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1、(10)申请公布号 CN 103900871 A (43)申请公布日 2014.07.02 CN 103900871 A (21)申请号 201410076013.7 (22)申请日 2014.03.04 G01N 1/28(2006.01) G01N 33/24(2006.01) (71)申请人 河海大学 地址 211100 江苏省南京市江宁区佛城西路 8 号 (72)发明人 毕利东 马春平 姜哲 (74)专利代理机构 南京经纬专利商标代理有限 公司 32200 代理人 吴玉玲 (54) 发明名称 一种滚筒式土壤团聚体分层剥离器 (57) 摘要 本发明公开了一种滚筒式土壤团聚体分层剥 离器，。
2、 包括滚筒式土壤筛、 样品滚筒以及调速电机 底座， 调速电机底座包括传动轮， 传动轮与样品滚 筒外部摩擦传动设置， 滚筒式土壤筛固定在样品 滚筒内。本发明具有使用方便， 减少误差， 节省操 作时间， 提高工作效率等优点 ； 本发明用简单的 机械机构代替了手工剥离， 避免了手工操作带来 的不确定性误差的发生， 通过简单的函数关系帮 助建立较精确的土壤团聚体内各物质沿团聚体径 向分布的数学模型 ； 本发明可处理的土壤团聚体 或团块样品直径范围广， 尤其是对于原来手工剥 离时难处理的小粒径样品亦能够胜任， 同时还能 有效地提高土壤团聚体或团块样品剥离物品质的 可靠性， 减少人为误差。 (51)Int。
3、.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 6 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图6页 (10)申请公布号 CN 103900871 A CN 103900871 A 1/1 页 2 1. 一种滚筒式土壤团聚体分层剥离器， 其特征在于 ： 包括滚筒式土壤筛、 样品滚筒以 及调速电机底座， 调速电机底座包括传动轮， 传动轮与样品滚筒外部摩擦传动设置， 滚筒式 土壤筛固定在样品滚筒内。 2. 如权利要求 1 所述滚筒式土壤团聚体分层剥离器， 其特征在于 ： 所述调速电机底座 包括开关、 指示灯、 调速装置、 定时装置、 反转装置。
4、、 电源适配装置、 传动装置 ； 所述传动装置 包括主动轮、 传动轮与辅助轮。 3. 如权利要求 2 所述滚筒式土壤团聚体分层剥离器， 其特征在于 ： 所述传动轮与辅助 轮表面设置凸起。 4. 如权利要求 1 或 2 或 3 所述滚筒式土壤团聚体分层剥离器， 其特征在于 ： 所述样品 滚筒由有机玻璃板胶合而成， 样品滚筒一端开窗并配盖板， 滚筒式土壤筛与盖板固定设置， 滚筒另一端开设出样品的导出孔， 小孔配有倒出孔塞。 5. 如权利要求 4 所述滚筒式土壤团聚体分层剥离器， 其特征在于 ： 样品滚筒与盖板的 连接装置包括弹性杆和偏心套筒扳手。 6. 如权利要求 5 所述滚筒式土壤团聚体分层剥离。
5、器， 其特征在于 ： 样品滚筒圆盘边沿 设置一圈以橡胶材质制作的橡胶环。 7. 如权利要求 6 所述滚筒式土壤团聚体分层剥离器， 其特征在于 ： 所述滚筒式土壤筛 筒由打孔钢板制成圆筒形骨架， 其一端焊钢板做底， 另一端焊以法兰盘以连接盖板， 圆筒形 骨架外侧包裹筛网。 权 利 要 求 书 CN 103900871 A 2 1/5 页 3 一种滚筒式土壤团聚体分层剥离器 技术领域 0001 本发明涉及一种剥离器， 具体涉及一种滚筒式土壤团聚体分层剥离器。 背景技术 0002 土壤团聚体是土壤学科研究的重要组成部分， 其组成对土壤养分和水分及其作物 的生长状况均具有重要的影响。由于受到研究手段的。
