电磁铁通电，吸住铁片，使桶盖与外筒紧密相连。

(4)电机通电转动，经过减速器减速后，将旋转运动传递到旋转轴，带动旋转轴转动，安装在旋转轴上的若干个研磨部件随旋转轴一同转动；研磨内筒中的研磨球和待研磨土壤随研磨部件一同转动，利用研磨球的落体和锤击动作对待研磨土壤进行研磨。

(5)土壤研磨完毕后，电机停止工作，依次打开各个桶盖，将研磨内筒从研磨外筒中取出。具体过程为：电动推杆工作，电动推杆通电后伸长，电动推杆带动着外推块、连杆向外筒开口方向移动，连杆逐渐将桶盖顶起，使桶盖打开，当外推块与研磨内筒上方的推动块相接触时，外推块推动着推动块向外筒开口方向移动，使研磨内筒向外筒开口处移动，当研磨内筒移动至一定位置后，电动推杆停止工作，人工将研磨内筒取出。

(6)在各个研磨内筒的研磨筒塞取下来，将各内筒中的研磨好的土壤倒入到其他容器中后，将研磨球取出，对研磨内筒和研磨球进行清洗，清洗完毕晾干后，再将各个研磨内筒放置到各个研磨外筒中，关上桶盖。具体过程为：电动推杆工作，电动推杆通电后缩短，电动推杆带动着连杆、内推块向外筒封口方向移动，连杆逐渐将桶盖合上，当内推块与研磨内筒上方的推动块相接触时，内推块推动着推动块向外筒封口方向移动，直至研磨内筒完全进入到研磨外筒中，桶盖完全闭合，电动推杆停止工作；电磁铁通电，吸住铁片，使桶盖与外筒紧密相连。

和现有技术相比，本发明的优点为：

(1)鉴于为测土配方施肥标准的实施而服务的土壤研磨不仅需要及时快速地研磨大批次的土壤，同时对单次研磨的土壤样品的重量和目数也有较高的要求，本发明对现有技术中单次研磨的数量和重量、目数、密封性、防止交叉污染、清洗后洁净程度、成本、节能、研磨体损耗、环保、便捷使用等不足之处进行进一步的改进和创新。本发明通过设置多个研磨部件，增加了单批次研磨土壤样品的数量、极大地提高了研磨速度，提高了土壤研磨通量。多个研磨部件依次围绕旋转轴均匀布置，当旋转轴在电机的作用下发生转动时，各个研磨部件随旋转轴发生转动，研磨内筒中的氧化锆球体和待磨土壤也随之运动，利用氧化锆球体的落体和锤击动作粉碎和研磨土壤。研磨时氧化锆球体的球面(钝面)接触和撞击土壤，研磨内筒等研磨体几乎没有损耗，采用本发明中的球磨法粉碎和研磨土壤，可以很轻松地将土壤研磨至大于或等于60目的目数。研磨内筒容积可按需求设计，很容易即可达到3千克，而且可以做到研磨筒内土壤样品研磨后一次出样，同时研磨内筒可以从研磨外筒中取出，彻底清洗达到洁净度要求后再轮换使用，能够避免不同样本之间的交叉污染。统一进样和出样，没有转运和中间滞留环节，不会出现其他研磨机的机械结构缝隙和死角中残留上一个土壤样品的问题。本发明所采用的结构布局和研磨方式，有助于实现实验室中洁净地、大批量、快速研磨不同类型土壤。而且本发明仅采用一个电机就实现了多个研磨部件的同时旋转，简化了机械结构，降低了装置发生故障的可能性，大大降低了能耗，降低了制造和使用成本。

(2)本发明所述的多筒旋转式土壤球磨装置，其研磨内筒是相对其自身之外的一根中心轴线(即旋转轴)展开旋转运动的，研磨内筒相对中心轴线的距离与研磨内筒自身的体积无关，此时，在保证研磨内筒相对中心轴线的距离以保证粉碎力足够大的条件下，可以尽可能地减小研磨筒的体积，简化机构复杂度，降低了能耗，降低了制造和使用成本。

