一种预制海草种子泥丸的自动化装置和方法与流程

本发明涉及海洋生态修复，特别是涉及海草床生态修复。

背景技术：

1、海草床是地球生物圈最高产的生态系统之一，具有重要的生态廊道作用，是“鱼湾草礁”共同体的重要组成部分，对生态环境的改善和调节发挥关键与重要作用。然而自1990年后全球海草床以每年7％的速率在减少，海草床保护与修复已引起人们的高度重视，并成为当今生态修复的热点之一。

2、海草床修复的主要方法有种子法、移植法和生境修复法，其中种子法和移植法是目前的主要修复方法。但种子法的成苗率较低，其主要原因在于，在海床环境中，种子易被海流冲走，或者被海底动物吃食，故种子播种时，一般需要预制为泥丸，泥丸的需求量较大，但人工预制泥丸的效率太低，无法满足播种需求。

技术实现思路

1、针对上述需求和存在的问题，在这里提出发明，即一种预制海草种子泥丸的自动化装置和方法，具体设计方案如下：

2、一种预制海草种子泥丸的自动化装置，该装置包括：底质准备与给料结构、种子配料准备与给料结构、搓圆成型结构、泥丸盘装结构、支架(20)等；

3、所述底质准备与给料结构包括：粘土给料与计量结构(1)、细沙给料与计量结构(2)、底质给水与计量结构(3)、底质混合搅拌器(4)、底质混合箱(35)、底质给料滑架(5)、底质给料计量螺旋(6)、夹心出料整形短管(14)等；底质给料计量螺旋(6)的外壳体支撑固定在支架(20)上；底质给料计量螺旋(6)尾端下部的出料口为锥形，上大下小，出料口下端通过法兰连接夹心出料整形短管(14)；底质给料滑架(5)的出料口与底质给料计量螺旋(6)的进料口通过法兰连接，并借此法兰，底质给料滑架(5)坐落在底质给料计量螺旋(6)之上；底质混合箱(35)的出料口与底质给料滑架(5)的进料口通过法兰连接，并借此法兰，底质混合箱(35)坐落在底质给料滑架(5)之上；底质混合箱(35)的顶面面板上设置粘土进料口、细沙进料口、底质给水进料口；粘土给料与计量结构(1)的出料口与底质混合箱(35)顶面的粘土进料口通过法兰连接，并借此法兰，粘土给料与计量结构(1)坐落在底质混合箱(35)的顶面之上；细沙给料与计量结构(2)的出料口与底质混合箱(35)顶面的细沙进料口通过法兰连接，并借此法兰，细沙给料与计量结构(2)坐落在底质混合箱(35)的顶面之上；底质给水与计量结构(3)的出料口与底质混合箱(35)顶面的底质给水进料口通过法兰连接，并借此法兰，底质给水与计量结构(3)坐落在底质混合箱(35)的顶面之上；底质混合搅拌器(4)用于将进入底质混合箱(35)内的粘土、细沙和海水搅拌均匀，底质混合搅拌器(4)通过法兰连接坐落于底质混合箱(35)的顶面之上并向下伸入到底质混合箱(35)内；

4、所述种子配料准备与给料结构包括：种子配料粘土给料与计量结构(7)、种子给料与计量结构(8)、种子配料给水与计量结构(9)、种子配料混合搅拌器(10)、种子配料混合箱(36)、种子配料给料滑架(11)、种子配料给料计量螺旋(12)、种子配料出料整形长管(13)等；种子配料给料计量螺旋(12)的外壳体支撑固定在支架(20)上；种子配料给料计量螺旋(12)尾端下部的出料口为锥形，上大下小，出料口下端通过法兰连接种子配料出料整形长管(13)，种子配料出料整形长管(13)竖直向下通过套管法兰穿过底质给料计量螺旋(6)的尾端，并向下插入到底质给料计量螺旋(6)的锥形出料口内，种子配料出料整形长管(13)下端端口与底质给料计量螺旋(6)出料口的四周不接触具有间隙；种子配料给料滑架(11)的出料口与种子配料给料计量螺旋(12)的进料口通过法兰连接，并借此法兰，种子配料给料滑架(11)坐落在种子配料给料计量螺旋(12)之上；种子配料混合箱(36)的出料口与种子配料给料滑架(11)的进料口通过法兰连接，并借此法兰，种子配料混合箱(36)坐落在种子配料给料滑架(11)之上；种子配料混合箱(36)的顶面面板上设置种子配料粘土进料口、种子进料口、种子配料给水进料口；种子配料粘土给料与计量结构(7)的出料口与种子配料混合箱(36)顶面的种子配料粘土进料口通过法兰连接，并借此法兰，种子配料粘土给料与计量结构(7)坐落在种子配料混合箱(36)的顶面之上；种子给料与计量结构(8)的出料口与种子配料混合箱(36)顶面的种子进料口通过法兰连接，并借此法兰，种子给料与计量结构(8)坐落在种子配料混合箱(36)的顶面之上；种子配料给水与计量结构(9)的出料口与种子配料混合箱(36)顶面的种子配料给水进料口通过法兰连接，并借此法兰，种子配料给水与计量结构(9)坐落在种子配料混合箱(36)的顶面之上；种子配料混合搅拌器(10)用于将进入种子配料混合箱(36)内的粘土、种子和海水搅拌均匀，种子配料混合搅拌器(10)通过法兰连接坐落于种子配料混合箱(36)的顶面之上并向下伸入到子配料混合箱(36)内；

