土壤表层修复装置

717 编辑：中冶有色技术网来源：沈阳理工大学

2023-12-05 16:35:29

权利要求书： 1.一种土壤表层修复装置，包括机架（1），其特征在于，所述机架（1）的前端连接有凸轮连杆挖掘装置（2），所述机架（1）中部连接有振动筛分装置（3），所述筛分振动装置与所述凸轮连杆挖掘装置（2）对应，所述机架（1）中部在所述振动筛分装置（3）临侧连接有清洗装置（4），所述机架（1）的后端连接有收集箱（5），所述收集箱（5）与所述振动筛分装置（3）对应；

所述凸轮连杆挖掘装置（2）包括凸轮槽板（201）、挖斗（202）、转动机构、滚子（203），所述凸轮槽板（201）立置连接在所述机架（1）前端，所述转动机构固定在所述机架（1）上，所述挖斗（202）通过斗轴（212）与所述转动机构铰接，所述挖斗（202）的尾端与所述滚子（203）固定，所述凸轮槽板（201）上开设有一圈凸轮槽（204），所述滚子（203）插入至所述凸轮槽（204）内并能够沿着所述凸轮槽（204）移动。

2.根据权利要求1所述的一种土壤表层修复装置，其特征在于，所述转动机构包括转轮（205）、转轴（206）、第一轴承（207）、第二轴承（208）、轴承座（209）、转动电机（210）、电机固定座（211），所述轴承座（209）连接固定在所述机架（1）前端，所述第一轴承（207）安装在所述轴承座（209）上，所述转轴（206）穿过所述第一轴承（207），所述转动电机（210）通过所述电机固定座（211）固定在所述轴承座（209）上，所述转轴（206）的一端与所述转动电机（210）的输出轴连接，所述转轴（206）的另一端与固定在所述凸轮槽（204）板（201）上的第二轴承（208）连接，所述转轮（205）固定在所述转轴（206）中部，所述挖斗（202）通过所述斗轴（212）与所述转轮（205）铰接。

3.根据权利要求2所述的一种土壤表层修复装置，其特征在于，所述转轮（205）周向均布固定有多个转杆（213），所述挖斗（202）、所述斗轴（212）与所述转杆（213）一一对应，每个所述挖斗（202）均通过所述斗轴（212）铰接在对应的所述转杆（213）端部。

4.根据权利要求1所述的一种土壤表层修复装置，其特征在于，所述筛分振动装置包括底座（301）、筛架（302）、筛网（303）、振动电机（304）、弹簧（305）、连接座（306），所述底座（301）固定在所述机架（1）上，所述连接座（306）至少一个并固定在所述底座（301）上，每个所述连接座（306）均对应套设有所述弹簧（305），所述筛架（302）套在所述连接座（306）上并搭在所述弹簧（305）端部，所述筛网（303）与所述挖斗（202）对应并连接在所述筛架（302）上，所述振动电机（304）与所述筛架（302）连接。

5.根据权利要求4所述的一种土壤表层修复装置，其特征在于，所述筛网（303）前高后低倾斜地连接在所述筛架（302）上。

6.根据权利要求5所述的一种土壤表层修复装置，其特征在于，所述清洗装置（4）包括水箱（401）、水泵、雾化折射喷头（402）、控制系统（403）、土壤湿度传感器、压力传感器，所述水箱（401）位于所述振动筛分装置（3）临侧并固定在所述机架（1）上，所述水箱（401）顶部设有进料口、底部设有出料口，所述水泵设置于所述水箱（401）内，所述水泵的出水端连接于所述水箱（401）的所述出料口处，所述雾化折射喷头（402）位于所述水箱（401）底部，所述雾化折射喷头（402）与所述水泵的出水端在所述出料口处连接，所述控制系统（403）位于所述水箱（401）前方并通过密封盒连接在所述机架（1）上，所述土壤湿度传感器连接于所述振动筛分装置（3）的所述筛架（302）一侧，所述压力传感器安装于所述振动筛分装置（3）的所述底座（301）上。

