技术领域
[0001] 本
发明属于环境修复技术领域，具体涉及一种具有筛分功能的土壤破碎装置。
背景技术
[0002]
土壤污染对人类生产生活产生很大的影响，目前我国耕地的土壤污染面积约占我国耕地面积的五分之一，而治理土壤污染主要有物理、化学、
生物或是联合的方法，土壤的治理修复过程中几乎都需要对土壤进行预处理使待处理的土壤破碎，如果污染
土壤修复过程中，由于土壤粒径不均匀，修复药剂无法有效的与土壤进行混合，修复效果得不到保证，而现有的破碎设备只能将干燥后的
块状污染土破碎成小块，无法达到粉末或者更细的粒径，此外，常规设备破碎后的大颗粒土壤仍需进行另外的修复处理。同时一些土壤修复治理工程(如
固化稳定化处理)对土壤粒径有要求，常规的预处理破碎设备只能进行破碎，无法保证土壤粒径。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于提供一种具有筛分功能的土壤破碎装置，实现对大块粘结性土壤打碎同时进行过筛，破碎过程对土壤形成一定修复，保证采用
化学修复方式时药剂与土壤充分
接触。
[0004] 本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：具有筛分功能的土壤破碎装置，包括：
[0006] 分隔组件，设于箱体内将箱体内部分隔成上下两腔室，箱体上部腔室内壁环绕设有导气件，导气件通过输气管与设置在箱体外侧的
蒸汽发生器连接，箱体设有用于
抽取箱体上部腔室内气体的抽气
泵，
[0007] 破碎组件，设于箱体下部腔室，破碎组件由
电机驱动旋转对物体破碎，破碎组件下方设有筛板用于筛分破碎物颗粒，箱体一侧设有用于排出经筛板筛分的颗粒物。
[0008] 本发明利用蒸汽抽提技术对结块土壤进行蒸汽抽提，实现土壤孔隙中的气体与箱体10外部的气体交换速度，并降低土壤中挥发性液体含量，再利用破碎组件对含有较低挥发性液体的结块土壤破碎处理，提高破碎率以及效率，经过蒸汽抽提处理的结块土壤在破碎过程中的破碎颗粒物粒径较小，益于通过筛板进行筛分，也避免破碎过程中出现土壤颗粒与破碎组件发生粘附的情况出现，相比较与常规土壤破碎时土壤中存在一定的挥发性液体破碎颗粒仍会出现颗粒粘结，还有部分与破碎刀体粘结，而本发明所破碎得到的土壤颗粒对于化学药剂处理时与土壤颗粒的接触效果优于常规破碎得到的土壤颗粒，其中本发明所对土壤破碎前通过的蒸汽抽提是基于土壤为多孔介质，通过将蒸汽输入土壤内，通过控制输入蒸汽
温度以及控制气压并采用抽气泵进行气体抽取的方式来
加速孔隙气体与大气的交换速率，进而促进多孔介质中挥发性或半挥发性有机物从固相和液相到气相的转变，去除土壤中可
蒸发的液体，并扩大土壤孔隙，降低土壤
含水量，提高土壤破碎效率及获得颗粒物的粒径降低的效果。
[0009] 本发明通过液体的
饱和蒸汽压与温度的关系公式控制向箱体内上部腔室输入的蒸汽的温度及气压，来实现根据不同破碎土壤的含水率调控蒸汽输入温度及箱体内气压的方式实现加速土壤孔隙气体与大气的交换速率。
[0011] 式中，A、B、C均为与温度相关的常数，T为温度(K)，P为饱和蒸气压(Pa)，其中，当温度为20℃时，蒸气压＞133.3Pa，式中所指液体为土壤中所含可蒸发液体。
[0012] 具体的，箱体上设有用于控制分隔组件开合及电机启/停的控制面板。控制面板直接控制分隔组件的开合来实现将箱体上部腔室内经过蒸汽抽提的结块土壤落入箱体下部腔室内进行土壤破碎处理，对于土壤破碎的效率以及颗粒破碎粒径的控制可通过控制面板来控制电机的转速来实现，其中颗粒粒径的筛分还需进行更换不同筛孔达到的筛板来实现，
