CN115791361A - 一种用于土壤样品检测的预处理设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及土壤消解技术领域，尤其涉及一种用于土壤样品检测的预处理设备，包括基座、石墨消解仪、安装支架、振荡支架、升降机构、振荡机构以及消解监测机构，石墨消解仪设置于基座内部用于对消解管进行加热，振荡机构对称设置于石墨消解仪两侧且与振荡支架相连接，安装支架与振荡支架固定连接且承载有均匀分布的消解管，升降机构安装在振荡支架上端用于对每个消解管进行独立升降，消解监测机构设置在基座一侧用于监测每个消解管的加热消解过程。本发明利用光束发射器与光敏感应器的配合实现每个消解管内消解加热反应消解终点的自动监测以及自动判定过程，判定标准统一，有利于提高实验检测的准确性。

Description

一种用于土壤样品检测的预处理设备

技术领域

本发明涉及土壤消解技术领域，尤其涉及一种用于土壤样品检测的预处理设备。

背景技术

土壤的成分以及结构比较复杂，在测试土壤中的重金属含量必须对土壤进行消解处理，常规的消解方法有湿法消解、高压消解、微波消解、干灰化等。

湿法消解用无机强酸和/或强氧化剂溶液将土壤或植物样品中的有机物质分解、氧化，使待测组分转化为可测定形态的方法，是一种替代干法消解制备元素全量分析样品的方法。石墨消解仪就是用于土壤检测的常见消解预处理设备，目前石墨消解仪在消解加热过程中，消解试管内溶液的消解反应的终点判定过程往往是由实验人员依靠过往经验来进行的，由于是人工判断，难免导致对于不同消解管的消解终点判断有所误差，同时不同实验人员的消解终点判断没有严格统一的标准，影响实验检测准确性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于土壤样品检测的预处理设备，旨在解决上述技术问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种用于土壤样品检测的预处理设备，包括基座、石墨消解仪、安装支架、振荡支架、升降机构、振荡机构以及消解监测机构，所述石墨消解仪设置于基座内部用于对消解管进行加热，所述振荡机构对称设置于石墨消解仪两侧且与振荡支架相连接，所述安装支架与振荡支架固定连接且承载有均匀分布的消解管，所述升降机构安装在振荡支架上端用于对每个消解管进行独立升降，所述消解监测机构设置在基座一侧用于监测每个消解管的加热消解过程。

所述升降机构包括升降套筒、升降齿圈、升降齿条、升降电机以及升降传动组件，所述升降套筒滑动安装在安装支架上端，且每个升降套筒内均承托有消解管，所述升降套筒外侧设置有转动支架，所述升降齿圈转动安装于转动支架内，所述升降齿条固定连接在升降齿圈外侧，所述升降电机固定连接在升降套筒外侧，且升降电机的输出轴通过升降齿轮带动升降齿圈进行往复转动，所述升降传动组件设置在振荡支架上用于驱动升降套筒进行升降动作。

所述振荡机构包括振荡箱、振荡板、振荡块、振荡轴、偏心块以及振荡传动组件，所述振荡箱设置于基座内部的两侧， 所述振荡块滑动安装于振荡箱内的限位轴上，所述振荡轴转动穿设于振荡块内，所述偏心块与振荡轴相连接，所述振荡块通过连接柱振荡板底部相连接，所述振荡板上端通过支撑柱与振荡支架相连接，所述振荡传动组件与振荡轴传动连接以驱动振荡块及振荡支架进行振荡运动。

所述消解监测机构包括移动梁架、监测支架、光束发射器、光敏感应器以及电控箱，所述监测支架滑动安装于移动梁架上，所述光束发生器固定安装在监测支架上，每个所述消解管底部均设置有所述光敏感应器，所述电控箱固定安装于基座一侧。

