本發(fā)明涉及一種模擬月壤烘干裝置，尤其適用于月球探測(cè)任務(wù)中模擬月壤的制備，屬于機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
月面采樣方式主要包括深層鉆井采樣和月面表層采樣，在月面采樣裝置研制過(guò)程中，為驗(yàn)證采樣裝置的功能和性能，需要制備與真實(shí)月壤匹配的模擬月壤。
在地面試驗(yàn)中，模擬月壤中的含水率會(huì)對(duì)試驗(yàn)的有效性產(chǎn)生重要影響，根據(jù)國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究，當(dāng)模擬月壤含水率超過(guò)3％時(shí)，模擬月壤的粘性等物理特性將發(fā)生變化，從而影響試驗(yàn)效果，當(dāng)模擬月壤含水率不超過(guò)1％時(shí)，土壤的粘性等物理特性不會(huì)有明顯的變化。
在地球環(huán)境下，空氣相對(duì)濕度會(huì)影響月壤中的含水率，在模擬月壤制備過(guò)程中需對(duì)其進(jìn)行烘干處理，嚴(yán)格控制含水率。
現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用烘干箱對(duì)模擬月壤進(jìn)行烘干，但是存在以下問(wèn)題：
第一、含水率的控制精度較低，現(xiàn)有烘干箱僅對(duì)箱內(nèi)溫度進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并未對(duì)模擬月壤含水率進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，烘干后通過(guò)試樣稱重方式計(jì)算模擬月壤的含水率，這種方式對(duì)模擬月壤的含水率控制精度較差。
第二、含水率均勻性較差，在使用烘干箱的方式中，模擬月壤在烘干箱中處于靜止?fàn)顟B(tài)，烘干后，表層模擬月壤含水率較低，但其內(nèi)部水分向外擴(kuò)散效果相對(duì)較差，內(nèi)部含水率較表層模擬月壤含水率較高，導(dǎo)致整體模擬月壤含水率的均勻性較差。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種模擬月壤烘干裝置，通過(guò)加熱筒、緩沖罐、真空泵和水箱的配合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)模擬月壤含水率的精確控制，克服了傳統(tǒng)烘干方法控制精度較低的難題；通過(guò)加熱筒、轉(zhuǎn)軸和搖臂的配合，確保了模擬月壤在加熱筒中均勻受熱，解決了傳統(tǒng)烘干方法模擬月壤含水率均勻性較差的問(wèn)題。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：
一種模擬月壤烘干裝置，包括加熱筒、支撐座、壓力表、緩沖罐、真空泵、壓縮機(jī)、水箱、通氣管路、第一抽真空管路、第二抽真空管路、排氣管路、反吹管路、第一電磁閥、第二電磁閥、轉(zhuǎn)軸和搖臂；
支撐座上分別安裝有加熱筒、轉(zhuǎn)軸和搖臂，轉(zhuǎn)軸兩端分別與加熱筒和搖臂固定連接，搖臂驅(qū)動(dòng)加熱筒繞轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，通氣管路一端與加熱筒連通，通氣管路另一端分別與第一抽真空管路和反吹管路連通，第一抽真空管路還與緩沖罐連通，反吹管路還與壓縮機(jī)連通，第二抽真空管路兩端分別與緩沖罐和真空泵連通，排氣管路兩端分別與真空泵和水箱連通，通氣管路、第一抽真空管路、反吹管路上分別安裝壓力表、第一電磁閥、第二電磁閥。
在上述的一種模擬月壤烘干裝置中，所述加熱筒采用空心直筒結(jié)構(gòu)，加熱筒的橫截面形狀為正八邊形。
在上述的一種模擬月壤烘干裝置中，所述加熱筒包括內(nèi)筒、外筒、隔熱板、電加熱板、過(guò)濾網(wǎng)、監(jiān)測(cè)儀、上料閥和下料閥；隔熱板粘接在外筒內(nèi)壁上，電加熱板粘接在內(nèi)筒兩側(cè)錐形外壁和內(nèi)筒中間圓柱狀的外壁上，內(nèi)筒內(nèi)部安裝有過(guò)濾網(wǎng)和監(jiān)測(cè)儀，上料閥和下料閥分別安裝在內(nèi)筒和外筒的兩端。
在上述的一種模擬月壤烘干裝置中，所述支承座采用兩側(cè)三角中部u形的箱梁式結(jié)構(gòu)。
在上述的一種模擬月壤烘干裝置中，所述緩沖罐為圓柱體，緩沖罐的外徑設(shè)為ф500mm，緩沖罐的高度設(shè)為1000mm，緩沖罐的壁厚設(shè)為20mm，緩沖罐采用鑄鋁罐。
在上述的一種模擬月壤烘干裝置中，所述真空泵采用gw200型真空泵。
在上述的一種模擬月壤烘干裝置中，所述壓縮機(jī)采用w-0.67/8型壓縮機(jī)。
在上述的一種模擬月壤烘干裝置中，所述水箱采用正方體結(jié)構(gòu)，水箱的邊長(zhǎng)設(shè)為1m。