(3)本发明通过对研磨内筒的开口处设置可拆卸的研磨筒塞，并在研磨筒塞上安装密封条，能够使研磨筒塞与研磨内筒紧密配合，对研磨内筒开口处实现了良好的密封，有效防止研磨内筒旋转过程中土壤掉落，对环境和工作人员造成伤害。而且本发明在研磨外筒的开口处设置有桶盖，连杆、电磁铁和铁片能够对闭合后的桶盖进行限位，确保桶盖牢固地封住研磨外筒开口，桶盖能够进行二次密封，万一有土壤从研磨内筒中脱落，也会留在研磨外筒中，不会飞溅到外界环境和工作人员身体上，该装置的高密封性有利于维持实验室环境的整洁。

(4)本发明通过设置桶盖开合及研磨内筒推拉部件，通过电动推杆的伸缩，带动外推块、连杆和内推块运动，即可同时实现桶盖的打开和研磨内筒的推出或者是桶盖的闭合和研磨内筒的装入。桶盖开合及研磨内筒推拉部件，巧妙地利用一套开合机构完成了开关桶盖和推进推出研磨内筒的两套动作，一方面简化了相关结构，降低了装置的结构复杂性，使其工作原理便于理解和操作；另一方面随着相关结构的简化，系统的可靠性随之增加，同时减小了装置的体积，节省了空间，节约了能源。此外，所述研磨筒的桶盖开合机构的工作过程中电动推杆输出的是直线运动，而桶盖相对外筒的开合运动是绕桶盖部件转动副轴线的旋转运动，连杆在传递运动的过程中不可避免地会发生相对外筒的旋转运动。通过设置两对连杆转动副，化解了电动推杆直线运动和桶盖旋转运动之间的矛盾，确保了此套桶盖开合机构的正常工作。本发明所述装置具有结构简单、操作便利的特点，采用模块化设计，非专业人士参考说明书即可进行维护和更换。虽然本发明的结构很简单，但是简单的结构实现了复杂的功能，实现了桶盖打开与研磨内筒取出、桶盖关闭与研磨内筒装入等多个动作的一体化，解决了机械设计过程中的难题。结构越简单，装置后续的维护就更简单，发生故障的概率就越低，制造和使用成本也随之降低。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是主支撑架的结构示意图；

图3是旋转部件和主支撑架的结构示意图(未包含电机及减速器)；

图4是旋转部件的爆炸结构示意图(未包含电机及减速器)；

图5是电机和减速器的装配结构示意图；

图6是外筒和桶盖开合及研磨内筒推拉组件的装配结构示意图；

图7是桶盖的爆炸结构示意图；

图8是研磨内筒的爆炸结构示意图；

图9是桶盖打开后的研磨外筒和桶盖开合及研磨内筒推拉组件的状态图；

图10是桶盖打开及研磨内筒推出的本发明的使用状态示意图；

图11是桶盖打开及研磨内筒装入的本发明的使用状态示意图。

其中：

100、旋转部件，101、旋转轴，102、电机，103、减速器，104、前支撑花盘，105、后支撑花盘，106、前端支撑件，107、后端支撑件，108、轴承，109、轴套，110、轴承底座；200、研磨外筒，201、外筒，202、桶盖，203、上支撑板，204、下支撑板，205、挂耳，206、电磁铁，207、U型架，208、铁片，209、桶盖背板；300、研磨内筒，301、内筒，302、研磨筒塞，303、密封条，304、推动块，305、研磨球，306、密封凹槽；400、桶盖开合及研磨内筒推拉组件，401、电动推杆，402、外推块，403、内推块，404、连杆；500、主支撑架。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

如图1所示的一种多筒旋转式土壤球磨装置，包括旋转部件100、安装在旋转部件100上的若干研磨部件和主支撑架500。如图2所示，所述主支撑架500呈正方形立体结构，由多组方钢管焊接，具有多组立柱、前后横梁、纵梁结构，起承载六筒旋转式土壤球磨装置的本体结构其他部件的作用。