5、所述搓圆成形结构位于前述夹心出料整形短管(14)的正下方，自上而下依次包括泥柱剪刀(15)、搓圆盘(16)和泥丸漏斗(17)；

6、所述泥柱剪刀(15)由液压驱动，液压包括轴向水平的液压缸(21)和活塞(22)，液压缸(21)的外壳体固定支撑在支架(20)上；活塞(22)的底部中心同时铰接第一连杆(23)的一端和第二连杆(24)的一端，第一连杆(23)的另一端铰接第三连杆(26)的一端，第二连杆(24)的另一端铰接第四连杆(27)的一端，第三连杆(26)和第四连杆(27)的中间位置交叉铰接，第三连杆(26)和第四连杆(27)在该铰接点后至末端的内侧分别设置第一刀刃(28)和第二刀刃(29)，其中第一连杆(23)、第二连杆(24)、第三连杆(26)、第四连杆(27)、第一刀刃(28)和第二刀刃(29)共平面且为水平平面；第一刀刃(28)和第二刀刃(29)位于夹心出料整形短管(14)的正下方，可以在水平面内做剪切活动用于剪切夹心出料整形短管(14)下来的竖直的泥柱(30)；第一连杆(23)与第三连杆(26)的铰接点、第二连杆(24)与第四连杆(27)的铰接点均落在固定导向槽(25)内，固定导向槽(25)为长度方向垂直液压缸(21)轴的水平长方体结构，第一连杆(23)与第三连杆(26)的铰接点、第二连杆(24)与第四连杆(27)的铰接点在导向槽(25)内沿导向槽(25)的长度方向做限位滑动；所述泥柱剪刀(15)的工作工程如下：当活塞(22)位于液压缸(21)的轴向最外端时，第一连杆(23)和第三连杆(26)的铰接点、第二连杆(24)和第四连杆(27)的铰接点分别滑行至导向槽(25)的两端，即第三连杆(26)的一端、第四连杆(27)的一端分别滑行至导向槽(25)的两端，因第三连杆(26)与第四连杆(27)的中间部位铰接在一起，在杠杆作用下，第三连杆(26)的另一端、四连杆(27)的另一端，向相反方向张开至最大，泥柱(30)在前述螺旋(6)和螺旋(12)的挤压所用下从张口下落；当活塞(22)向液压缸内运动时，带动第一连杆(23)和第三连杆(26)的铰接点、第二连杆(24)和第四连杆(27)的铰接点分别沿导向槽(25)向中间滑行，即第三连杆(26)的一端、第四连杆(27)的一端分别沿导向槽(25)向中间滑行，因第三连杆(26)与第四连杆(27)的中间部位铰接在一起，在杠杆作用下，第三连杆(26)的另一端、四连杆(27)的另一端也向中间合拢，当活塞(22)到达最高点时，第三连杆(26)的另一端、四连杆(27)的另一端合并，在两个连杆内侧刀刃的作用下，将泥柱(30)剪断，成为泥丸成型前的短柱泥胚；

7、所述搓圆盘(16)，位于泥柱剪刀(15)的下方，其包括驱动电机(37)、驱动轴(38)、动模(31)、静模(32)、泥胚进口(33)、泥丸出口(34)；动模(31)的结构为：圆柱外圆周面上设有断面为半圆形的向内凹的凹槽环；静模(32)的结构为：两个同轴且平行的圆板之间具有间隙，两个圆板外周采用弧形凹面板连接固定，弧形凹面板截面的内表面为半圆形向外凹的凹槽，其中的弧形长度对应的是两个圆板外周采用弧形凹面板连接的周向长度，弧形长度大于1/12小于1/2周长；该弧形凹面板位于动模(31)凹槽环外周组合成断面封闭的圆形通道；静模(32)的两个圆板分别对应的为端面法兰，两个端面法兰同轴位于动模(31)圆柱的两端，并连接配对法兰，该配对法兰固定支撑在支架(20)上；驱动电机(37)的外壳固定支撑在支架(20)上，驱动电机(37)位于静模(32)的一个配对法兰外侧，驱动轴(38)由驱动电机(37)驱动，穿过静模(32)端面法兰对应的中心孔和动模(31)圆柱对应的中心孔，驱动轴(38)与静模(32)不做固定连接，驱动轴(38)与动模(31)圆柱做刚性连接，驱动电机(37)通过驱动轴(38)带动动模(31)圆柱做圆周旋转运动，而静模(32)固定在支架(20)上静止不动，使得动模(31)与静模(33)做相对运动；静模(32)弧形凹面板的一端与泥柱(30)被剪切成的泥胚下落位置相对应设置成泥胚进口(33)，弧形凹面板的一端位于下部设置成泥丸出口(34)；

