CN115178578A - 一种微耕机用磁棒式污染土壤重金属磁场原位回收装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微耕机用磁棒式污染土壤重金属磁场原位回收装置，其中安装架前端与微耕机连接，安装架上端设有耕机扶手，安装架下侧设有磁粒回收分离机构，所述磁粒回收分离机构包括磁棒、磁棒轴、蜗状轨道和回收料斗，其中磁棒通过磁棒轴带动转动，磁棒上套装有挡片弹簧和挡片，且挡片设于挡片弹簧头端，磁棒外侧设有蜗状轨道，且挡片沿着蜗状轨道移动，蜗状轨道包括挡片限位段和挡片压缩段，其中挡片限位段套设于磁棒轴上，挡片限位段一侧设有轨道开口，且挡片通过挡片限位段限位在磁棒后部，轨道开口下侧的挡片限位段与挡片压缩段衔接，挡片压缩段的自由端设于回收料斗上方。本发明可与微耕机配套使用，操作方便，结构简单，性能可靠。

Description

一种微耕机用磁棒式污染土壤重金属磁场原位回收装置

技术领域

本发明涉及土壤重金属污染治理领域，具体地说是一种微耕机用磁棒式污染土壤重金属磁场原位回收装置。

背景技术

土壤重金属污染会影响农产品质量安全、人居环境安全和生态环境安全，随着科技发展，现有技术中出现了利用磁性材料富集土壤中的重金属并进行回收实现重金属去除的方式，这种修复手段具有吸附效率高，修复周期短等优点。如授权公告号为CN111589851B的中国发明专利公开了一种农田重金属污染的并齐式修复方法，其通过在土壤内埋设修复棒，并掺杂有重金属捕捉剂和修复微球，其中重金属捕捉剂借用水的渗透作用对土壤内的重金属离子进行捕捉并形成难溶物，修复微球不断剥落表层营养物质的同时通过磁性对重金属难溶物进行吸附捕捉，最后通过磁场对残留后的修复微球和重金属进行回收，该修复棒主要是通过电磁铁控制磁流变液的液态和固态性质变化，并控制修复棒表面孔径限制修复微球的通过以对微球进行回收，该修复棒包含磁流变液、电磁铁、弹性液囊、修整纤维束和双态变径挡针等结构。

但由于土壤介质的多样性，使得回收时土壤中磁性材料分离较为困难，现有技术中，配套用于磁性材料回收的农机设备较少。另外微耕机是一种常用的农用机具，其以小型柴油机或汽油机为动力，具有重量轻，体积小，结构简单等特点，尤其适合较小田块、地势起伏的山地、丘陵等无法实现大规模自动化农机作业的农田使用，但现有的磁粒回收装置一般难以与微耕机结合，因此也很难用于较小田块、地势起伏的山地、丘陵等污染农田。如公开号为CN109622582A的中国发明专利中公开了一种车载式农田土壤重金属污染原位修复装备，其先利用推斗向前进取土壤溶液，土壤溶液经过变径搅拌器搅拌和滤网过滤后由管道泵提升至一级磁回收机进行多次磁选，使土壤溶液中的重金属螯合物吸附到磁滚筒上，再经过刮板装置挂落到精料槽回收，同时该装置还设有二级磁回收机以增大磁选面积，但该装置结构过于复杂且能耗较高，难以与微耕机结合使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微耕机用磁棒式污染土壤重金属磁场原位回收装置，其利用磁棒转动实现磁粒吸附，可与微耕机配套使用，操作方便，结构简单，性能可靠，尤其适用于较小田块、地势起伏的山地、丘陵等污染农田。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种微耕机用磁棒式污染土壤重金属磁场原位回收装置，包括磁粒回收分离机构、安装架和微耕机，其中安装架前端与微耕机的耕机架体连接，安装架上端设有耕机扶手，安装架下侧设有磁粒回收分离机构，所述磁粒回收分离机构包括磁棒、磁棒轴、蜗状轨道和回收料斗，其中磁棒通过所述磁棒轴带动转动，磁棒上套装有挡片弹簧和挡片，且挡片设于挡片弹簧头端，磁棒外侧设有蜗状轨道，且所述挡片沿着蜗状轨道移动，所述蜗状轨道包括挡片限位段和挡片压缩段，其中挡片限位段套设于磁棒轴上，且挡片通过所述挡片限位段限位在磁棒后部，挡片限位段一侧设有轨道开口，且所述轨道开口下侧的挡片限位段与所述挡片压缩段衔接，所述挡片压缩段的自由端设于所述回收料斗上方。

