一种挤压振动式根土分离方法及装置与流程

本发明属于根土分离，具体而言，涉及一种挤压振动式根土分离方法及装置。

背景技术：

1、根土分离是农业生产中一项重要的工艺，尤其在苗木栽培、园艺生产以及植物研究领域，精准有效地去除植物根系上的附着土壤，不仅有助于植物的生长发育，也可以提高土壤资源的利用效率。在传统的根土分离过程中，常见的方法包括人工剥离、简单的机械振动、浸泡和人工筛选等。这些方法大多依赖于人工操作，效率低下，且可能造成植物根系的损伤，影响其后期生长。随着农业现代化和机械化的推进，出现了多种自动化、机械化的根土分离技术，其中挤压振动式根土分离装置作为一种新型设备，逐渐得到了广泛应用。

2、挤压振动式根土分离装置结合了挤压与振动两个物理原理。其工作原理主要通过两个关键步骤来实现根土的分离：一是通过挤压作用，对根系上的土壤进行物理挤出，二是通过振动作用，借助物料的相对运动和筛分作用，将土壤从根系中有效分离。设备的核心部件包括挤压辊和振动筛。挤压辊通过旋转产生一定的压力，使根系上的土壤逐渐脱离；而振动筛则通过高速振动，使分离出来的泥土与植物根系进一步分开，并将泥土排出。挤压振动式装置的优势在于，能够高效且均匀地处理大量根系，同时最大限度地减少对植物根系的损伤。

3、现有的挤压振动式根土分离方法分离效率低下，容易对根系造成损害。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种挤压振动式根土分离方法及装置，能够解决现有的挤压振动式根土分离方法分离效率低下，容易对根系造成损害的问题。

2、本发明是这样实现的：

3、本发明的第一方面提供一种挤压振动式根土分离方法，其中，包括以下具体步骤：

4、s10：挖取植物的根系，通过抖动使得根部带有的土壤进行初步分离；

5、s20：将土壤集中放置在密封箱中，通过上部端口向内加入纯净水，通过沿密封箱垂直中轴线进行幅度范围小于20°的摆动，使得根系携带的土壤湿润，以降低土壤中根系与土壤颗粒之间的粘结力；

6、s30：1-2h后将根系通过筛网进行滤水；

7、s40：将滤水后的根系放入挤压振动式根土分离装置中进行土壤根系的分离，并将其清洗后进行机械甩干；

8、s50：将分离后的土壤进行回收，将清洗后的根系集中储存。

9、本发明提供的一种挤压振动式根土分离方法的技术效果如下：首先，通过小心挖掘植物根系，尽量避免损伤根部。然后通过抖动的方式，使得植物根部与周围土壤发生初步的分离。抖动通常是轻微的振动或摇动，帮助松动根系周围的土壤，使其与根部不再紧密附着。这种初步的分离能减少根部与土壤之间的粘结力，为后续更精细的分离过程奠定基础。通过抖动，能够去除大部分松散的土壤，减轻后续步骤的工作负担，提高整体效率。

10、在这一阶段，已收集的土壤被放入密封箱中，纯净水通过上部端口加入，水流的目的是湿润土壤，帮助土壤颗粒软化。然后，密封箱沿其垂直中轴线进行轻微的摆动(幅度小于20°)，通过水和振动的作用降低土壤颗粒与根系之间的粘结力。湿润的土壤会使得粘结力减小，水分能够渗透到土壤颗粒之间，降低土壤的黏性，并使根系更容易从土壤中分离。轻微的摆动进一步帮助水分均匀分布，促使土壤和根系分离，而不至于对根系造成过大的物理压力。

11、经过1-2小时的湿润和振动处理后，土壤和根系分离的效果已经初步完成。接着，通过筛网将根系放置其中，过滤掉水分。这一过程的目的是去除多余的水分，并确保根系不会受到过度浸泡。通过筛网，能够高效地将水分排出，同时保留根系。这一操作有助于减少根部在后续操作中的水分负担，防止过多的水分导致根部腐烂或损伤。

