一种检测用土壤样品制备装置的制作方法

1.本实用新型涉及测试用样品的制备技术领域，具体涉及一种检测用土壤样品制备装置。


背景技术：

2.常规土壤制备时每个工位需配备专门的通风除尘设施和操作台。工位之间应互相独立，防止样品交叉污染。土壤样品制备所需器具一般分为：风干(烘干)工具、研磨工具、过筛工具、混匀工具、分装容器、称量仪器和清洁工具等。每个样品制备结束后，所有使用过的制备工具必须清洁干净或采用无油空气压缩机吹净后，方能用于下一土壤样品的制备，以防交叉污染。
3.目前土壤检测制样大部分为手动制样，将风干的样品倒在牛皮纸或有机玻璃(硬质木)板或无色聚乙烯膜上或装入布袋中，用木锤敲打或用木(有机玻璃)棒压碎，逐次用孔径2mm尼龙筛筛分，直至全部风干土壤样品均通过2mm筛。为保证土壤样品分析指标的准确性，应采用逐级研磨、边磨边筛的研磨方式，切不可为使土壤样品全部过筛而一次性将土壤样品研磨至过小粒径，以免达不到粒径分级标准。研磨过程中，应随时拣出非土壤成分，包括碎石、砂砾和植物残体等，但不可随意遗弃土壤样品，避免影响土壤样品的代表性。
4.整个样品粗破碎(2mm以上粒径制备)人工操作劳动强度大；粉尘污染严重影响操作人员健康；样品制备周期长；分拣石块、根系操作复杂；操作工具清洁时粉尘大，需要配置通风除尘设备。
5.中国专利cn202110981533.2公开了一种用于土壤样品制备的行星式球磨机，包括行星转盘、多个球磨罐和多个罐托，罐托包括基座、第一支座、第二支座、弹性张紧机构、锁带、锁扣组件和锁紧机构。该用于土壤样品制备的行星式球磨机摒弃了传统设备中使用螺栓压杆机构来将球磨罐固定在罐托内，省去了反复旋紧或旋松螺栓的操作流程，对球磨罐的固定方式更加便捷，在提高对球磨罐拆装速度的前提下，也保证了球磨罐得到有效固定，从而提高了土壤样品制备中研磨工序的工作效率以及安全性。但是，行星式球磨机单次处理量有限，破碎样品过程中不能有效控制粒径，常用于100目以下粒度样品制备。
6.现有常规制样和仪器制样不能满足仪器小型自动化、操作简便、价格适当，可满足标准要求的仪器设备。


技术实现要素：

7.为解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种检测用土壤样品制备装置，包括机箱、料斗组件、破碎组件、筛分组件、收集桶组件、吹扫组件、控制电路。本装置可以自动对风干的土壤样品进行逐级破碎与筛分，自动制备检测用粒径的土壤样品和分拣石块及根系，制备完成后自动吹扫除尘，结构简单，操作方便。
8.本实用新型通过下述技术方案实现：一种检测用土壤样品制备装置，包括机箱、料斗组件、破碎组件、筛分组件、收集桶组件、吹扫组件、控制电路；所述料斗组件设置在所述
机箱的顶部，所述机箱内由上至下顺序设置所述破碎组件、所述筛分组件、所述收集桶组件；
9.所述破碎组件包括破碎腔、两块挤压板、挤压驱动机构，所述两块挤压板设置在所述破碎腔的左右两边；
10.所述筛分组件包括筛框和筛板，所述收集桶组件包括升降托架、收集桶、升降驱动机构，所述收集桶放置在所述升降托架上；
11.所述吹扫组件包括第一吹扫软管、第二吹扫软管，所述第一吹扫软管设置在所述料斗组件的上部，所述第二吹扫软管设置在所述筛分组件的下部，所述第一吹扫软管和所述第二吹扫软管分别连接吹扫管路，所述筛分组件的下部设有吸尘口，所述吸尘口位于所述收集桶的内部，所述吸尘口连接吸尘管路。