如图3-图5所示，所述旋转部件100包括旋转轴101和用于驱动旋转轴转动的电机102。所述电机102为伺服电机，电机102连接有减速器103，减速器103与旋转轴101相连。电机102和减速器103安装在电机支架上。电机支架呈长方形板状，板面设置有两组螺纹孔。电机支架通过第一组螺纹孔固定在主支撑架500后部的纵梁上，通过第二组螺纹孔与减速器103相联接。电机支架负责支撑固定减速器103和伺服电机102。减速器103呈立方体形状，中间有一个圆孔，减速器103下方通过螺丝与电机支架相联接，上方与伺服电机102联接，通过中间的圆孔与旋转轴101联接。减速器103负责将伺服电机102输出的转动转化为旋转轴101的转动，进而带动若干个研磨部件随之绕旋转轴101发生转动，带动研磨内筒300中的研磨球305(本实施例中的研磨球采用氧化锆球体)研磨土壤。所述伺服电机102呈长方体状，与减速器103连成一体安装在电机支架上，负责输出旋转运动。

所述旋转轴101的前后两端分别套设有前支撑花盘104和后支撑花盘105。所述前支撑花盘104上均匀安装有若干个前端支撑件106。所述后支撑花盘105上均匀安装有若干个后端支撑件107。所述旋转轴101的前后两端分别设有一轴承108及轴套109，所述轴承108安装在轴承底座110中，所述旋转轴101与轴承108转动配合。所述旋转部件100通过两个轴承底座110安装在主支撑架500的横梁上。所述旋转部件100通过前端支撑件104和后端支撑件106与研磨外筒200联接，所述旋转部件100通过旋转轴101与电机102相连。

具体地说，所述旋转部件100中的轴承底座110有两个，分别安装在主支撑架500的前后横梁上，所述轴承底座110呈凸字型，中间有一个圆孔，孔中装有轴承，起联接主支撑架500、支撑旋转部件100和安装轴承108的功能。所述轴承108呈圆柱环状，中间有孔，分别安装在前后两个轴承底座110中。所述轴承108分外圈和内圈两个部分，内圈可以相对外圈转动。所述轴承外圈与轴承底座110相联接，内圈与旋转轴101联接。所述轴承108起支撑旋转轴、保证旋转轴旋转以及限定旋转轴不发生其他方向上的运动的作用。所述旋转轴101为圆柱体，呈阶梯轴状，一端与安装在主支撑架500前部横梁的轴承底座110相连，另一端与安装在主支撑架500后部横梁的轴承底座110相连后继续伸出，与电机驱动部件中的减速器103联接。所述旋转轴101负责承载其他部件，以及将电机102产生的旋转运动传递到其他部件，实现各个研磨外筒200及研磨内筒300绕旋转轴101转动的功能。所述前支撑花盘104和后支撑花盘105的结构相同，正面为六边形，中间有圆孔，六个侧面各有一个四方形凹槽，凹槽侧边设有螺丝孔。所述支撑花盘有两个(即前支撑花盘104和后支撑花盘105)，通过中间的圆孔分别安装在旋转轴101的前后端，通过平键与旋转轴101相固定，前支撑花盘104和后支撑花盘105起到支撑和固定研磨外筒200及研磨内筒300的作用。所述轴套109呈圆管状，放置在前后支撑花盘与轴承108之间，轴套109起到禁止支撑花盘沿旋转轴轴向运动的作用。所述后端支撑件107呈长条型，一端为半圆形，此端中心有圆孔，环绕该圆孔设置六个螺丝孔，另一端为四方形，设置两个螺丝孔，所述后端支撑件107通过四方形一端与后支撑花盘105的四方形凹槽联接，且通过螺丝相固定。所述前端支撑件106呈工字型，两端均设置有螺丝孔，前端支撑件106与前支撑花盘104相连。所述后端支撑件107与前端支撑件106同时作用，负责牢固地支撑研磨外筒200，使其在旋转工作时不会发生故障。