12、经过滤水的根系被转移到挤压振动式根土分离装置中。此设备通过机械振动和挤压作用，进一步分离根系与土壤。振动会帮助根系上的土壤颗粒进一步脱落，机械挤压则帮助去除附着更紧密的土壤颗粒。在分离后，根系会经过清洗，去除残留的细小土壤颗粒，最后通过机械甩干将根系表面的水分去除。这一阶段的挤压和振动处理通过机械化手段实现高效的土壤分离。设备的精细控制能够在最大程度上去除根系上附着的土壤，同时避免对根系造成伤害。甩干过程有助于迅速去除根系上的水分，防止过度潮湿导致根部腐烂，为后续储存和运输提供便捷。

13、对分离后的土壤进行回收处理，并将清洗后的根系集中储存。通过筛选和回收系统，将土壤中的有用成分(如肥料、土壤颗粒)进行回收利用。清洗后的根系将被集中存放在适宜的环境中，以保持其健康，便于后续的栽培或研究使用。回收土壤有助于资源的再利用，减少浪费。同时，集中储存清洗后的根系能够有效保留植物的完整性，为后续的栽培、繁殖或其他研究用途做准备。适当的储存环境可以确保根系在运输和存放过程中不会受到损害。

14、在上述技术方案的基础上，本发明的一种挤压振动式根土分离方法还可以做如下改进:

15、其中，所述密封箱的具体结构包括箱体、过滤网、摆动组件以及进水组件，所述箱体的侧壁和底壁为平面结构，其侧壁靠近底部的位置处设置有所述过滤网，所述过滤网为弧形结构，用于将多余的水滤除；所述过滤网与所述箱体的侧壁滑动连接，且所述箱体的中心位置设置有所述摆动组件，所述摆动组件用于带动所述过滤网左右摆动；所述箱体的顶部设置有所述进水组件，所述进水组件用于向所述箱体的内部均匀加入纯净水；

16、所述进水组件包括进水口、扩散件以及均流层，所述进水口设置在所述箱体的顶部位置，所述扩散件设置在所述进水口的底部，其为弧形结构，顶部与所述进水口贯通连接，底部与所述均流层连接；所述扩散件与所述均流层之间设置有整流网，所述整流网由多层细密的金属丝网构成，用于进一步消除水流中的涡流和湍流；所述扩散件的内部设置有导流板，所述导流板为多块，分别与所述扩散件的内壁的不同位置固定连接，形成拓扑结构；所述均流层的底部设置有多个水流通孔，所述水流通孔用于将均分的纯净水流入所述箱体的内部。

17、进一步的，所述过滤网包括多个过滤孔，所述过滤孔的的尺寸沿所述箱体的垂直方向逐渐增大，用于防止泥沙堵塞过滤孔；所述过滤孔均匀分布在所述过滤网上；

18、所述过滤网的四周固定有铝合金杆，用于提高所述过滤网的支撑力；所述过滤网与所述箱体的侧壁连接的位置处设置有滑块，所述箱体与之对应的位置处设置有滑轨，所述滑轨与所述滑块相互配合，用于限制所述过滤网的滑动范围；

19、所述滑块与所述过滤网的连接位置处设置有压缩弹簧。

20、进一步的，所述摆动组件包括摆动架以及驱动组件，所述摆动架为l型，其一端与所述过滤网的侧壁固定连接，另一端与所述驱动组件固定连接；所述驱动组件包括电机、减速器和曲柄连杆机构，所述电机与所述曲柄连杆机构连接，用于带动其旋转，所述电机与所述曲柄连杆机构连接的轴上连接有行星齿轮减速器；所述摆动架与曲柄连杆机构连接。