8、所述泥丸漏斗(17)位于搓圆盘(16)的下方，泥丸漏斗(17)外壳体固定支撑在支架(20)之上，泥丸漏斗(17)由上部的锥形斗和下部的竖直短管组成，上部锥形斗进口正对搓圆盘(16)的泥丸出口(34)；

9、所述泥丸盘装结构位于前述泥丸漏斗(17)的下方，具体包括输送皮带(18)和泥丸盘(19)，输送皮带(18)对应的前后滚筒的滚轴支撑在支架(20)之上，输送皮带(18)上顺序放置多个空置的泥丸盘(19)，空置的泥丸盘(19)在输送皮带(18)作用下移动至正对泥丸漏斗(17)下方垂直短管的出口处，用于接放从搓圆成形机构中成型的泥丸。

10、所述的底质给料滑架(5)和种子配料给料滑架(11)均是一种卸料滑架，主要用于料仓中流动性较差的粘性污泥状物料的卸料，为成熟的装置。

11、利用前述自动化装置实现一种预制海草种子泥丸的作业方法，具体包括以下步骤：

12、第一步：制备底质：利用粘土给料与计量结构(1)、细沙给料与计量结构(2)、底质给水与计量结构(3)向底质混合箱(35)内供给适量的粘土、细沙和海水，其中粘土与细沙的质量比为3：1，经底质混合搅拌器(4)搅拌均匀，制成含水量为60-70％的底质并在底质混合箱(35)内缓存；

13、第二步：制备种子配料：利用种子配料粘土给料与计量结构(7)、种子给料与计量结构(8)、种子配料给水与计量结构(9)向种子配料混合箱(36)内供给适量的粘土、海草种子与海水，其中粘土与种子的质量比由海草种子的播种密度决定，经种子配料混合搅拌器(10)搅拌均匀，制成含水率80-90％的海草种子配料，并在种子配料混合箱(36)内缓存；

14、第三步：制备泥丸：前述制备好的底质混合箱(35)内的底质经底质给料滑架(5)送入底质给料计量螺旋(6)的入口，而后经底质给料计量螺旋(6)挤入尾端出口，形成底质泥柱；同时，前述制备好的海草种子配料混合箱(36)内的种子配料经种子配料给料滑架(11)送入种子配料给料计量螺旋(6)的入口，而后经种子配料给料计量螺旋(12)挤入尾端出口，并经种子配料出料整形长管(13)挤入底质给料计量螺旋(6)的出料口，位于底质泥出料的中心，被底质泥柱包裹，形成种子夹心的泥柱，泥柱经夹心出料整形短管(14)出料；上述夹心泥柱出料被泥柱剪刀(15)剪切为短柱状，泥柱剪刀(15)在剪切过程中，将泥柱周边底质挤压至中心，上下包裹短柱泥内的海草种子夹心，从而形成泥胚；而后泥胚落入下方搓圆盘(16)泥胚进口，进入由动模(31)和静模(32)组成的断面为封闭圆形空间的通道内，在动模和静模的相对旋转运动中，短柱泥胚被磋磨成为圆形，并顺着通道来到搓圆盘(16)的泥丸出口，而后落入泥丸漏斗(17)，经泥丸漏斗(17)落入泥丸盘(19)；随着泥丸的制备，一个个空置泥丸盘(19)在皮带输送机(18)的作用不断被送到泥丸漏斗(17)下方，泥丸盘(19)装满后由人工取走晾晒后备用。

15、该发明具备如下优点：

16、1、该自动化装置预制海草种子泥丸，取代人工制备海草种子泥丸的模式，作业效率高，成本低，可以满足大规模海草种子播种的需求；

17、2、该装置内的海草种子经由粘土带入泥丸夹心内，海草种子给料均匀，不会造成泥丸空心或海草种子过多而浪费；

18、3、该装置中，泥丸大小可以根据夹心泥柱出料短管的直径大小进行调节，海草种子的包裹密度也可以经由种子配料中的粘土和种子给料比例进行调节，操作方便。