用于土壤微塑料分析的土壤粉碎装置

1.本发明涉及固体破碎装置。更具体地说，本发明涉及一种用于土壤微塑料分析的土壤粉碎装置。


背景技术：

2.目前，土壤特别是农用地微塑料(环境中粒径小于5mm的塑料类污染物)的积累、迁移、降解及其生态环境和食物链的潜在风险问题尚未引起广泛关注。而土壤中微塑料分离的常规方法，主要是采用溶液初步浮选和人工挑选相结合的方法，但无论采用什么方法都需要对土壤进行破碎处理，才能将微塑料快速与土壤实现分离。
3.现在的技术中，操作人员为了实现土壤的破碎通常采用的是烘干后手动搌压的方法实现破碎，其原因在于，现有的破碎设备体积较大，而实验用土壤破碎处理需要对不同土质，不同年份的土壤分别进行处理，而现在的破碎设备结构太大无法直接应用，或者是只具有破碎功能，不能做烘干处理，或者是结构复杂，不利于后期的维护和日常的清洁处理。


技术实现要素：

4.本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
5.为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种用于土壤微塑料分析的土壤粉碎装置，包括：
6.外桶以及与外桶可拆卸设置的至少一个内桶，所述外桶、内桶的尺寸被控制在试管的2-3倍大小；
7.与内桶相配合的破碎机构；
8.其中，所述破碎机构被配置为包括：动力机构以及与其动力输出轴相配合的螺旋破碎轴；
9.其中，所述螺旋破碎轴内部或表面设置有相配合的第一电加热机构，所述外桶内设置有相配合的第二电加热机构；
10.所述螺旋破碎轴的外侧设置有多个叶片；
11.所述内桶上设置有可供破碎后土壤甩出的多个漏孔。
12.优选的是，还包括对动力机构进行固定的盖体，所述盖体上设置有与外桶相配合的外缘，所述外桶上设置有与外缘相配合的卡锁；
13.所述内桶的外侧顶端设置有第一轴承，所述第一轴承的外侧面设置有第一倾斜部；
14.所述外桶顶部的内侧壁上设置有与第一倾斜部相配合，以对内桶进行固定的第二倾斜部；
15.所述内桶顶部的内侧壁上设置有第一齿条，所述动力机构的动力输出端上设置有相配合的第二齿条，所述第一齿条、第二齿条通过相配合的至少一个传动齿轮传动连接；
16.所述传动齿轮通过传动轴配置在盖体上。
17.优选的是，所述内桶底部被配置为呈曲面或锥形结构；
18.所述盖体上设置有与空气泵相配合的进气管，所述盖体与进气管相配合的位置上设置有第二轴承。
19.优选的是，所述外桶外部或内部设置有相配合的保温降噪层。
20.优选的是，所述漏孔的尺寸被配置为1-5mm。
21.优选的是，所述盖体在与内桶顶部相配合的位置上设置有相配合的突出部；
22.其中，所述突出部上设置有与内桶顶部相配合的环形槽，所述环形槽内设置有相配合的第三轴承。
23.优选的是，所述进气管伸入内桶的一端被设置为多段式伸缩结构。
24.优选的是，所述盖体上通过可拆卸的方式设置有与动力机构电性连接的蓄电池。
25.优选的是，还包括与外桶相配合的底座，所述底座内设置有与外桶底部结构相匹配的限定槽；
26.所述外桶的外侧壁上设置有至少一条卡柱；
27.所述限定槽的两侧设置有可供卡柱插入的异形卡槽，所述异形卡槽内部设置有与第二电加热机构电性连接的接口，所述底座底部设置有与工作台面相配合的固定部。
28.优选的是，还包括对土壤粉碎装置的应用方法：
29.步骤一，将待破碎土壤放入内桶中，盖上盖体，并通过卡锁将外桶与盖体进行固定连接；
30.步骤二，向第一电加热机构、第二电加热机构进行供电，同时控制螺旋破碎轴在第一转速范围内进行旋转，对土壤进行烘工处理，其烘干时间与土壤的含水率呈正相关；