所述磁棒两侧均设有蜗状轨道，所述挡片上设有挡片滑轴，且所述挡片滑轴沿着对应侧的蜗状轨道移动。

所述安装架内设有轨道安装梁，所述蜗状轨道上设有轨道连杆，且所述轨道连杆上端可移动调节地安装于所述轨道安装梁上。

所述轨道连杆上端设有滑套套装于所述轨道安装梁上，且所述滑套上设有紧固螺钉。

所述磁棒轴通过一个旋转驱动机构驱动转动，所述旋转驱动机构包括磁棒轴驱动轮、传动元件和磁棒轴从动轮，所述磁棒轴驱动轮设于耕机架体上，所述磁棒轴从动轮设于所述磁棒轴端部，且所述磁棒轴从动轮通过所述传动元件与所述磁棒轴驱动轮连接。

所述回收料斗一侧设有磁粒排出阀门，且所述磁粒排出阀门通过设于耕机扶手上的控制开关控制开启和关闭。

所述回收料斗设于一个料斗座中，且所述料斗座可升降地设于所述安装架上。

所述安装架下侧设有套管，所述回收料斗上侧设有料斗安装杆，且所述料斗安装杆上端插装于对应的套管中，所述套管上设有多个调节通孔，所述料斗安装杆上端设有固定螺孔，所述料斗安装杆通过一个固定螺栓穿过所述套管上相应的调节通孔后与所述固定螺孔螺纹连接固定。

所述安装架包括水平架体和竖直架体，所述水平架体前端与微耕机的耕机架体连接，所述竖直架体设于所述水平架体后端，并且所述竖直架体上端设有耕机扶手，所述磁棒轴和蜗状轨道设于所述竖直架体下端，所述回收料斗设于所述水平架体下侧。

所述安装架包括竖直架体，且所述竖直架体上端设有一个调节转轴，所述调节转轴上设有旋向相反的两段螺纹，且每段螺纹上均设有一个扶手支杆，所述耕机扶手通过两个扶手支杆支撑，所述调节转轴上设有调节旋钮。

本发明的优点与积极效果为：

1、本发明可在磁棒轴上设置多组磁棒，可提高吸附密度，进而提高了回收效率，同时利用蜗状轨道与磁棒上的挡片配合实现磁粒自动分离回收，结构简单且性能可靠，并且挡片被蜗状轨道压缩后，漏出的磁棒部分可循环进入土壤泥水中吸附磁粒，不仅进一步提高了回收效率，还可以满足田间连续作业要求，本发明同时可方便地与微耕机配套使用，尤其适用于较小田块、地势起伏的山地、丘陵等污染农田。

2、本发明在安装架内设有轨道安装梁，可以保证每组磁棒两侧均设有蜗状轨道，并且轨道连杆上端可移动调节，这样可方便地调节蜗状轨道与对应磁棒之间的间距，进而保证挡片能够顺利出入蜗状轨道实现磁粒与磁棒的分离，另外本发明的回收料斗设于一个料斗座中，而所述料斗座可升降地设于所述水平架体上，这样便可以根据实际情况调整所述料斗座高度，以保证蜗状轨道与回收料斗的回收配合，避免磁粒撒出，确保机构性能可靠，同时也可以根据磁棒长度、地况地貌等因素实现及时调节，满足较小田块、地势起伏的山地、丘陵等污染农田的使用要求。

3、本发明在回收料斗装满时，可通过耕机扶手上的控制开关控制磁粒排出阀门开启或闭合实现磁粒排出，操作简单方便，并且耕机扶手高度可根据操作者情况进行调整，使得操作更加方便。