7.根据权利要求4所述的一种土壤表层修复装置，其特征在于，所述收集箱（5）可拆卸地与所述机架（1）后端底部连接，所述收集箱（5）与所述筛网（303）对应。

8.根据权利要求1所述的一种土壤表层修复装置，其特征在于，所述机架（1）上还设置有车架固定轴架（101）。

说明书：一种土壤表层修复装置技术领域[0001] 本发明属于土壤表层工作机械技术领域，具体地涉及一种土壤表层修复装置。背景技术[0002] 我国很多城市近郊土壤都受到了不同程度的污染，许多地方的粮食、蔬菜和水果等食物中Cd、Cr、As、Pb等重金属含量超标或接近临界值，根据我国2020年发布的《中国生态环境状况公报》，全国土壤污染超标率达16.1%，土壤环境质量的主要污染物是重金属，其中铬为首要污染物，耕地、矿区、林地等土壤都遭受重金属的污染，目前，治理土壤中重金属污染的途径主要有：第一，降低污染物在土壤中的浓度;第二，通过固化或钝化作用改变污染物的形态从而降低在环境中的迁移性;第三;从土壤中去除。具体的修复技术大致分为：物理修复、生物修复、化学修复。

[0003] 通过比较目前国内市场上常见的中小型土壤修复设备发现：上述三种修复方法都有对应的土壤修复设备，但采用物理、生物方法修复重金属污染的土壤从原理上存在修复范围小，成本高，效果不稳定以及修复周期长等问题。所以化学方法是当前主流的方法，但采用该方法的中小范围的土壤修复设备中少有能集挖掘、混合、卸料一起的一体化设备，另外还存在药液与土块混合不均匀，挖掘装置操作复杂、效率不高等问题。发明内容[0004] 本发明就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供了一种土壤表层修复装置；本发明可以作为中小型耕作机械或工程机械的子功能模块，而且集挖掘、混合、卸料为一体，将化学修复方法应用到中小范围土壤的重金属污染处理中。