在上述的一種模擬月壤烘干裝置中，所述通氣管路、第一抽真空管路、第二抽真空管路、排氣管路、反吹管路均采用外徑32mm、壁厚2mm的鋁合金管路。
在上述的一種模擬月壤烘干裝置中，所述第一電磁閥和第二電磁閥均采用0927500型電磁閥。
在上述的一種模擬月壤烘干裝置中，所述監(jiān)視儀采用rh113-l型監(jiān)視儀。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是：
【1】本發(fā)明采用電加熱和抽濕結(jié)合的烘干方式，對(duì)模擬月壤內(nèi)部水分進(jìn)行加熱并將其轉(zhuǎn)化為水蒸氣，經(jīng)真空泵將水蒸氣抽除，此烘干方式可實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬月壤的有效烘干，滿足地面試驗(yàn)對(duì)模擬月壤含水率的要求。
【2】本發(fā)明采用搖臂驅(qū)動(dòng)加熱筒繞轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的方式，既能提高模擬月壤受熱的均勻性，又能避免模擬月壤在加熱筒內(nèi)形成堆積導(dǎo)致難以排出，減少了操作人員的工作負(fù)擔(dān)。
【3】本發(fā)明采用過(guò)濾網(wǎng)、緩沖罐和水箱配合的三級(jí)除塵過(guò)濾方式，有效避免了在抽濕過(guò)程中產(chǎn)生較多的粉塵，有利于技術(shù)人員清晰準(zhǔn)確的觀察監(jiān)測(cè)儀和壓力表，提升了裝置整體的可操作性。
【4】本發(fā)明設(shè)計(jì)了反向吹氣管路，在烘干后，使用空氣壓縮機(jī)進(jìn)行反吹，即可將加熱筒內(nèi)部的氣壓調(diào)整至一個(gè)大氣壓以便下料閥順利開(kāi)啟，又可吹散過(guò)濾網(wǎng)上堆積的模擬月壤。
【5】本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)緊湊，集成度高，功能結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了一體化的設(shè)計(jì)要求，適用于多種工作環(huán)境，且具有較長(zhǎng)的使用壽命，在復(fù)雜工況下依然能夠良好運(yùn)轉(zhuǎn)，具有通用性強(qiáng)、適用范圍廣的特點(diǎn)。
【6】本發(fā)明的隔熱板、電加熱板、過(guò)濾網(wǎng)、監(jiān)測(cè)儀、轉(zhuǎn)軸、搖臂均為標(biāo)準(zhǔn)件，無(wú)需特制，而且便于維修和更換，大幅降低了生產(chǎn)成本，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖
圖2為加熱筒的結(jié)構(gòu)圖
圖3為支承座的側(cè)視圖
其中：1加熱筒；101內(nèi)筒；102外筒；103隔熱板；104電加熱板；105過(guò)濾網(wǎng)；106監(jiān)測(cè)儀；107上料閥；108下料閥；2支撐座；3壓力表；4緩沖罐；5真空泵；6壓縮機(jī)；7水箱；8通氣管路；9第一抽真空管路；10第二抽真空管路；11排氣管路；12反吹管路；13第一電磁閥；14第二電磁閥；15轉(zhuǎn)軸；16搖臂；
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的方案更加明了，下面結(jié)合附圖說(shuō)明和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：
如圖1～3所示，一種模擬月壤烘干裝置，包括加熱筒1、支撐座2、壓力表3、緩沖罐4、真空泵5、壓縮機(jī)6、水箱7、通氣管路8、第一抽真空管路9、第二抽真空管路10、排氣管路11、反吹管路12、第一電磁閥13、第二電磁閥14、轉(zhuǎn)軸15和搖臂16；
支撐座2上分別安裝有加熱筒1、轉(zhuǎn)軸15和搖臂16，轉(zhuǎn)軸15兩端分別與加熱筒1和搖臂16固定連接，搖臂16驅(qū)動(dòng)加熱筒1繞轉(zhuǎn)軸15旋轉(zhuǎn)，通氣管路8一端與加熱筒1連通，通氣管路8另一端分別與第一抽真空管路9和反吹管路12連通，第一抽真空管路9還與緩沖罐4連通，反吹管路12還與壓縮機(jī)6連通，第二抽真空管路10兩端分別與緩沖罐4和真空泵5連通，排氣管路11兩端分別與真空泵5和水箱7連通，通氣管路8、第一抽真空管路9、反吹管路12上分別安裝壓力表3、第一電磁閥13、第二電磁閥14。
優(yōu)選的，加熱筒1采用空心直筒結(jié)構(gòu)，加熱筒1的橫截面形狀為正八邊形。
優(yōu)選的，加熱筒1包括內(nèi)筒101、外筒102、隔熱板103、電加熱板104、過(guò)濾網(wǎng)105、監(jiān)測(cè)儀106、上料閥107和下料閥108；