21、采用上述改进方案的有益效果为：箱体的侧壁和底壁的平面结构使得箱体在放置时更加稳固，并便于整体操作或安装。整体结构有助于增加箱体的耐用性和抗变形能力。过滤网位于箱体侧壁靠近底部的位置，采用弧形结构。这一设计可以更好地配合箱体的整体曲线，避免水流在过滤过程中的干扰，同时提高过滤网的接触面积和过滤效率。过滤网的孔径大小逐渐增大，沿箱体垂直方向设计，这可以防止泥沙或其他较大颗粒物质堵塞较小孔径的过滤网，从而提高过滤效果和持续使用寿命。过滤网的四周固定有铝合金杆，增加了支撑力，使得过滤网在使用过程中不易变形，保持长期有效的过滤性能。滑动连接和滑轨设计使得过滤网能够在需要时进行维护或清洁，且滑动装置的压缩弹簧能够提供一定的压力，帮助过滤网密封并防止水漏。

22、摆动组件的作用是带动过滤网左右摆动，确保过滤网在过滤过程中均匀有效地工作。这有助于提高过滤效率，防止过滤网因静止而积聚过多杂质，从而提高过滤网的使用寿命。摆动架为l型结构，能够在驱动组件的帮助下，稳定地驱动过滤网进行有效的摆动，减轻过滤网的局部压力，避免局部堵塞。摆动组件采用电机、减速器和曲柄连杆机构作为驱动，电机驱动曲柄连杆机构的旋转，确保摆动组件动作平稳、持续。减速器和行星齿轮减速装置能够有效调节转速，保证摆动动作的平稳性和持续性，避免过快的摆动造成结构损坏或过度摩擦。

23、进水组件包括进水口、扩散件、均流层和整流网，主要用于均匀、稳定地将纯净水输送到箱体内部。

24、进水口和扩散件：进水口设置在箱体顶部，扩散件为扁平圆柱状，能够有效分散进水流的水流量，减少水流直接冲击箱体内部的水体。扩散件的底部与均流层连接，起到调节水流的作用，确保水流在箱体内部的均匀分布。

25、整流网由多层细密金属丝网组成，用于消除水流中的涡流和湍流，确保进水更加平稳，减少水流对内部水体的扰动。这对于水质的保持和均匀性至关重要。扩散件内部设置的导流板，有助于进一步分流和引导水流的流动，避免水流出现死角或不均匀分布，确保水流更加均匀地进入箱体内，减少局部水流过大或过小的情况。均流层的设计确保水流能够均匀分布到箱体内部，水流通孔的设计能使水均匀进入内部，避免水流不均而导致过滤效果不佳。滑轨和滑块机制使得过滤网在箱体内部能够自由滑动，同时限制了过滤网的滑动范围，避免其超出正常工作区域。压缩弹簧的设计能够使得滑块与过滤网连接部位产生一定的弹力，帮助过滤网在工作时保持合适的密封性，防止水流通过缝隙泄漏。

26、本发明的第二方面提供一种挤压振动式根土分离装置，其中，包括机架、挤压件以及振动盘，所述机架为矩形框架结构，由高强度钢板焊接而成，用于支撑整个装置并保持稳定性；所述挤压件以及所述振动盘依次设置在所述机架的内部，所述挤压件用于挤压根土混合物，所述振动盘用于通过振动进一步对根土混合物进行筛选；所述振动盘与所述机架之间抵接，通过连接件连接，用于预留所述振动盘的振动范围并减小振动噪音；

27、所述挤压件包括进料斗、挤压腔体以及挤压辊，所述进料斗固定在所述机架的顶部中心位置，所述挤压腔体的四周与所述机架固定连接，其顶部中心位置与所述进料斗的底部开口位置对应；所述挤压辊设置在所述挤压腔体的内部，用于通过旋转挤压对根系进行根土分离；所述机架的两侧与所述挤压辊对应的位置处设置有泥土收集箱，所述泥土收集箱用于收集所述挤压辊挤压后的泥土。

28、本发明提供的一种挤压振动式根土分离装置的技术效果如下：机架为矩形框架结构，由高强度钢板焊接而成；支撑整个装置并确保其稳定性。高强度钢板的使用确保了机架能够承受设备在工作过程中产生的负荷和振动，同时避免因长期使用或外力作用而变形。矩形框架结构在设计上具有较好的强度和稳定性，有助于提高设备的使用寿命和工作效率。

