CN115069752B - 一种微耕机用磁盘式污染土壤重金属磁场原位回收装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微耕机用磁盘式污染土壤重金属磁场原位回收装置，包括磁粒回收分离机构、安装架和微耕机，其中安装架包括水平架体和竖直架体，所述水平架体前端与微耕机的耕机架体连接，所述竖直架体设于所述水平架体后端，并且所述竖直架体上端设有耕机扶手，所述磁粒回收分离机构包括磁盘、刮板和回收料斗，其中各个磁盘安装于一个磁盘轴上，所述磁盘轴安装于所述竖直架体下端，所述水平架体下侧设有回收料斗和刮板，且所述刮板前端设于对应磁盘的对应侧、后端与所述回收料斗衔接。本发明可与微耕机配套使用，操作简单方便，尤其适用于较小田块、地势起伏的山地、丘陵等污染农田。

Description

一种微耕机用磁盘式污染土壤重金属磁场原位回收装置

技术领域

本发明涉及土壤重金属污染治理领域，具体地说是一种微耕机用磁盘式污染土壤重金属磁场原位回收装置。

背景技术

土壤重金属污染会影响农产品质量安全、人居环境安全和生态环境安全，随着科技发展，现有技术中出现了利用磁性材料富集土壤中的重金属并进行回收实现重金属去除的方式，这种修复手段具有吸附效率高，修复周期短等优点。如授权公告号为CN111589851B的中国发明专利公开了一种农田重金属污染的并齐式修复方法，其通过在土壤内埋设修复棒，并掺杂有重金属捕捉剂和修复微球，其中重金属捕捉剂借用水的渗透作用对土壤内的重金属离子进行捕捉并形成难溶物，修复微球不断剥落表层营养物质的同时通过磁性对重金属难溶物进行吸附捕捉，最后通过磁场对残留后的修复微球和重金属进行回收，该修复棒主要是通过电磁铁控制磁流变液的液态和固态性质变化，并控制修复棒表面孔径限制修复微球的通过以对微球进行回收，该修复棒包含磁流变液、电磁铁、弹性液囊、修整纤维束和双态变径挡针等结构。

但由于土壤介质的多样性，使得回收时土壤中磁性材料分离较为困难，现有技术中，配套用于磁性材料回收的农机设备较少。另外微耕机是一种常用的农用机具，其以小型柴油机或汽油机为动力，具有重量轻，体积小，结构简单等特点，尤其适合较小田块、地势起伏的山地、丘陵等无法实现大规模自动化农机作业的农田使用，但现有的磁粒回收装置一般难以与微耕机结合，因此也很难用于较小田块、地势起伏的山地、丘陵等污染农田。如公开号为CN109622582A的中国发明专利中公开了一种车载式农田土壤重金属污染原位修复装备，其先利用推斗向前进取土壤溶液，土壤溶液经过变径搅拌器搅拌和滤网过滤后由管道泵提升至一级磁回收机进行多次磁选，使土壤溶液中的重金属螯合物吸附到磁滚筒上，再经过刮板装置挂落到精料槽回收，同时该装置还设有二级磁回收机以增大磁选面积，但该装置结构过于复杂且能耗较高，难以与微耕机结合使用。