12.进一步的，所述料斗组件包括料斗本体和密封盖，所述密封盖的后部与所述料斗本体铰接，所述密封盖的前部设有搭钩，所述机箱上设有搭扣锁，所述搭扣锁的扣环与所述搭钩连接。
13.进一步的，所述密封盖上设有观察窗。
14.进一步的，所述破碎组件还包括两块刮磨板，所述两块刮磨板设置在所述破碎腔的前后两边。
15.进一步的，所述挤压驱动机构与所述破碎腔之间通过防尘板隔开。
16.进一步的，所述破碎腔的内壁设有密封刮条，所述密封刮条与所述两块挤压板的上端面对应设置。
17.进一步的，所述升降托架的两侧设有进出滑轨组件，所述进出滑轨组件的内轨与所述升降托架固定连接，所述进出滑轨组件的外轨与所述升降驱动机构的动力输出端固定连接。
18.进一步的，所述机箱的前侧设有仓门。
19.进一步的，所述机箱的前侧设有多个控制开关，所述多个控制开关与所述控制电路连接。
20.进一步的，所述挤压驱动机构为气缸装置或电缸，所述升降驱动机构为气缸装置或电缸。
21.本实用新型与现有技术相比具有如下优点：
22.1、本实用新型将土壤样品制备由手工变为半自动化，可以自动对风干的土壤样品进行逐级破碎与筛分，自动制备检测用粒径的土壤样品和分拣石块及根系，制备完成后自动吹扫除尘，结构简单，操作方便。
23.2、本实用新型自带吹扫功能，对接触样品部位进行吹扫清洁，防止交叉污染，降低了手动清洁带来的场地要求，改善工作环境。
24.3、本实用新型在样品制备过程中，样品不接触国标要求以外材质，不对样品造成污染。
25.以下结合附图和具体实施例对本实用新型作详尽说明。
附图说明
26.图1是本实用新型的结构示意图；
27.图2是本实用新型的侧面结构示意图；
28.图3是本实用新型的正面外部结构示意图；
29.图4是本实用新型的背面外部结构示意图；
30.图5是本实用新型的工作状态示意图；
31.图6是本实用新型的控制电路结构示意图；
32.图7是筛分组件的顶面结构示意图。
具体实施方式
33.实施例一：
34.参见图1，图1显示了机箱正面内部的结构情况，一种检测用土壤样品制备装置，包括机箱1、料斗组件2、破碎组件3、筛分组件、收集桶组件、吹扫组件、控制电路；料斗组件2设置在机箱1的顶部，机箱1内由上至下顺序设置破碎组件、筛分组件、收集桶组件；
35.破碎组件包括破碎腔4、两块挤压板5、挤压驱动机构6，两块挤压板5设置在破碎腔4的左右两边；
36.筛分组件包括筛框7和筛板8，收集桶组件包括升降托架9、收集桶10、升降驱动机构11，收集桶10放置在升降托架9上；
37.吹扫组件包括第一吹扫软管12、第二吹扫软管13，第一吹扫软管12设置在料斗组件2的上部，第二吹扫软管13设置在筛分组件的下部，第一吹扫软管12和第二吹扫软管13分别连接吹扫管路，筛分组件的下部设有吸尘口14，吸尘口14位于收集桶10的内部，吸尘口14连接吸尘管路。
38.参见图3、图4，机箱由多块金属板材制成，包括顶板24、底板、前面板25、背板26、左侧板和右侧板27。机箱的前面板上设有仓门22，仓门通过铰链与前面板安装，仓门上远离铰链一边设有把手28。机箱的前面板右侧设有多个控制开关23，多个控制开关与控制电路连接，控制开关包括升降开关、破碎定时旋钮、吹扫定时旋钮。在另一实施例中，控制开关也可以采用触摸屏替代，触摸屏内设置与升降开关、破碎定时旋钮、吹扫定时旋钮相同功能的虚拟开关。机箱的右侧板上设有散热孔、出尘口29、进气口30、插座31。机箱的背板上设有主电源接口32。
