一种离心式提取土壤溶液的离心套管装置

摘要

本发明公开了一种离心式提取土壤溶液的离心套管装置，包括离心套管和土壤溶液收集机构，其中离心套管的套管内侧设置有环刀固定机构，所述环刀固定机构包括环刀和将环刀固定于离心套管的环刀固定器，及可拆卸地设置在离心套管的内壁上且和环刀固定器顶部相抵的顶盖；所述离心套管的底部设置过滤层；所述土壤溶液收集机构可拆卸地连接于离心套管的底部，用于收集在离心作用下经过滤层过滤后的土壤溶液。本发明可以过滤土壤颗粒，保证离心作用下得到的土壤溶液全部进入土壤溶液收集机构，精确程度高、操作简便、实用性强，结构简单、成本较低，而且操作方便；可以有效收集到不同转速，对应不同离心力下土壤溶液，及不同水吸力的土壤溶液。

权利要求

1.一种离心式提取土壤溶液的离心套管装置，其特征在于：包括离心套管和土壤溶液收集机构，其中离心套管的套管内侧设置有环刀固定机构，所述环刀固定机构包括环刀和将环刀固定于离心套管的环刀固定器，及可拆卸地设置在离心套管的内壁上且和环刀固定器顶部相抵的顶盖；所述离心套管的底部设置过滤层；所述土壤溶液收集机构可拆卸地连接于离心套管的底部，用于收集在离心作用下经过滤层过滤后的土壤溶液；其中，所述土壤溶液收集机构包括V形出水器、锥形的土壤溶液收集器及安装套筒，其中V形出水器固定于离心套管的底部；所述土壤溶液收集器的顶部可拆卸地连接于V形出水器的出水口；所述安装套筒将土壤溶液收集器罩置在内，且可拆卸地连接于离心套管底部。

2.根据权利要求1所述离心式提取土壤溶液的离心套管装置，其特征在于：所述环刀固定器的底部设置有第一压缩橡胶垫。

3.根据权利要求1所述离心式提取土壤溶液的离心套管装置，其特征在于：所述过滤层采用金属材料制成。

4.根据权利要求1所述离心式提取土壤溶液的离心套管装置，其特征在于：所述过滤层内设置至少一层滤布和微孔过滤网。

5.根据权利要求4所述离心式提取土壤溶液的离心套管装置，其特征在于：所述滤布包括涤纶747滤布和聚丙烯单丝滤布。

6.根据权利要求1所述离心式提取土壤溶液的离心套管装置，其特征在于：所述土壤溶液收集机构采用螺纹方式固定连接于离心套管的底部。

7.根据权利要求1所述离心式提取土壤溶液的离心套管装置，其特征在于：所述土壤溶液收集机构还包括设置于安装套筒上的土壤溶液 收集器固定件。

8.根据权利要求1所述离心式提取土壤溶液的离心套管装置，其特征在于：所述土壤溶液收集器的顶部与V形出水器的出水口连接位置设置第二压缩橡胶垫。

9.根据权利要求1所述离心式提取土壤溶液的离心套管装置，其特征在于：所述离心套管的套管外壁上设置加固区。

说明书

一种离心式提取土壤溶液的离心套管装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种离心式提取土壤溶液的离心套管装置，属于离心设备的技术领域。

背景技术

[0002] 土壤溶液是土壤中水分及其所含溶质的总称，主要包含无机离子、有机离子和聚合离子以及它们的盐类。土壤溶液与固相部分紧密接触，并与固相表面保持动态平衡状态，其组成与活性随外界环境的变化而变化。土壤溶液的性质，通过土壤成分的变化，会直接影响到作物及土壤微生物的生长发育，还会影响土壤肥力的有效利用，进而影响作物生长。

[0003] 进行土壤污染物在土壤溶液中的迁移过程方面的研究时，常常需要做土壤溶液和土壤固相物质的分离试验，因为土壤溶液综合反映了土壤成分的组成及其活性特征，通过对土壤溶液成分的研究，可以得到土壤溶液不同存在形式下的成分组成以及污染情况，便于进行面源污染的深层机理研究。传统的土壤溶液提取方法只能提取土壤中水吸力不大的自由水，提取的土壤溶液性质单一，无法对污染物迁移情况进行深入研究，存在较大的问题。而目前已研制出的土壤溶液收集装置无法实现土壤溶液与相应的土壤层次一一对应的收集过程，采集的土壤溶液样品易损失。鉴于上述原因，目前还没有一种操作方便、结果可靠的土壤溶液提取装置。