附图说明

图1为本发明的结构示意图，

图2为图1中磁粒回收分离机构的A向视图，

图3为图2中磁粒回收分离机构的俯视图，

图4为图2中磁棒和蜗状轨道的主视图，

图5为图4中挡片两侧的挡片滑轴与蜗状轨道的配合示意图，

图6为图4中的磁棒工作状态示意图一，

图7为图4中的磁棒工作状态示意图二，

图8为图4中的磁棒工作状态示意图三，

图9为图4中的磁棒工作状态示意图四，

图10为图1中磁粒回收分离机构和磁粒回收组件的配合示意图。

其中，1为磁棒，101为挡片，102为磁棒轴，103为挡片弹簧，104为挡片滑轴，2为蜗状轨道，201为挡片限位段，202为挡片压缩段，203为轨道开口，3为回收料斗，301为磁粒排出阀门，302为控制开关，303为控制线路，304为料斗安装杆，305为复位弹簧，306为控制轴，307为电磁块，308为磁铁，309为料斗座，310为阀座，4为安装架，401为轨道连杆，402为竖直架体，403为水平架体，4031为轨道安装梁，404为连接座，405为扶手支杆，406为调节转轴，5为磁粒，6为耕机扶手，7为耕机架体，701为耕机动力***，8为耕机车轮，9为旋耕装置，10为磁棒轴驱动轮，11为传动元件，12为磁棒轴从动轮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1～10所示，本发明包括磁粒回收分离机构、安装架4和微耕机，其中所述安装架4前端与微耕机的耕机架体7连接，所述安装架4上端设有耕机扶手6，所述安装架4下侧设有磁粒回收分离机构，所述磁粒回收分离机构包括磁棒1、磁棒轴102、蜗状轨道2和回收料斗3，其中磁棒1沿着圆周方向均布于所述磁棒轴102上，且各个磁棒1通过所述磁棒轴102带动转动，如图4～9所示，所述磁棒1上套装有挡片弹簧103，且所述挡片弹簧103前端设有可沿着磁棒1长度方向移动的挡片101，所述磁棒1两侧设有蜗状轨道2，所述挡片101两侧设有挡片滑轴104，且所述挡片滑轴104沿着对应侧的蜗状轨道2移动，如图4所示，所述蜗状轨道2包括挡片限位段201和挡片压缩段202，其中所述挡片限位段201呈圆弧状且套设于所述磁棒轴102上，所述磁棒1移入所述挡片限位段201时，挡片101被所述挡片限位段201压缩限位在磁棒1后部，此时磁棒1中部和前部位于蜗状轨道2外侧用于吸附磁粒5，所述挡片限位段201一侧设有轨道开口203，且所述轨道开口203下侧的挡片限位段201与所述挡片压缩段202衔接，所述挡片压缩段202的自由端设于所述回收料斗3上方。本发明工作时，磁棒1位于蜗状轨道2外的部分转至下侧土壤泥水中时实现磁粒5吸附，然后磁棒1带动吸附的磁粒5向上转动，当磁棒1进入所述轨道开口203中时，如图10所示，此时蜗状轨道2不再压缩限位磁棒1上的挡片101，所述挡片101在挡片弹簧103的作用下向前移动，从而将磁棒1上吸附的磁粒5全部推入回收料斗3中完成实时回收，而磁棒1进入挡片压缩段202时，挡片101两侧的挡片滑轴104与挡片压缩段202接触，并通过挡片压缩段202驱动使挡片101向磁棒1后端压缩移动，同时所述挡片101在两侧挡片压缩段202之间露出移动，直至重新进入挡片限位段201，而磁棒1漏出蜗状轨道2的前部和中部则继续进入土壤泥水中吸附磁粒5，从而实现了磁棒1循环连续作业，满足田间连续作业要求。

如图1所示，所述安装架4包括水平架体403和竖直架体402，所述水平架体403前端与微耕机的耕机架体7连接，所述竖直架体402设于所述水平架体403后端，并且所述竖直架体402上端设有耕机扶手6。

