一种作物根系自动清洗装置的制作方法

本发明属于农业试验技术领域，尤其是涉及一种根系清洗装置。

背景技术：
作物根系是作物试验研究中重要的内容之一，由于根系生长的土壤环境，使得根系难以直接观察，因而根系的试验研究往往滞后于地上部，虽然也出现了X-射线、CT扫描等方法可以无损观测部分根系，但是这些技术硬件成本高，还受到土壤质地与根系类型等的限制而难以推广应用，根系的破坏性取样依然是主要的根系样品采集和观测步骤。根系人工清洗工作繁琐、耗时，清洗过程中还存在根系损失，特别是如小麦、水稻等作物的须根系，数量大、分枝多、直径细小，根系更是难以清洗。因此，需要一种实用高效的根系清洗装置来减轻人工操作的工作量，提高清洗质量。

技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种作物根系自动清洗装置，解决根系清洗工作繁琐耗时、根系损失、清洗质量差的问题。本发明的技术方案是：一种作物根系自动清洗装置，包括清洗架，清洗架内设有清洗桶、沉降桶、清洗滚筒、动力驱动设备、超声波发生器、换能器和进出水系统，超声波发生器与换能器连接，换能器安装在清洗桶上，清洗桶、沉降桶为上方开口的桶形，所述清洗桶内竖向间隔设有一个以上的隔板，隔板将清洗桶内部分隔为相互独立的空间，隔板底部高于清洗桶的桶底，清洗桶内横向设有的两层或两层以上的收集网盘，最底层的收集网盘位于隔板的底边处，最底层的收集网盘位于清洗桶的桶底的上方，收集网盘与清洗桶可拆卸连接，收集网盘位于隔板的两侧；所述清洗桶的两侧对应各设有转轴，清洗滚筒通过转轴与清洗桶转动连接，清洗滚筒位于清洗桶的上部，清洗滚筒与转轴之间为可拆卸连接，清洗滚筒包括主轴和横向间隔连接在主轴上的多个滚筒单元，滚筒单元位于相应的隔板的两侧，滚筒单元为圆柱形，滚筒单元包括圆筒形筛分装置和连接在圆筒形筛分装的两端的端面封板，圆筒形筛分装置为圆筒形的带筛孔的筛网或沿圆周方向间隔分布的多个筛杆，单根筛杆沿轴向设置；主轴位于隔板的上方，隔板的顶部位于相邻滚筒单元之间的间隔内，所述主轴与电机驱动连接；清洗桶包括前侧板和后侧板，隔板的前后侧边分别与前侧板和后侧板连接，所述后侧板的底端向前倾斜设置，所述换能器安装在后侧板上；沉降桶内横向设有可拆卸的泥沙过滤网，沉降桶上在泥沙过滤网的上侧设有出水孔，在泥沙过滤网的下侧设有进水孔，所述进出水系统包括进水管、水位探头、喷头和水泵，水位探头设在清洗桶内，清洗桶的桶底设有排水孔，所述清洗桶的排水孔通过管路与沉降桶的进水孔连接，沉降桶的出水孔通过管路与水泵的进水口连接，水泵的出水口通过管路与喷头连接，喷头的喷出方向朝向清洗滚筒。优选的是，滚筒单元上均铰接有用于放入根系的活动门，活动门与滚筒单元之间设有用于锁紧的锁扣。优选的是，筛杆两端分别连接在两侧的端面封板上，端面封板为不锈钢面板，筛杆为细不锈钢筋。优选的是，所述转轴连接有链轮或带轮，链轮或带轮与电机传动连接。优选的是，所述清洗桶的排水孔与沉降桶的进水孔的连接管路上设有常闭电磁阀，沉降桶的出水孔与水泵的进水口的连接管路上设有常闭电磁阀。优选的是，清洗架的底部连接有车轮。优选的是，清洗桶的底部竖向连接有支腿。优选的是，靠近清洗桶内壁的收集网盘与清洗桶内壁连接。优选的是，所述主轴一端通过第一轴套与相邻的转轴连接，所述主轴的另一端通过可左右活动的第二轴套与相邻的转轴连接；主轴与第一轴套、第二轴套之间均通过与主轴垂直的销轴连接。优选的是，喷头位于清洗滚筒的上方。优选的是，沉降桶底部设有排水孔；超声波发生器为可调功率超声波发生器。该装置通过清洗滚筒滚动、超声波振荡等方式逐级分解土块清洗根系，利用不同大小的不锈钢网收集根系样品，减少样品损失，利用沉降桶可以将水循环使用达到节约用水的目的。