39.参见图2，图2显示了机箱侧面内部的结构情况，在本实施例中，料斗组件2包括料斗本体和密封盖15，料斗本体由非金属材质(防静电尼龙注塑材料)制成，料斗本体的底部通过螺钉固定在机箱的顶板上；密封盖15的后部通过铰链与料斗本体铰接，密封盖的前部设有搭钩33，机箱上设有搭扣锁16，搭扣锁的扣环34与搭钩连接。密封盖15上设有观察窗17，观察窗采用透明材料制成，如玻璃，通过观察窗可以目测破碎腔内土壤样品的破碎情况。
40.参见图1、图2，在本实施例中，破碎组件设有一个箱式壳体，箱式壳体的中心设有破碎腔4，破碎腔的上口与料斗本体的下口密闭连接，破碎腔的下口可与筛分组件密闭连接,筛分组件放置在收集桶的桶口上。在本实施例中，挤压驱动机构可以是水平放置的气缸装置，挤压板5固定在气缸装置的活塞杆上，活塞杆的伸缩运动驱动两块挤压板相对或相向运动。在另一实施例中，挤压驱动机构也可以是电缸，电缸可以完全替代气缸装置，并且实现环境更环保，更节能，更干净的优点，很容易与plc等控制系统连接，实现高精密运动控
制。破碎组件还包括两块刮磨板18，两块刮磨板设置在破碎腔4的前后两边。挤压板和刮磨板形成破碎腔的侧壁，挤压板和刮磨板按照国标要求使用氧化锆材料(或尼龙注塑材料)制成。挤压驱动机构6与破碎腔4之间通过防尘板19隔开，防尘板通过螺钉固定在挤压驱动机构的前端，防止对土壤样品造成污染。破碎腔的内壁设有密封刮条20，密封刮条与两块挤压板5的上端面对应设置，挤压板往复运动时，密封刮条将挤压板上表面粘附的土壤样品清除。
41.参见图1、图2，筛分组件包括筛框7和筛板8，为实现逐级筛分，筛板可以依次选择网孔直径分别为10mm、7mm、5mm、3mm、2mm、1mm规格的进行更换。收集桶组件包括升降托架9、收集桶10、升降驱动机构11，收集桶10放置在升降托架9上，为固定收集桶在升降托架上的位置，在收集桶的桶底四周设置限位条35，限位条围成收集桶定位槽。本实施例中，升降驱动机构可以是竖直放置的气缸装置，结构与挤压驱动机构相同。升降驱动机构驱动升降托架上升或下降，进而带动收集桶及筛分组件上升或下降。升降托架9的两侧设有进出滑轨组件21，进出滑轨组件的内轨与升降托架固定连接，进出滑轨组件的外轨通过转接件36与升降驱动机构11的动力输出端固定连接。升降托架可以通过进出滑轨组件从机箱前面的仓门出入机箱，便于收集桶和筛分组件的取放。升降托架的外侧还设有拉手37，便于操作升降托架出入机箱。在另一实施例中，升降驱动机构也可以是电缸。
42.参见图1、图2、图4、图6、图7，吹扫组件包括第一吹扫软管12、第二吹扫软管13，密封盖内侧面上设有第一塑料卡管接头38，第一吹扫软管12安装在第一塑料卡管接头上，第一塑料卡管接头通过密封盖内腔道连接密封盖后侧的快插接头39，快插接头39通过气管连接机箱顶板上的快插接头40，快插接头40连接进气口30，形成一条完整的吹扫管路。筛框的下部设有两个第二塑料卡管接头41，两条第二吹扫软管13分别安装在两个第二塑料卡管接头上，两个第二塑料卡管接头分别通过筛框内腔道连接筛框顶面后侧的两个吹扫气道口42，两个吹扫气道口分别与破碎组件上的两个吹扫接头43连接，两个吹扫接头43通过气管连接进气口30，形成另一条完整的吹扫管路。