如图2所示，所述磁棒轴102两端分别转动安装于所述竖直架体402下端两侧，在所述竖直架体402内设有轨道安装梁4031，所述蜗状轨道2上设有轨道连杆401，且所述轨道连杆401上端安装于所述轨道安装梁4031上。本发明可根据需要在所述磁棒轴102上设置多组磁棒1，且每组中的磁棒1均沿着磁棒轴102圆周方向布置，各组磁棒1下端转至土壤泥水中时可同时吸附磁粒5，可提高吸附密度，进而提高了回收效率，而所述轨道安装梁4031的设计可以保证每组磁棒1两侧均设有蜗状轨道2。

所述轨道连杆401上端可移动调节地设于所述轨道安装梁4031上，这样可方便地调节蜗状轨道2与对应磁棒1之间的间距，进而保证挡片101能够顺利出入蜗状轨道2实现磁粒5与磁棒1的分离。本实施例中，所述轨道连杆401上端设有滑套套装于所述轨道安装梁4031上，且所述滑套上设有紧固螺钉，拧松所述紧固螺钉，所述滑套可沿着轨道安装梁4031移动调整蜗状轨道2位置，当蜗状轨道2位置确定后，拧紧所述紧固螺钉使其抵住所述轨道安装梁4031实现滑套固定。

如图5所示，本实施例中，所述挡片101套装于所述磁棒1上，且所述挡片101两侧的挡片滑轴104端部设有滚珠沿着对应侧的蜗状轨道2滚动，如图6～9所示，所述挡片弹簧103设于所述磁棒轴102和挡片101之间。

如图1～3所示，本实施例中，所述磁棒轴102通过一个旋转驱动机构驱动转动，所述旋转驱动机构包括磁棒轴驱动轮10、传动元件11和磁棒轴从动轮12，所述磁棒轴驱动轮10设于耕机架体7上并通过耕机动力***701驱动转动，或者在所述耕机架体7上单独设置一个电机驱动所述磁棒轴驱动轮10转动，所述磁棒轴从动轮12设于所述磁棒轴102端部，且所述磁棒轴从动轮12通过所述传动元件11与所述磁棒轴驱动轮10连接，所述传动元件11可根据需要选择传动链条或传动同步带，所述磁棒轴驱动轮10和磁棒轴从动轮12可根据传动元件11不同选择链轮或带轮。

如图1～2所示，所述回收料斗3一侧设有磁粒排出阀门301，且所述磁粒排出阀门301通过设于耕机扶手6上的控制开关302控制开启和关闭。当回收料斗3内的磁粒5装满时，操作人员将微耕机推至回收场地后通过控制开关302控制磁盘排出阀门301开启使磁粒5排出。本实施例中，所述回收料斗3内部底面可设置成斜面，且所述磁粒排出阀门301设于所述斜面的低端，这样阀门开启后，磁粒5在重力作用下可滚动排出。

如图10所示，本实施例中，所述磁粒排出阀门301包括阀门本体、控制轴306和阀座310，其中控制轴306下端穿过回收料斗3顶板后与阀门本体固连，控制轴306上端设于所述阀座310中，所述阀座310内设有电磁块307和磁铁308，且所述磁铁308固装于控制轴306上，电磁块307通过控制线路303与所述控制开关302以及微耕机动力***中的电源连接，在所述控制轴306上套装有复位弹簧305中，且所述复位弹簧305设于电磁块307和磁铁308之间，按动所述控制开关302即可使所述电磁块307通电产生磁性并吸附磁铁308上移，磁铁308上移即通过控制轴306带动阀门本体上移使其开启，当控制开关302控制电磁块307断电时磁性消失，控制轴306在复位弹簧305作用下驱动阀门本体下移关闭。所述控制开关302为本领域公知技术且为市购产品。

如图10所示，本实施例中，所述回收料斗3和磁粒排出阀门301均设于一个料斗座309中，如图1所示，所述安装架4的水平架体403前端设有连接座404与耕机架体7后端连接，所述料斗座309上侧设有料斗安装杆304与所述连接座404连接。

所述料斗安装杆304可升降地设于所述水平架体403上，这样便可以根据实际情况调整所述料斗座309高度，以保证蜗状轨道2与回收料斗3的回收配合，避免磁粒5撒出。本实施例中，所述水平架体403的连接座404下侧设有套管，所述料斗安装杆304上端插装于对应的套管中，所述套管上设有多个调节通孔，所述料斗安装杆304上端设有固定螺孔，当料斗安装杆304的高度确定后，将一个固定螺栓穿过所述套管上相应的调节通孔后与所述固定螺孔螺纹连接实现料斗安装杆304的固定。