蒸汽发生器的参数控制可在蒸汽发生器上直接进行操作，也可选择将蒸汽发生器与控制面板进行连接后进行程序编辑实现控制面板控制蒸汽发生器的参数
修改。
[0013] 具体的，分隔组件包括两块旋合板，旋合板水平相对设置于箱体内，旋合板一侧面与箱体内壁铰接，两旋合板相对面设有电磁体，电磁体通过
连接线与控制面板连接。利用分隔组件对箱体内部空间进行上下分隔，对落入箱体内的结块土壤进行蒸汽抽提和破碎处理工序的操作空间分隔，相比于
现有技术中直接进行土壤破碎处理的方式，选用分隔组件对箱体内分隔分步处理土壤可有效降低破碎土壤的挥发性或半挥发性有机物从固相和液相到气相的转变降低破碎土壤的污染程度，同时提高后续土壤破碎效率和效果。具体通过控制面板来控制两电磁体的通电，利用
磁性吸附原理来使两分旋合板安装有电磁体端部的形成磁性吸附来对箱体内部空间分隔，当需要将箱体上部腔室的土壤放入箱体下部腔室时减小电磁体的通电
电流来使旋合板受重
力向下旋转促使两旋合板之间的间隙扩大来使土壤下落。
[0014] 具体的，导气件为海绵，其结构形状为类三棱柱状，其中一柱面为弧面，导气件两平面中的任一平面与箱体内壁固接，导气件表面包覆有一层布层。选用海绵块作为导气件，利用海绵存在的多孔结构来实现将蒸汽在海绵内分散并由海绵各处向外输出对箱体上部腔室内的土壤进行蒸汽抽提工作，并将导气件设为三棱柱状，其中两平面呈直
角夹角，另一斜面为弧形斜面，使大部分气体从弧形面向外冒出，而选用弧形面结构有利于结块土壤与导气件发生接触时对土壤起到一定的限位效果，在导气件表面包覆的布层其孔隙度较小，用于防止土壤颗粒堵塞海绵孔隙造成蒸汽无法正常输入到箱体内部。
[0015] 具体的，破碎组件包括圆柱状柱体，柱体上下两柱面向
外延伸有圆环体，柱体的环形柱面上环绕布设破碎件，柱体底面通过同轴的
转轴与电机连接。箱体内部设有多个破碎组件，通过电机控制破碎组件的旋转来对挥发性液体含量较低的土壤块进行破碎处理，通过电机带动柱体旋转而带动破碎件旋转，通过旋转的破碎件与土壤块的接触来破坏土壤结构，达到土壤
粉碎的目的。
[0016] 具体的，柱体顶面设有圆锥台状的锥台，锥台的锥面环绕设第一刀体。通过在柱体顶面设置锥台来对落到柱体顶面的土壤块进行引导作用，促使其离开柱体顶面，同时在锥台的锥面设置第一刀体来对停留在柱体顶面的土壤块形成破碎处理工作。
[0017] 具体的，破碎件包括连接板，连接板连接有与其垂直设置的第二刀体，且连接板和第二刀体之间连接有三角状的第三刀片，第二刀体与柱体轴线平行设置，第二刀体底面低于柱体底面水平高度，连接板表面开设有连接孔用于通过
紧固件与柱体侧面紧固。利用连接板实现将第二刀体与柱体侧面进行固定，通过旋转的第二刀体旋转与土壤块接触形成剪切破碎土壤，并设置第三刀片来进一步提高剪切破碎效果实现土壤破碎过程中引起土体级配改变，改变土壤块本身结构，即土壤块破碎。
[0018] 具体的，抽气泵通过一气管进气口设于箱体内抽取箱体上部腔室内气体，气管的进气口设有滤网。通过抽气泵对箱体内部气体进行抽提，对于溶入在蒸汽内的挥发性或半挥发性有机物快速排出土壤内，起到土壤修复效果的同时降低土壤中的挥发性液体含量来提高土壤破碎效率，并在进气口端设滤网来避免土壤颗粒被抽取排出。
[0019] 具体的，箱体底面设有滚动件，用于提高设备的移动灵活性，输气管为带控制
阀的输气管，便于控制蒸汽输入。
