CN116380578A - 一种土壤样品自动化制备系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种土壤样品自动化制备系统，包括：制备筒，顶部开设有用于投放样品的开口；研磨单元，设于制备筒底端，用于样品的研磨；过筛单元，设于制备筒内，且过筛区域与研磨单元相对应；联动单元，连接于研磨单元与过筛单元之间，以当研磨单元运动时，驱动过筛单元的过筛区域沿第一方向往复运动；其中，第一方向与制备筒的径向垂直；以及，收集单元，位于制备筒一侧，并与过筛单元相连。本发明集研磨和过筛功能于一体，能自动化同步完成土壤样品的研磨和过筛，具有高效、环保和低成本等优点，实现了土壤样品的自动化制备。

Description

一种土壤样品自动化制备系统

技术领域

本发明涉及土壤样品处理技术领域，尤其涉及一种土壤样品自动化制备系统。

背景技术

土壤理化分析是土壤生成发育、肥力演变、土壤资源评价、土壤改良和合理施肥研究的基础工作，也是环境科学中评价环境质量的重要手段，为了便于分析测定和保证分析结果准确性，通常对土壤粒径都有相应要求，因此需要在测定前对土壤进行研磨过筛预处理。

目前大多数土壤研磨过筛采用人工手动操作，即土壤经人工研磨后，置于筛网上进行人工振动过筛，未能经过筛网的土壤需要重复研磨步骤并再次进行过筛，如此反复，直至土壤全部过筛为止。该过程劳动强度大，生产效率低，人工和时间成本高，并且研磨过筛操作过程中产生的尘土会对人体健康构成威胁。虽然目前出现了一些研磨和过筛的设备，但研磨、过筛两个步骤通常仍分开进行，导致整个制备流程自动化程度低，时间需求增加，且操作较为繁琐。

发明内容

针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种土壤样品自动化制备系统，集研磨和过筛功能于一体，自动化程度高，大大提高了生产效率，且整个制备过程在密闭环境中进行，避免了尘土对人体健康造成危害，具有高效、环保、低成本等优点。

根据本发明的实施例，一种土壤样品自动化制备系统，包括：

制备筒，顶部开设有用于投放样品的开口；

研磨单元，设于制备筒底端，用于样品的研磨；

过筛单元，设于制备筒内，且过筛区域与研磨单元相对应；

联动单元，连接于研磨单元与过筛单元之间，以当研磨单元运动时，驱动过筛单元的过筛区域沿第一方向往复运动；其中，第一方向与制备筒的径向垂直；以及，

收集单元，位于制备筒一侧，并与过筛单元相连。

优选的，研磨单元包括：

驱动杆，转动穿设于制备筒底端；

连接轴，套设有研磨筒，并连接于驱动杆，驱动杆转动时，驱使研磨筒以驱动杆为轴心做圆周运动；

伺服电机，固定设于制备筒底端，且伺服电机的输出轴与驱动杆相连，以当伺服电机带动驱动杆旋转时，以使研磨筒以驱动杆为轴心做圆周运动。

优选的，驱动杆上开设有空槽，空槽内设有固定杆，连接轴滑动套设于固定杆，固定杆上设有压力弹簧，压力弹簧与连接轴相抵接。

优选的，过筛单元包括：

筛料斗，设于制备筒内，且筛料斗的过筛区域开设有槽口，槽口内设有若干安装杆；

筛网，滑动套设于若干安装杆；

输送管，贯穿在制备筒上，其一端与筛料斗相连，另一端连接于收集单元。

优选的，联动单元包括：

旋转筒，连接于驱动杆，其圆周面开设有呈环形的滑行轨道；

安装架，固定设于制备筒内，并开设有滑槽；

活动板，滑动卡设于滑槽，其顶部固定设有联动销，联动销与筛网相抵接；

滑行销，设于活动板上，并滑动卡设于滑行轨道，以当旋转筒转动时，使滑行销沿滑行轨道运动，以驱使联动销以第一方向往复运动。

优选的，若干安装杆上均套设有复位弹簧，复位弹簧与筛网相抵接。

优选的，收集单元包括：

收集箱，设于输送管一侧，相对输送管的一侧还设有风机系统；

过滤芯，设于收集箱内，并位于输送管与风机系统之间。

优选的，收集箱内设有卡槽，过滤芯滑动卡设于卡槽；收集箱的底部也设有一开口，这一开口内滑动设有收集盒。

优选的，制备筒的开口处铰接有盖板。

优选的，制备筒上至少开设有一个进气口，进气口内磁吸覆盖有透气滤膜。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