如图1～2所示，所述竖直架体402上端设有一个调节转轴406，所述调节转轴406上设有旋向相反的两段螺纹，且每段螺纹上均设有一个扶手支杆405，所述耕机扶手6通过两个扶手支杆405支撑，所述扶手支杆405上端与耕机扶手6铰接，所述调节转轴406上设有调节旋钮，操作人员旋拧所述调节旋钮即可驱动两个扶手支杆405张合移动调节耕机扶手6的高度。

如图1所示，微耕机的耕机架体7上设有耕机动力***701，所述耕机架体7下侧设有旋耕装置9和耕机车轮8，其中所述旋耕装置9和耕机车轮702可通过所述耕机动力***701驱动转动，此为本领域公知技术，当本发明工作时，所述旋转刀9可将土壤内的磁粒5翻出方便后续磁棒1吸附。

本发明的工作原理为：

本发明工作时，磁棒1位于蜗状轨道2外的部分转至下侧土壤泥水中时实现磁粒5(即吸附重金属的修复微球)吸附，然后磁棒1带动吸附的磁粒5向上转动，并且当磁棒1置于所述挡片限位段201时，挡片101被所述挡片限位段201压缩限位在磁棒1后部，此时磁棒1中部和前部位于蜗状轨道2外侧用于吸附磁粒5，当磁棒1转入所述轨道开口203中时，此时蜗状轨道2不再压缩限位磁棒1上的挡片101，所述挡片101在挡片弹簧103的作用下向前移动，并将磁棒1上吸附的磁粒5全部刮落推入回收料斗3中完成实时回收，而磁棒1进入挡片压缩段202时，挡片101两侧的挡片滑轴104与挡片压缩段202接触，并且随着磁棒1向下转动，挡片101通过挡片压缩段202驱动向磁棒1后端压缩移动，直至重新进入所述挡片限位段201，而磁棒1前部漏出蜗状轨道2的部分则继续进入土壤泥水中吸附磁粒5，从而实现了磁棒1循环连续作业，满足田间连续作业要求，而当回收料斗3内的磁粒5装满时，操作人员可通过耕机扶手6上的控制开关302控制磁粒排出阀门301开启或闭合实现磁粒5排出，操作简单方便。

如图2所示，本发明可根据需要在所述磁棒轴102上设置多组磁棒1，且每组中的磁棒1均沿着磁棒轴102圆周方向布置，各组磁棒1下端转至土壤泥水中时同时吸附磁粒5，可提高吸附密度，进而提高了回收效率，而所述轨道安装梁4031的设计可以保证每组磁棒1两侧均设有蜗状轨道2，并且轨道连杆401上端可移动调节地设于所述轨道安装梁4031上，这样可方便地调节蜗状轨道2与对应磁棒1之间的间距，进而保证挡片101能够顺利出入蜗状轨道2实现磁粒5与磁棒1的分离，另外本发明的回收料斗3和磁粒排出阀门301均设于一个料斗座309中，而所述料斗座309可升降地设于所述水平架体403上，这样便可以根据实际情况调整所述料斗座309高度，以保证蜗状轨道2与回收料斗3的回收配合，避免磁粒5撒出。

本发明可与微耕机配套使用，操作简单方便，尤其适用于较小田块、地势起伏的山地、丘陵等污染农田。

Claims (10)

1.一种微耕机用磁棒式污染土壤重金属磁场原位回收装置，其特征在于：包括磁粒回收分离机构、安装架(4)和微耕机，其中安装架(4)前端与微耕机的耕机架体(7)连接，安装架(4)上端设有耕机扶手(6)，安装架(4)下侧设有磁粒回收分离机构，所述磁粒回收分离机构包括磁棒(1)、磁棒轴(102)、蜗状轨道(2)和回收料斗(3)，其中磁棒(1)通过所述磁棒轴(102)带动转动，磁棒(1)上套装有挡片弹簧(103)和挡片(101)，且挡片(101)设于挡片弹簧(103)头端，磁棒(1)外侧设有蜗状轨道(2)，且所述挡片(101)沿着蜗状轨道(2)移动，所述蜗状轨道(2)包括挡片限位段(201)和挡片压缩段(202)，其中挡片限位段(201)套设于磁棒轴(102)上，且挡片(101)通过所述挡片限位段(201)限位在磁棒(1)后部，挡片限位段(201)一侧设有轨道开口(203)，且所述轨道开口(203)下侧的挡片限位段(201)与所述挡片压缩段(202)衔接，所述挡片压缩段(202)的自由端设于所述回收料斗(3)上方。