29、在上述技术方案的基础上，本发明的一种挤压振动式根土分离装置还可以做如下改进:

30、进一步的，所述挤压辊与所述机架之间通过旋转轴连接，所述旋转轴的一侧与电机连接，所述电机用于带动所述旋转轴旋转连带所述挤压辊转动；所述挤压辊包括两个，设置在同一水平面，且两个挤压辊的旋转方向相反；所述挤压辊的侧壁位置固定有挤压槽，所述挤压槽为弧形结构，用于将所述根系上携带的泥土刮除；所述挤压槽的开口方向朝向旋转方向。

31、采用上述改进方案的有益效果为：进料斗位于机架顶部中心，采用漏斗结构，内部设置有螺旋通道，通过皮带件驱动根系向挤压腔体移动。进料斗设计使得根土混合物能够顺畅地导入挤压腔体。螺旋通道和皮带件的配合增强了根系向腔体内的输送效率，皮带件上的凸起增加了与物料的摩擦力，确保根系能够顺利送入挤压区域，避免物料堆积或堵塞。

32、挤压腔体四周与机架固定连接，腔体内安装有两个反向旋转的挤压辊。挤压腔体的固定设计保证了设备在工作过程中不易发生位移，稳定性强。挤压辊通过旋转产生的挤压力对根土混合物进行分离。两个旋转方向相反的挤压辊确保了根土混合物能够在腔体内部得到均匀的挤压，进一步提高了根土分离的效率。挤压槽的弧形设计与根系形状相匹配，可以更有效地刮除根系表面附着的泥土。泥土收集箱设置在挤压辊两侧，用于收集挤压后分离出来的泥土。泥土收集箱能够有效地收集并分离出挤压过程中剥离的泥土，避免泥土再次混入根系中，从而提高根土分离的清洁度和效率。弧形结构设计使得其能够更好地与挤压槽配合，有效地导流泥土。

33、挤压辊通过旋转轴与电机连接，电机驱动旋转轴进而带动挤压辊旋转。挤压辊包括两个，且旋转方向相反。电机驱动系统能够提供稳定的动力源，确保挤压辊在工作中能够持续旋转，并且保持足够的转速。两个反向旋转的挤压辊可以产生对根土混合物的更均匀和更强大的挤压效果，从而提高分离效率。

34、进一步的，所述振动盘为方形结构，其底部为筛网，中心位置通过支撑杆与所述箱体的底部支撑连接，所述支撑杆与所述振动盘连接的位置处设置有激振器组件，所述激振器组件包括激振电机和偏心块，所述激振电机固定在所述振动盘底部中央，所述偏心块的一端与所述振动盘连接，另一端与所述激振电机连接，用于在所述激振电机的带动下驱动所述振动盘做定向圆周振动；所述振动盘与所述箱体的底部之间还设置有若干个弹簧减振器，均匀分布在所述振动盘的底部，用于支撑所述振动盘并吸收振动能量；所述激振电机为卧式振动电机，所述偏心块由两块偏心质量块组成，分别安装在所述激振电机转轴的两端，通过调整两块所述偏心质量块的相位差，用于改变所述振动盘的振动方向和振幅。

35、采用上述改进方案的有益效果为：振动盘为方形结构，底部设置筛网，中央通过支撑杆与箱体底部连接。支撑杆上装有激振器组件，激振器组件包括激振电机和偏心块。激振电机带动偏心块，使得振动盘发生定向圆周振动。振动盘用于对根土混合物进行进一步筛选，通过振动筛网将泥土和根系分开。激振器组件的设计可以有效地调整振动盘的振动方向和振幅，从而适应不同的物料特性，确保物料的充分筛分。振动盘与箱体之间的弹簧减振器能够有效减少振动对其他部件的影响，降低振动噪音，提升设备的整体工作稳定性。

36、振动盘与连接件之间设置有硅胶层，连接件为工字型结构，形成限位槽。硅胶层的使用有助于减小振动噪音，缓冲振动产生的冲击力，减少机械磨损，同时防止因振动造成部件的松动或损坏。限位槽的设计可以有效固定振动盘，防止其在振动过程中发生位移，确保设备在工作中的精度和稳定性。