[0005] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。[0006] 本发明提供一种土壤表层修复装置，包括机架，其特征在于，所述机架的前端连接有凸轮连杆挖掘装置，所述机架中部连接有振动筛分装置，所述筛分振动装置与所述凸轮连杆挖掘装置对应，所述机架中部在所述振动筛分装置临侧连接有清洗装置，所述机架的后端连接有收集箱，所述收集箱与所述振动筛分装置对应。[0007] 进一步地，所述凸轮连杆挖掘装置包括凸轮槽板、挖斗、转动机构、滚子，所述凸轮槽板立置连接在所述机架前端，所述转动机构固定在所述机架上，所述挖斗通过斗轴与所述转动机构铰接，所述挖斗的尾端与所述滚子固定，所述凸轮槽板上开设有一圈凸轮槽，所述滚子插入至所述凸轮槽内并能够沿着所述凸轮槽移动。[0008] 更进一步地，所述转动机构包括转轮、转轴、第一轴承、第二轴承、轴承座、转动电机、电机固定座，所述轴承座连接固定在所述机架前端，所述第一轴承安装在所述轴承座上，所述转轴穿过所述第一轴承，所述转动电机通过所述电机固定座固定在所述轴承座上，所述转轴的一端与所述转动电机的输出轴连接，所述转轴的另一端与固定在所述凸轮槽板上的第二轴承连接，所述转轮固定在所述转轴中部，所述挖斗通过所述斗轴与所述转轮铰接。[0009] 再更进一步地，所述转轮周向均布固定有多个转杆，所述挖斗、所述斗轴与所述转杆一一对应，每个所述挖斗均通过所述斗轴铰接在对应的所述转杆端部。[0010] 更进一步地，所述筛分振动装置包括底座、筛架、筛网、振动电机、弹簧、连接座，所述底座固定在所述机架上，所述连接座至少一个并固定在所述底座上，每个所述连接座均对应套设有所述弹簧，所述筛架套在所述连接座上并搭在所述弹簧端部，所述筛网与所述挖斗对应并连接在所述筛架上，所述振动电机与所述筛架连接。[0011] 再更进一步地，所述筛网前高后低倾斜地连接在所述筛架上。[0012] 再更进一步地，所述清洗装置包括水箱、水泵、雾化折射喷头、控制系统、土壤湿度传感器、压力传感器，所述水箱位于所述振动筛分装置临侧并固定在所述机架上，所述水箱顶部设有进料口、底部设有出料口，所述水泵设置于所述水箱内，所述水泵的出水端连接于所述水箱的所述出料口处，所述雾化折射喷头位于所述水箱底部，所述雾化折射喷头与所述水泵的出水端在所述出料口处连接，所述控制系统位于所述水箱前方并通过密封盒连接在所述机架上，所述土壤湿度传感器连接于所述振动筛分装置的所述筛架一侧，所述压力传感器安装于所述振动筛分装置的所述底座上。[0013] 再更进一步地，所述收集箱可拆卸地与所述机架后端底部连接，所述收集箱与所述筛网对应。[0014] 进一步地，所述机架上还设置有车架固定轴架。[0015] 本发明的有益效果。[0016] 本发明采用化学修复方法处理土壤中的重金属污染，受挖掘深度的影响小，修复周期短，综合效益好。通过凸轮连杆挖掘装置实现主动挖掘和卸料，位置准确、稳定、可靠、操作简单、效率高；振动筛分装置集输送、颗粒筛选、细化为一体，将砂石与土块分离，并进一步地将土块变成细土，为后续化学药液与土的充分混合提供了便利。采用折射雾化喷淋头向细化后的土壤喷洒修复液，结合电控系统检测土壤湿度实时调节出水量，分层喷洒的方式保证了试剂与土壤接触充分均匀，可有效去除土壤中的重金属离子；并且设备工作时与中小型耕作机械或工程机械联合使用，可作为其子功能模块。避免了不同类设备间的功能重叠，降低了自身成本，通用性好。附图说明[0017] 为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。[0018] 图1是本发明的立体结构示意图。[0019] 图2是本发明的振动筛分装置和清洗装置侧面剖视图。[0020] 图3是本发明的凸轮连杆挖掘装置的侧面剖视图。[0021] 图4是本发明的俯视图。[0022] 图中标记：1为机架、2为凸轮连杆挖掘装置、3为振动筛分装置、4为清洗装置、5为收集箱、101为车架固定轴架、201为凸轮槽板、202为挖斗、203为滚子、204为凸轮槽、205为转轮、206为转轴、207为第一轴承、208为第二轴承、209为轴承座、210为转动电机、211为电机固定座、212为斗轴、213为转杆、301为底座、302为筛架、303为筛网、304为振动电机、305为弹簧、306为连接座、401为水箱、402为雾化折射喷头、403为控制系统。具体实施方式[0023] 结合附图所示，本实施方式提供了一种土壤表层修复装置，包括机架1，机架1的前端连接有凸轮连杆挖掘装置2，利用凸轮连杆挖掘装置2来实现连续、高效的土壤自动挖掘，以及送料和定点卸料功能。[0024] 凸轮连杆挖掘装置2包括凸轮槽板201、挖斗202、转动机构、滚子203，凸轮槽板201立置连接在机架1前端，转动机构固定在机架1上，设置三个挖斗202分别通过斗轴212与转动机构铰接，每个挖斗202的尾端均与滚子203固定，凸轮槽板201上开设有一圈凸轮槽204，滚子203插入至凸轮槽204内并能够沿着凸轮槽204移动，滚子203带着挖斗202沿着事先设计好的凸轮槽204轮廓轨迹运动，使挖斗202在特定位置进行挖土、运土、倒土。[0025] 具体地，转动机构包括转轮205、转轴206、第一轴承207、第二轴承208、轴承座209、转动电机210、电机固定座211，轴承座209连接固定在机架1前端，第一轴承207安装在轴承座209上，转轴206穿过第一轴承207，转动电机210通过电机固定座211固定在轴承座209上，转轴206的一端与转动电机210的输出轴连接，转轴206的另一端与固定在凸轮槽板201上的第二轴承208连接，转轮205固定在转轴206中部，转轮205周向均布固定有三个转杆213，三个挖斗202均通过斗轴212与转杆213端部铰接。通过转动电机210带动转轮205转动，挖斗202随着转轮205的转动而转动并沿着凸轮槽204轨迹运动。

