一种集采集、破碎、冻干、收集于一体的土壤前处理装置的制作方法

本发明属于土壤处理技术领域，具体是涉及一种集采集、破碎、冻干、收集于一体的土壤前处理装置。

背景技术：

土壤作为农业生产的主要载体和生态环境的重要组成部分，其质量好坏很大程度上决定了农业产品质量的高低，并影响人类健康和生活质量。随着人类对土壤的开发利用强度的增大，土壤污染已成为日益严重的生态和社会问题。

目前，土壤污染防治法已正式发布，相关的法规及标准体系正在逐步完善，全国土壤环境监测系统的建设、污染土壤防治技术的研发正在如火如荼的进行中。作为土壤监测及修复技术研发重要的一环，样品前处理至关重要。土壤样品前处理要求土壤保持形态，尽可能少的物质流失，为准确判定土壤性质保驾护航。对于土壤，根据污染物的不同特性，可以选用不同的前处理方法。根据相关经验，在土壤检测分析过程中，有60％的分析误差来源于样品的前处理方法。

目前现有技术中对于土壤采样和前处理往往是分开进行的，先进行取样，再在实验室中对取样土壤样本进行前处理，这样就存在土壤在取样后至前处理过程中会发生挥发性物质挥发流失、生物活性成分失活等情况，所以，在土壤取样后快速对土壤样本进行处理，保证土壤中挥发性物质不流失以及生物活性成分不失活是十分重要的，所以，本发明设计了一种集采集、破碎、冻干、收集于一体的土壤前处理装置。

技术实现要素：

针对上述存在的问题，本发明提供了一种集采集、破碎、冻干、收集于一体的土壤前处理装置。

本发明的技术方案是：一种集采集、破碎、冻干、收集于一体的土壤前处理装置，主要包括移动撑座、采集装置、分离装置、破碎装置、冻干装置和收集装置，

所述移动撑座包括主轴和通过轴承活动安装在所述主轴两端的滚轮，主轴上贯穿设有两个对称的孔槽，所述孔槽用于贯穿安装用于支撑土壤前处理装置的主撑座，所述主撑座前侧设有用于支撑所述采集装置的采集撑座，主撑座后侧设有用于从上到下依次对所述分离装置、破碎装置、冻干装置和收集装置进行支撑的处理撑座，

所述采集装置包括活动套接在所述采集撑座上的锤击装置和用于伸入土壤中进行土壤取样的取样管，所述锤击装置的输出端与所述取样管连接，用于将取样管锤击入土壤中取样，

所述分离装置包括竖直设置在分离装置内部用于放置所述取样管的分离管槽和活动设置在所述分离管槽内部的分离活塞，

所述破碎装置包括设置在所述分离管槽下端出口侧用于对分离出取样管内土壤进行切削破碎的破碎臂，与所述破碎臂连接用于为破碎臂提供驱动力的破碎电机，

所述冻干装置包括连接设置在所述分离装置下方的冻干室和用于为所述冻干室内喷射低温冷冻喷雾的喷雾装置，所述冻干室下端设有用于收集喷雾冷冻后土壤样本的锥形斗，所述锥形斗下端连接有用于将所述冷冻后土壤样本输送至所述收集装置内的输送管，所述喷雾装置包括用于存储去离子水的存储罐，与存储罐连接用于对存储罐内去离子水进行雾化的雾化器，与所述雾化器连接用于对雾化后去离子水进行降温的制冷装置，与所述制冷装置连接用于对降温后雾化去离子水进行加压的加压泵和与所述加压泵分别连接且均匀设置在所述冻干室内侧壁上的喷雾头，

所述收集装置包括连接在所述冻干室出料口的保温收集罐。

进一步地，所述孔槽上下两侧的主撑座管道上活动设有限位螺母，限位螺母的作用是在土壤前处理装置移动或工作时，限制主撑座与主轴的相对位移，提高土壤前处理装置的稳定性。

进一步地，所述主撑座上设有防滑握柄，使操作人员在移动或握持土壤前处理装置时不易发生滑动。

进一步地，所述采集撑座上设有用于定位所述取样管的定位环，所述定位环与所述锤击装置的输出端位于同一竖直线上，使取样管与锤击装置的输出端位于同一竖直线上，避免偏移造成取样管损坏或取样失败。