另外土壤中的磁性材料分离时还需考虑后续处理，授权公告号为CN106076616B的中国发明专利中公开了一种旋转磁棒组合式土壤富集净化原位回收装置，其在升降装置下方设有旋转磁棒组，并且旋转磁棒组外侧设有不锈钢套管，同时该装置还设有曝气搅拌装置，其使用时，曝气搅拌装置中的空压机启动将压缩空气输入搅拌管，压缩空气经搅拌管上的气孔逸出在泥浆中产生气泡并搅拌泥浆以防止磁性材料沉淀，而旋转磁棒组旋转吸附磁性材料，该装置同样结构过于复杂且能耗较高，并且该装置当吸附的磁材料到达一定量时，需要运行到单独的卸载区拆卸旋转磁棒套管进行卸载，不能进行实时回收。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微耕机用磁盘式污染土壤重金属磁场原位回收装置，可与微耕机配套使用，操作简单方便，尤其适用于较小田块、地势起伏的山地、丘陵等污染农田。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种微耕机用磁盘式污染土壤重金属磁场原位回收装置，包括磁粒回收分离机构、安装架和微耕机，其中安装架包括水平架体和竖直架体，所述水平架体前端与微耕机的耕机架体连接，所述竖直架体设于所述水平架体后端，并且所述竖直架体上端设有耕机扶手，所述磁粒回收分离机构包括磁盘、刮板和回收料斗，其中磁盘安装于一个磁盘轴上，所述磁盘轴安装于所述竖直架体下端，所述水平架体下侧设有回收料斗和刮板，且所述刮板前端设于对应磁盘的对应侧、后端与所述回收料斗衔接。

所述水平架体下侧设有可水平移动调节的刮板连杆，所述刮板分别安装于对应的刮板连杆上，并且所述刮板连杆上设有驱动刮板转动的刮板角度调节旋钮。

所述水平架体内设有刮板安装梁，所述刮板连杆上端固装于所述刮板安装梁上，所述水平架体两侧均设有多个调节螺孔，且所述刮板安装梁两端分别通过螺栓固定于对应的调节螺孔上。

所述刮板包括刮板骨架和刮条，其中所述刮板骨架一端设有骨架连杆与对应的刮板连杆连接，所述骨架连杆上套装有刮板扭簧，且所述刮板扭簧设于所述刮板骨架和刮板连杆之间并与所述刮板骨架固连，所述刮板骨架截面为弧形，且所述刮条设于所述刮板骨架靠近磁盘(1)一侧。

所述竖直架体下端两侧设有可升降调节的磁盘轴连杆，所述磁盘轴两端设有轴承座，且所述轴承座与对应侧的磁盘轴连杆下端固连。

所述竖直架体下端两侧均设有调整套管，并且所述调整套管上设有多个调节通孔，所述磁盘轴连杆上端插装于对应的调整套管中并通过一个固定螺栓穿过调整套管上对应的调节通孔后固定。

所述竖直架体上端设有一个调节转轴，所述调节转轴上设有旋向相反的两段螺纹，且每段螺纹上均设有一个扶手支杆，所述耕机扶手通过两个扶手支杆支撑，所述调节转轴上设有调节旋钮。

所述水平架体两侧均设有可水平移动调节的下支板，其中一侧下支板上设有铰轴，另一侧下支板上设有竖直导向槽，所述回收料斗一端安装于所述铰轴上，且所述铰轴上设有料斗扭簧，所述回收料斗另一端设有手控压杆和导向柱，且所述导向柱设于所述竖直导向槽中，所述水平架体两侧均设有多个调节螺孔，且所述下支板上端通过螺栓固定于对应的调节螺孔上。

所述回收料斗一端设有磁粒排出阀门，且所述磁粒排出阀门通过设于耕机扶手上的控制开关控制开启和关闭。

所述耕机架体上设有磁粒撒施机构和旋耕刀。

本发明的优点与积极效果为：

1、本发明可根据实际需要灵活使用挂装磁盘等结构，从而可方便地与微耕机配套使用，尤其适用于较小田块、地势起伏的山地、丘陵等污染农田。

2、本发明可以根据实际地貌情况等因素灵活调整磁盘轴(也即磁盘)的高度、刮刀和回收料斗的水平位置以及刮刀的角度，从而保证各个部分配合紧密，满足较小田块、地势起伏的山地、丘陵等污染农田的使用要求。

3、本发明通过磁盘不断旋转吸附磁粒，并利用刮板将磁粒刮下实时排入回收料斗中，不仅提高了回收效率，也可以满足田间连续作业要求。

4、本发明刮板上设有刮板扭簧向内提供一定的扭力力矩以保证刮条与磁盘表面紧贴将磁粒刮下，同时刮条材质不会损伤磁盘，并且所述刮板骨架截面为弧形，磁粒刮下后通过重力作用沿着所述刮板骨架自动滚动落入回收料斗中，结构简单且性能可靠。