37、通过调整偏心块的相位差，改变振动盘的振动方向和振幅。这种设计允许根据物料的不同性质，调整振动盘的工作模式，从而优化筛分效果。减振器的使用可以有效吸收振动能量，减少设备运作过程中的噪音和振动对环境和操作人员的影响，同时保护设备内部组件不受过度振动损害。

38、进一步的，所述连接件为工字型结构，形成限位槽，固定在所述箱体与所述振动盘连接的侧壁上；且所述连接件与所述振动盘相连接的位置处设置有硅胶层。

39、进一步的，所述进料斗为漏斗结构，其内部设置有螺旋通道，所述螺旋通道上设置有皮带件，所述皮带件的一端与电机滚动锟连接，通过电机滚动锟的移动带动根系向所述挤压腔体的内部移动；所述螺旋通道与所述进料斗的侧壁之间倾斜设置；

40、所述皮带件与所述螺旋通道的两侧通过凹槽进行限位，所述皮带件上有多个凸起，用于增大摩擦力。

41、采用上述改进方案的有益效果为：螺旋通道与进料斗的侧壁倾斜设计有助于保证物料能够顺畅地流入挤压腔体。皮带件的设置增加了物料的输送效率，特别是在大批量处理时，能够提高根系的输送速度，避免堵塞。

42、进一步的，所述泥土收集箱的上半部分为弧形结构，与所述挤压槽的弧度相互配合，向所述机架的内部延伸；

43、两个所述挤压辊、两个所述挤压槽在水平方向的尺寸和与所述箱体的横向尺寸相互匹配；

44、所述挤压槽远离所述挤压辊的一侧设置有硅胶层，其纵向的长度尺寸与所述挤压辊的长度尺寸相同。

45、与现有技术相比较，本发明提供的一种挤压振动式根土分离方法及装置的有益效果是：

46、机架是整个装置的骨架，具有矩形框架结构。它由高强度钢板焊接而成，提供了支撑整个装置并保持稳定性的基础。机架的稳定性和强度对整个设备的运作至关重要，能够承受挤压和振动产生的外力，确保设备的长期稳定运行。

47、进料斗位于机架的顶部中心位置，形状呈漏斗结构。其内部设置有螺旋通道，并安装了皮带件，皮带件通过电机带动，帮助将根系混合物导入挤压腔体。进料斗设计倾斜，以便顺利将物料输送到挤压腔体。挤压腔体是一个封闭腔体，四周与机架固定连接，其顶部与进料斗底部开口对接。挤压腔体的作用是为后续的挤压辊提供容纳空间，并保持根土混合物在挤压过程中的稳定性。挤压辊设置在挤压腔体内，通常由两个对称设置的旋转挤压辊组成，这两个辊子的旋转方向相反。挤压辊通过旋转将根系与泥土分离。挤压辊的侧壁上有弧形挤压槽，这些槽设计用来将根系上的泥土刮除。挤压槽的开口方向与旋转方向一致，帮助提高根系的清洁效果。泥土收集箱安装在机架两侧，紧靠挤压辊，用于收集被挤压辊挤出的泥土。泥土收集箱的上半部分为弧形结构，与挤压槽的弧度相互配合，可以更好地收集挤压过程中分离出来的泥土。

48、振动盘位于机架内部，主要负责对挤压后的根土混合物进行进一步筛选和分离。振动盘本身为方形结构，底部安装有筛网，用于筛分泥土和根系。振动盘的振动源来自激振器组件，包括激振电机和偏心块。激振电机安装在振动盘的底部中央，带动偏心块使振动盘做定向的圆周振动。通过调整偏心块的相位差，可以调节振动盘的振动方向和振幅，以优化分离效果。振动盘与箱体底部之间安装了若干个弹簧减振器，分布均匀，目的是减缓振动对设备的影响，减少震动噪音，并保证振动的有效性。