发明内容

[0004] 本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种离心式提取土壤溶液的离心套管装置，解决现有的土壤溶液提取装置提取的土壤溶液精确度不高、提取的土壤溶液性质单一，无法实现土壤溶液与相应的土壤层次一一对应的收集的问题。

[0005] 本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

[0006] 一种离心式提取土壤溶液的离心套管装置，包括离心套管和土壤溶液收集机构，其中离心套管的套管内侧设置有环刀固定机构，所述环刀固定机构包括环刀和将环刀固定于离心套管的环刀固定器，及可拆卸地设置在离心套管的内壁上且和环刀固定器顶部相抵的顶盖；所述离心套管的底部设置过滤层；所述土壤溶液收集机构可拆卸地连接于离心套管的底部，用于收集在离心作用下经过滤层过滤后的土壤溶液。

[0007] 进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述环刀固定器的底部设置第一压缩橡胶垫。

[0008] 进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述过滤层采用金属材料制成。

[0009] 进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述过滤层内设置至少一层滤布和微孔过滤网。

[0010] 进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述滤布包括涤纶747滤布和聚丙烯单丝滤布。

[0011] 进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述土壤溶液收集机构采用螺纹方式固定连接于离心套管的底部。

[0012] 进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述土壤溶液收集机构包括V形出水器、土壤溶液收集器及安装套筒，其中V形出水器固定于离心套管的底部；所述土壤溶液收集器的顶部可拆卸地连接于V形出水器的出水口；所述安装套筒将土壤溶液收集器罩置在内，且可拆卸地连接于离心套管底部。

[0013] 进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述土壤溶液收集机构还包括设置于安装套筒上的土壤收集器固定件。

[0014] 进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述土壤溶液收集器的顶部与V形出水器的出水口连接位置设置第二压缩橡胶垫。

[0015] 进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述离心套管的套管外壁上设置加固区。

[0016] 本发明采用上述技术方案，能产生如下技术效果：

[0017] 本发明提供的离心式提取土壤溶液的离心套管装置，通过离心套管中的环刀固定机构，可以将环刀中的原状土壤直接进行土壤溶液与土壤颗粒的分离，保证了土壤结构不被破坏，从而提高了测量的精度；并利用离心套管底部的过滤层，可以有效拦截和过滤土壤颗粒，而使土壤溶液经过离心作用进入土壤溶液收集机构；土壤溶液收集机构克服了传统离心机工作中土壤溶液不能收集的缺点，保证离心作用下得到的土壤溶液全部进入土壤溶液收集机构。

[0018] 本发明离心式提取土壤溶液的离心套管装置根据离心机水平转子的尺寸设计，精确程度高、操作简便、实用性强，结构简单、成本较低，而且操作方便；可以分别收集到不同转速，对应不同离心力下土壤溶液，不同水吸力的土壤溶液便于后期对其性质的研究，为研究土壤溶液对面源污染的迁移的影响提供了技术条件。

附图说明

[0019] 图1为本发明离心式提取土壤溶液的离心套管装置的结构示意图。

[0020] 图2为本发明离心式提取土壤溶液的离心套管装置的剖面示意图。

[0021] 图3为本发明中过滤层的的局部放大示意图。

[0022] 图4为本发明中土壤溶液收集器的结构示意图。

[0023] 图5为本发明中安装套筒的结构示意图。

[0024] 图6为本发明用于离心机水平转子的结构示意图。

[0025] 其中标号解释：1-离心套管；2-土壤溶液收集机构；3-环刀固定机构；4-过滤层；5-环刀；6-环刀固定器；7-顶盖；8-第一压缩橡胶垫；9-涤纶747滤布；10-聚丙烯单丝滤布；11-金属微孔过滤网；12-V形出水器；13-土壤溶液收集器；14-安装套筒；15-第二压缩橡胶垫；16-收集器固定件；17-加固区。

具体实施方式

[0026] 下面结合说明书附图，对本发明的实施方式进行描述。

[0027] 如图1所示，本发明设计了一种离心式提取土壤溶液的离心套管装置，包括离心套管1和土壤溶液收集机构2，其中离心套管1内侧设置环刀固定机构3；该装置能够解决现有技术土壤溶液提取方法精确度不高、提取的土壤溶液性质单一、无法实现土壤溶液与相应的土壤层次一一对应的收集等问题。