6、限制， 以往有关土壤团聚体的研究只 是将其作为一个整体来对待， 研究过程中忽略了土壤团聚体本身的内部物理结构和空间变 异。本仪器的发明将实现土壤团聚体的分层剥离， 技术上使得精确建立土壤团聚体内各物 质分布的数学模型 （如植物营养元素、 农药残留物、 重金属污染物等） 成为可能， 因此对丰富 土壤学研究手段以及推进土壤科学的发展具有重要意义。 发明内容 0003 本发明针对现有技术的空缺， 发明一种滚筒式土壤团聚体分层剥离器。 0004 本发明通过以下技术方案实现 ： 一种滚筒式土壤团聚体分层剥离器， 包括滚筒式土壤筛、 样品滚筒以及调速电机底座， 调速电机底座包括传动轮， 传动轮与样品滚筒外。
7、部摩擦传动设置， 滚筒式土壤筛固定在样 品滚筒内。 0005 所述调速电机底座包括开关、 指示灯、 调速装置、 定时装置、 反转装置、 电源适配装 置、 传动装置 ； 所述传动装置包括主动轮、 传动轮与辅助轮。 0006 所述传动轮与辅助轮表面设置凸起。 0007 所述样品滚筒由有机玻璃板胶合而成， 样品滚筒一端开窗并配盖板， 滚筒式土壤 筛与盖板固定设置， 滚筒另一端开设出样品的导出孔， 小孔配有倒出孔塞。 0008 样品滚筒与盖板的连接装置包括弹性杆和偏心套筒扳手。 0009 样品滚筒圆盘边沿设置一圈以橡胶材质制作的橡胶环。 0010 所述滚筒式土壤筛筒由打孔钢板制成圆筒形骨架， 其一端焊。
8、钢板做底， 另一端焊 以法兰盘以连接盖板， 圆筒形骨架外侧包裹筛网。 0011 本发明的有益效果是 ： 1. 相比原始的手动切削剥离法， 本发明具有使用方便， 减少误差， 节省操作时间， 提高 工作效率等优点 ； 2. 本发明可处理的土壤团聚体或团块样品直径范围广 (5mm-50mm)， 尤其是对于原来 手工剥离时难处理的小粒径样品 (5mm-10mm) 也能够胜任 ； 3. 本发明能够有效地提高土壤团聚体或团块样品剥离物品质的可靠性， 进而满足实验 的可重复性和结果的可比性 ; 4. 本发明用简单的机械机构代替了手工剥离， 避免了手工操作带来的不确定性误差的 发生， 使得实验的结果准确性得到。
9、保证 ； 5. 本发明可通过简单的函数关系帮助建立较精确的土壤团聚体内各物质沿团聚体径 说 明 书 CN 103900871 A 3 2/5 页 4 向分布的数学模型。 附图说明 0012 图 1 是本发明的整体结构示意图 ； 图 2 是本发明的调速电机底座示意图 ； 图 3 是本发明的样品滚筒示意图， 范例尺寸标于其上 （单位 ： mm） ； 图 4 是本发明的滚筒式土壤筛图示， 范例尺寸标于其上 （单位 ： mm） ； 图 5 是本发明的盖板固定装置正视示意图 ； 图 6 是本发明的盖板固定装置俯视示意图 ； 图 7 是本发明的正反转装置电示意图 ； 图 8 是本发明的定时装置电路示意图 。
10、； 图 9 是本发明的调速电机电路示意图。 0013 图中 ： 1 为滚筒式土壤筛， 2 为样品滚筒， 3 为传动轮， 4 为辅助轮， 5 为底座， 6 为 调速旋钮， 7 为定时旋钮， 8 为指示灯， 9 为开关， 10 为主动轮， 11 为传动皮带， 12 为橡胶环， 13 为倒出孔， 14 为倒出孔塞， 15 为偏心套筒扳手， 16 为弹性杆， 17 为杆支座， 18 为螺母 (10mm)， 19 为垫片 (10mm)， 20 为盖板， 21 为橡胶垫圈， 22 为法兰盘， 23 为螺丝 (10mm)， 24 为 筛网 (0.25mm)。 具体实施方式 0014 本发明的具体实施方式， 。