5、本发明在回收料斗装满时，可通过手控压杆驱动回收料斗倾斜，并通过耕机扶手上的控制开关控制磁粒排出阀门开启或闭合实现磁粒排出，操作简单方便，并且耕机扶手高度可根据操作者情况进行调整，使得操作更加方便。

附图说明

图1为本发明的结构示意图，

图2为图1中磁粒回收分离机构的A向视图，

图3为图2中磁粒回收分离机构的俯视图，

图4为图2中磁粒回收分离机构去掉刮板后的结构示意图，

图5为图4中磁粒回收分离机构的俯视图，

图6为图3中刮板与回收料斗的位置关系示意图，

图7为图3中的I处放大图，

图8为图7中的刮板侧视图，

图9为图7中的B-B视图，

图10为图1中磁粒排出阀门的结构示意图，

图11为图1中磁粒撒施机构的结构示意图。

其中，1为磁盘，101为磁盘轴连杆，102为磁盘轴，1021为轴承座，2为刮板，201为刮板骨架，202为刮条，203为刮板扭簧，204为骨架连杆，3为回收料斗，301为磁粒排出阀门，302为控制开关，303为控制线路，304为手控压杆，305为复位弹簧，306为控制轴，307为电磁块，308为磁铁，4为安装架，401为刮板连杆，4011为刮板角度调节旋钮，402为竖直架体，403为水平架体，4031为连接端板，4032为刮板安装梁，404为连接座，405为扶手支杆，406为调节转轴，5为磁粒，6为耕机扶手，7为耕机架体，701为耕机动力系统，702为耕机车轮，8为磁粒撒施机构，801为磁粒存放料斗，802为磁粒混匀元件，803为转轴，804为磁粒释放控制阀，805为电机，9为旋耕装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1～11所示，本发明包括磁粒回收分离机构、安装架4和微耕机，其中安装架4包括水平架体403和竖直架体402，所述水平架体403前端与微耕机的耕机架体7连接，所述竖直架体402设于所述水平架体403后端，并且所述竖直架体402上端设有耕机扶手6，所述磁粒回收分离机构包括磁盘1、刮板2和回收料斗3，其中各个磁盘1安装于一个磁盘轴102上，所述磁盘轴102安装于所述竖直架体402下端，所述水平架体403下侧设有回收料斗3和刮板2，且所述刮板2前端设于对应磁盘1的对应侧、后端与所述回收料斗3衔接，本实施例中设有多组刮板2，且每组刮板2中的两个刮板2前端分别设于对应的磁盘1两侧、后端均与所述回收料斗3衔接。本发明工作时，磁盘1通过微耕机带动旋转用于吸附土壤泥水中的磁粒5，而当磁盘1上吸附的磁粒5转至刮板2位置时，所述刮板2将磁粒5刮下，并且磁粒5沿着刮板2滚入所述回收料斗3中完成实时回收。

如图1和图3所示，本实施例中，所述水平架体403呈凹型，且所述竖直架体402设于所述水平架体403的开口侧，所述水平架体403的封闭侧通过一个连接端板4031与设于耕机架体7后端的连接座404连接。

如图1～8所示，所述安装架4的水平架体403下侧设有刮板连杆401，所述刮板2分别安装于对应的刮板连杆401上，所述刮板连杆401上设有刮板角度调节旋钮4011，所述刮板角度调节旋钮4011旋钮轴与刮板连杆401螺纹连接，并且所述刮板角度调节旋钮4011的旋钮轴穿过刮板连杆401后与所述刮板2固连，旋转所述刮板角度调节旋钮4011即可驱动所述刮板2转动，进而可根据实际需要调节所述刮板2的角度。