如图1所示，所述研磨部件包括安装在旋转轴101上的研磨外筒200和可拆卸安装在研磨外筒200内的研磨内筒300。

如图6和图9所示，所述研磨外筒200包括一端开口的外筒201、与外筒201的开口端顶部转动相连的桶盖202和设置在外筒201内的桶盖开合及研磨内筒推拉组件。所述桶盖开合及研磨内筒推拉部件包括设置在外筒201顶部内侧的电动推杆401、与电动推杆401的运动端相连的外推块402、与外推块402相连的连杆404和安装在连杆404中段的内推块403。所述连杆404的一端与外推块402转动相连，另一端与桶盖202内壁转动相连。所述外筒201顶部内侧安装有上支撑板203，底部内侧安装有下支撑板204。所述电动推杆401的固定端安装在上支撑板203侧壁上。所述研磨外筒200的前后两端分别安装在对应的前支撑花盘104和后支撑花盘105上。所述外筒201的开口端顶部安装有挂耳205，开口端底部内侧安装有电磁铁206。所述电磁铁206安装在下支撑板204侧壁上。如图7所示，所述桶盖202的上端内侧安装有U型架207，下端内侧安装有与电磁铁206相对应的铁片，桶盖202的外侧壁上安装有桶盖背板209；所述U型架207与连杆404的另一端转动相连。所述挂耳205与桶盖背板209转动相连。

具体地说，研磨外筒200的背板呈圆饼状，四周均匀布置一圈螺丝孔，中间设置有凸台，凸台中心有孔，凸台四周同样设置有一圈螺丝孔。研磨外筒200的背板上的凸台与后端支撑件上的圆孔相配合，通过螺丝紧固。研磨外筒200的背板通过穿过四周的螺丝孔的螺丝与外筒201相连，起到固定外筒的作用。外筒201呈圆筒状，筒面和端面均设置有若干螺丝孔。外筒201一端开口，另一端被背板封住。外筒201开口端通过挂耳205与桶盖202相连。研磨外筒200，用于存放研磨内筒300，保护研磨部件不受外力破坏。上支撑板203、下支撑板204均为半圆形。上支撑板203、下支撑板204共同作用，负责限制研磨筒研磨土壤时产生的晃动。电动推杆401固定块呈凹字型，视实际情况需要设置多块。上支撑板203上设有电动推杆固定块，电动推杆401的固定端与电动推杆固定块相连。电动推杆固定块和上支撑板203共同作用，负责固定电动推杆。电动推杆401呈圆柱状，分为粗杆和细杆两部分。电动推杆401细杆部分一端固定在粗杆部分的内部，另一端可沿粗杆部分的轴线方向伸长和缩短，设该端为活动端，此端设有凹槽和圆孔。电动推杆401粗杆部分由电动推杆固定块和上支撑板203共同作用固定在研磨外筒200上，电动推杆401负责产生直线运动。

电动推杆401、外推块402、内推块403和连杆404构成了桶盖开合及研磨内筒推拉部件，实现了桶盖的开合，同时还实现了桶盖202打开时，研磨内筒300向外推出，桶盖202关闭时，研磨内筒300向内推入的动作。如图10和图11所示，电动推杆401正向通电后产生正向伸长运动，推动连杆404沿电动推杆401轴线向外运动，连杆404进一步推动桶盖202绕挂耳圆孔轴线逆时针旋转，此时桶盖202即相对外筒201打开。在桶盖202打开的运动过程中，电动推杆401带动安装在其细杆部分前端上的外推块402向前运动，并借助外推块402下部的推力条将电动推杆401的推力进一步作用在研磨内筒300上表面的推动块304上，完成在开桶盖202的同时将研磨内筒300推出至外筒201出口的功能，便于操作者拿取研磨内筒300。电动推杆401反向通电后产生反向缩短运动，拉动连杆404沿电动推杆401轴线向内运动，连杆404进一步拉动桶盖202绕挂耳205圆孔轴线顺时针旋转，此时桶盖202即相对外筒201关闭。在桶盖202闭合的运动过程中，电动推杆401带动连杆404及安装在连杆404上的内推块403向后运动，并借助内推块403的下端将电动推杆401的回收力进一步作用在推动块304上，完成在关桶盖202的同时将研磨内筒300推进至外筒201内侧的功能，便于研磨外筒200和桶盖202密封和稳固研磨内筒300。桶盖开合及研磨内筒推拉部件，巧妙地利用一套开合机构完成了开关桶盖和推进推出研磨内筒的两套动作，一方面简化了相关结构，降低了装置的结构复杂性，使其工作原理便于理解和操作；另一方面随着相关结构的简化，系统的可靠性随之增加，同时减小了装置的体积，节省了空间，节约了能源。所述研磨筒的桶盖开合机构的工作过程中电动推杆输出的是直线运动，而桶盖相对外筒的开合运动是绕桶盖部件转动副轴线的旋转运动，连杆在传递运动的过程中不可避免地会发生相对外筒的旋转运动。通过设置两对连杆转动副，化解了电动推杆直线运动和桶盖旋转运动之间的矛盾，确保了此套桶盖开合机构的正常工作。当研磨部件旋转时，外推块、推动块和内推块相互限位，能够在研磨部件的轴向对研磨内筒起到限位作用，避免研磨内筒与桶盖发生碰撞使桶盖打开，确保研磨过程的安全性。

