本发明涉及一种模拟月壤烘干装置，尤其适用于月球探测任务中模拟月壤的制备，属于机械工程技术领域。
背景技术：
月面采样方式主要包括深层钻井采样和月面表层采样，在月面采样装置研制过程中，为验证采样装置的功能和性能，需要制备与真实月壤匹配的模拟月壤。
在地面试验中，模拟月壤中的含水率会对试验的有效性产生重要影响，根据国内外学者研究，当模拟月壤含水率超过3％时，模拟月壤的粘性等物理特性将发生变化，从而影响试验效果，当模拟月壤含水率不超过1％时，土壤的粘性等物理特性不会有明显的变化。
在地球环境下，空气相对湿度会影响月壤中的含水率，在模拟月壤制备过程中需对其进行烘干处理，严格控制含水率。
现有技术中，通常采用烘干箱对模拟月壤进行烘干，但是存在以下问题：
第一、含水率的控制精度较低，现有烘干箱仅对箱内温度进行了实时监测，并未对模拟月壤含水率进行实时监测，烘干后通过试样称重方式计算模拟月壤的含水率，这种方式对模拟月壤的含水率控制精度较差。
第二、含水率均匀性较差，在使用烘干箱的方式中，模拟月壤在烘干箱中处于静止状态，烘干后，表层模拟月壤含水率较低，但其内部水分向外扩散效果相对较差，内部含水率较表层模拟月壤含水率较高，导致整体模拟月壤含水率的均匀性较差。
技术实现要素：
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，本发明提供了一种模拟月壤烘干装置，通过加热筒、缓冲罐、真空泵和水箱的配合，实现了对模拟月壤含水率的精确控制，克服了传统烘干方法控制精度较低的难题；通过加热筒、转轴和摇臂的配合，确保了模拟月壤在加热筒中均匀受热，解决了传统烘干方法模拟月壤含水率均匀性较差的问题。
本发明的技术解决方案是：
一种模拟月壤烘干装置，包括加热筒、支撑座、压力表、缓冲罐、真空泵、压缩机、水箱、通气管路、第一抽真空管路、第二抽真空管路、排气管路、反吹管路、第一电磁阀、第二电磁阀、转轴和摇臂；
支撑座上分别安装有加热筒、转轴和摇臂，转轴两端分别与加热筒和摇臂固定连接，摇臂驱动加热筒绕转轴旋转，通气管路一端与加热筒连通，通气管路另一端分别与第一抽真空管路和反吹管路连通，第一抽真空管路还与缓冲罐连通，反吹管路还与压缩机连通，第二抽真空管路两端分别与缓冲罐和真空泵连通，排气管路两端分别与真空泵和水箱连通，通气管路、第一抽真空管路、反吹管路上分别安装压力表、第一电磁阀、第二电磁阀。
在上述的一种模拟月壤烘干装置中，所述加热筒采用空心直筒结构，加热筒的横截面形状为正八边形。
在上述的一种模拟月壤烘干装置中，所述加热筒包括内筒、外筒、隔热板、电加热板、过滤网、监测仪、上料阀和下料阀；隔热板粘接在外筒内壁上，电加热板粘接在内筒两侧锥形外壁和内筒中间圆柱状的外壁上，内筒内部安装有过滤网和监测仪，上料阀和下料阀分别安装在内筒和外筒的两端。
在上述的一种模拟月壤烘干装置中，所述支承座采用两侧三角中部u形的箱梁式结构。
在上述的一种模拟月壤烘干装置中，所述缓冲罐为圆柱体，缓冲罐的外径设为ф500mm，缓冲罐的高度设为1000mm，缓冲罐的壁厚设为20mm，缓冲罐采用铸铝罐。
在上述的一种模拟月壤烘干装置中，所述真空泵采用gw200型真空泵。
在上述的一种模拟月壤烘干装置中，所述压缩机采用w-0.67/8型压缩机。
在上述的一种模拟月壤烘干装置中，所述水箱采用正方体结构，水箱的边长设为1m。
在上述的一种模拟月壤烘干装置中，所述通气管路、第一抽真空管路、第二抽真空管路、排气管路、反吹管路均采用外径32mm、壁厚2mm的铝合金管路。
在上述的一种模拟月壤烘干装置中，所述第一电磁阀和第二电磁阀均采用0927500型电磁阀。
在上述的一种模拟月壤烘干装置中，所述监视仪采用rh113-l型监视仪。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
【1】本发明采用电加热和抽湿结合的烘干方式，对模拟月壤内部水分进行加热并将其转化为水蒸气，经真空泵将水蒸气抽除，此烘干方式可实现对模拟月壤的有效烘干，满足地面试验对模拟月壤含水率的要求。
【2】本发明采用摇臂驱动加热筒绕转轴旋转的方式，既能提高模拟月壤受热的均匀性，又能避免模拟月壤在加热筒内形成堆积导致难以排出，减少了操作人员的工作负担。
【3】本发明采用过滤网、缓冲罐和水箱配合的三级除尘过滤方式，有效避免了在抽湿过程中产生较多的粉尘，有利于技术人员清晰准确的观察监测仪和压力表，提升了装置整体的可操作性。
【4】本发明设计了反向吹气管路，在烘干后，使用空气压缩机进行反吹，即可将加热筒内部的气压调整至一个大气压以便下料阀顺利开启，又可吹散过滤网上堆积的模拟月壤。
【5】本发明整体结构紧凑，集成度高，功能结构实现了一体化的设计要求，适用于多种工作环境，且具有较长的使用寿命，在复杂工况下依然能够良好运转，具有通用性强、适用范围广的特点。
【6】本发明的隔热板、电加热板、过滤网、监测仪、转轴、摇臂均为标准件，无需特制，而且便于维修和更换，大幅降低了生产成本，具有广阔的市场应用前景。