如图2所示，所述水平架体403内设有刮板安装梁4032，所述刮板连杆401上端设于所述刮板安装梁4032上、下端与对应的刮板2连接。所述刮板安装梁4032可移动调节地设于所述水平架体403中，从而可以根据实际磁盘1规格、地貌地况等需要调整所有刮板2位置，本实施例中，所述水平架体403两侧均设有多个调节螺孔，当所述刮板安装梁4032位置确定后，所述刮板安装梁4032两端分别通过螺栓固定于对应的调节螺孔上。

如图1和图4所示，所述安装架4的竖直架体402下端两侧设有可升降调节的磁盘轴连杆101，所述磁盘轴102两端设有轴承座1021，且所述轴承座1021与对应侧的磁盘轴连杆101下端固连，所述磁盘轴连杆101可根据磁盘1大小情况以及需要磁盘1浸入土壤泥水中的幅度升降调节所述磁盘轴102的高度，也即调节各个磁盘1的高度。本实施例中，所述竖直架体402下端两侧均设有调整套管，并且所述调整套管上设有多个调节通孔，所述磁盘轴连杆101上端插装于对应的调整套管中，并且所述磁盘轴连杆101上端设有固定螺孔，当所述磁盘轴连杆101高度确定后，将一个固定螺栓穿过调整套管上对应的调节通孔后与所述固定螺孔螺纹连接，从而实现磁盘轴连杆101固定。

如图6～9所示，本实施例中，所述刮板2包括刮板骨架201和刮条202，其中所述刮板骨架201一端设有骨架连杆204，且所述骨架连杆204通过刮板角度调节旋钮4011与对应的刮板连杆401连接，所述骨架连杆204上套装有刮板扭簧203，且所述刮板扭簧203设于所述刮板骨架201和刮板连杆401之间并与所述刮板骨架201固连，如图9所示，所述刮板骨架201截面为弧形，且所述刮条202设于所述刮板骨架201靠近磁盘1一侧，所述刮板扭簧203向内提供一定的扭力力矩以保证所述刮条202与磁盘1表面紧贴，所述刮板骨架201截面和刮条202截面形成一个钩状以将磁粒5从磁盘1上刮下，且磁粒5刮下后通过重力作用沿着所述刮板骨架201弧型槽底向下滚动自动落入回收料斗3中。本实施例中，所述刮条202为聚氨酯材质制成，不会损伤磁盘，所述刮板骨架201为高强度材料制成以确保支撑强度。另外本发明工作时，所述磁盘1中部由于距离土壤泥水有一段距离，因此不会吸附磁粒5，而所述刮板扭簧203和骨架连杆201设于磁盘1中部，因此分离磁粒5时，磁粒5只与刮条202作用，不会影响刮板扭簧203。

如图1～5所示，所述竖直架体402上端设有一个调节转轴406，所述调节转轴406上设有旋向相反的两段螺纹，且每段螺纹上均设有一个扶手支杆405，所述耕机扶手6通过两个扶手支杆405支撑，所述扶手支杆405上端与耕机扶手6铰接，所述调节转轴406上设有调节旋钮，操作人员旋拧所述调节旋钮即可驱动两个扶手支杆405张合移动调节耕机扶手6的高度。

如图1和图4所示，所述回收料斗3一侧设有磁粒排出阀门301，且所述磁粒排出阀门301通过设于耕机扶手6上的控制开关302控制开启和关闭。当回收料斗3内的磁粒5装满时，操作人员将微耕机推至回收场地后通过控制开关302控制磁盘排出阀门301开启使磁粒5排出。

如图10所示，本实施例中，所述磁粒排出阀门301包括阀门本体、控制轴306和控制阀座，其中控制轴306下端穿过回收料斗3顶板后与阀门本体固连，控制轴306上端设于所述控制阀座中，所述控制阀座内设有电磁块307和磁铁308，且所述磁铁308固装于控制轴306上，电磁块307通过控制线路303与所述控制开关302以及微耕机动力系统中的电源连接，在所述控制轴306上套装有复位弹簧305中，且所述复位弹簧305设于阀门本体与回收料斗3顶板内壁之间，按动所述控制开关302即可使所述电磁块307通电产生磁性并吸附磁铁308上移，磁铁308上移即通过控制轴306带动阀门本体上移使其开启，当控制开关302控制电磁块307断电时磁性消失，复位弹簧305驱动阀门本体下移关闭。所述控制开关302为本领域公知技术且为市购产品。