31.步骤三，当烘干时间满足要求后，第一电加热机构、第二电加热机构处于非工作态，控制螺旋破碎轴在第二转速范围内进行旋转，实现对土壤的破碎处理，其破碎时间与土壤的粒径呈正相关，且在处理过程中破碎后的土壤从内桶的漏孔中不断向外桶转移；
32.步骤四，到达破碎时间后，控制螺旋破碎轴在第一转速范围内再次进行旋转，同时控制空气泵向内桶中泵入一定量的空气，将内桶中的土壤吹扫至外桶中，其泵入时间与土壤的粘性呈正相关；
33.步骤五，气体泵入时间到达后，打开卡锁，取出内桶、外桶，从外桶中得到破碎后的土壤。
34.本发明至少包括以下有益效果：本发明设计一种专用于实验室的土壤破碎设备，结构简单，体积可控，具有破碎和烘干两种功能，且根据损坏需要或者土壤的粒径控制需要，其可以替换不同的内桶，保证其破碎效果满足使用要求，适应性更强。
35.本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
36.图1为本发明的一个实施例中用于土壤微塑料分析的土壤粉碎装置的截面结构示意图。
具体实施方式
37.下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
38.应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
39.需要说明的是，在本发明的描述中，术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
40.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
41.图1示出了根据本发明的一种用于土壤微塑料分析的土壤粉碎装置的实现形式，其中包括：
42.外桶1以及与外桶可拆卸设置的至少一个内桶2，所述外桶、内桶的尺寸被控制在试管的2-3倍大小，使得设置结构大小可控性更好，可以直接应用于实验室中土壤样本的破碎处理，而这里的2-3倍大小，是指其直径，而不是高度；
43.与内桶相配合的破碎机构3，其用于对土壤进行破碎处理，以便于在浮选操作中，对土壤与浮选液进行混合处理；
44.其中，所述破碎机构被配置为包括：动力机构4以及与其动力输出轴相配合的螺旋破碎轴5，通过螺旋结构的设备，使得土壤在内桶中呈螺旋上升，便于对土壤的加热操作以及破碎操作；
45.其中，所述螺旋破碎轴内部或表面设置有相配合的第一电加热机构(未示出)，其可以设置在内部，也可以是在螺旋破碎轴上设置槽体，将第一电加热机构缠绕在螺旋破碎轴的槽体中，所述外桶内设置有相配合的第二电加热机构6，在这种结构中，通过第一电加热机构的作用将内桶内部进行加热处理，其可以对内桶中的土壤进行烘干处理，而在烘干处理过程中，可以将螺旋破碎轴的转速设置为较小，使得其内部的土壤处于烘干阶段，而在烘干一定时间后通过螺旋破碎轴的转速上升将土壤在空间上进行螺旋上升，而在螺旋破碎轴的作用下土壤可以与螺旋破碎轴进行直接接触进行破碎，也可以通过离心的甩出作用力，将土壤甩至内桶中进行破碎处理，而第二电加热机构的作用在于保证内桶中温度的上升，同时将破碎中甩出的细小水份进行烘干处理，以加快破碎速度，在实际使用中，因工作中设置有第一加热机构的螺旋破碎轴处于旋转状态，故第一电加热机构可以设置在螺旋破碎轴外部或内部，其供电可以采用电刷的方式进行，以保证第一电加热机构的供电不影响旋转操作；
46.所述螺旋破碎轴的外侧设置有多个叶片7，其用于将离心在空中的土壤进行切割处理，以增加其破碎速度；
47.所述内桶上设置有可供破碎后土壤甩出的多个漏孔8，漏孔的作用有二，一是将土
壤中甩出的水分甩出外桶中的进行烘干处理，二是将破碎后符合要求粒径的土壤甩出至外桶中，逐步减小内桶中土壤的容量，提升破碎、烘干的速率，在这种方案中，因其结构相对于现有技术的设备来说，较为简单，体积可控性更好，有利于用于实验式中对土壤进行破碎试验中，对较少的土壤进行破碎处理。