如图8所示，所述研磨内筒300包括一端开口的内筒301、设置在内筒301内的若干研磨球305以及密封安装在内筒301开口处的研磨筒塞302。所述内筒301的顶部设有与外推块402及内推块403相适应的推动块304。所述研磨筒塞302正表面同样呈两侧半圆、上下面平整的形状，侧面设有若干密封凹槽306，正面设有内藏式把手。所述密封凹槽306中安装有密封条303。内筒301为两侧半圆、上下面平整的筒状结构，内部中空，有底，上表面合适位置处设置有推动块304。内筒301内放置研磨球305和待研磨的土壤。研磨内筒200放置在外筒201中。研磨筒塞302用于密封研磨筒中放置的研磨球305和待研磨的土壤。密封条303呈环状，放置在研磨筒塞302侧面的沟槽中，视具体需要设置沟槽数量。研磨球305为球状，放置在研磨内筒300内，用于研磨土壤，视具体需要增加数量。

具体地说，所述外推块402侧面呈T字型，T字左右两头各设有一圆孔，T字下部为推力条。外推块402的一端设有圆孔，另一端设有长条型凹槽。外推块402通过设有圆孔的一端安装在电动推杆401的细杆部分上，并采用销穿过其侧面圆孔与电动推杆401的细杆部分上的圆孔的方式相配合固联。所述内推块403侧面呈不规则四边形，侧面设有圆孔，中间设有凹槽，所述内推块403通过中间凹槽安置在连杆404上。所述外推块402随电动推杆401的细杆部分一起运动，当电动推杆401的细杆产生伸长的直线运动时，其下部的推力条与内筒301上表面的推动块304相互作用，负责将研磨内筒300沿研磨外筒轴线向外推出至研磨外筒200出口处，以便于操作者拿取。所述内推块403随连杆404一起运动，在电动推杆401产生收缩直线运动的作用下，内推块403与研磨内筒300上表面的推动块304相互作用，起到将研磨内筒300沿研磨外筒200轴线向内推进至研磨外筒200背板处的作用，便于外筒和桶盖密封和稳固研磨内筒。所述连杆404呈长条形，两端均为半圆形，侧面两头均有圆孔，中间三分之一处设有第三个圆孔。所述连杆404一端安装在外推块402的长条型凹槽中，且两者通过圆孔相配合，采用销穿过两者圆孔的方式联接，构成第一对连杆可绕配合圆孔旋转的转动副。所述连杆404另一端与桶盖202上的U型架207相连，采用同样的圆孔配合加销的方式构成第二对连杆转动副。连杆第三个圆孔上安置有内推块403，且两者同样通过销穿过两者圆孔的方式固联，连杆404的作用是传递电动推杆产生的直线运动。所述挂耳205呈凹字型，前端顶面有凹槽，前端侧面有圆孔，安装在研磨外筒200的上方，通过圆孔与桶盖背板209侧面的圆孔配合，结合销的作用构成桶盖的转动副。