所述回收料斗3内部底面可设置成斜面，且所述磁粒排出阀门301设于所述斜面的低端，这样阀门开启后，磁粒5在重力作用下可滚动排出。

或者如图4所示，所述水平架体403两侧均设有下支板，其中一侧下支板上设有铰轴，另一侧下支板上设有竖直导向槽，所述回收料斗3一端安装于所述铰轴上，且所述铰轴上设有料斗扭簧，所述回收料斗3另一端设有手控压杆304和导向柱，且所述导向柱设于所述竖直导向槽中，平时所述料斗扭簧提供扭力力矩保证回收料斗3水平并与各组刮板2衔接，当需要排出磁粒5时，如图4所示，操作人员可压动所述手控压杆304使回收料斗3向设有磁粒排出阀门301的一端倾斜以排出磁粒5，磁粒5排净后，操作人员松开所述手控压杆304，回收料斗3在所述料斗扭簧的扭力作用下自动复位。

所述下支板与所述刮板安装梁4032一样可移动调节地安装于所述水平架体403上，当所述下支板位置确定后上端同样通过螺栓固定于所述水平架体403对应侧上的对应调节螺孔处，这样所述回收料斗3可随刮刀2同步调整位置，当两者位置确定后再旋转刮刀2角度以保证其与回收料斗3衔接。

如图1所示，微耕机的耕机架体7上设有耕机动力系统701和磁粒撒施机构8，所述耕机架体7下侧设有旋耕装置9和耕机车轮702，其中所述旋耕装置9和耕机车轮702可通过所述耕机动力系统701驱动转动，此为本领域公知技术。本发明将磁粒撒施机构8设于耕机架体7上，以实现磁粒5的撒施作业。如图11所示，所述磁粒撒施机构8包括磁粒存放料斗801，所述磁粒存放料斗801内设有通过电机805驱动的磁粒混匀元件802将磁粒5与土壤溶液混匀，所述磁粒混匀元件802通过转轴803与所述电机805的输出轴连接，本实施例中，所述磁粒混匀元件802可采用混匀桨叶，而在所述磁粒存放料斗801下端设有磁粒释放控制阀804，当磁粒释放控制阀804开启时，磁粒5排出实现撒施作业。所述磁粒释放控制阀804可采用与所述磁盘排出阀门301相同结构，并通过设于耕机扶手6上对应的控制开关控制开启和闭合，也可以采用成熟的市购产品。

本发明的工作原理为：

本发明工作时，磁盘1下侧置于土壤泥水中并通过微耕机前进移动带动转动吸附磁粒5(即吸附重金属的修复微球)，而当磁盘1上吸附的磁粒5转动至刮板2位置时，所述刮板2将磁粒5刮下，并且磁粒5刮下后沿着刮板2滚入所述回收料斗3中完成实时回收，由于磁盘1不断旋转吸附磁粒，因此可满足田间连续作业要求，而当回收料斗3内的磁粒5装满时，可通过耕机扶手6上的控制开关302控制磁粒排出阀门301开启或闭合实现磁粒5排出。

另外本发明可根据实际需要灵活使用，比如进行磁粒5撒施作业时，可将磁盘轴102上的磁盘轴连杆101卸下并根据需要更换微耕机后轮，磁粒5由所述磁粒撒施机构8释放，并通过旋耕装置9置于更深层的土壤中，而进行磁粒5回收时将磁盘轴102重新装上，并可以根据实际情况调整磁盘轴102(也即磁盘1)的高度、刮刀2和回收料斗3的水平位置以及刮刀2的角度，以保证各个部分配合紧密，满足不同地况地貌使用要求，调整完毕后启动微耕机进行磁粒5回收作业，旋耕装置9将深层土壤中的磁粒5翻出便于后续吸附。