制备筒承接需要进行研磨的土壤样本，在研磨单元的配合下将置于制备筒内的土壤进行充分研磨，并在收集单元的作用下，通过抽风的方式将研磨后粒径小于筛网孔径的土壤颗粒及时进行捕捉收集，而未研磨充分的土壤则受到过筛单元的拦截，停留在制备筒内等待后续研磨，同时联动单元又将研磨单元与过筛单元相连接，在研磨的同时自行传动过筛区域进行往复抖动，可分离附着于过筛区域的样本，防止土壤样本堵塞过筛区域；采用本申请一种设备即可自动化同步完成土壤研磨和过筛，不仅降低了设备投入，还不需人工进行干涉，大大节约了人力与时间，有效提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图。

图2为本发明的剖面结构示意图。

图3为本发明中驱动杆与研磨筒的剖面结构示意图。

图4为本发明中联动单元的爆炸结构示意图。

图5为本发明中筛料斗的剖面结构示意图。

图6为本发明中收集盒的装配结构示意图。

图7为图5中A区域的放大结构示意图。

上述附图中：1、制备筒；2、收集箱；3、风机系统；4、进气口；5、盖板；6、透气滤膜；7、筛料斗；8、伺服电机；9、输送管；10、连接轴；11、固定杆；12、压力弹簧；13、研磨筒；14、安装架；15、活动板；16、滑行销；17、旋转筒；18、滑行轨道；19、槽口；20、筛网；21、收集盒；22、卡槽；23、安装杆；24、复位弹簧；25、过滤芯；26、驱动杆；27、联动销。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明中的技术方案进一步说明。

如图1所示，本发明实施例提出了一种土壤样品自动化制备系统，包括：

制备筒1，顶部开设有用于投放样品的开口；

研磨单元，设于制备筒1底端，用于样品的研磨；

过筛单元，设于制备筒1内，且过筛区域与研磨单元相对应；

联动单元，连接于研磨单元与过筛单元之间，以当研磨单元运动时，驱动过筛单元的过筛区域沿第一方向往复运动；其中，第一方向与制备筒1的径向垂直；以及，

收集单元，位于制备筒1一侧，并与过筛单元相连。

设置的制备筒1用来承接需要进行研磨的土壤样本，设置的研磨单元需要与制备筒1相配合，将置于制备筒1内的土壤进行充分研磨，形成的精细土样位于制备筒1内；而设置的收集单元通过风机系统形成的负压来对研磨后的精细土壤样本进行吸附并收集，而不符合目标粒径的土壤样本则受到设置的过筛单元拦截，停留在制备筒1内等待后续研磨；再者，研磨单元与过筛单元又通过联动单元相连，即通过研磨单元对样本再次进行研磨时，自行传动过筛单元的过筛区域进行往复的抖动，可分离附着在过筛区域的样本，提高过筛区域通透性。

如图2与图3所示，根据本发明的另一实施例，一种土壤样品自动化制备系统，研磨单元包括：

驱动杆26，转动穿设于制备筒1底端；

连接轴10，套设有研磨筒13，并连接于驱动杆26，驱动杆26转动时，驱使研磨筒13以驱动杆26为轴心做圆周运动；

伺服电机8，固定设于制备筒1底端，且伺服电机8的输出轴与驱动杆26相连，以当伺服电机8带动驱动杆26旋转时，以使研磨筒13以驱动杆26为轴心做圆周运动。

在这一实施例当中，具体在通过研磨单元对土样进行研磨时，启动伺服电机8，使输出轴转动来带动驱动杆26进行旋转，从而使其带动连接的连接轴10以驱动杆26为轴心做圆周运动，使得套设在连接轴10上的研磨筒13在制备筒1的底部滚动，对存在于底部的土样进行碾压、研磨。

又在其它的一些实施例当中，如图3所示，一种土壤样品自动化制备系统，驱动杆26上开设有空槽，空槽内设有固定杆11，连接轴10滑动套设于固定杆11，固定杆11上设有压力弹簧12，压力弹簧12与连接轴10相抵接。驱动杆26始终受到压力弹簧12的压力，间接的使得研磨筒13始终与制备筒1的内底面接触，以提高研磨的效率，并且遇到质地稍微硬一些的土样时，使得研磨筒13受到冲击而导致连接轴10自动挤压压力弹簧12，对研磨筒13受到的冲击进行缓冲，来降低各个部件受到的瞬间冲击力来防止损坏，并且压力弹簧12又始终对研磨筒13施加压力，可逐步对土样进行碾压。