作为本发明进一步的方案：所述升降传动组件包括驱动电机、驱动轴、传动轴以及传动齿轮，所述传动轴插设于相邻的两排消解管之间，所述传动齿轮等间隔设置在传动轴上，且传动齿轮与对应的升降齿条齿接配合，所述驱动电机输出端与驱动轴相连接，所述驱动轴通过锥齿轮传动结构带动每个传动轴同步转动。

作为本发明进一步的方案：所述安装支架上均匀贯穿设有与升降套筒一一对应的安装孔位，所述升降套筒上端边沿延伸设有定位凸块，所述安装孔位边沿设置有与定位凸块相适配的定位凹槽。

作为本发明进一步的方案：所述转动支架上连接有定位阻挡部，所述升降齿圈转动至定位阻挡部停止转动。

作为本发明进一步的方案：所述限位轴外侧设置有缓冲弹簧，所述缓冲弹簧两端分别与振荡块与振荡箱相连接。

作为本发明进一步的方案：所述振荡板底部的两端连接有导向柱，所述振荡箱上端两侧设置有导向孔，所述导向柱与导向孔滑动配合。

作为本发明进一步的方案：所述振荡传动组件包括振荡电机以及传动皮带，所述振荡电机安装于基座内底部，所述振荡电机的输出端与转轴相连接，所述转轴通过传动皮带与振荡轴相连接。

作为本发明进一步的方案：所述消解监测机构还包括温控系统以及运动控制系统，所述温控系统用于控制调节石墨消解仪的加热温度，所述运动控制系统用于控制调整移动梁架以及监测支架的位移过程，所述电控箱外侧设置有控制面板，所述升降电机、振荡电机、光束发射器以及光敏感应器均与控制面板电性连接。

本发明的有益效果：（1）本发明通过控制升降齿圈的转动过程，实现与升降传动组件啮合传动状态的切换转变，从而能够实现每个升降套筒以及消解管的独立升降过程，并且利用光束发射器与光敏感应器的配合实现每个消解管内消解加热反应消解终点的自动监测以及自动判定过程，判定标准统一，有利于提高实验检测的准确性，自动判定过程配合消解管的独立升降过程，使得消解管在完成消解加热过程中能够自动与加热孔位脱离，实现了消解加热过程的自动化进行；（2）本发明利用偏心块使得振荡轴在转动过程中实现小幅度的上下摆动，从而带动振荡块在限位轴上实现上下位移，进而通过振荡块驱动整个振荡支架实现上下振荡过程，使得消解管内的土壤样品与各强酸试剂混合更加均匀，有利于提高实验检测结果的准确性。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的结构爆炸示意图。

图3是本发明中安装支架的结构示意图。

图4是本发明中升降套筒的结构示意图。

图5是本发明中升降传动组件的结构示意图。

图6是本发明中振荡机构的结构示意图。

图7是本发明中振荡箱的内部结构示意图。

图8是本发明中消解监测机构的结构示意图。

图中：1、基座；2、石墨消解仪；3、安装支架；301、安装孔位；3011、定位凹槽；4、振荡支架；401、支撑柱；5、升降机构；501、升降套筒；5011、定位凸块；502、升降齿圈；503、升降齿条；504、升降电机；505、转动支架；5051、定位阻挡部；506、升降齿轮；507、驱动电机；508、驱动轴；509、传动轴；510、传动齿轮；6、振荡机构；601、振荡箱；602、振荡板；603、振荡块；604、振荡轴；605、偏心块；606、限位轴；607、连接柱；608、缓冲弹簧；609、导向柱；610、振荡电机；611、传动皮带；7、消解监测机构；701、移动梁架；702、监测支架；703、光束发射器；704、电控箱；8、消解管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1和图2所示，本发明为一种用于土壤样品检测的预处理设备，其特征在于，包括基座1、石墨消解仪2、安装支架3、振荡支架4、升降机构5、振荡机构6以及消解监测机构7，石墨消解仪2设置于基座1内部用于对消解管8进行加热，振荡机构6对称设置于石墨消解仪2两侧且与振荡支架4相连接，安装支架3与振荡支架4固定连接且承载有均匀分布的消解管8，升降机构5安装在振荡支架4上端用于对每个消解管8进行独立升降，消解监测机构7设置在基座1一侧用于监测每个消解管8的加热消解过程。