本发明可与微耕机配套使用，操作简单方便，尤其适用于较小田块、地势起伏的山地、丘陵等污染农田。

Claims (4)

1.一种微耕机用磁盘式污染土壤重金属磁场原位回收装置，其特征在于：包括磁粒回收分离机构、安装架(4)和微耕机，其中安装架(4)包括水平架体(403)和竖直架体(402)，所述水平架体(403)前端与微耕机的耕机架体(7)连接，所述竖直架体(402)设于所述水平架体(403)后端，并且所述竖直架体(402)上端设有耕机扶手(6)，所述磁粒回收分离机构包括磁盘(1)、刮板(2)和回收料斗(3)，其中磁盘(1)安装于一个磁盘轴(102)上，所述磁盘轴(102)安装于所述竖直架体(402)下端，所述水平架体(403)下侧设有回收料斗(3)和刮板(2)，且所述刮板(2)前端设于对应磁盘(1)的对应侧、后端与所述回收料斗(3)衔接；

所述水平架体(403)下侧设有可水平移动调节的刮板连杆(401)，所述刮板(2)分别安装于对应的刮板连杆(401)上，并且所述刮板连杆(401)上设有驱动刮板(2)转动的刮板角度调节旋钮(4011)；

所述水平架体(403)内设有刮板安装梁(4032)，所述刮板连杆(401)上端固装于所述刮板安装梁(4032)上，所述水平架体(403)两侧均设有多个调节螺孔，且所述刮板安装梁(4032)两端分别通过螺栓固定于对应的调节螺孔上；

所述刮板(2)包括刮板骨架(201)和刮条(202)，其中所述刮板骨架(201)一端设有骨架连杆(204)与对应的刮板连杆(401)连接，所述骨架连杆(204)上套装有刮板扭簧(203)，且所述刮板扭簧(203)设于所述刮板骨架(201)和刮板连杆(401)之间并与所述刮板骨架(201)固连，所述刮板骨架(201)截面为弧形，且所述刮条(202)设于所述刮板骨架(201)靠近磁盘(1)一侧；

所述竖直架体(402)下端两侧设有可升降调节的磁盘轴连杆(101)，所述磁盘轴(102)两端设有轴承座(1021)，且所述轴承座(1021)与对应侧的磁盘轴连杆(101)下端固连；

所述竖直架体(402)上端设有一个调节转轴(406)，所述调节转轴(406)上设有旋向相反的两段螺纹，且每段螺纹上均设有一个扶手支杆(405)，所述耕机扶手(6)通过两个扶手支杆(405)支撑，所述调节转轴(406)上设有调节旋钮；

所述回收料斗(3)一端设有磁粒排出阀门(301)，且所述磁粒排出阀门(301)通过设于耕机扶手(6)上的控制开关(302)控制开启和关闭。

2.根据权利要求1所述的微耕机用磁盘式污染土壤重金属磁场原位回收装置，其特征在于：所述竖直架体(402)下端两侧均设有调整套管，并且所述调整套管上设有多个调节通孔，所述磁盘轴连杆(101)上端插装于对应的调整套管中并通过一个固定螺栓穿过调整套管上对应的调节通孔后固定。

3.根据权利要求1所述的微耕机用磁盘式污染土壤重金属磁场原位回收装置，其特征在于：所述水平架体(403)两侧均设有可水平移动调节的下支板，其中一侧下支板上设有铰轴，另一侧下支板上设有竖直导向槽，所述回收料斗(3)一端安装于所述铰轴上，且所述铰轴上设有料斗扭簧，所述回收料斗(3)另一端设有手控压杆(304)和导向柱，且所述导向柱设于所述竖直导向槽中，所述水平架体(403)两侧均设有多个调节螺孔，且所述下支板上端通过螺栓固定于对应的调节螺孔上。

4.根据权利要求1所述的微耕机用磁盘式污染土壤重金属磁场原位回收装置，其特征在于：所述耕机架体(7)上设有磁粒撒施机构(8)和旋耕刀(9)。