所述桶盖202呈圆饼状，其正面上部有长方形凹槽，背面上部有较小的条状凹槽，背面下部有圆形阶梯通孔。桶盖202的主要作用是和外筒201共同作用，将研磨内筒300稳定存放在研磨外筒200中。桶盖背板209呈长方形板，正面有一组螺纹孔，侧面一端有圆孔。桶盖背板209安装在桶盖202正面的长方形凹槽中，桶盖背板209通过圆孔与研磨外筒200中的挂耳侧面圆孔配合，结合销的作用构成桶盖部件的转动副。U型架207呈U字型，U字型两臂侧面设有圆孔，安装在桶盖背面上部较小的条状凹槽中。U型架207与连杆404的另一端通过圆孔配合联接，构成第二对连杆转动副，U型架207的作用是联接研磨外筒中的连杆404与桶盖202，进一步传递电动推杆401产生的直线运动。所述电磁铁206呈圆柱体，固定在下支撑板204前端，作用是通电后产生电磁吸力，将桶盖部件相对于研磨外筒关紧，起到辅助将研磨内筒稳定存放在研磨外筒中的作用。所述铁片208呈厚圆片状，材料为Q235，具有良好的导磁性，安装在桶盖202背面下部有圆形阶梯通孔中，其作用是配合研磨外筒中的电磁铁产生的电磁吸附力，将桶盖部件相对于外筒关紧。

上述多筒旋转式土壤球磨装置的工作过程是：

在研磨内筒300内放置上研磨球305和待磨土壤，用装有环形密封条的研磨筒塞302密封住内筒301的开口处。如图10和图11所示，电动推杆401正向通电后伸长，通过连杆404推动桶盖202运动，打开外筒201上的桶盖202。将密封的研磨内筒300放入到外筒201中，电动推杆401反向通电缩短，连杆404带动桶盖202闭合，关闭桶盖202。电磁铁206通电，电磁铁206与铁片208磁力相吸，利用电磁吸力，将桶盖202相对于外筒201关紧。研磨内筒300稳定存放在研磨外筒200中，在桶盖202和外筒201的共同作用下，使研磨内筒300旋转时不出现故障或损坏等问题。将各个研磨内筒300按照上述方式依次放入到各自对应的研磨外筒200中。电机102工作，输出旋转动作，经过减速器103减速后，将旋转运动传递到旋转轴101。旋转轴101转动，带动固定在旋转轴101上的若干个研磨外筒200和研磨内筒300随旋转轴101一同转动。研磨内筒300中的研磨球305和待磨土壤也随之运动，利用研磨球305的落体和锤击动作研磨土壤。各个研磨内筒300中的土壤研磨完后，电机102停止输出旋转动作，反向操作电磁铁206和电动推杆401，取出研磨内筒300，打开研磨筒塞302，取出研磨球305和研磨后的土壤。

以上所述的实施例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，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种多筒旋转式土壤球磨装置，其特征在于：包括旋转部件和安装在旋转部件上的若干研磨部件；所述旋转部件包括旋转轴和用于驱动旋转轴转动的电机；所述研磨部件包括安装在旋转轴上的研磨外筒和可拆卸安装在研磨外筒内的研磨内筒；所述研磨外筒包括一端开口的外筒、与外筒的开口端顶部转动相连的桶盖和设置在外筒内的桶盖开合及研磨内筒推拉组件；所述桶盖开合及研磨内筒推拉组件包括设置在外筒顶部内侧的电动推杆、与电动推杆的运动端相连的外推块、与外推块相连的连杆和安装在连杆中段的内推块；所述连杆的一端与外推块转动相连，另一端与桶盖内壁转动相连；所述研磨内筒包括一端开口的内筒、设置在内筒内的若干研磨球以及密封安装在内筒开口处的研磨筒塞；所述内筒的顶部设有与外推块及内推块相适应的推动块。

2.根据权利要求1所述的一种多筒旋转式土壤球磨装置，其特征在于：所述电机为伺服电机，电机连接有减速器，减速器与旋转轴相连；所述旋转轴的前后两端分别套设有前支撑花盘和后支撑花盘；所述前支撑花盘上均匀安装有若干个前端支撑件；所述后支撑花盘上均匀安装有若干个后端支撑件；所述旋转轴的前后两端分别设有一轴承及轴套，所述轴承安装在轴承底座中，所述旋转轴与轴承转动配合。

3.根据权利要求2所述的一种多筒旋转式土壤球磨装置，其特征在于：所述外筒顶部内侧安装有上支撑板，底部内侧安装有下支撑板；所述电动推杆的固定端安装在上支撑板侧壁上。

