[实用新型]一种土壤搅拌破碎能量测定装置

说明书

技术领域

本实用新型属于土壤结构稳定性评估领域，具体涉及一种土壤搅拌破碎能量测定装置。

背景技术

土壤团聚体作为土壤结构的基本单元，其稳定性是评价土壤质量好坏的重要指标，然而 能够从能量角度定量评估土壤团聚体稳定性的测定设备极其匮乏。近年来随着科学技术的发 展已经研究出用于评估土壤团聚体稳定性的土壤超声分散能量测定系统，但该系统所依赖的 超声仪器功率较大，不适用于弱稳定性土壤；而且对实验操作要求极其严格，因而大大限制 了其应用。另一方面，现有的搅拌机在土壤科学中主要用于分散土样从而进行土壤理化性质 的测定，但是实验发现通过测定用于搅拌破坏土壤的能量，即土壤搅拌破碎能量，可以很好 地定量评估土壤团聚体稳定性。目前国内外没有相应的土壤搅拌破碎能量测定装置。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型旨在设计一种土壤搅拌破碎能量测定装置。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案如下：

一种土壤搅拌破碎能量测定装置，包括电机、转轴、分散叶片、料筒、变频器、数据采 集器、上位机、温度探头、支架、供电线缆和电源线。所述电机固定在支架上，通过转轴连 接分散叶片；所述分散叶片与转轴可分离，便于更换；所述变频器用于控制电机转速，其输 入电源由电源线连接数据采集器的电源出口端(OUT)；所述数据采集器的电源入口端(IN) 则由供电线缆连接单相电网，数据采集器上的温度探头伸入到电机正下方料筒内的土水溶液 中，数据采集器通过USB接口与上位机连接实现通信。

本实用新型的工作原理：电机驱动分散叶片以一定转速搅拌料筒内土水溶液以破碎土壤 团聚体，搅拌机的电功率和土水溶液的温度由数据采集器实时监测，通过对比分析同等实验 条件下土水溶液和水或完全破坏土样溶液的电功率的差异性，由数学模型计算出土壤破碎能 量。

本实用新型的优点是：搅拌机普及且价格低廉，通用性好；搅拌输出功率可调，而且可 以输出低功率的搅拌破碎能量，可用于弱稳定性土壤评估，应用面广。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

具体实施方式

参阅图1，一种土壤搅拌破碎能量测定装置，包括电机(1)、转轴(2)、分散叶片(3)、 料筒(4)、变频器(5)、数据采集器(6)、上位机(7)、温度探头(8)、支架(9)、供电线 缆(10)和电源线(11)。所述电机(1)固定在支架(9)上，通过转轴(2)连接分散叶片 (3)；所述分散叶片(3)与转轴(2)可分离，便于更换；所述变频器(5)用于控制电机(1) 转速，其输入电源由电源线(11)连接数据采集器(6)的电源出口端(OUT)；所述数据采 集器(6)的电源入口端(IN)则由供电线缆(10)连接单相电网，数据采集器(6)上的温 度探头(8)伸入到电机(1)正下方料筒(4)内的土水溶液中，数据采集器(6)通过USB 接口与上位机(7)连接实现通信。

具体操作步骤如下：

1、配制土水溶液：将过2mm筛的风干土样加一定量的水配比制成土水溶液；

2、调节装置：调节螺杆控制电机(1)的高度，使转轴(2)连带分散叶片(3)伸入土 水溶液；调节料筒(4)位置，保证转轴(2)位于料筒(4)正中心；

3、搅拌破碎：打开上位机软件，实时记录搅拌机的电功率和土水溶液温度；打开变频器 开关，调节变频器(5)使电机(1)转速达到3000rps，开始搅拌破碎土水溶液一定时间；

4、筛分烘干称重：搅拌破碎完成后，调节变频器(5)使电机(1)转速至最低后关闭系 统；将上述搅拌破碎过程完成的土水溶液进行筛分、烘干、称重，并与土壤质地对比确定破 碎过程为土壤完全破碎过程；

5、同等实验条件(即搅拌机转速、实验环境、溶液起始温度等)下将等量的水或完全破 碎土样溶液进行一次相同时间的搅拌重复实验；

6、上位机程序根据3和5采集到的电功率通过数学模型计算出土壤破碎能量。

一种土壤搅拌破碎能量测定装置，通过对比分析搅拌破碎过程中土水溶液和水或完全破 坏土样溶液的电功率的差异性，由数学模型计算出土壤破碎能量，可以定量评估土壤团聚体 稳定性，而且通过调节搅拌机转速，可以降低搅拌输出功率，可用于弱稳定性土壤评估，大 大提高了土壤稳定性评估应用范围。