如图3和图4所示，升降机构5包括升降套筒501、升降齿圈502、升降齿条503、升降电机504以及升降传动组件，升降套筒501滑动安装在安装支架3上端，且每个升降套筒501内均承托有消解管8，升降套筒501外侧设置有转动支架505，升降齿圈502转动安装于转动支架505内，升降齿条503固定连接在升降齿圈502外侧，升降电机504固定连接在升降套筒501外侧，且升降电机504的输出轴通过升降齿轮506带动升降齿圈502进行往复转动，升降传动组件设置在振荡支架4上用于驱动升降套筒501进行升降动作。

具体的，消解管8的上端部分承托安装于升降套筒501内，升降套筒501安装在安装支架3上端且能够向上伸出，在消解加热过程中，升降齿条503与升降传动组件之间没有形成传动连接关系，此时消解管8底部探入到石墨消解仪2的加热孔位内，进行正常消解加热过程，当消解监测机构7监测并判定消解管8内的消解加热反应达到消解终点时，该消解管8对应的升降电机504带动升降齿圈502转动，升降齿圈502带动升降齿条503转动，直到升降齿条503与升降传动组件形成啮合传动，从而使得升降套筒501向上移动，使得该消解管8能够从石墨消解仪2内脱出而终止消解，利用升降机构5实现了每个消解管8的独立升降过程。

如图6和图7所示，振荡机构6包括振荡箱601、振荡板602、振荡块603、振荡轴604、偏心块605以及振荡传动组件，振荡箱601设置于基座1内部的两侧， 振荡块603滑动安装于振荡箱601内的限位轴606上，振荡轴604转动穿设于振荡块603内，偏心块605与振荡轴604相连接，振荡块603通过连接柱607振荡板602底部相连接，振荡板602上端通过支撑柱401与振荡支架4相连接，振荡传动组件与振荡轴604传动连接以驱动振荡块603及振荡支架4进行振荡运动。

具体的，振荡传动组件能够带动振荡轴604转动，振荡轴604在转动过程中，由于偏心块605的存在，使得振荡轴604实现小幅度的上下摆动，从而带动振荡块603在限位轴606上实现上下位移，进而振荡块603通过连接柱607以及振荡板602驱动整个振荡支架4实现上下振荡过程，使得消解管8内的土壤样品与各强酸试剂混合更加均匀，有利于提高实验检测结果的准确性，同时，本实施例中的振荡板602对称设置且支撑柱401均匀分布在振荡支架4底部四周，从而使振荡过程保持平衡均匀，混匀效果更好。

如图8所示，消解监测机构7包括移动梁架701、监测支架702、光束发射器703、光敏感应器以及电控箱704，监测支架702滑动安装于移动梁架701上，光束发生器固定安装在监测支架702上，每个消解管8底部均设置有光敏感应器，电控箱704固定安装于基座1一侧。

具体的，当消解管8内的溶液变得澄清透明时，说明已经达到了消解终点，此时光束发射器703发出的光束能够透过消解管8照射在光敏感应器上，光敏感应器将反馈感应信号，使得后台控制系统控制升降机构5运行，从而将该消解管8从石墨消解仪2内抬起，结束消解过程，实现对每个消解管8内消解加热反应的独立监测过程。

需注意的是，本实施例中的消解管8采用聚四氟乙烯材质，肉眼观察下为半透明的白色蜡状，强光可透过，具有耐热性、耐寒性、抗酸、抗碱、性质稳定、耐摩擦、润滑性高等优点；光敏感应器的外侧设置有隔热保护层，能够避免光敏感应器在石墨消解仪2内长时间受热损坏。