两个第二塑料卡管接头之间设有吸尘口14，吸尘口14位于收集桶10的内部，吸尘口14通过筛框内腔道连接筛框顶面后侧的除尘气道口44，除尘气道口与破碎组件上的除尘软管45连接，除尘软管通过转接管46与出尘口29连接，形成完整的吸尘管路。吹扫管路通过进气口可以与空压机连接，吸尘管路通过出尘口可以与吸尘器连接。第一塑料卡管接头和第二塑料卡管接头采用尼龙注塑材料，第一吹扫软管和第二吹扫软管采用乳胶材质。
43.参见图6，在本实施例中，控制电路包括plc47、中间继电器48、接触器49、破碎电磁阀50、升降电磁阀51、吹扫电磁阀52，plc分别连接中间继电器和接触器，中间继电器连接破碎电磁阀、升降电磁阀、吹扫电磁阀，接触器连接插座31。plc中设定控制程序，通过破碎电磁阀控制破碎驱动机构的运行、升降电磁阀控制升降驱动机构的运行、吹扫电磁阀控制吹扫管路的通断。插座31用于给吸尘器供电，接触器通过控制插座的通断电来控制吸尘器的启停。
44.参见图2、图6，在本实施例中，为了防止本检测用土壤样品制备装置在自动化运行中出现误操作，还设置了相应的传感器，包括检测收集桶是否放置在升降托架上的第一传感器53，检测收集桶上是否安装了筛分组件的第二传感器54，检测升降托架是否推入到位的第三传感器55，检测升降驱动机构是否上升到位的第四传感器，所有传感器均与plc连
接。第一传感器和第三传感器触发时才能进行抬升升降托架的操作，所有传感器都触发时才能进行破碎和吹扫的操作。
45.检测用土壤样品制备装置的工作过程如下：
46.启动后进行自检并复位。操作员打开仓门22，拉出收集桶组件，将收集桶放置在升降托架9上，第一传感器53触发，将筛分组件放置在收集桶10上，选择所需筛分粒径的筛板8装入筛框7中。手动将升降托架推入机箱并关闭仓门，第三传感器55触发。点击升降开关，升降电磁阀动作给升降驱动机构供气，升降托架上升，筛分组件与破碎组件接触，第二传感器、第四传感器触发，密封圈压缩形成密封结构。此时，刮磨板18、挤压板5、筛板8形成破碎腔，如图5所示。手动打开密封盖，将土壤样品原料放入破碎腔中，关闭密封盖后旋转破碎定时旋钮设定破碎时间，破碎驱动机构在plc控制下做开合运动，模拟人工使用木槌敲击土壤样品，挤压破碎土壤样品，到达设定时间后停止破碎。在挤压破碎作用下，小于筛板孔径土壤样品掉入收集桶中，在挤压板往复作用下，将土壤样品完全破碎。人工可通过观察窗目测土壤样品破碎状态，按需增加破碎时间或停止破碎。此时大于筛板孔径的石块、根系留在筛板上。再次点击升降按钮，举升驱动机构驱动升降托架下降，手动拉出收集桶组件。将筛分组件取下收集筛板上石块及根系等待称取重量，收集桶内土壤样品取出等待下次破碎。更换更小孔径筛板重复以上操作，逐级将土壤样品破碎至合适的粒度。同时逐级收取石块及根系，完成最终粒度破碎后一并称重。
47.当破碎工作完成后，将收集桶、筛分组件放置完成后(第一传感器、第三传感器触发)，旋转吹扫定时旋钮设定吹扫时间，设备按照plc设定程序，开始自清洁工作。吸尘器先启动，吹扫电磁阀按照设定时间、频率顺序将料斗、破碎腔、筛板上下面、收集桶进行吹扫清洁，浮尘被吸尘器吸走，大颗粒停留在收集桶中。完成吹扫后，人工取下收集桶收集土壤样品后更换筛板，开始下一土壤样品的制备。