[实用新型]一种降低扰动土填装误差的试验用土柱自动装填装置

说明书

本实用新型公开了一种降低扰动土填装误差的试验用土柱自动装填装置，包括工作平台，工作平台上设置有可拆卸的土柱，工作平台还固接有竖直的支撑柱，支撑柱外壁设置有红外限位传感器，支撑柱的顶端固定有输送模组、夯实模组、刮毛模组，输送模组、夯实模组、刮毛模组与支撑柱同向；同时还公开了一种使用该装置的装填方法。本实用新型通过三组模组配合使用，高效完成土柱填装作业，省时省力，节省了人为劳动力的投入；通过机械作用消除了人为操作的误差，提高土柱实验的精度，为批量次土壤水分运动分析试验的开展提供有力支持，且装置结构简单，容易操作，适用于各类试验环境。

技术领域

本实用新型属于土壤水分运动测量仪器技术领域，涉及一种降低扰动土填装误差的试验用土柱自动装填装置。

背景技术

目前，在开展土壤水分运动的试验研究中，土柱试验是观测土壤水运动过程及分析水力参数的有效手段，广泛应用于农、林、地质、水利、土木和环境等行业中。一般土柱的材质为有机玻璃，透过透明的柱体可以实时观测湿润锋的推进及土壤水环境的变化。另外，土柱实验可以和野外土壤模拟实验互补，系统探讨分析水分、盐分等物质迁移的动态变化规律，可以较为精确地计算出土壤环境中水、盐、肥及污染物等物质的输入和输出，进而分析小区域生态环境的变化过程。

土柱实验可根据试验规模选取不同尺寸的土柱，柱体基本为有机玻璃圆筒，柱底固定以法兰式透气底板，供水装置采用马利奥特瓶。目前，土柱的填装过程基本靠人为操作，通过将计算定量的土壤样品填装到土柱内，使用铁锤均匀发力夯实土体，以满足试验设计的土壤容重。但是，在实际操作过程中，土柱中的土壤样品的填装对于实验结果的影响很大，往往因土壤样品填装不均匀导致试验失败。系统分析原因后，人为填装土柱存在以下问题：①由于不同地区土壤容重不一致，遇到较大容重的土壤进行土柱填装时，人为夯实土体过程费时费力，工作效率较低；②填装土壤样品时，由于土柱内部空间较长，直接将土壤样品倒入土柱中，容易因土壤颗粒重力不一致而导致土壤颗粒分布不均匀，无法精确模拟自然土壤状态；③人为夯实土体的过程中，铁锤用力完全靠人为感知判断，无法满足系列对比实验中土壤结构的一致性，进而直接影响实验结果的有效性。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种降低扰动土填装误差的试验用土柱自动装填装置，解决了现有技术中存在扰动土装填过程中受力不均匀进而导致土壤容重及颗粒分布产生误差的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，一种降低扰动土填装误差的试验用土柱自动装填装置，包括工作平台，工作平台上设置有可拆卸的土柱，工作平台还固接有竖直的支撑柱，支撑柱外壁设置有红外限位传感器，支撑柱的顶端设置有主控电机，主控电机的输出轴固定有套管，套管可绕支撑柱作周向运动，套管固定有输送模组、夯实模组、刮毛模组，输送模组、夯实模组、刮毛模组与支撑柱同向；输送模组包括电缸A，电缸A与支撑柱同向，电缸 A包括本体和运动体，电缸A的本体固定于支撑柱，电缸A的运动体上固定有连接平台A，连接平台上固定电机A及与支撑柱同向的套筒，套筒内设置有输送杆，输送杆与电机A的输出轴相连；夯实模组包括电缸B，电缸B 与支撑柱同向，电缸B包括本体和运动体，电缸B的本体固定于支撑柱，电缸B的运动体上固定有连接平台B，连接平台B上固定电机B及与支撑柱同向的夯实动力杆，夯实动力杆的一端固定有夯实锤，夯实动力杆的另一端与电机B的输出轴相连；刮毛模组包括电缸C，电缸C与支撑柱同向，电缸C包括本体和运动体，电缸C的本体固定于支撑柱，电缸C的运动体上固定有连接平台C，连接平台C上固定电机C及与支撑柱同向的刮毛动力杆，刮毛动力杆的一端固定有刮毛刷，刮毛动力杆的另一端与电机C的输出轴相连；主控电机、电缸A、电机A、电缸B、电机B、电缸C、电机C电性连接。

本实用新型的特点还在于：

红外限位传感器沿支撑柱外壁轴向等距设置。

夯实锤与土柱、刮毛刷与土柱为间隙配合。

工作平台上设置有土柱固定卡槽，土柱安置在土柱固定卡槽内。

输送杆为螺旋形杆件。