48.如图1，在另一种实例中，还包括对动力机构进行固定的盖体9，所述盖体上设置有与外桶相配合的外缘10，所述外桶上设置有与外缘相配合的卡锁11，盖体的作用在于将外桶、内桶与外界进行隔离处理，防止土壤飞出，而卡锁的作用在于将盖体与外桶进行连接固定，保证其在烘干处理中的结构稳定性；
49.所述内桶的外侧顶端设置有第一轴承12，所述第一轴承的外侧面设置有第一倾斜部13；
50.所述外桶顶部的内侧壁上设置有与第一倾斜部相配合，以对内桶进行固定的第二倾斜部14，在这种结构中，通过第一倾斜部与第二倾斜部的配合，完成内桶与外桶在空间上的固定，而第一轴承的作用在于保证内桶的旋转不会对外桶造成影响，二者之间不产生干涉；
51.所述内桶顶部的内侧壁上设置有第一齿条15，所述动力机构的动力输出端上设置有相配合的第二齿条16，所述第一齿条、第二齿条通过相配合的至少一个传动齿轮传动连接；
52.所述传动齿轮17通过传动轴18配置在盖体上，在这种结构中，螺旋破碎轴在动力机构的作用下产生转动，而其转动的过程中带轴上的第二齿条转动，而与第二齿条啮合的传动齿轮也伴随着转动，进一步通过与传动齿轮啮合的内桶上的第一齿条使得内桶伴随转动，而在实际应用中，通过传动齿轮(一个或几个)的作用，可以使内桶与螺旋破碎轴在空间上同步或异步转动，通过这种配合，增加离心作用力或通过反向旋转增加对土壤的破碎作用力，即在空间上土壤具有分层旋转的效果(即内层伴随螺旋破碎轴的方向转动，外层部分随着内桶的转动方向反向旋转)，增加层与层之间土壤的冲击力，同时内部形成相反的气流，对土壤的破碎、烘干作用力更好。
53.如图1，在另一种实例中，所述内桶底部被配置为呈曲面或锥形结构；
54.所述盖体上设置有与空气泵19相配合的进气管20，所述盖体与进气管相配合的位置上设置有第二轴承，在这种结构中，通过内桶底部的结构设计，使得不与外桶底部接触的内桶在空间上具有更大的筛分面积，进而保证筛分效果，同时进气管的作用，在于完成破碎处理后，通过强加的风力将内桶中的土壤进行强力吹扫处理，以使其直接进入至外桶中，而未被破碎的石子则留在内桶中，实现土石分离，进一步因为内桶可以伴随转动，故进气管的位置固定，也能对内桶的各区域进行吹扫操作，同时因内桶、外桶、破碎机构三部分的分离式结构设计，便于实验中进行小样本处理后，对各部分进行分别处理，具有更好的适应性、实用性，另外第二轴承的作用，使得进气管与盖体的连接是可以转动的连接，在使用时可以减少干涉，而第二进气泵与盖体的连接也可以设置成可拆卸的连接方式，进而使得空气泵、进气管都可以根据需要进行位置调整，适应性更强，而在破碎时，也可以根据需要通过进气管向内桶中通入一定量的空气，而如果采用这种结构，在外桶的顶部侧壁上需要设置多个小的散气道。
55.在另一种实例中，所述外桶外部或内部设置有相配合的保温降噪层，在这种结构
中，可以通过将外桶设置成双层结构，以得到容纳第二电加热机构以及保温降低噪层的空间，也可以根据需要在外桶的外部套设一个保温层，以将内部温度进行保持，减少温度流失，使得其温度传导给外部的时间会显著降低，防止对外部环境造成的影响，在实际应用时，可以根据需要进行适应性选择。
56.在另一种实例中，所述漏孔的尺寸被配置为1-5mm，其用于配合土壤的粉碎大小，故在实际应用中，一个外桶可以配置多个不同尺寸漏孔大小的内桶，以满足实际试验工作中对土壤破碎粒径的需要。
57.在另一种实例中，所述盖体在与内桶顶部相配合的位置上设置有相配合的突出部，而为了保证内桶与突出部的配合度，内桶顶部高于第一轴承所在的连接位置；
