專利名稱：一種溫差蒸騰式土壤成分淋溶試驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及土壤成分研究裝置，尤其是涉及一種溫差蒸騰式土壤成分淋溶試驗裝置。
背景技術(shù)：
我國是一個人口眾多，資源短缺的農(nóng)業(yè)大國?；?、農(nóng)藥在我國糧食生產(chǎn)中占有非常重要的地位，是農(nóng)民生產(chǎn)性投資中最大的物資性投資。但連年大量施肥、噴施農(nóng)藥，一些負面效應(yīng)也逐漸顯現(xiàn)出來，如水體富營養(yǎng)化、土壤板結(jié)、疾病發(fā)生率增高、能源嚴重浪費等現(xiàn)象。土壤中氮素淋溶損失、磷素水體富營養(yǎng)化、重金屬污染、農(nóng)藥殘留污染等不但是重要的農(nóng)業(yè)問題，而且是威脅到人類健康和生存的重要問題。因此，研究土壤中特定成分的淋溶、遷移過程對于防止土壤污染、保護生態(tài)環(huán)境具有重要意義。在研究土壤成分的試驗過程中，往往需要使用到能模擬自然界的降雨過程的試驗裝置。模擬自然界的降雨過程，其原理是通過變頻器控制壓縮機的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)噴淋的頻次和強度，已達到間歇噴淋的目的。這樣有利于在密閉條件下，水的蒸發(fā)凝結(jié)，使噴淋成循環(huán)，無需補水，能達到濃縮溶出物的效果。Robert 和 Wanda Henke 的專利 US4, 594，899 和 USS, 203, 824 中都公開了一種可通過扭轉(zhuǎn)激發(fā)土壤來測量土壤的耐溶解性的技術(shù)。在這些專利中，所說明的檢測裝置包括一對穿入待檢測土壤中的端部開口的同心圓柱體?？山o內(nèi)圓柱體施加一個扭轉(zhuǎn)力，并通過安裝在內(nèi)圓柱體上的傳感器來測量土壤中的圓柱體對所施加扭矩的反應(yīng)。在這樣的土壤檢測中，鉆出一個到達上壤采樣的的鉆孔，并使檢測裝置通過所述鉆孔下降，以便檢測土壤。檢瀏裝置可固定在鉆孔中的螺旋土鉆上?？墒箼z測裝置經(jīng)受所施加的相當大的力或力矩或者是來自上壤的其它反作用力的作用.這樣，固定有檢測裝置的螺旋土鉆可用作反作用裝置，以便在檢測裝置上進行各種操作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種節(jié)能節(jié)水、間歇噴淋、方便測定、回收率高的溫差蒸騰式土壤成分淋溶試驗裝置。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種溫差蒸騰式土壤成分淋溶試驗裝置，該試驗裝置包括試驗箱體內(nèi)部設(shè)有低位水箱及高位水箱，低位水箱與高位水箱經(jīng)數(shù)個迭加的土壤箱連接，其中，所述的低位水箱設(shè)置在試驗箱體的下方，其內(nèi)放置溫度傳感器，下方連接有加熱管，所述的高位水箱設(shè)置在試驗箱體的上方，其周圍連接有冷凝器、水位控制器、三通電磁閥，所述的土壤箱上部設(shè)有取樣孔，下部排列設(shè)置有集水錐；氣泵一端連接于低位水箱上設(shè)置的伸縮式取樣管，另一端連接高位水箱；節(jié)流毛細管設(shè)在低位水箱與高位水箱之間，使水箱中的水蒸氣凝結(jié)成水，并通過兩個水箱間連接的氣泵，水蒸氣與空氣從低位水箱向高位水箱流動，低位水箱中的制冷劑液化后，通過節(jié)流毛細管到連接有冷凝器的高位水箱中汽化并吸熱；列管多孔噴淋器設(shè)在迭加在最頂部的土壤箱的上部，定時定量的向土壤箱噴淋；壓縮機連接在試驗裝置底部一側(cè)并與低位水箱及高位水箱連接，壓縮機在低位壓縮制冷，使制冷劑在加熱管中液化，同時放熱。所述的冷凝器將從低位水箱傳遞上來的水蒸氣冷凝成水，所述的水位控制器控制高位水箱內(nèi)的加水量，所述的三通電磁閥控制高位水箱中水的流出情況。所述的高位水箱中的凝結(jié)水到達一定高度時，水箱內(nèi)的水位指示器出現(xiàn)提示，由控制器和三通電磁閥控制高位水箱中水的流出情況。通過列管多孔噴淋器定時定量的向土壤箱噴淋，使得噴灑入土壤箱中的水更加均勻。經(jīng)過幾個迭加的土壤箱后流回低位水箱。