新型原位浅层土壤破碎修复装置

本发明土壤修复，具体的说，涉及一种新型原位浅层土壤破碎修复装置。

背景技术：

1、现阶段的各种普通原位土壤破碎修复装置主要是通过强力切削、辊压等形式，改变土壤粒径，增加与药剂结合度。目前场地重金属污染土壤修复采用的装备中，对于浅层的土壤来说，典型的普通原位土壤破碎修复装置参考是农业生产时会用到的旋耕机。在进行土壤破碎时，旋耕机的田地平整效率高，破土碎土能力强，耕完地后地表平坦，也有利于后续药剂喷洒后与土壤的均匀混合，能有效提高土壤修复的能力。但是需要注意到的是，在遇到土壤粘性较大的污染区域时，旋耕机工作时对土壤破碎的程度有所降低，土壤粒度略大，药剂在喷洒后，可能仅附着在块状土壤的表层，土壤修复的效果不好。

2、再者，普通原位土壤破碎修复装置功能比较单一，不能实现集土壤破碎、喷药、土壤药剂混合在一个整体上，如要实现所有功能，则需要较多装置，结构复杂，控制繁杂，破碎率低、均混性不强、自动化程度低等，不能满足目前的土壤修复环境需求。这将不利于原位土壤破碎修复装置的规模化和高质量，同时影响重金属土壤修复的效率性。

3、上述技术问题成为了本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种新型原位浅层土壤破碎修复装置，本发明设计科学、结构紧凑、操作简便、控制方便，集破碎、喷药、混合于一体，使土壤破碎率有效提高、药土均混性增强、自动化程度提高、土壤重金属的钝化效率有效提升。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、新型原位浅层土壤破碎修复装置，包括机架平台、液压履带底盘总成、液压站、蓄电池组、旋耕总成、旋抛总成、储药搅拌总成、药剂泵、喷药总成和操控台，机架平台通过液压升降调节机构水平安装在液压履带底盘总成的正上方，液压站设置在液压履带底盘总成的后桥上部，蓄电池组设置在机架平台的上部，旋耕总成和旋抛总成前后间隔安装在机架平台上，旋耕总成的旋耕部和旋抛总成的旋抛部均转动安装在机架平台的下方且位于液压履带底盘总成的左右两个履带架之间，储药搅拌总成和药剂泵均安装在机架平台上部后侧，喷药总成安装在机架平台上部前侧且位于旋耕总成和旋抛总成中间，喷药总成的喷药端设置在喷药总成的下部且穿过机架平台向下喷药，储药搅拌总成的出药口与药剂泵的进口连接，药剂泵的出口与喷药总成的进药口通过药剂输送管道连接，操控台设置在机架平台的上部后侧外边缘处，液压站通过液压管路分别提供液压动力给液压履带底盘总成和液压升降调节机构，蓄电池组分别提供电源给液压站、旋耕总成、旋抛总成、储药搅拌总成、喷药总成和药剂泵，操控台分别与液压履带底盘总成、旋耕总成、旋抛总成、储药搅拌总成、喷药总成、液压升降调节机构和药剂泵信号连接。

4、液压升降调节机构包括四根双作用单杆活塞式液压缸，四根双作用单杆活塞式液压缸均竖向设置且矩形阵列布置，四根双作用单杆活塞式液压缸的活塞杆均向下伸出，左侧的两根双作用单杆活塞式液压缸的缸体竖直贯穿机架平台的左侧边缘部前后两侧，右侧的两根双作用单杆活塞式液压缸的缸体竖直贯穿机架平台的右侧边缘部前后两侧，四根双作用单杆活塞式液压缸的缸体中部外圆周均通过第一法兰固定连接在机架平台上，左侧的两根双作用单杆活塞式液压缸的活塞杆下端分别通过第二法兰固定连接在液压履带底盘总成的左履带架内侧上部前后两侧，右侧的两根双作用单杆活塞式液压缸的活塞杆下端分别通过第三法兰固定连接在液压履带底盘总成的右履带架内侧上部前后两侧，液压站通过液压管路分别提供液压动力给四根双作用单杆活塞式液压缸，操控台分别与四根双作用单杆活塞式液压缸信号连接。