如图2与图5所示，根据本发明的另一实施例，一种土壤样品自动化制备系统，过筛单元包括：

筛料斗7，设于制备筒1内，且筛料斗7的过筛区域开设有槽口19，槽口19内设有若干安装杆23；

筛网20，滑动套设于若干安装杆23；

输送管9，贯穿在制备筒1上，其一端与筛料斗7相连，另一端连接于收集单元。

如图2与图3所示，收集单元包括：

收集箱2，设于输送管9一侧，相对输送管9的一侧还设有风机系统3；

过滤芯25，设于收集箱2内，并位于输送管9与风机系统3之间。

在这一实施例当中，具体在进行过筛时，通过启动风机系统3，使其将制备筒1内的气体抽出，利用形成的负压来将研磨精细的土样通过筛料斗7吸出，并通过输送管9输送至收集单元中的收集箱2内，并受到过滤芯25的拦截，使得拦截后的土样掉落至收集箱2中，而又在抽取的过程中，通过的土样会受到筛网20的分选，粒径小于筛网20孔径的土样进入到收集单元内，而粒径大于筛网20孔径的土样受到筛网20的拦截，依靠重力存在于制备筒1底部，等待后续再次研磨。

如图4所示，根据本发明的另一实施例，一种土壤样品自动化制备系统，联动单元包括：

旋转筒17，连接于驱动杆26，其圆周面开设有呈环形的滑行轨道18；

安装架14，固定设于制备筒1内，并开设有滑槽；

活动板15，滑动卡设于滑槽，其顶部固定设有联动销27，联动销27与筛网20相抵接；

滑行销16，设于活动板15上，并滑动卡设于滑行轨道18，以当旋转筒17转动时，使滑行销16沿滑行轨道18运动，以驱使联动销27以第一方向往复运动。

在这一实施例当中，受到吸附的土样会附着在筛网20上，所以本实施例提供一个联动单元，来将驱动杆26和筛网20进行连接，在进行后续研磨时，使得驱动杆26转动的同时同步驱动旋转筒17进行旋转，由于活动板15受到安装架14的限位，使其只能沿第一方向升降运动，所以在旋转筒17的驱动下，使得旋转筒17上的滑行轨道18不断的变化位置，从而驱动卡设在滑行轨道18内的滑行销16沿旋转筒17的轴心往复运动，从而使活动板15上的联动销27持续的顶升筛网20使其抖动，通过抖动的方式将附着在筛网20上的土样进行分离，以提高筛网20的通透性。

在本申请实施例的其他实施例当中，可相对的设置两个活动板15，通过两个联动销27交替的顶升筛网20，可在研磨筒13低速研磨时，还可保证筛网20的高频抖动，提高运行效率。还在本实施例的另一些实施例当中，如图5所示，若干安装杆23上均套设有复位弹簧24，复位弹簧24与筛网20相抵接。在联动销27顶升筛网20时，使得筛网20在若干个安装杆23上滑动，并挤压安装杆23上的复位弹簧24，所以在联动销27向下运动时，使得筛网20在复位弹簧24的挤压以及自身重力的作用下快速下降，保证后续的顶升工作正常进行。

如图6所示，根据本发明的另一实施例，一种土壤样品自动化制备系统，收集箱2内设有卡槽22，过滤芯25滑动卡设于卡槽22；收集箱2的底部也设有一开口，这一开口内滑动设有收集盒21，收集盒21密封连接在这一开口。在这一实施例当中，为了提高过滤芯25的正常工作状态，当过滤芯25工作后，可通过直接取出过滤芯25对其进行清洁即可，方便多次进行使用，并且土样经过过滤芯25拦截后掉落至收集盒21内，当所有样品制备完成后直接取出收集盒21即可得到处理后的成品，而且收集盒21的口径大于收集箱2的内径，避免两者形成缝隙造成土样的遗漏。

如图2所示，根据本发明的另一实施例，一种土壤样品自动化制备系统，制备筒1的开口处铰接有盖板5。在盖板5的作用下，使得制备筒1形成一个封闭的空间，既可避免研磨过筛过程中产生的尘土外溢，也可防止内部制备土样受到外界的污染，而且盖板5可为透明材质，便于观察土样制备进度。如图1与图2所示，制备筒1上至少开设有一个进气口4，进气口4内磁吸覆盖有透气滤膜6。在进气口4的作用下，为风机系统3提供一个完善的进风风源，而且通过透气滤膜6的设置还可将外界的杂质进拦截，避免进入到制备筒1内对土样造成污染。

本申请实施原理为：将制备筒1固定安装于架体上，并将伺服电机8和风机系统3均电连接于PLC控制系统当中，在对制备筒1内的土样进行研磨时，通过控制系统开启伺服电机8，使输出轴转动来带动驱动杆26进行旋转，从而使其带动连接的连接轴10以驱动杆26为轴心做圆周运动，使得套设在连接轴10上的研磨筒13在制备筒1的底部滚动，对存在与底部的土样进行碾压、研磨，一定实现后控制系统关闭伺服电机8并开启风机系统3，通过形成负压来将研磨后粒径小于筛网20孔径的土样通过筛料斗7吸出，并通过输送管9输送至收集单元中的收集箱2内，再经过控制系统来开启伺服电机8并关闭风机系统3，此时对土样再次进行研磨时，通过联动单元同步的驱动筛网20进行抖动，将附着在筛网20上土样进行分离，回到研磨区域再次进行研磨，往复操作，得到符合目标粒径的土壤样本，整个过程自动化控制。