如图5所示，升降传动组件包括驱动电机507、驱动轴508、传动轴509以及传动齿轮510，传动轴509插设于相邻的两排消解管8之间，传动齿轮510等间隔设置在传动轴509上，且传动齿轮510与对应的升降齿条503齿接配合，驱动电机507输出端与驱动轴508相连接，驱动轴508通过锥齿轮传动结构带动每个传动轴509同步转动。

具体的，驱动电机507带动驱动轴508转动，驱动轴508通过锥齿轮结构同时带动所有驱动轴508同步转动，并且传动轴509插设在相邻的两排消解管8之间，保证了每个消解管8上的升降齿条503在转动时都能分别与对应的传动齿轮510相啮合，同时相邻传动轴509之间也空出了避免空间以避免对升降套筒501的升降过程造成影响。

更进一步地，安装支架3上均匀贯穿设有与升降套筒501一一对应的安装孔位301，升降套筒501上端边沿延伸设有定位凸块5011，安装孔位301边沿设置有与定位凸块5011相适配的定位凹槽3011。

具体的，通过定位凸块5011与定位凹槽3011的配合，能够快速准确地将升降套筒501进行定位安装，保证了每次在安装孔位301内安装升降套筒501时，升降齿条503能够朝向对应传动齿轮510的一侧，使得所有升降齿条503朝向保持准确一致，从而确保了每个升降套筒501独立升降过程的正常运行。另外，本实施例中安装孔位301的直径要大于升降套筒501的最大直径，使得升降套筒501上的升降齿圈502及升降电机504等部件能顺利穿过安装孔位301。

更进一步地，转动支架505上连接有定位阻挡部5051，升降齿圈502转动至定位阻挡部5051停止转动。

具体的，升降电机504通过升降齿轮506带动升降齿圈502在转动支架505内转动，同时升降齿条503也会同步旋转，升降齿条503转动至与定位阻挡部5051时受到阻挡，此时升降齿条503正好与相应的传动齿轮510相啮合，升降齿圈502也正好停止转动，通过定位阻挡部5051使升降齿条503阻挡定位，确保其能够转动至准确的啮合位置。

如图6所示，限位轴606外侧设置有缓冲弹簧608，缓冲弹簧608两端分别与振荡块603与振荡箱601相连接。

进一步地，振荡板602底部的两端连接有导向柱609，振荡箱601上端两侧设置有导向孔，导向柱609与导向孔滑动配合。

具体的，振荡块603在振荡过程中，通过连接柱607使得振荡板602实现同步上下位移，同时导向柱609始终在导向孔内上下滑动，保证了振荡板602上下振荡的平衡稳定性，避免振荡过程中向某一端倾斜偏移。

更进一步地，振荡传动组件包括振荡电机610以及传动皮带611，振荡电机610安装于基座1内底部，振荡电机610的输出端与转轴相连接，转轴通过传动皮带611与振荡轴604相连接。

具体的，振荡电机610为双向电机，由于本发明中的振荡机构6对称设置在两侧，双向电机两侧的输出转轴分别同时通过传动皮带611带动振荡轴604转动，从而使两组振荡机构6正常稳定运行，保证了振荡过程的平衡均匀性；本实施例中传动皮带611为弹性橡胶材质，由于振荡轴604在转动过程中会出现高频率、短位移的振荡过程，且垂向位移的距离很小，弹性的传动皮带611的弹性位移量大于该振荡位移量，从而使振荡轴604在振荡时仍与振荡电机610的输出转轴保持稳定的传动连接配合。

需注意的是，振荡轴604一端贯穿振荡箱601侧壁，振荡箱601侧壁在贯穿位置沿预留一定距离的垂直通孔，同样也是为了满足振荡轴604在高频振荡过程中的振荡空间需求，避免振荡轴604在振荡过程中受到阻挡干涉，保证了振荡机构6的稳定运行。