[0026] 挖斗202推杆的推程和回程均采用等速运动规律相关公式来进行计算，并使用图解法得到凸轮槽204的轮廓线，此计算来确定方式为本领域凸轮机构设计的常规方式，来保证挖斗202的运动轨迹受凸轮机构的推杆运动轨迹控制，从而实现挖斗202的定点挖土、水平送土不撒料、定点倒土的目的。[0027] 挖斗202运动时产生的冲击可用来辅助震碎挖斗202中的土块，提高后续振动筛分的效率。[0028] 振动筛分装置3连接在机架1中部，筛分振动装置集输送、颗粒筛选、细化为一体，包括底座301、筛架302、筛网303、振动电机304、弹簧305、连接座306，底座301固定在机架1上，设置四个连接座306并固定在底座301的四角上，每个连接座306均对应套设有弹簧305，筛架302套在连接座306上并搭在弹簧305端部，筛网303与挖斗202对应并高后低倾斜地连接在筛架302上，保证筛分后的大块杂物能够自动滚落到后续的收集箱5内，振动电机304与筛架302连接，给筛架302提供振动源。[0029] 在振动电机304和筛网303的双重作用下，石块等一些体积较大的杂物将通过振动配合筛网303的筛孔筛分，被分离在筛网303的上方，细土会从筛网303的筛孔中落下至机架1下方。筛网303的筛孔尺寸为细孔，提高细土的筛分效果，主要是将土壤中的大块杂物分离，同时大块杂物自动滚落至收集箱5内。弹簧305起到能够在筛网303上下振动时减振缓冲的作用，来减小机架1的振动。

[0030] 机架1中部在振动筛分装置3临侧连接有清洗装置4，清洗装置4包括水箱401、水泵、雾化折射喷头402、控制系统403、土壤湿度传感器、压力传感器。[0031] 水箱401位于振动筛分装置3临侧并固定在机架1上，水箱401顶部设有进料口、底部设有出料口，水泵设置于水箱401内，水泵的出水端连接于水箱401的出料口处，雾化折射喷头402采用能够180°旋转的雾化折射喷头402，位于水箱401底部，雾化折射喷头402与水泵的出水端在出料口处连接，控制系统403位于水箱401前方并通过密封盒连接在机架1上，土壤湿度传感器连接于振动筛分装置3的筛架302一侧，压力传感器安装于振动筛分装置3的底座301上。[0032] 在水箱401中填充土壤修复药液，水泵抽取水箱401中的修复药液，再从雾化折射喷头402中喷出，对振动筛分后落入到机架1下方的细土进行药液喷洒，振动筛分后细土会一层一层地下落，因此喷洒也会实现分层喷洒的效果，在化学溶剂药液的作用下，保证了试剂与土壤接触充分均匀，有效去除土壤中的重金属离子，使细土中的重金属物质或其他有害物质进行清洗降解以达到修复效果，并且化学溶剂药液使土壤的修复周期更短，修复后的细土可以直接排放至现场。[0033] 压力传感器可以感应挖斗202是否落土，从而通过控制系统403控制药液的喷洒量，进而节省修复药液的使用，土壤湿度传感器测得土壤中的水分含量控制水泵的出水量，进而改变雾化折射喷头402的喷洒量，以防止修复过程中发生修复过度或修复不足的问题，提高整体修复质量。[0034] 机架1的后端底部可拆卸地连接有收集箱5，收集箱5与振动筛分装置3的筛网303对应，筛网303筛后上部留下的大块杂物自动沿着筛网303滚落到收集箱5内，收集箱5可拆卸地与机架1连接可以方便倾倒杂物。[0035] 本修复装置在机架1上设置车架固定轴架101，通过车架固定轴架101与中小型农用机械连接，作为它们的子功能模块，通用性更好。[0036] 可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施方式所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。