该装置可以用于清洗各类带有根系样品的土壤土块，特别适用于水稻、小麦等的数量大、直径细小、分枝多等特点的须根系的清洗。本发明专利的有益效果是：适合多种根系的清洗工作，可以同时进行1~3个样品的作业，可以通过时控等实现自主清洗，进而减轻根系清洗劳动强度，提高效率，保证根系样品的清洗质量，减少清洗过程中的根系损失，可以循环用水、节约用水。附图说明附图1为本发明的示意图；附图2为本发明的内部结构示意图；附图3为清洗桶的结构示意图；附图4为清洗滚筒的结构示意图；附图5为沉降桶的结构示意图；附图6为进出水系统的结构示意图;图7是链传动的结构示意图；图8是清洗滚筒的主轴与两侧的转轴的连接示意图。具体实施方式如图1、2所示，本发明的一种作物根系自动清洗装置主要由清洗架1、清洗桶3、沉降桶5、可调功率超声波发生器3-8、电动机3-3、清洗滚筒4、上层网盘3-6、进出水系统6、电源控制箱1-3等构成。清洗桶3与沉降桶5分左右放置于清洗架1内部的底面上，水泵6-4、泥沙过滤网5-1、电磁阀、水管、喷头6-5组成进出水系统6。清洗架1整体外观呈长方体，包括设在清洗架1顶部的外盖1-1、设在清洗架1前侧的对开的门1-2、连接在清洗架1右侧侧壁的电源控制箱1-3，门1-2上设有门把手1-4，清洗架1底部安装有橡胶万向轮1-5。电源控制箱1-3中安装有时控开关和水位控制器等电器的电源开关等。清洗架1的底部设有可调功率超声波发生器3-8和电动机3-3。如图3所示，清洗桶3为上大下小的梯形箱体，清洗桶3的上方为开口，清洗桶3的竖向截面为直角梯形，清洗桶3的上方开口和底面均为矩形，上方开口面积大于底面面积。清洗桶3包括竖直的前侧板3-12、左侧板3-13、右侧板3-14、倾斜的后侧板3-11、水平的底板3-15。左侧板3-13与右侧板3-14平行。清洗桶3的底部连接有四个支腿3-10，四个支腿3-10放在清洗架1上，使清洗桶3的底与清洗架1之间竖向留有间距。清洗桶3的底部设有排水孔3-16。清洗桶3内竖向均匀设有两个（或两个以上）隔板3-5，隔板3-5的前、后侧边分别与清洗桶3的前侧板3-12和后侧板3-11压靠。隔板3-5将清洗桶3的内部空间分割为三个（或三个以上）空间。隔板3-5的后侧边的倾斜角度以及倾斜方向与清洗桶3的后侧板3-11的倾斜角度以及倾斜方向一致。隔板3-5的顶边与清洗桶3的上沿有一定的高度差。后侧板3-11中部安装有换能器3-9，换能器3-9与可调功率超声波发生器3-8连接。可调功率超声波发生器3-8通过安装于倾斜的后侧板3-11中部的换能器3-9对桶内水形成振荡作用。隔板3-5将清洗桶3的内部空间分割的每个空间内，均从上到下依次设有可以活动取出的收集网盘：上层网盘3-6和下层网盘3-7（网盘的数量也可以为两层以上）。上层网盘3-6和下层网盘3-7均沿横向水平设置。上层网盘3-6位于隔板3-5的中间位置，下层网盘3-7位于隔板3-5的底部位置。下层网盘3-7与清洗桶3的底板3-15之间留有间距。如图4所示，清洗滚筒4整体由3个分隔开的滚筒单元4-6串联安装组成，滚筒单元4-6为中空的圆筒状，3个分隔开的滚筒单元4-6的中心通过主轴4-2不锈钢管连接，主轴4-2为不锈钢管。滚筒单元4-6的左右两侧面由两个圆形的端面封板4-1封住，端面封板4-1采用不锈钢面板，两个圆形的端面封板4-1之间沿轴向焊接有一圈横向的筛杆4-5,筛杆4-5采用细不锈钢筋，筛杆4-5沿周向均匀分布，类似于鼠笼形。滚筒单元4-6上均开有活动门4-3，用于放入根系，关闭后通过锁扣4-4固定。