[0020] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明利用蒸汽抽提技术对结块土壤进行蒸汽抽提，实现土壤孔隙中的气体与箱体外部的气体交换速度，并降低土壤中挥发性液体含量，再利用破碎组件对结块土壤破碎处理，提高破碎率以及效率，经过蒸汽抽提处理的结块土壤在破碎过程中的破碎颗粒物粒径较小，益于通过筛板进行筛分，也避免破碎过程中出现土壤颗粒与破碎组件发生粘附的情况出现，相比较与常规土壤破碎时土壤中存在一定的含水率破碎颗粒仍会出现颗粒粘结，还有部分与破碎刀体粘结，而本发明所破碎得到的土壤颗粒对于化学药剂处理时与土壤颗粒的接触效果优于常规破碎得到的土壤颗粒。
附图说明
[0021] 为了更清楚地说明本发明
实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022] 图1是本发明的具有筛分功能的土壤破碎装置的结构示意图；
[0023] 图2是本发明的具有筛分功能的土壤破碎装置内部示意图；
[0024] 图3是破碎组件结构示意图；
[0025] 图4是破碎件结构示意图；
[0026] 图5是导气件结构示意图；
[0027] 图6是分隔组件示意图。
[0028] 附图标记说明：10-箱体；11-控制面板；12-滚动件；13-排料管；20-进料斗；30-抽气泵；40-蒸汽发生器；41-输气管；50-导气件；51-布层；60-分隔组件；61-旋合板；62-连接线；63-电磁体；70-破碎组件；71-柱体；72-锥台；73-第一刀体；74-转轴；75-破碎件；751-连接板；752-第三刀片；753-第二刀体；754-连接孔；80-筛板；81-电机。
具体实施方式
[0029] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0030] 实施例1：
[0031] 参见图1-6所示，具有筛分功能的土壤破碎装置，包括：
[0032] 箱体10，顶部具有进料斗20，
[0033] 分隔组件60，设于箱体10内将箱体10内部分隔成上下两腔室，箱体10上部腔室内壁环绕设有导气件50，导气件50通过输气管41与设置在箱体10外侧的蒸汽发生器40连接，箱体10设有用于抽取箱体10上部腔室内气体的抽气泵30，
[0034] 破碎组件70，设于箱体10下部腔室，破碎组件70由电机81驱动旋转对物体破碎，破碎组件70下方设有筛板80用于筛分破碎物颗粒，箱体10一侧设有用于排出经筛板80筛分的颗粒物。
[0035] 本发明利用蒸汽抽提技术对结块土壤进行蒸汽抽提，实现土壤孔隙中的气体与箱体10外部的气体交换速度，并降低土壤挥发性液体含量，再利用破碎组件70对结块土壤破碎处理，提高破碎率以及效率，经过蒸汽抽提处理的结块土壤在破碎过程中的破碎颗粒物粒径较小，益于通过筛板80进行筛分，也避免破碎过程中出现土壤颗粒与破碎组件70发生粘附的情况出现，相比较与常规土壤破碎时土壤中存在一定的含水率破碎颗粒仍会出现颗粒粘结，还有部分与破碎刀体粘结，而本发明所破碎得到的土壤颗粒对于化学药剂处理时与土壤颗粒的接触效果优于常规破碎得到的土壤颗粒，其中本发明所对土壤破碎前通过的蒸汽抽提是基于土壤为多孔介质，通过将蒸汽输入土壤内，通过控制输入蒸汽温度以及控制气压并采用抽气泵30进行气体抽取的方式来加速孔隙气体与大气的交换速率，进而促进多孔介质中挥发性或半挥发性有机物从固相和液相到气相的转变，去除土壤中可蒸发的液体，即将土壤中的可蒸发污染物和水分一并去除，并扩大土壤孔隙，降低土壤中挥发性液体含量，提高土壤破碎效率及获得颗粒物的粒径降低的效果。