[0028] 其中，所述环刀固定机构如图2所示，包括环刀5和将环刀5固定于离心套管内侧的环刀固定器6，及可拆卸地设置在离心套管的内壁上且和环刀固定器6顶部相抵的顶盖7，,其主要用于防止环刀5在离心过程中上下滑动；所述离心套管1的底部设置过滤层4，用于拦截和过滤土壤颗粒而使土壤溶液经过离心作用进入土壤溶液收集机构；所述土壤溶液收集机构2可拆卸地连接于离心套管1的底部，用于收集在离心作用下经过滤层过滤后的土壤溶液。

[0029] 本发明的实施例在试验过程中，将从土中取好原状土的环刀5安装于环刀固定器6上，在环刀固定器6的顶部位置可拆卸地设置用于防止环刀上下滑动的顶盖7，所述可拆卸优选采用螺旋方式连接，利用螺纹方式可以更灵活地实现固定和拆卸，如图2所示，在环刀固定器6上部边缘刻有螺纹，顶盖7侧面设置有相嵌合的螺纹，顶盖7可以从环刀固定器6的顶部边缘旋入环刀固定器6以固定环刀5，顶盖7的侧面设有螺纹与环刀固定器顶部内侧边缘的螺纹相嵌合，使能够旋入环刀固定器来固定环刀。在顶盖7旋入环刀固定器6的位置还可设置压缩橡胶垫。进一步地，所述环刀固定器6可由不锈钢材料制成，其底部与环刀5刀刃接触的底部位置设有第一压缩橡胶垫8，以增大二者的摩擦。

[0030] 本装置中，离心套管1的底部设置过滤层4，优选地，所述过滤层采用金属材料制成，具有强度大，抗压能力强，耐酸耐碱等优点。进一步地，所述过滤层内设置至少一层滤布和微孔过滤网，通过多层过滤材料叠合形成，使得过滤层颗粒截留性好，过滤效果佳。为了获得精度比较高的滤液，本实施例给出的过滤层结构如图3所示，过滤层4由三层过滤材料叠合而成，从上倒下的顺序为：涤纶747滤布9、聚丙烯单丝滤布10及金属微孔过滤网11；通过三层过滤材料共同作用，提高了过滤效率，并且由于装置本身可拆卸，过滤层4容易清洗，总体工作量减少。

[0031] 过滤层4所包括的三层过滤材料：涤纶747滤布9、聚丙烯单丝滤布10及金属微孔过滤网11，需要重点说明的是，参照图3，涤纶747滤布9的颗粒截留性好，透气性差，耐高温，强酸，强碱环境，能够承受离心机产生的巨大离心力作用，强度大，寿命长，适合做离心机过滤材料；相应地，聚丙烯单丝滤布10具有不易堵塞，再生性能好，截留精度高，而且聚丙烯单丝滤布10本身有支撑与分离层，具有独特的性能，同时有利于滤液横向移动，与离心机的液体运动方向相吻合，适合做离心机的过滤材料；金属微孔过滤网11作为最后一层过滤材料，由硬钢制成，具有强度更大，抗压能力强，耐酸耐碱等优点，进一步地起到支撑与稳定作用，并且土壤颗粒不易堵塞微孔，过滤效率明显提高。以及本发明优选将涤纶747滤布9、聚丙烯单丝滤布10和金属微孔过滤网11的孔径依次从小至大排列，进一步提高过滤效果，但本发明不限于该种方式。

[0032] 本发明的创新之处在于利用土壤溶液收集机构2，把从过滤层4离心作用出来的土壤溶液收集。所述土壤溶液收集机构，其结构如图2所示，包括V形出水器12、土壤溶液收集器13及安装套筒14，其中V形出水器12固定于离心套管1的底部，承接通过过滤层4得到的土壤溶液，使得V形出水器12上部嵌在环刀固定机构中，起到辅助出水作用；所述土壤溶液收集器13的顶部可拆卸地连接于V形出水器12的出水口；所述安装套筒14将土壤溶液收集器13罩置在内，且可拆卸地连接于离心套管1底部。在离心机的某一转速下，对应这一转速的离心力克服相应地土壤水吸力，从而使得离心套管1中提取出了部分土壤溶液，并经过滤层
4后将其单独收集起来送入土壤溶液收集器13。