5、旋耕总成包括旋耕刀辊、旋耕电机和旋耕减速器，机架平台的底面前侧部左右两侧均固定连接有第一竖直支梁，两根第一竖直支梁左右对应且位于液压履带底盘总成的左右两个履带架之间前侧部，旋耕刀辊沿左右方向水平设置在两根第一竖直支梁之间，旋耕刀辊的两端分别转动安装在两根第一竖直支梁的下侧部，旋耕刀辊的辊面上沿轴向左右间隔设置有若干组旋耕刀组，每组旋耕刀组均包括若干个圆周阵列布置的旋耕刀座，每个旋耕刀座上均固定安装有沿旋耕刀辊径向设置的旋耕刀片，旋耕刀片从左侧看为逆时针弯刀，旋耕刀片的外端边缘向左螺旋弯曲，旋耕刀座和旋耕刀片均直线排列布置，旋耕电机固定安装在机架平台的顶面前侧中部，旋耕减速器固定安装在机架平台的顶面前侧左侧部且与旋耕电机左右对应，旋耕电机的电机轴左端与旋耕减速器的输入轴右端通过联轴器同轴传动连接，旋耕刀辊的左端向左穿过左侧的第一竖直支梁，旋耕减速器的输出轴与旋耕刀辊平行且上下正对应，旋耕减速器的输出轴左端与旋耕刀辊的左端上下对齐且通过第一带传动机构传动连接，旋耕刀辊的转动方向从左侧看为逆时针方向，位于旋耕刀辊下侧的旋耕刀片的外端边缘高度低于第一竖直支梁的下端高度，机架平台上开设有与旋耕刀辊的左端上下对应的第一通孔，第一带传动机构竖向穿过第一通孔，蓄电池组提供电源给旋耕电机，操控台与旋耕电机信号连接。

6、旋抛总成包括包括旋抛刀辊、旋抛电机和旋抛减速器，机架平台的底面中部左右两侧均固定连接有第二竖直支梁，两根第二竖直支梁左右对应且位于液压履带底盘总成的左右两个履带架之间中部，两根第二竖直支梁分别与相应两根第一竖直支梁的前后对应，第二竖直支梁与第一竖直支梁的高度相同，旋抛刀辊沿左右方向水平设置在两根第二竖直支梁之间，旋抛刀辊的两端分别转动安装在两根第二竖直支梁的下侧部，旋抛刀辊的辊面上沿轴向左右间隔设置有若干组旋抛刀组，各组旋抛刀组分别与各组旋耕刀组一一前后对应，每组旋抛刀组均包括固定套装在旋抛刀辊上的旋抛刀座，旋抛刀座上固定安装有若干个圆周阵列且沿旋抛刀辊径向设置的旋抛刀片，旋抛刀片从左侧看为逆时针弯刀，旋抛刀片的外端边缘呈鹰嘴型破碎齿结构，旋抛电机固定安装在机架平台的顶面中部，旋抛减速器固定安装在机架平台的顶面中部左侧且与旋抛电机左右对应，旋抛电机的电机轴左端与旋抛减速器的输入轴右端通过联轴器同轴传动连接，旋抛刀辊的左端向左穿过左侧的第二竖直支梁，旋抛减速器的输出轴与旋抛刀辊平行且上下正对应，旋抛减速器的输出轴左端与旋抛刀辊的左端上下对齐且通过第二带传动机构传动连接，旋抛刀辊的转动方向从左侧看为逆时针方向，位于旋抛刀辊下侧的旋抛刀片的外端边缘高度低于第二竖直支梁的下端高度，机架平台上开设有与旋抛刀辊的左端上下对应的第二通孔，第二带传动机构竖向穿过第二通孔，蓄电池组提供电源给旋抛电机，操控台与旋抛电机信号连接。

7、储药搅拌总成包括储药桶、搅拌电机和搅拌轴，储药桶固定在机架平台的顶面后侧左部，储药桶的上盖中部通过第四法兰固定连接有电机支架，搅拌电机竖向固定安装在电机支架的顶部，搅拌轴同中心贯穿储药桶的上盖和第四法兰，搅拌轴通过密封轴承与储药桶的上盖和第四法兰转动连接，搅拌轴的上端与搅拌电机的电机轴下端同轴传动连接，搅拌轴的下端伸入到储药桶内中下部，搅拌轴的下端固定安装有呈螺旋状的搅拌叶轮，搅拌轴的下端部外圆周开设有第一键槽，搅拌叶轮的内孔壁上开设有第二键槽，第一键槽和第二键槽尺寸相同且径向对应，搅拌轴通过嵌设在第一键槽和第二键槽内的键传递扭矩给搅拌叶轮，搅拌叶轮包括若干块圆周阵列布置的螺旋叶片，储药桶的上盖上还开设有加药口，储药桶的出药口设在其右侧下部，储药桶的出药口与药剂泵的进口通过出药管连接，蓄电池组提供电源给搅拌电机，操控台与搅拌电机信号连接。

8、喷药总成包括卧式喷药桶，卧式喷药桶沿左右方向水平设置在机架平台上部前侧上部且位于旋耕电机和旋抛电机的中间，卧式喷药桶的左右两侧均通过桶支架固定支撑在机架平台上，卧式喷药桶的底部高于机架平台，卧式喷药桶的进药口设在其右侧顶部，卧式喷药桶的进药口与药剂泵的出口通过药剂输送管道连接，卧式喷药桶的底部安装有若干个左右间隔设置的喷嘴，各个喷嘴均位于旋耕刀辊和旋抛刀辊的中间上方，机架平台上开设有若干个与各个喷嘴一一上下对应的第三通孔，各个喷嘴分别竖向对应穿过各个第三通孔且均朝下喷射，蓄电池组提供电源给各个喷嘴，操控台分别与各个喷嘴信号连接。