[0036] 本发明通过液体的
饱和蒸汽压与温度的关系公式控制向箱体10内上部腔室输入的蒸汽的温度及气压，来实现根据不同破碎土壤的含水率调控蒸汽输入温度及箱体10内气压的方式实现加速土壤孔隙气体与大气的交换速率。
[0037] 液体的饱和蒸汽压与温度公式：
[0038] 式中，A、B、C均为与温度相关的常数，T为温度(K)，P为饱和蒸气压(Pa)，其中，当温度为20℃时，蒸气压＞133.3Pa，式中所指液体为土壤中所含可蒸发液体。
[0039] 箱体10上设有用于控制分隔组件60开合及电机81启/停的控制面板11。控制面板11直接控制分隔组件60的开合来实现将箱体10上部腔室内经过蒸汽抽提的结块土壤落入箱体10下部腔室内进行土壤破碎处理，对于土壤破碎的效率以及颗粒破碎粒径的控制可通过控制面板11来控制电机81的转速来实现，其中颗粒粒径的筛分还需进行更换不同筛孔达到的筛板80来实现，蒸汽发生器40的参数控制可在蒸汽发生器40上直接进行操作，也可选择将蒸汽发生器40与控制面板11进行连接后进行程序编辑实现控制面板11控制蒸汽发生器40的参数修改。
[0040] 分隔组件60包括两块旋合板61，旋合板61水平相对设置于箱体10内，旋合板61一侧面与箱体10内壁铰接，两旋合板61相对面设有电磁体63，电磁体63通过连接线62与控制面板11连接。利用分隔组件60对箱体10内部空间进行上下分隔，对落入箱体10内的结块土壤进行蒸汽抽提和破碎处理工序的操作空间分隔，相比于现有技术中直接进行土壤破碎处理的方式，选用分隔组件60对箱体10内分隔分步处理土壤可有效降低破碎土壤的挥发性或半挥发性有机物从固相和液相到气相的转变降低破碎土壤的污染程度，同时提高后续土壤破碎效率和效果。具体通过控制面板11来控制两电磁体63的通电，利用磁性吸附原理来使两分旋合板61安装有电磁体63端部的形成磁性吸附来对箱体10内部空间分隔，当需要将箱体10上部腔室的土壤放入箱体10下部腔室时减小电磁体63的通电电流来使旋合板63受重力向下旋转促使两旋合板61之间的间隙扩大来使土壤下落。
[0041] 导气件50为海绵，其结构形状为类三棱柱状，其中一柱面为弧面，导气件50两平面中的任一平面与箱体10内壁固接，导气件50表面包覆有一层布层51。选用海绵块作为导气件50，利用海绵存在的多孔结构来实现将蒸汽在海绵内分散并由海绵各处向外输出对箱体10上部腔室内的土壤进行蒸汽抽提工作，并将导气件50设为三棱柱状，其中两平面呈直角夹角，另一斜面为弧形斜面，使大部分气体从弧形面向外冒出，而选用弧形面结构有利于结块土壤与导气件50发生接触时对土壤起到一定的限位效果，在导气件50表面包覆的布层51其孔隙度较小，用于防止土壤颗粒堵塞海绵孔隙造成蒸汽无法正常输入到箱体10内部。
[0042] 破碎组件70包括圆柱状柱体71，柱体71上下两柱面向外延伸有圆环体，柱体71的环形柱面上环绕布设破碎件75，柱体71底面通过同轴的转轴74与电机81连接。箱体10内部设有多个破碎组件70，通过电机81控制破碎组件70的旋转来对土壤块进行破碎处理，通过电机81带动柱体71旋转而带动破碎件75旋转，通过旋转的破碎件75与土壤块的接触来破坏土壤结构，达到土壤粉碎的目的。
[0043] 柱体71顶面设有圆锥台状的锥台72，锥台72的锥面环绕设第一刀体73。通过在柱体71顶面设置锥台72来对落到柱体71顶面的土壤块进行引导作用，促使其离开柱体71顶面，同时在锥台72的锥面设置第一刀体73来对停留在柱体71顶面的土壤块形成破碎处理工作。