無需補水，呈現(xiàn)循環(huán)噴淋效果，模擬了自然界的降雨過程。所述的低位水箱中水分的加熱蒸發(fā)與高位水箱中水汽的凝結(jié)由壓縮機的熱端和冷端同時提供熱量和冷量。所述的土壤箱設(shè)有2-8個。土壤箱內(nèi)設(shè)有的土樣采集桿及伸縮式取樣管。所述的高位水箱與三通電磁閥、列管多孔噴淋器連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點I、本發(fā)明的土壤成分淋溶試驗箱采用節(jié)能設(shè)計，利用熱泵循環(huán)原理。使其加熱和制冷的部分都有效利用。2、本發(fā)明的土壤成分淋溶試驗箱的整個水循環(huán)過程采用節(jié)水設(shè)計，在密閉條件下，水蒸發(fā)凝結(jié)，噴淋成循環(huán)，無需補水。同時水量一定，溶出物迭加溶在其中，相當于濃縮， 使測定更加方便。3、本發(fā)明的土壤成分淋溶試驗箱模擬了自然界的降雨過程，間歇噴淋，通過變頻器控制壓縮機轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)噴淋的頻次和強度。4、本發(fā)明的土壤成分淋溶試驗箱式裝配結(jié)構(gòu)，可以由數(shù)個箱體迭加到需要的高度，每個箱底均排列有集水錐。從而使淋溶均勻，箱體橫截面積大，從而減少了邊緣效應(yīng)。5、在取樣的過程中，水樣和土樣的部分都可以采取。土樣使用專門的采集桿，可在箱體的大部分地方挖取土樣；水樣采集管采用伸縮式采集器，可在低位水箱中移動取樣。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為土壤箱中采集桿的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為取樣方向的示意圖。圖中1為加熱器、2為壓縮機、3為伸縮式取樣管、4為氣泵、5為節(jié)流毛細管、6為列管多孔噴淋器、7為冷凝器、8為低位水箱、9為溫度傳感器、10為集水錐、11為控制器、12 為取樣孔、13為三通電磁閥、14為水位控制器、15為高位水箱、16為土壤箱、17為采集桿。
具體實施例方式
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下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。實施例一種溫差蒸騰式土壤成分淋溶試驗裝置，其結(jié)構(gòu)如圖I所示。本發(fā)明的主要包括低位水箱8、壓縮機2、節(jié)流毛細管5、氣泵4、冷凝器7、高位水箱15、土壤箱16、加熱器I、取樣孔12。本發(fā)明的整個箱體是全封閉的裝置。在低位水箱8處設(shè)置有用于壓縮制冷劑的壓縮機2、加熱器I、溫度傳感器9、伸縮式取樣管3。制冷劑在低位水箱中加熱管中液化，同時放熱。在高位水箱15處設(shè)置有用于凝結(jié)水的冷凝器7、水位控制器14，下方設(shè)有三通電磁閥13、列管多孔噴淋器6。通過水位控制器14的指示，由三通電磁閥13控制高位水箱15 中水的噴淋間隔；通過列管多孔噴淋器6控制水的噴淋效果。低位水箱8以及高位水箱15之間，連接有節(jié)流毛細管5和氣泵4。具體來說，加熱器I與冷凝器7通過節(jié)流毛細管5以及氣泵4連接。制冷劑通過節(jié)流毛細管5到高位水箱 15冷卻管中汽化。水箱中的水蒸氣凝結(jié)成水，通過氣泵與空氣一起從低位水箱8向高位水箱15流動。土壤箱16可以設(shè)置2-8個，本實施例中，3個迭加的土壤箱16在箱體的中間部分， 每個土壤箱16上設(shè)置有一個取樣孔12，每個土壤箱16底排列有集水錐10，從而使淋溶均勻。試驗時，稱放一定量的土壤樣品在3個迭加的土壤箱16中。在低位水箱8中注入一定體積的水，開啟壓縮機2和加熱器I。當?shù)臀凰?中的水達到一定溫度時，溫度傳感器9做出提示，制冷劑通過節(jié)流毛細管5到高位水箱15中的冷卻管中汽化，同時，水蒸汽通過氣泵4與空氣一道從低位水箱8向高位水箱15流動。當高位水箱15內(nèi)的水達到一定高度時，水位控制器14做出提示，打開控制器11，由高位水箱15下端連接的三通電磁閥13控制水的間歇噴淋，通過下方的列管多孔噴淋器6控制水的噴淋效果。取樣時，土樣采用專門的采集桿17，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，取樣的方向如圖3所示。在每個箱體的取樣孔12內(nèi)取樣， 可在箱體的大部分地方挖取土樣；水樣采集管采用伸縮式取樣管3，用于采取水樣。通過土樣和水樣的采集，可測試土壤特定成分的淋溶遷移情況。