9、机架平台采用铸铁制造，旋耕刀片和旋抛刀片均采用65mn制造。

10、第一带传动机构和第二带传动机构均由联组v带和多槽带轮组成。

11、本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体地说，本发明的工作原理为：通过运输车辆将该新型原位浅层土壤破碎修复装置运到待修复的土地区域，将新型原位浅层土壤破碎修复装置卸下并就位；之后，操作人员通过加药口向储药桶内加入药剂，操作人员通过操控台控制各相应部件启停及做出相应的动作，启动搅拌电机，搅拌电机带动搅拌轴转动，搅拌轴驱动搅拌叶轮转动，搅拌叶轮的各块螺旋叶片不断搅拌药剂，使药剂得到充分混合，增强药剂的土壤修复能力；然后，启动旋耕电机和旋抛电机，旋耕电机驱动旋耕减速器工作，旋耕减速器通过第一带传动机构驱动旋耕刀棍转动，旋耕刀棍的转动方向从左侧看为逆时针转动，旋耕刀棍便带动各块旋耕刀片旋转，同理，旋抛电机驱动旋抛减速器工作，旋抛减速器通过第二带传动机构驱动旋抛刀棍转动，旋抛刀棍的转动方向与旋耕刀棍的转动方向相同，旋抛刀棍便带动各块旋抛刀片旋转；启动液压站，操控液压履带底盘总成开始行走，然后控制四根双作用单杆活塞式液压缸的活塞杆同步缓慢收缩，四根双作用单杆活塞式液压缸的缸体同步带动机架平台缓慢下降，则旋耕刀辊和旋抛刀辊均随机架平台一起向下移动，使旋耕刀辊下侧的各个旋耕刀片和旋抛刀辊下侧的各个旋抛刀片均与土壤接触并下入土壤一定深度为止，并保证第一竖直支梁和第二竖直支梁的下端高于地面；与此同时，启动药剂泵，打开各个喷嘴，药剂泵将储药桶内的药剂抽出并通过药剂输送管道将充分混合的药剂泵送到卧式喷药桶内，泵入到卧式喷药桶内的药剂再通过各个喷嘴向下喷出，其中，各个旋耕刀片位于各个旋抛刀片的前侧，各个旋耕刀片对经过的土壤进行切削，实现对土壤的初步破碎；经过初步破碎的土壤一部分粒度较大，随着液压履带底盘总成的前行，各个旋抛刀片经过初步破碎的土壤时，各个旋抛刀片的鹰嘴型破碎齿结构对初步破碎的土壤进行二次破碎，使土壤破碎为粒度较小的土壤，同时各个旋抛刀片将二次破碎的土壤向前上方旋抛到达一定高度至各个喷嘴的正下方，从各个喷嘴喷出的药剂刚好喷洒在被旋抛空中的土壤上，实现土壤与药剂的充分混合，土壤重金属得到有效钝化，进而达到土壤修复的目的，被旋抛空中的土壤与药剂混合后在自重作用下又下落到地面上，该新型原位浅层土壤破碎修复装置在待修复的土壤区域作业一次，即可完成一次浅层土壤的修复作业，完成土壤修复作业后，再控制四根双作用单杆活塞式液压缸的活塞杆同步伸出，则四根双作用单杆活塞式液压缸的缸体同步带动机架平台缓慢上升，进而将各个旋耕刀片和各个旋抛刀片从土壤中提起退出。对于不同物化性质的土壤，需要处理的土壤深度是不同的，当土壤深度过大，该新型原位浅层土壤破碎修复装置无法一次进行土壤的破碎修复时，可采用分层处理的方法：将需处理的土壤预先设计好处理层数，待该新型原位浅层土壤破碎修复装置进行完一层土壤的破碎、喷药、混合以后，将该层土壤进行铲除收集，该新型原位浅层土壤破碎修复装置再进行下一层土壤的破碎修复，以此来达到修复较深污染土壤的目的。

12、本发明不同于传统的土地旋耕机，需要注意土壤破碎之后的粒度大小，以及与药剂的混合效果，因此，旋耕刀座和旋耕刀片选择直线排列，切土阻扭矩、功率消耗、作业质量及机组的平衡性等指标能够得以有效改善。

13、本发明实现了在浅层深度土壤重金属处理过程中，使土壤破碎率有效提高、药土均混性增强、自动化程度提高、土壤重金属的钝化效率有效提升，还可与其他设备相连进行破碎和修复作业，这将极大的降低工人的劳动强度，节省劳动时间，提升土壤修复效率；同时降低设备维护的人工成本，间接的提高了经济效益。该装置的使用将有利于普通原位土壤破碎修复装置向低成本、高质量的方向发展。

14、综上所述，本发明设计科学、结构紧凑、操作简便、控制方便，集破碎、喷药、混合于一体，使土壤破碎率有效提高、药土均混性增强、自动化程度提高、土壤重金属的钝化效率有效提升。