2.根据权利要求1所述的微耕机用磁棒式污染土壤重金属磁场原位回收装置，其特征在于：所述磁棒(1)两侧均设有蜗状轨道(2)，所述挡片(101)上设有挡片滑轴(104)，且所述挡片滑轴(104)沿着对应侧的蜗状轨道(2)移动。

3.根据权利要求1或2所述的微耕机用磁棒式污染土壤重金属磁场原位回收装置，其特征在于：所述安装架(4)内设有轨道安装梁(4031)，所述蜗状轨道(2)上设有轨道连杆(401)，且所述轨道连杆(401)上端可移动调节地安装于所述轨道安装梁(4031)上。

4.根据权利要求3所述的微耕机用磁棒式污染土壤重金属磁场原位回收装置，其特征在于：所述轨道连杆(401)上端设有滑套套装于所述轨道安装梁(4031)上，且所述滑套上设有紧固螺钉。

5.根据权利要求1所述的微耕机用磁棒式污染土壤重金属磁场原位回收装置，其特征在于：所述磁棒轴(102)通过一个旋转驱动机构驱动转动，所述旋转驱动机构包括磁棒轴驱动轮(10)、传动元件(11)和磁棒轴从动轮(12)，所述磁棒轴驱动轮(10)设于耕机架体(7)上，所述磁棒轴从动轮(12)设于所述磁棒轴(102)端部，且所述磁棒轴从动轮(12)通过所述传动元件(11)与所述磁棒轴驱动轮(10)连接。

6.根据权利要求1所述的微耕机用磁棒式污染土壤重金属磁场原位回收装置，其特征在于：所述回收料斗(3)一侧设有磁粒排出阀门(301)，且所述磁粒排出阀门(301)通过设于耕机扶手(6)上的控制开关(302)控制开启和关闭。

7.根据权利要求1或6所述的微耕机用磁棒式污染土壤重金属磁场原位回收装置，其特征在于：所述回收料斗(3)设于一个料斗座(309)中，且所述料斗座(309)可升降地设于所述安装架(4)上。

8.根据权利要求7所述的微耕机用磁棒式污染土壤重金属磁场原位回收装置，其特征在于：所述安装架(4)下侧设有套管，所述回收料斗(3)上侧设有料斗安装杆(304)，且所述料斗安装杆(304)上端插装于对应的套管中，所述套管上设有多个调节通孔，所述料斗安装杆(304)上端设有固定螺孔，所述料斗安装杆(304)通过一个固定螺栓穿过所述套管上相应的调节通孔后与所述固定螺孔螺纹连接固定。

9.根据权利要求1所述的微耕机用磁棒式污染土壤重金属磁场原位回收装置，其特征在于：所述安装架(4)包括水平架体(403)和竖直架体(402)，所述水平架体(403)前端与微耕机的耕机架体(7)连接，所述竖直架体(402)设于所述水平架体(403)后端，并且所述竖直架体(402)上端设有耕机扶手(6)，所述磁棒轴(102)和蜗状轨道(2)设于所述竖直架体(402)下端，所述回收料斗(3)设于所述水平架体(403)下侧。

10.根据权利要求1所述的微耕机用磁棒式污染土壤重金属磁场原位回收装置，其特征在于：所述安装架(4)包括竖直架体(402)，且所述竖直架体(402)上端设有一个调节转轴(406)，所述调节转轴(406)上设有旋向相反的两段螺纹，且每段螺纹上均设有一个扶手支杆(405)，所述耕机扶手(6)通过两个扶手支杆(405)支撑，所述调节转轴(406)上设有调节旋钮。

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