58.其中，所述突出部上设置有与内桶顶部相配合的环形槽，所述环形槽内设置有相配合的第三轴承，在这种结构中，通过盖体上设置的突出部向内桶旋转一定的作用力，防止其在使用时，内桶因受力向外推出，影响其结构件之间配合的稳定性，而环形槽的作用在于保证其对内桶的限定效果，而第三轴承的作用在于保证其施加了向下的作用力，仍然不会对内桶的旋转造成干涉，保证其旋转的顺畅度。
59.在另一种实例中，所述进气管伸入内桶的一端被设置为多段式伸缩结构，通过将进气管的一端设置成具有伸缩式的套管结构，保证盖体取出放置后，进气管的结构稳定性，即在盖体打开后，将进气管推成伸缩状，防止盖体放置对进气管造成损伤，而在盖体盖合时，将进气管伸张开来，保证其对内桶的吹扫效果。
60.在另一种实例中，所述盖体上通过可拆卸的方式设置有与动力机构电性连接的蓄电池，通过在这种结构中设置蓄电池，使得其结构可控性更好，不用外接电源，同时可以对蓄电池进行取下外充电，保证其供电满足使用要求，实现设备的小型化、集成化。
61.如图1，在另一种实例中，还包括与外桶相配合的底座21，所述底座内设置有与外桶底部结构相匹配的限定槽22；
62.所述外桶的外侧壁上设置有至少一条卡柱23；
63.所述限定槽的两侧设置有可供卡柱插入的异形卡槽24，所述异形卡槽内部设置有与第二电加热机构电性连接的接口25，所述底座底部设置有与工作台面相配合的固定部26，在这种结构中，因为本发明的粉碎装置，其结构体积较小，其内桶、外桶的大小只为实验试管的2-4倍大小，故设备工作中的稳定性较差，通过设置底座保证其占用面积较大，通过底座上设置的安装部，使得顶部可以根据需要粘接或螺钉固定在工作台面上，保证设备工作的稳定性，同时底座与外桶向上插入式卡接，使得其在工作中易于分离，将外桶中的土壤取出，结构稳定性更好，同时便于实验室中对土壤的小样本烘干、破碎处理。
64.在另一种实施例中，还包括对土壤粉碎装置的应用方法：
65.步骤一，将待破碎土壤放入内桶中，盖上盖体，并通过卡锁将外桶与盖体进行固定连接，而内桶与外桶通过第一轴承进行支撑固定，使得内桶与外桶不接触；
66.步骤二，向第一电加热机构、第二电加热机构进行供电，同时控制螺旋破碎轴在第一转速范围内进行旋转，对土壤进行烘工处理，其烘干时间与土壤的含水率呈正相关，第二电加热机构通过底座中的外部设备进行供电，第一电加热机构通过蓄电路进行供电，彼此分离，互不影响，在这种的第一转速范围为1-3圈/秒，其做的操作在于保证只对其做烘干时的翻转处理，不做破碎处理，防止土壤与轴之间产生粘连；
67.步骤三，当烘干时间满足要求后，第一电加热机构、第二电加热机构处于非工作态，控制螺旋破碎轴在第二转速范围内进行旋转，实现对土壤的破碎处理，其破碎时间与土壤的粒径呈正相关，且在处理过程中破碎后的土壤从内桶的漏孔中不断向外桶转移，第二转速范围与现在破碎设备的转速相配合；
68.步骤四，到达破碎时间后，控制螺旋破碎轴在第一转速范围内再次进行旋转，同时控制空气泵向内桶中泵入一定量的空气，将内桶中的土壤吹扫至外桶中，其泵入时间与土壤的粘性呈正相关，在实际应用中，可以通过多次试验、得到不同含水率、不同土质在应用时其烘干时间、破碎时间、吹扫时间对应表，通过软件的方式将不同步骤中的时间控制、工作状态转换写入至控制主板中，而控制主板设置在盖体上，实现自动化操作，减少实验人员的手动操作；
69.步骤五，气体泵入时间到达后，打开卡锁，取出内桶、外桶，从外桶中得到破碎后的土壤。
70.以上方案只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。
71.这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
72.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。