进一步地，所述锤击装置包括用于嵌接所述取样管上端的锤击槽，所述锤击槽内活动设有用于锤击取样管的锤击锤，所述锤击锤通过活塞杆活动连接在电机的转动盘侧部上，用于通过电机带动转动盘转动从而通过带动锤击锤在锤击槽内作上下往复运动，对取样管顶端作持续性锤击，通过电机带动锤击锤上次往复对取样管进行锤击，节省了人力并且锤击时间短、取样效率高。

进一步地，所述取样管设有多个，且相邻两个取样管之间通过螺纹旋接，满足不同深度土壤取样需求。

进一步地，所述破碎臂包括用于切削土壤样本的切削刀片和连接在所述切削刀片下方用于对切削后土壤样本进行进一步破碎的破碎槽，切削刀片将土壤样本切削为片状，破碎槽将片状土壤样本破碎为颗粒状，便于冷冻收集。

进一步地，所述输送管下部上均匀设有用于通过冷冻后土壤样本中混合冷凝水的筛孔，且输送管下方设有用于将通过筛孔的冷凝水传输至所述存储罐循环利用的循环泵，避免多余的冷凝水影响土壤样本的收集保存，并且冷凝水循环利用可以节省成本。

本发明的工作原理是：选取取样地点，通过滚轮将移动撑座移动至取样地点，并将定位环移动至取样点上，通过旋转限位螺母使支撑座下降至接触地面并用限位螺母固定，将取样管插入定位环定位的取样点上，并且将取样管顶端插入锤击装置的锤击槽内，开启电机带动转动盘转动，转动盘上连接的活塞杆上端作圆周运动，从而带动锤击锤在锤击槽内作上下往复运动，对取样管进行锤击是取样管伸入土壤中，根据取样深度在取样管上继续旋接取样管，锤击步骤同上，取样管达到预定深度后，将移动撑座挪至一侧，将取样管拔出，选取预定取样深度处的取样管放置在分离装置的分离管槽内，通过按压分离活塞将取样管内土壤样本与取样管分离，分离出的土壤样本经破碎装置的破碎臂破碎，分离破碎后的土壤样本进入冻干室内，在下降过程中被喷雾头喷射处的冷冻喷雾冷冻冰封，冷冻后的土壤样本通过输送管输送至收集装置的保温收集罐中保存备用。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种集采集、破碎、冻干、收集于一体的土壤前处理装置，尤其适用于户外土壤采集处理时候，通过将采集装置和前处理装置集为一体，可以在取样后直接对土壤样本进行处理，避免土壤中的物质流失，影响土壤检测分析的精确性，通过设置锤击装置对可多段组合的取样管进行锤击，在预定深度土壤处快速取样，设置分离装置将取样管内土壤样本剥离，设置破碎装置将一体的土壤样本破碎便于保存，设置冻干装置将土壤样本用去离子水进行冷冻封存，可以避免挥发性物质流失和生物活性成分失活，设置收集装置对处理后的土壤样本进行保存备用。总之，本发明具有结构新颖、操作方便、处理效果好、成分流失率低等优点。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的主撑座结构示意图；

图3是本发明的锤击装置结构示意图；

图4是本发明的取样管结构示意图；

图5是本发明的分离装置与破碎装置结构示意图；

图6是本发明采集撑座结构示意图；

图7是本发明的冻干装置结构示意图。

其中，1-移动撑座、11-主轴、111-轴承、12-滚轮、13-主撑座、131-采集撑座、1311-定位环、132-处理撑座、133-限位螺母、134-防滑握柄、2-采集装置、21-锤击装置、211-锤击槽、212-锤击锤、213-活塞杆、214-电机、215-转动盘、22-取样管、3-分离装置、31-分离管槽、32-分离活塞、4-破碎装置、41-破碎臂、411-切削刀片、412-破碎槽、42-破碎电机、5-冻干装置、51-冻干室、511-锥形斗、512-输送管、513-循环泵、52-喷雾装置、521-存储罐、522-雾化器、523-制冷装置、524-加压泵、525-喷雾头、6-收集装置、61-保温收集罐。