11、如附图所示， 一种滚筒式土壤团聚体剥离器， 包括滚筒式 土壤筛1、 样品滚筒2以及调速电机底座。 调速电机底座由开关9、 指示灯8、 调速装置、 定时 装置、 反转装置、 电源适配装置、 传动装置及其他附属部分构成 ； 样品筒由有机玻璃板胶合 而成， 样品滚筒一端开窗并配盖板 20， 用以固定滚筒式土壤筛， 样品滚筒圆盘边沿设置一圈 以橡胶材质制作的橡胶环 12， 以增大与传动轮的摩擦， 样品滚筒另一端开倒出孔 13 用以倒 出磨下的土样粉粒， 平时以倒出孔塞 14 堵住 ； 滚筒式土壤筛由打孔钢板制成圆筒形骨架， 其一端焊钢板做底， 另一端焊以法兰盘22以连接盖板， 骨架外侧包裹0.25mm。
12、孔径的不锈钢 筛网 24， 接口处以热熔胶密封防止土样粉粒漏出。 0015 滚筒式土壤筛通过螺丝 23、 同规格的垫片 19 和螺帽与滚筒盖板连接， 放入滚筒内 部 ； 滚筒与盖板的连接是通过弹性杆16和偏心套筒扳手15实现的， 套在弹性杆上的偏心套 筒扳手通过偏心转动压迫弹性杆产生力， 再通过偏心套筒扳手传到盖板， 将盖板压在滚筒 上 ； 滚筒直接放置在底座上， 通过与一组传动轮 3、 一组辅助轮 4 接触， 依靠摩擦力转动。底 座的传动轮、 辅助轮上设有一圈凸起， 以增大与样品滚筒的摩擦， 滚筒式土壤筛和盖板之间 夹以与法兰盘尺寸相同的环形橡胶垫圈， 以防土样粉粒漏出 本专利能够实现土壤团。
13、聚体的分层剥离 ； 通过设定研磨时间、 滚筒转速控制分层剥离 的程度和速度 ； 能够实现工作时指示灯亮 ； 能够实现滚筒的自动正反转 ； 能够实现分层剥 离出的土样样品在不打开盖板的情况下顺利取出。 0016 数学模型说明 ： 为便于计算， 以下数学模型将单颗的土壤团聚体或团块样品作为质量均匀分布的球体 考虑。使用所述的滚筒式土壤团聚体剥离器时， 可根据初始放入滚筒式土壤筛的土壤团聚 说 明 书 CN 103900871 A 4 3/5 页 5 体或团块样品质量M， 剥离下的土样碎屑质量M， 初始土样平均半径R和土样密度， 换算 出 M 与剥离深度 R（自剥离前土样表面沿径向至剥离后土样表面的。
14、距离） 的函数关系， 根据已知条件的不同可得到两种结果 ： 考录到实际的 值较易测得， 但已知 R、 M 和 M 时， R 可由下式计算 ： （1） 由于筛网筒直径为 180mm， 为保证剥离效果， 式中 R 的取值范围为 5mm R 50mm。 0017 令=K（0 K 1） ， 当 R 为单位值 （R=R0=1mm） 时， 将 K 值与对应的 R0值列 表如下 （对于不同的 R 值只需将对应的 R 乘以 R 倍即可， 所计算所得 K 在表中无直接对应 数值， 可使用线性插值法近似求得。如表 1（a） 所示， 将 K 值于小数点后第一位与第二位间 截断， 分为两部分， 以两部分之和表示K。 。
15、表中第一行为K整数部分和小数点后第一位的， 左 边第一列为K小数点后第二位及以下的部分， 两者之和为K值， 两者横纵交叉所对应的数值 即为相应的 R0。由于 K 0.99 时所对应的 R0数值较大变化， 故将 K 0.99 时的数值 单独列出如下 （表 1（b） ） (R 和 R 单位为 mm， M 和 M 单位为 g。) 。 0018 表 1（a） 表 1（b） 若、 M和M已知， 而R未知但是样品粒径范围不大时， R可由下式计算 （R和R 说 明 书 CN 103900871 A 5 4/5 页 6 单位为 mm， M 和 M 单位为 g， 单位为 g/cm3） ： （2） R 可由下式计。