4.根据权利要求2所述的一种多筒旋转式土壤球磨装置，其特征在于：所述研磨外筒的前后两端分别安装在对应的前支撑花盘和后支撑花盘上。

5.根据权利要求3所述的一种多筒旋转式土壤球磨装置，其特征在于：所述外筒的开口端顶部安装有挂耳，开口端底部内侧安装有电磁铁；所述电磁铁安装在下支撑板侧壁上；所述桶盖的上端内侧安装有U型架，下端内侧安装有与电磁铁相对应的铁片，桶盖的外侧壁上安装有桶盖背板；所述U型架与连杆的另一端转动相连；所述挂耳与桶盖背板转动相连。

6.根据权利要求1所述的一种多筒旋转式土壤球磨装置，其特征在于：所述研磨筒塞的外周设有若干密封凹槽，所述密封凹槽中安装有密封条。

7.根据权利要求2所述的一种多筒旋转式土壤球磨装置，其特征在于：该装置还包括主支撑架；所述轴承座和电机、减速器均安装在主支撑架上。

8.根据权利要求5所述的多筒旋转式土壤球磨装置的工作方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

(1)打开桶盖，将各个研磨内筒从研磨外筒中取出；具体过程为：电动推杆工作，电动推杆通电后伸长，电动推杆带动着外推块、连杆向外筒开口方向移动，连杆逐渐将桶盖顶起，使桶盖打开，当外推块与研磨内筒上方的推动块相接触时，外推块推动着推动块向外筒开口方向移动，使研磨内筒向外筒开口处移动，当研磨内筒移动至一定位置后，电动推杆停止工作，人工将研磨内筒取出；

(2)将各个研磨内筒的研磨筒塞取下来，在各个内筒中分别放置上不同种类的待研磨土壤或者是将同一种类的研磨土壤分开放置在各个内筒中，并在各个研磨内筒中放置一定数量的研磨球，待研磨土壤和研磨球放置好后，将各个研磨筒塞安装在各自对应的内筒的开口处，将内筒开口密封住；

(3)将各个装好待研磨土壤的研磨内筒分别放置在各个研磨外筒中，关上桶盖；具体过程为：电动推杆工作，电动推杆通电后缩短，电动推杆带动着连杆、内推块向外筒封口方向移动，连杆逐渐将桶盖合上，当内推块与研磨内筒上方的推动块相接触时，内推块推动着推动块向外筒封口方向移动，直至研磨内筒完全进入到研磨外筒中，桶盖完全闭合，电动推杆停止工作；电磁铁通电，吸住铁片，使桶盖与外筒紧密相连；

(4)电机通电转动，经过减速器减速后，将旋转运动传递到旋转轴，带动旋转轴转动，安装在旋转轴上的若干个研磨部件随旋转轴一同转动；研磨内筒中的研磨球和待研磨土壤随研磨部件一同转动，利用研磨球的落体和锤击动作对待研磨土壤进行研磨；

(5)土壤研磨完毕后，电机停止工作，依次打开各个桶盖，将研磨内筒从研磨外筒中取出；具体过程为：电动推杆工作，电动推杆通电后伸长，电动推杆带动着外推块、连杆向外筒开口方向移动，连杆逐渐将桶盖顶起，使桶盖打开，当外推块与研磨内筒上方的推动块相接触时，外推块推动着推动块向外筒开口方向移动，使研磨内筒向外筒开口处移动，当研磨内筒移动至一定位置后，电动推杆停止工作，人工将研磨内筒取出；

(6)将各个研磨内筒的研磨筒塞取下来，将各内筒中的研磨好的土壤倒入到其他容器中后，将研磨球取出，对研磨内筒和研磨球进行清洗，清洗完毕晾干后，再将各个研磨内筒放置到各个研磨外筒中，关上桶盖；具体过程为：电动推杆工作，电动推杆通电后缩短，电动推杆带动着连杆、内推块向外筒封口方向移动，连杆逐渐将桶盖合上，当内推块与研磨内筒上方的推动块相接触时，内推块推动着推动块向外筒封口方向移动，直至研磨内筒完全进入到研磨外筒中，桶盖完全闭合，电动推杆停止工作；电磁铁通电，吸住铁片，使桶盖与外筒紧密相连。

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