附图说明
图1为本发明的结构图
图2为加热筒的结构图
图3为支承座的侧视图
其中：1加热筒；101内筒；102外筒；103隔热板；104电加热板；105过滤网；106监测仪；107上料阀；108下料阀；2支撑座；3压力表；4缓冲罐；5真空泵；6压缩机；7水箱；8通气管路；9第一抽真空管路；10第二抽真空管路；11排气管路；12反吹管路；13第一电磁阀；14第二电磁阀；15转轴；16摇臂；
具体实施方式
为使本发明的方案更加明了，下面结合附图说明和具体实施例对本发明作进一步描述：
如图1～3所示，一种模拟月壤烘干装置，包括加热筒1、支撑座2、压力表3、缓冲罐4、真空泵5、压缩机6、水箱7、通气管路8、第一抽真空管路9、第二抽真空管路10、排气管路11、反吹管路12、第一电磁阀13、第二电磁阀14、转轴15和摇臂16；
支撑座2上分别安装有加热筒1、转轴15和摇臂16，转轴15两端分别与加热筒1和摇臂16固定连接，摇臂16驱动加热筒1绕转轴15旋转，通气管路8一端与加热筒1连通，通气管路8另一端分别与第一抽真空管路9和反吹管路12连通，第一抽真空管路9还与缓冲罐4连通，反吹管路12还与压缩机6连通，第二抽真空管路10两端分别与缓冲罐4和真空泵5连通，排气管路11两端分别与真空泵5和水箱7连通，通气管路8、第一抽真空管路9、反吹管路12上分别安装压力表3、第一电磁阀13、第二电磁阀14。
优选的，加热筒1采用空心直筒结构，加热筒1的横截面形状为正八边形。
优选的，加热筒1包括内筒101、外筒102、隔热板103、电加热板104、过滤网105、监测仪106、上料阀107和下料阀108；
隔热板103粘接在外筒102内壁上，用于隔绝外筒102外部和内筒101内部的热交换。
电加热板104粘接在内筒101两侧锥形外壁和内筒101中间圆柱状的外壁上，用于对模拟月壤进行加热。
内筒101内部安装有过滤网105和监测仪106，分别用于过滤粉尘和实时监测内筒101内部含水率。
监测仪106与外部显示设备通过无线连接，可在外部显示设备实时读取内筒101内部模拟月壤的含水率。
上料阀107和下料阀108分别安装在内筒101和外筒102的两端，分别用于上料和卸料，并对内筒101和外筒102密封。
优选的，支承座2采用两侧三角中部u形的箱梁式结构。
优选的，缓冲罐4为圆柱体，缓冲罐4的外径设为ф500mm，缓冲罐4的高度设为1000mm，缓冲罐4的壁厚设为20mm，缓冲罐4采用铸铝罐。
优选的，真空泵5采用gw200型真空泵。
优选的，压缩机6采用w-0.67/8型压缩机。
优选的，水箱7采用正方体结构，水箱7的边长设为1m。
优选的，通气管路8、第一抽真空管路9、第二抽真空管路10、排气管路11、反吹管路12均采用外径32mm、壁厚2mm的铝合金管路。
优选的，第一电磁阀13和第二电磁阀14均采用0927500型电磁阀。
优选的，监视仪106采用rh113-l型监视仪。
本实施例的工作过程如下：
第一步，打开加热筒1的上料阀107，将待烘干的模拟月壤装入筒内后，盖好上料阀107确保密封；
第二步，开启电加热板104并转动摇臂16，使加热筒1缓慢旋转，对模拟月壤进行均匀加热；
第三步，开启第一电磁阀13，关闭第二电磁阀14；
第四步，10分钟后，开启真空泵5，对加热筒1进行抽湿，在抽湿过程中，实时监测压力表3；
第五步，在烘干过程中，通过监测仪106实时监测内筒101中模拟月壤的含水率，当含水率小于0.5％时，关闭真空泵5和第一电磁阀13；
第六步，当加热筒1旋转至初始位置时，停止转动摇臂16；
第七步，开启第二电磁阀14和压缩机6，对加热筒1内部进行反向吹气，在反向吹气过程中实时监测压力表3的数值，当加热筒1内部气压为一个大气压时，关闭第二电磁阀14、压缩机6和电加热板104；
第八步，检查监测仪106的数值，确认是否符合模拟月壤含水率小于1％的设计要求。若不符合，则返回第二步重新进行调试，直至符合要求为止。
本发明的工作原理是：
待烘干模拟月壤通过上料阀107装入加热筒1后，开启内外筒102夹层中的电加热板104和摇臂16，电加热板104快速加热内筒101，热量通过筒体传导至模拟月壤，摇臂16驱动加热筒1绕转轴15匀速缓慢旋转，使模拟月壤均匀受热；模拟月壤吸热后内部含有的水分蒸发为水蒸气。在电加热板104和摇臂16开启10分钟后，开启第一电磁阀13和真空泵5，对加热筒1内部进行抽湿，将加热筒1内部的水蒸气抽出，经缓冲罐4缓冲后进入水箱7进行再次除尘；待监测仪106数据符合要求后，关闭真空泵5和第一电磁阀13，然后开启第二电磁阀14和空气压缩机6，对加热筒1内部进行反吹，将加热筒1内部的气压调整为一个大气压，并将过滤网105上堆积的模拟月壤吹散。
本发明说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知技术。