如图4、7、8所示，清洗滚筒4安装于清洗桶3内的上部，清洗桶3的左侧板3-13与右侧板3-14对应分别转动连接有转轴3-1、3-4，转轴3-1的左端设有链轮3-17（4分08B型22齿），电动机3-3的轴端安装有链轮3-18（4分08B型22齿），链轮3-17与3-18之间通过链条3-2（4分链条）链传动连接。转轴3-1固定焊接有第一轴套4-7，转轴3-4的左端连接有可左右活动的第二轴套4-8。清洗滚筒4安装时，将主轴4-2左端先插入转轴3-1端的第一轴套4-7内后，向左移动第二轴套4-8套住主轴4-2的右端，以3个销轴4-9、4-10和4-11（M12型304不锈钢GB882带眼销轴）固定主轴4-2两端。主轴4-2位于各个隔板3-5的上方，各滚筒单元4-6之间的间隔使滚筒单元4-6转动时不会与隔板3-5发生位置上的干涉。滚筒单元4-6位于隔板3-5的两侧。如图5所示，沉降桶5整体为长方体上开口的不锈钢箱体，在沉降桶5中下部安装有可拆卸的泥沙过滤网5-1，沉降桶5一侧中部和下部分别开有出水孔5-2和进水孔5-3，底部有排水孔5-4。沉降桶5底部设有支腿5-5。如图6所示，进出水系统6包括进水管6-1、喷头6-5、检测水位高度的水位探头6-2、水泵6-4，一排喷头6-5设在清洗滚筒4后侧或上方，喷头6-5的喷出方向朝向清洗滚筒4。水位探头6-2安装在清洗桶3内的上部，水泵6-4安装在清洗桶3的后侧板3-11的后方。水泵6-4的出水口与通过管路与喷头6-5连通，水泵6-4的进水口通过管路与沉降桶5的出水孔5-2连接；清洗桶3的排水孔3-16与沉降桶5的进水孔5-3之间设有连通管路，该管路上设有常闭电磁阀6-7，将清洗桶3底部的排水孔3-16与沉降桶5的进水孔5-3连通；出水孔5-2的开闭由常闭电磁阀6-6控制。进水管6-1接自来水或其他水源，当水位达到水位探头6-2位置时控制常闭电磁阀6-3的关闭，水泵6-4将沉降桶5中的水抽出，通过喷头6-5对清洗滚筒4进行喷淋，常闭电磁阀6-6控制沉降桶5上出水孔5-2的开闭，常闭电磁阀6-7控制清洗桶3与沉降桶5连通，常闭电磁阀6-8和6-9控制水通过排水管6-10向外排放污水。使用过程为：第一步，使用前，将进水管6-1与自来水或其它水源接通，当清洗桶3内蓄水至水位控制器的水位探头6-2处，电磁阀关闭断开进水。第二步，将带有根系的土壤样品置于清洗滚筒4内，电动机3-3驱动清洗滚筒4滚动，喷头6-5喷水对清洗滚筒4内土壤样品进行喷淋。大的土块经清洗滚筒4的转动分解为小块漏入下方放置的上层网盘3-6和下层网盘3-7上，根据土块土壤质地与状态调整超声波发生器3-8的功率，避免功率过高对根系样品造成损伤，换能器3-9对漏入下方的小土块进一步粉碎清洗，超声波功率根据土壤质地调节为适当大小，分层网架设置有两层活动可拆卸的收集网盘：上层网盘3-6和下层网盘3-7，根据根系样品的特点选择网盘的层数与收集网盘的规格，整个样品实现根系样品和土壤的分离。经过清洗桶内的含有泥沙的水通过底部排水孔3-16与沉降桶5的进水孔5-3连通，当水泵6-4工作时，由于水位差使得清洗桶3内的水向沉降桶5流动，而沉降桶5内的过滤网能够对泥沙过滤后由水泵6-4抽出循环用水。通过将水位控制器、水泵6-4、电磁阀、超声波等电器的开关控制集中于电源控制箱1-3内，并与时间开关连接，可以实现清洗作业的自动顺序作业。作业完毕，可以打开电磁阀排水；根系清洗完成后，打开销轴将清洗滚筒从清洗桶3内取出，挑拣出清洗滚筒4和上层网盘3-6和下层网盘3-7上的根系。最后需要说明的是：周向设置的细不锈钢筋也可以采用圆筒形的筛网，筛网上设有筛孔，也能对作物的根系起到清洗的目的。转轴3-1与电动机3-3之间也可以采用带传动的传动方式，这样的近似变换均落在本发明的保护范围内。