本实施例中，消解监测机构7还包括温控系统以及运动控制系统，温控系统用于控制调节石墨消解仪2的加热温度，运动控制系统用于控制调整移动梁架701以及监测支架702的位移过程，电控箱704外侧设置有控制面板，升降电机504、振荡电机610、光束发射器703以及光敏感应器均与控制面板电性连接。

具体的，温控系统中的温度传感器能够实时监测石墨消解仪2的加热温度，通过温控系统能够使石墨消解仪2按照预设温度及加热时间进行消解过程，本实施例中石墨消解仪2的外侧设置有隔热保温层，避免其他结构部件长时间受热损坏；通过运动控制系统能够实现移动梁架701以及监测支架702的直线位移，从而使光束发射器703能够逐一在每个消解管8上方经过，且可以通过控制面板提前预设光束发射器703的行动路径及其在每个消解管8上方停留的时间间隔，消解管8底部的光敏感应器一旦感应接收到光束发射器703的光源信号，即判定此时该消解管8内的消解加热反应以到达终点，此时光敏感应器将立即将感应信号反馈至后台控制系统，以生成相应的控制信号并发送至该消解管8对应的升降电机504，使得该消解管8及其对应的升降套筒501能够单独进行顶升动作，从而从石墨消解仪2的加热孔位脱离，完成消解终点的自动判定及自动结束过程。

本发明的工作原理：在使用时，将土壤样品装进消解管8内，并将每个消解管8承托放置在对应的升降套筒501内，同时消解管8底部伸入石墨消解仪2的加热孔位，再向消解管8内滴加强酸消解试剂，石墨消解仪2开始对消解管8内的土壤样品进行消解加热过程，振荡传动组件带动振荡轴604转动，振荡轴604在转动过程中进行小幅度的上下摆动，从而带动振荡块603在限位轴606上实现上下位移，进而振荡块603通过连接柱607以及振荡板602驱动整个振荡支架4实现上下振荡过程，使得消解管8内的土壤样品与各强酸试剂混合更加均匀，有利于提高实验检测结果的准确性，同时消解监测机构7中的运动控制系统调节控制移动梁架701以及监测支架702的直线位移，从而使光束发射器703能够逐一在每个消解管8上方经过，当消解管8内的消解反应达到终点后，消解管8内的溶液呈澄清透明状，此时光束发射器703发出的光束能够透过消解管8照射在光敏感应器上，光敏感应器将反馈感应信号，使得后台控制系统控制升降机构5运行，升降电机504带动升降齿圈502转动，升降齿圈502带动升降齿条503转动，直到升降齿条503与对应的传动齿轮510形成啮合传动，从而带动升降套筒501向上移动，将该消解管8从石墨消解仪2内抬起，结束消解过程，实现对每个消解管8内消解加热反应的独立监测过程。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种用于土壤样品检测的预处理设备，其特征在于，包括基座（1）、石墨消解仪（2）、安装支架（3）、振荡支架（4）、升降机构（5）、振荡机构（6）以及消解监测机构（7），所述石墨消解仪（2）设置于基座（1）内部用于对消解管（8）进行加热，所述振荡机构（6）对称设置于石墨消解仪（2）两侧且与振荡支架（4）相连接，所述安装支架（3）与振荡支架（4）固定连接且承载有均匀分布的消解管（8），所述升降机构（5）安装在振荡支架（4）上端用于对每个消解管（8）进行独立升降，所述消解监测机构（7）设置在基座（1）一侧用于监测每个消解管（8）的加热消解过程；

所述升降机构（5）包括升降套筒（501）、升降齿圈（502）、升降齿条（503）、升降电机（504）以及升降传动组件，所述升降套筒（501）滑动安装在安装支架（3）上端，且每个升降套筒（501）内均承托有消解管（8），所述升降套筒（501）外侧设置有转动支架（505），所述升降齿圈（502）转动安装于转动支架（505）内，所述升降齿条（503）固定连接在升降齿圈（502）外侧，所述升降电机（504）固定连接在升降套筒（501）外侧，且升降电机（504）的输出轴通过升降齿轮（506）带动升降齿圈（502）进行往复转动，所述升降传动组件设置在振荡支架（4）上用于驱动升降套筒（501）进行升降动作；