[0044] 破碎件75包括连接板751，连接板751连接有与其垂直设置的第二刀体753，且连接板751和第二刀体753之间连接有三角状的第三刀片752，第二刀体753与柱体71轴线平行设置，第二刀体753底面低于柱体71底面水平高度，连接板751表面开设有连接孔754用于通过紧固件与柱体71侧面紧固。利用连接板751实现将第二刀体753与柱体71侧面进行固定，通过旋转的第二刀体753旋转与土壤块接触形成剪切破碎土壤，并设置第三刀片752来进一步提高剪切破碎效果实现土壤破碎过程中引起土体级配改变，改变土壤块本身结构，即土壤块破碎。
[0045] 抽气泵30通过一气管进气口设于箱体10内抽取箱体10上部腔室内气体，气管的进气口设有滤网。通过抽气泵30对箱体10内部气体进行抽提，对于溶入在蒸汽内的挥发性或半挥发性有机物快速排出土壤内，起到土壤修复效果的同时降低土壤中的挥发性液体含量来提高土壤破碎效率，并在进气口端设滤网来避免土壤颗粒被抽取排出。
[0046] 箱体10底面设有滚动件12，用于提高设备的移动灵活性，输气管41为带
控制阀的输气管，便于控制蒸汽输入。
[0047] 实施例2：
[0048] 本发明的具有筛分功能的土壤破碎装置实际使用时：
[0049] 通过控制面板11来控制分隔组件60的旋合板61上的电磁体63通电对箱体10内空间进行分隔，控制蒸汽发生器40对箱体10进行蒸汽输入预热箱体10上部腔室，蒸汽输入温度及蒸气压根据所处理的土壤挥发性液体含量而定，同时开启抽气泵30抽取箱体10内气体向外排出，随后将待破碎的土壤块通过进料斗20投入箱体10上部腔室内，蒸汽发生器40持续输入蒸汽对土壤进行蒸汽抽提并降低土壤挥发性液体含量，随后控制电磁体63的通电电流来扩大两旋合板61之间的间隙来促使土壤块向下落入箱体10下部腔室内由破碎组件70对土壤进行破碎处理，破碎完成的土壤经筛板80进行过筛后由排料管13排出，通过筛板80对土壤颗粒的过筛可保证后续采用化学修复土壤方式时土壤颗粒与化学药剂的充分接触。
[0050] 土壤破碎试验：
[0051] 采用实施例1的设备作为实验组1进行土壤破碎操作，并采用实施例1的装置拆除蒸汽发生器40设备作为实验组2再次进行土壤破碎操作。
[0052] 试验条件为，选用结块的沙壤土，其容重为1.27g/cm3，砂粒
质量份数为78.2％，含水率23.4％，孔隙率为33％，其中实验组1的蒸汽发生器40设定蒸汽压强为0.2MPa，实验组2由于拆除蒸汽发生器，故无蒸汽压强参数，分别测试实验组1、实验组2的土壤温度以及含水率，并记录土壤破碎效果，结果如下表所示。
[0053]
[0054]
[0055] 经测试，可知实验组1的设备所破碎的土壤颗粒的质量优于实验组2，其原因在于实验组2的土壤中的含水率较高导致其破碎效率和效果的下降，并且实验组2处理后的土壤中的污染浓度与处理前基本一致，而实验组1处理后的土壤污染浓度明显下降。
[0056] 本发明所选用的控制面板11选用为西
门子产的控制面板，具体型号可以是OP73控制面板，但不仅限于该型号。本发明的蒸汽发生器40的额定蒸汽量为2.6Kg/h-32Kg/h。额定压力选用0.2-0.7MPa，本发明的导气件50所选用的海绵优选采用
橡胶海绵。
[0057] 以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明
权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