具体实施方式

为便于对本发明技术方案的理解，下面结合附图1-7和具体实施例对本发明做进一步的解释说明，实施例并不构成对发明保护范围的限定。

实施例：如图1所示，一种集采集、破碎、冻干、收集于一体的土壤前处理装置，主要包括移动撑座1、采集装置2、分离装置3、破碎装置4、冻干装置5和收集装置6，

移动撑座1包括主轴11和通过轴承111活动安装在主轴11两端的滚轮12，主轴11上贯穿设有两个对称的孔槽112，孔槽112用于贯穿安装用于支撑土壤前处理装置的主撑座13，孔槽112上下两侧的主撑座13管道上活动设有限位螺母133，如图2、6所示，主撑座13前侧设有用于支撑采集装置2的采集撑座131，采集撑座131上设有用于定位取样管22的定位环1311，定位环1311与锤击装置21的输出端位于同一竖直线上，主撑座13后侧设有用于从上到下依次对分离装置3、破碎装置4、冻干装置5和收集装置6进行支撑的处理撑座132，主撑座13上设有防滑握柄134，

采集装置2包括活动套接在采集撑座131上的锤击装置21和用于伸入土壤中进行土壤取样的取样管22，锤击装置21的输出端与取样管22连接，用于将取样管22锤击入土壤中取样，如图3所示，锤击装置21包括用于嵌接取样管22上端的锤击槽211，锤击槽211内活动设有用于锤击取样管22的锤击锤212，锤击锤212通过活塞杆213活动连接在电机214的转动盘215侧部上，用于通过电机214带动转动盘215转动从而通过带动锤击锤212在锤击槽211内作上下往复运动，对取样管22顶端作持续性锤击，如图4所示，取样管22设有多个，且相邻两个取样管22之间通过螺纹旋接，

如图5所示，分离装置3包括竖直设置在分离装置3内部用于放置取样管22的分离管槽31和活动设置在分离管槽31内部的分离活塞32，

破碎装置4包括设置在分离管槽31下端出口侧用于对分离出取样管22内土壤进行切削破碎的破碎臂41，与破碎臂41连接用于为破碎臂41提供驱动力的破碎电机42，破碎臂41包括用于切削土壤样本的切削刀片411和连接在切削刀片411下方用于对切削后土壤样本进行进一步破碎的破碎槽412，

如图7所示，冻干装置5包括连接设置在分离装置3下方的冻干室51和用于为冻干室51内喷射低温冷冻喷雾的喷雾装置52，冻干室51下端设有用于收集喷雾冷冻后土壤样本的锥形斗511，锥形斗511下端连接有用于将冷冻后土壤样本输送至收集装置6内的输送管512，喷雾装置52包括用于存储去离子水的存储罐521，与存储罐521连接用于对存储罐521内去离子水进行雾化的雾化器522，与雾化器522连接用于对雾化后去离子水进行降温的制冷装置523，与制冷装置523连接用于对降温后雾化去离子水进行加压的加压泵524和与加压泵524分别连接且均匀设置在冻干室51内侧壁上的喷雾头525，输送管512下部上均匀设有用于通过冷冻后土壤样本中混合冷凝水的筛孔，且输送管512下方设有用于将通过筛孔的冷凝水传输至存储罐521循环利用的循环泵513，

收集装置6包括连接在冻干室51出料口的保温收集罐61，

上述电机214可选用tdmk步进电机，破碎电机42可选用yr4504破碎电动机，循环泵513可选用isg液体循环泵，雾化器522可选用ku1011高压工业雾化器，制冷装置523可选用zp51k5e涡旋压缩制冷装置，加压泵524可选用dtft气体增压泵，保温收集罐61可选用双层夹套低温保存罐。

上述实施例的工作方法是：选取取样地点，通过滚轮12将移动撑座1移动至取样地点，并将定位环1311移动至取样点上，通过旋转限位螺母133使支撑座13下降至接触地面并用限位螺母133固定，将取样管22插入定位环1311定位的取样点上，并且将取样管22顶端插入锤击装置21的锤击槽211内，开启电机214带动转动盘215转动，转动盘215上连接的活塞杆213上端作圆周运动，从而带动锤击锤212在锤击槽211内作上下往复运动，对取样管22进行锤击是取样管22伸入土壤中，根据取样深度在取样管22上继续旋接取样管22，锤击步骤同上，取样管22达到预定深度后，将移动撑座1挪至一侧，将取样管22拔出，选取预定取样深度处的取样管22放置在分离装置3的分离管槽31内，通过按压分离活塞32将取样管22内土壤样本与取样管22分离，分离出的土壤样本经破碎装置4的破碎臂41破碎，分离破碎后的土壤样本进入冻干室51内，在下降过程中被喷雾头525喷射处的冷冻喷雾冷冻冰封，冷冻后的土壤样本通过输送管512输送至收集装置6的保温收集罐61中保存备用。