所述振荡机构（6）包括振荡箱（601）、振荡板（602）、振荡块（603）、振荡轴（604）、偏心块（605）以及振荡传动组件，所述振荡箱（601）设置于基座（1）内部的两侧， 所述振荡块（603）滑动安装于振荡箱（601）内的限位轴（606）上，所述振荡轴（604）转动穿设于振荡块（603）内，所述偏心块（605）与振荡轴（604）相连接，所述振荡块（603）通过连接柱（607）振荡板（602）底部相连接，所述振荡板（602）上端通过支撑柱（401）与振荡支架（4）相连接，所述振荡传动组件与振荡轴（604）传动连接以驱动振荡块（603）及振荡支架（4）进行振荡运动；

所述消解监测机构（7）包括移动梁架（701）、监测支架（702）、光束发射器（703）、光敏感应器以及电控箱（704），所述监测支架（702）滑动安装于移动梁架（701）上，所述光束发生器固定安装在监测支架（702）上，每个所述消解管（8）底部均设置有所述光敏感应器，所述电控箱（704）固定安装于基座（1）一侧。

2.根据权利要求1所述的一种用于土壤样品检测的预处理设备，其特征在于，所述升降传动组件包括驱动电机（507）、驱动轴（508）、传动轴（509）以及传动齿轮（510），所述传动轴（509）插设于相邻的两排消解管（8）之间，所述传动齿轮（510）等间隔设置在传动轴（509）上，且传动齿轮（510）与对应的升降齿条（503）齿接配合，所述驱动电机（507）输出端与驱动轴（508）相连接，所述驱动轴（508）通过锥齿轮传动结构带动每个传动轴（509）同步转动。

3.根据权利要求2所述的一种用于土壤样品检测的预处理设备，其特征在于，所述安装支架（3）上均匀贯穿设有与升降套筒（501）一一对应的安装孔位（301），所述升降套筒（501）上端边沿延伸设有定位凸块（5011），所述安装孔位（301）边沿设置有与定位凸块（5011）相适配的定位凹槽（3011）。

4.根据权利要求3所述的一种用于土壤样品检测的预处理设备，其特征在于，所述转动支架（505）上连接有定位阻挡部（5051），所述升降齿圈（502）转动至定位阻挡部（5051）停止转动。

5.根据权利要求1所述的一种用于土壤样品检测的预处理设备，其特征在于，所述限位轴（606）外侧设置有缓冲弹簧（608），所述缓冲弹簧（608）两端分别与振荡块（603）与振荡箱（601）相连接。

6.根据权利要求5所述的一种用于土壤样品检测的预处理设备，其特征在于，所述振荡板（602）底部的两端连接有导向柱（609），所述振荡箱（601）上端两侧设置有导向孔，所述导向柱（609）与导向孔滑动配合。

7.根据权利要求6所述的一种用于土壤样品检测的预处理设备，其特征在于，所述振荡传动组件包括振荡电机（610）以及传动皮带（611），所述振荡电机（610）安装于基座（1）内底部，所述振荡电机（610）的输出端与转轴相连接，所述转轴通过传动皮带（611）与振荡轴（604）相连接。

8.根据权利要求1所述的一种用于土壤样品检测的预处理设备，其特征在于，所述消解监测机构（7）还包括温控系统以及运动控制系统，所述温控系统用于控制调节石墨消解仪（2）的加热温度，所述运动控制系统用于控制调整移动梁架（701）以及监测支架（702）的位移过程，所述电控箱（704）外侧设置有控制面板，所述升降电机（504）、振荡电机（610）、光束发射器（703）以及光敏感应器均与控制面板电性连接。

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