權(quán)利要求
1.一種溫差蒸騰式土壤成分淋溶試驗裝置，其特征在于，該試驗裝置包括試驗箱體內(nèi)部設(shè)有低位水箱及高位水箱,低位水箱與高位水箱經(jīng)數(shù)個迭加的土壤箱連接，其中，所述的低位水箱設(shè)置在試驗箱體的下方，其內(nèi)放置溫度傳感器，下方連接有加熱管，所述的高位水箱設(shè)置在試驗箱體的上方，其周圍連接有冷凝器、水位控制器、三通電磁閥，所述的土壤箱上部設(shè)有取樣孔，下部排列設(shè)置有集水錐；氣泵一端連接于低位水箱上設(shè)置的伸縮式取樣管，另一端連接高位水箱；節(jié)流毛細管設(shè)在低位水箱與高位水箱之間，使水箱中的水蒸氣凝結(jié)成水，并通過兩個水箱間連接的氣泵，水蒸氣與空氣從低位水箱向高位水箱流動，低位水箱中的制冷劑液化后，通過節(jié)流毛細管到連接有冷凝器的高位水箱中汽化并吸熱；列管多孔噴淋器設(shè)在迭加在最頂部的土壤箱的上部，定時定量的向土壤箱噴淋；壓縮機連接在試驗裝置底部一側(cè)并與低位水箱及高位水箱連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種溫差蒸騰式土壤成分淋溶試驗裝置，其特征在于，所述的冷凝器將從低位水箱傳遞上來的水蒸氣冷凝成水，所述的水位控制器控制高位水箱內(nèi)的加水量，所述的三通電磁閥控制高位水箱中水的流出情況。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種溫差蒸騰式土壤成分淋溶試驗裝置，其特征在于，所述的高位水箱中的凝結(jié)水達到水位控制器提示定高度時，水位控制器及三通電磁閥控制高位水箱中水的流出并通過列管多孔噴淋器定時定量的向土壤箱噴淋，再經(jīng)過土壤箱后流回低位水箱。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種溫差蒸騰式土壤成分淋溶試驗裝置，其特征在于，所述的低位水箱中水分的加熱蒸發(fā)與高位水箱中水汽的凝結(jié)由壓縮機的熱端和冷端同時提供熱量和冷量。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種溫差蒸騰式土壤成分淋溶試驗裝置，其特征在于，所述的土壤箱設(shè)有2-8個。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種溫差蒸騰式土壤成分淋溶試驗裝置，其特征在于，土壤箱內(nèi)設(shè)有的土樣采集桿及伸縮式取樣管。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種溫差蒸騰式土壤成分淋溶試驗裝置，其特征在于，所述的高位水箱與三通電磁閥、列管多孔噴淋器連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種溫差蒸騰式土壤成分淋溶試驗裝置，該裝置包括試驗箱體，設(shè)置在試驗箱體內(nèi)的低位水箱和高位水箱，以及低位水箱和高位水箱中間相連的數(shù)個迭加的土壤箱及熱泵加熱/制冷裝置。與所述低位水箱連接的熱泵加熱端使水蒸發(fā)上升至高位水箱，并利用熱泵制冷端使其在高位水箱中凝結(jié)，由控制器操作電磁閥定時進行噴淋，形成循環(huán)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可長期進行工作，具有節(jié)能節(jié)水、間歇噴淋、方便測定、回收率高等優(yōu)點。
文檔編號G01N33/24GK102608294SQ20121008878
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月29日
發(fā)明者劉剛, 張小沁, 段路路, 許歡 申請人:上?；ぱ芯吭?br>