16、算 (3) 工作方式举例一 ： 称取质量 328.50g 已筛好的平均半径 R 为 12.5mm 的土壤团聚体样品放入筛网筒， 通过 橡胶垫圈、 螺丝、 同尺寸垫片和螺母与盖板连接， 放入滚筒内 ； 将偏心圆套筒扳手套在弹性 杆上， 将弹性杆插入滚筒的杆座中， 转动扳手压紧盖板 ； 将滚筒底部的倒出孔用塞子塞住 ； 将滚筒放在主动轮和辅助轮上。 0019 接通电源， 打开开关， 指示灯亮。设定合适的研磨时间和滚筒转速， 主动轮 通过传动皮带动传动轮转动， 触动轮通过摩擦带动滚筒转动， 筛网筒中土样相互摩 擦。工作完成后， 将滚筒底部塞子拔出， 倒出磨下的土样碎屑， 称量其质量为 13.14g，。
17、 K=13.14g/328.50g=0.04， 查表 1 得 R0=0.0135， R=RR0=12.5mm0.0135=0.16875mm 。收集好磨下的土样以备后续化学分析用。 0020 将塞子塞回滚筒， 设定合适的研磨时间和滚筒转速， 继续剥离土样， 工作完成后， 倒出磨下的土样碎屑， 称量其质量为 26.28g， K=(13.14g+26.28g)/328.50g=0.12， 查表 1 得 R0=0.0417， R=RR0=12.5mm0.0417=0.52125mm。收集好磨下的土样以备后续化学 分析用。 0021 根据需要重复上步。 0022 使用结束后， 关掉开关， 断掉电源， 。
18、取下滚筒， 拆下筛网筒清理干净， 整理仪器设 备， 以备下次使用。 0023 工作方式举例二 ： 称取已知 为 1.25g/cm3的土壤团聚体样品 281.38g， 放入筛网筒， 通过橡胶垫圈、 螺 丝、 同尺寸垫片和螺母与盖板连接， 放入滚筒内 ； 将偏心圆套筒扳手套在弹性杆上， 将弹性 杆插入滚筒的杆座中， 转动扳手压紧盖板 ； 将滚筒底部的倒出孔用塞子塞住 ； 将滚筒放在 主动轮和辅助轮上。 0024 接通电源， 打开开关， 指示灯亮。设定合适的研磨时间和滚筒转速， 主动轮通过传 动皮带动传动轮转动， 触动轮通过摩擦带动滚筒转动， 筛网筒中土样相互摩擦。工作完成 后， 将滚筒底部塞子拔出。
19、， 倒出磨下的土样碎屑， 称量其质量为 7.27g， 根据式 (2) 计算有 =0.32784mm。收集好磨下的土样以备后 续化学分析用。 0025 根据需要重复上步。 0026 使用结束后， 关掉开关， 断掉电源， 取下滚筒， 拆下筛网筒清理干净， 整理仪器设 说 明 书 CN 103900871 A 6 5/5 页 7 备， 以备下次使用。 0027 本发明现无相似技术， 相比原始的手动切削剥离法， 具有使用方便， 减少误差， 节 省操作时间， 提高工作效率等优点。 本发明用简单的机械机构代替了手工剥离， 避免了手工 操作带来的不确定性误差的发生， 通过简单的函数关系帮助建立较精确的土壤团。
20、聚体内各 物质沿团聚体径向分布的数学模型。本发明可处理的土壤团聚体或团块样品直径范围广， 尤其是对于原来手工剥离时难处理的小粒径样品亦能够胜任， 同时还能有效地提高土壤团 聚体或团块样品剥离物品质的可靠性， 减少人为误差。 说 明 书 CN 103900871 A 7 1/6 页 8 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103900871 A 8 2/6 页 9 图 3 说 明 书 附 图 CN 103900871 A 9 3/6 页 10 图 4 说 明 书 附 图 CN 103900871 A 10 4/6 页 11 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 103900871 A 11 5/6 页 12 图 7 图 8 说 明 书 附 图 CN 103900871 A 12 6/6 页 13 图 9 说 明 书 附 图 CN 103900871 A 13 。