也可通过控制系统来调节风机系统3的风力，来控制伺服电机8和风机系统3同步作业，在进行研磨的作业中通过持续作业的风机系统3对研磨后的土样进行吸附捕集，粒径大于筛网20孔径的土样停留在制备筒1内持续研磨，待精细后被风机系统3吸附捕集，并且通过联动单元同步驱动筛网20抖动，分离附着土样。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种土壤样品自动化制备系统，其特征在于，包括：

制备筒(1)，顶部开设有用于投放样品的开口；

研磨单元，设于所述制备筒(1)底端，用于样品的研磨；

过筛单元，设于所述制备筒(1)内，且过筛区域与所述研磨单元相对应；

联动单元，连接于所述研磨单元与所述过筛单元之间，以当研磨单元运动时，驱动过筛单元的过筛区域沿第一方向往复运动；其中，第一方向与所述制备筒(1)的径向垂直；以及，

收集单元，位于所述制备筒(1)一侧，并与所述过筛单元相连。

2.如权利要求1所述的一种土壤样品自动化制备系统，其特征在于，所述研磨单元包括：

驱动杆(26)，转动穿设于所述制备筒(1)底端；

连接轴(10)，套设有研磨筒(13)，并连接于所述驱动杆(26)，所述驱动杆(26)转动时，驱使所述研磨筒(13)以所述驱动杆(26)为轴心做圆周运动；

伺服电机(8)，固定设于所述制备筒(1)底端，且所述伺服电机(8)的输出轴与所述驱动杆(26)相连，以当伺服电机(8)带动所述驱动杆(26)旋转时，以使所述研磨筒(13)以所述驱动杆(26)为轴心做圆周运动。

3.如权利要求2所述的一种土壤样品自动化制备系统，其特征在于，所述驱动杆(26)上开设有空槽，空槽内设有固定杆(11)，所述连接轴(10)滑动套设于所述固定杆(11)，所述固定杆(11)上设有压力弹簧(12)，所述压力弹簧(12)与所述连接轴(10)相抵接。

4.如权利要求2所述的一种土壤样品自动化制备系统，其特征在于，所述过筛单元包括：

筛料斗(7)，设于所述制备筒(1)内，且筛料斗(7)的过筛区域开设有槽口(19)，所述槽口(19)内设有若干安装杆(23)；

筛网(20)，滑动套设于若干安装杆(23)；

输送管(9)，贯穿在所述制备筒(1)上，其一端与所述筛料斗(7)相连，另一端连接于所述收集单元。

5.如权利要求4所述的一种土壤样品自动化制备系统，其特征在于，所述联动单元包括：

旋转筒(17)，连接于所述驱动杆(26)，其圆周面开设有呈环形的滑行轨道(18)；

安装架(14)，固定设于所述制备筒(1)内，并开设有滑槽；

活动板(15)，滑动卡设于滑槽，其顶部固定设有联动销(27)，所述联动销(27)与所述筛网(20)相抵接；

滑行销(16)，设于所述活动板(15)上，并滑动卡设于所述滑行轨道(18)，以当旋转筒(17)转动时，使滑行销(16)沿滑行轨道(18)运动，以驱使联动销(27)以第一方向往复运动。

6.如权利要求4所述的一种土壤样品自动化制备系统，其特征在于，若干安装杆(23)上均套设有复位弹簧(24)，所述复位弹簧(24)与所述筛网(20)相抵接。

7.如权利要求4所述的一种土壤样品自动化制备系统，其特征在于，所述收集单元包括：

收集箱(2)，设于所述输送管(9)一侧，相对所述输送管(9)的一侧还设有风机系统(3)；

过滤芯(25)，设于所述收集箱(2)内，并位于所述输送管(9)与所述风机系统(3)之间。

8.如权利要求7所述的一种土壤样品自动化制备系统，其特征在于，所述收集箱(2)内设有卡槽(22)，所述过滤芯(25)滑动卡设于所述卡槽(22)；所述收集箱(2)的底部也设有一开口，这一开口内滑动设有收集盒(21)。

9.如权利要求1所述的一种土壤样品自动化制备系统，其特征在于，所述制备筒(1)的开口处铰接有盖板(5)。

10.如权利要求1所述的一种土壤样品自动化制备系统，其特征在于，所述制备筒(1)上至少开设有一个进气口(4)，所述进气口(4)内磁吸覆盖有透气滤膜(6)。

Images