[0033] 此外，本装置优选采用螺纹方式将土壤溶液收集器13固定于V形出水器12的出水口，及采用螺纹方式将安装套筒14连接于离心套管1底部，利用螺纹方式可以实现稳定和牢固地连接，且提高密闭效果。具体地，如图4所示，土壤溶液收集器13呈倒漏斗状，上部瓶颈部分刻有与径向离心器相嵌合的螺纹，及在V形出水器的下部出水口内刻有螺纹，土壤溶液收集器13的瓶颈可以从V形出水器的下部出水口边缘由下往上旋入，锥形的土壤溶液收集器使得到的土壤溶液存储于锥形一侧，防止液体回流；所述土壤溶液收集器13的瓶颈上部边缘与V形出水器的出水口连接位置设置第二压缩橡胶垫15，用于封闭土壤溶液收集瓶和V形出水器。以及所述安装套筒14的结构，如图5所示，安装套筒14的顶部内侧边缘刻有螺纹，相应地，离心套管1的底部也设置螺纹，实现安全套筒14与离心套管1的活动连接。通过两处螺纹相嵌合，使得安全套筒14可以从离心套管1旋下，及土壤溶液收集器13可以从V形出水器旋下，实现同时分离的状态，使整个离心套管装置简单易操作。以及为了更好地实现密闭性，还可在安全套筒14的顶部周圈设置有压缩橡胶垫，使得其在连接离心套管1时，提高密闭性。

[0034] 所述土壤溶液收集机构中还包括设置于安装套筒上的土壤收集器固定件16，如图5所示，土壤溶液收集器13可以通过收集器固定件16固定在安装套筒14上，也可以解除固定，从而方便将收集到的土壤溶液倾倒出来。在一定的离心力作用下，相应地土壤溶液收集过程损失小，土壤溶液收集器13使离心出的土壤溶液存储于锥形部分，防止土壤溶液回流而发生重定向。优选地，在收集器固定件16的上方还可设置压缩橡胶垫，利用压缩橡胶垫使得其增大与土壤溶液收集器13的摩擦，提高连接的固定性和稳定性。

[0035] 本装置在用于土壤高速冷冻离心机中时，优选地，在离心套管的套管外壁上设置加固区17，如图6所示，所述加固区17可对称地设置于离心套管的外壁两侧靠近上边缘的位置，便于土壤高速冷冻离心机的固定，进一步提高固定效果，实现更稳固的放置。

[0036] 为了更好地理解本发明，下面对本发明的离心式提取土壤溶液的离心套管装置的工作过程进行阐述：

[0037] （1）用环刀5取出土壤样品，清理好环刀外部污垢后，将环刀5装入环刀固定器6中，并把顶盖7旋入环刀固定器6。检查土壤溶液收集器13与安装套筒14是否分别衔接完好，最后检查所有机构是否衔接妥当，在衔接妥当后进入离心作用过程。

[0038] （2）将已安装好的离心套管外壁的加固区17固定在离心机水平转子上，同样的，另取三个质量相等的装有土壤样品环刀按照相同的步骤固定在转子的其他三个部位。

[0039] （3）将水平转子安装好后，关闭离心机顶盖，设置温度为当地土壤的温度，设置初始转速，即最小转速，离心时间15至30min，关闭离心机，取出离心套管装置，将土壤溶液收集机构2拆卸下来，从安装套筒14上把经过滤层4过滤后的土壤溶液收集器13取下并将土壤溶液倒出。

[0040] （4）重复步骤1和2，在操作步骤3中，增大转速，使离心力增大，其他与步骤3一样。这样，可以得到不同离心转速，对应不同离心力作用下的土壤溶液收集样品。

[0041] 综上，本发明采用离心式提取土壤溶液方式，保证了土壤结构不被破坏，从而提高了测量的精度；可以有效拦截和过滤土壤颗粒，而使土壤溶液经过离心作用进入土壤溶液收集机构；克服了传统离心机工作中土壤溶液不能收集的缺点，保证离心作用下得到的土壤溶液全部进入土壤溶液收集机构；提取精确程度高、操作简便、实用性强，结构简单、成本较低，而且操作方便；可以分别收集到不同转速，对应不同离心力下土壤溶液，可以有效用于不同水吸力的土壤溶液提取过程。

[0042] 上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。