隔熱板103粘接在外筒102內(nèi)壁上，用于隔絕外筒102外部和內(nèi)筒101內(nèi)部的熱交換。
電加熱板104粘接在內(nèi)筒101兩側(cè)錐形外壁和內(nèi)筒101中間圓柱狀的外壁上，用于對(duì)模擬月壤進(jìn)行加熱。
內(nèi)筒101內(nèi)部安裝有過(guò)濾網(wǎng)105和監(jiān)測(cè)儀106，分別用于過(guò)濾粉塵和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)內(nèi)筒101內(nèi)部含水率。
監(jiān)測(cè)儀106與外部顯示設(shè)備通過(guò)無(wú)線連接，可在外部顯示設(shè)備實(shí)時(shí)讀取內(nèi)筒101內(nèi)部模擬月壤的含水率。
上料閥107和下料閥108分別安裝在內(nèi)筒101和外筒102的兩端，分別用于上料和卸料，并對(duì)內(nèi)筒101和外筒102密封。
優(yōu)選的，支承座2采用兩側(cè)三角中部u形的箱梁式結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選的，緩沖罐4為圓柱體，緩沖罐4的外徑設(shè)為ф500mm，緩沖罐4的高度設(shè)為1000mm，緩沖罐4的壁厚設(shè)為20mm，緩沖罐4采用鑄鋁罐。
優(yōu)選的，真空泵5采用gw200型真空泵。
優(yōu)選的，壓縮機(jī)6采用w-0.67/8型壓縮機(jī)。
優(yōu)選的，水箱7采用正方體結(jié)構(gòu)，水箱7的邊長(zhǎng)設(shè)為1m。
優(yōu)選的，通氣管路8、第一抽真空管路9、第二抽真空管路10、排氣管路11、反吹管路12均采用外徑32mm、壁厚2mm的鋁合金管路。
優(yōu)選的，第一電磁閥13和第二電磁閥14均采用0927500型電磁閥。
優(yōu)選的，監(jiān)視儀106采用rh113-l型監(jiān)視儀。
本實(shí)施例的工作過(guò)程如下：
第一步，打開(kāi)加熱筒1的上料閥107，將待烘干的模擬月壤裝入筒內(nèi)后，蓋好上料閥107確保密封；
第二步，開(kāi)啟電加熱板104并轉(zhuǎn)動(dòng)搖臂16，使加熱筒1緩慢旋轉(zhuǎn)，對(duì)模擬月壤進(jìn)行均勻加熱；
第三步，開(kāi)啟第一電磁閥13，關(guān)閉第二電磁閥14；
第四步，10分鐘后，開(kāi)啟真空泵5，對(duì)加熱筒1進(jìn)行抽濕，在抽濕過(guò)程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)壓力表3；
第五步，在烘干過(guò)程中，通過(guò)監(jiān)測(cè)儀106實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)內(nèi)筒101中模擬月壤的含水率，當(dāng)含水率小于0.5％時(shí)，關(guān)閉真空泵5和第一電磁閥13；
第六步，當(dāng)加熱筒1旋轉(zhuǎn)至初始位置時(shí)，停止轉(zhuǎn)動(dòng)搖臂16；
第七步，開(kāi)啟第二電磁閥14和壓縮機(jī)6，對(duì)加熱筒1內(nèi)部進(jìn)行反向吹氣，在反向吹氣過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)壓力表3的數(shù)值，當(dāng)加熱筒1內(nèi)部氣壓為一個(gè)大氣壓時(shí)，關(guān)閉第二電磁閥14、壓縮機(jī)6和電加熱板104；
第八步，檢查監(jiān)測(cè)儀106的數(shù)值，確認(rèn)是否符合模擬月壤含水率小于1％的設(shè)計(jì)要求。若不符合，則返回第二步重新進(jìn)行調(diào)試，直至符合要求為止。
本發(fā)明的工作原理是：
待烘干模擬月壤通過(guò)上料閥107裝入加熱筒1后，開(kāi)啟內(nèi)外筒102夾層中的電加熱板104和搖臂16，電加熱板104快速加熱內(nèi)筒101，熱量通過(guò)筒體傳導(dǎo)至模擬月壤，搖臂16驅(qū)動(dòng)加熱筒1繞轉(zhuǎn)軸15勻速緩慢旋轉(zhuǎn)，使模擬月壤均勻受熱；模擬月壤吸熱后內(nèi)部含有的水分蒸發(fā)為水蒸氣。在電加熱板104和搖臂16開(kāi)啟10分鐘后，開(kāi)啟第一電磁閥13和真空泵5，對(duì)加熱筒1內(nèi)部進(jìn)行抽濕，將加熱筒1內(nèi)部的水蒸氣抽出，經(jīng)緩沖罐4緩沖后進(jìn)入水箱7進(jìn)行再次除塵；待監(jiān)測(cè)儀106數(shù)據(jù)符合要求后，關(guān)閉真空泵5和第一電磁閥13，然后開(kāi)啟第二電磁閥14和空氣壓縮機(jī)6，對(duì)加熱筒1內(nèi)部進(jìn)行反吹，將加熱筒1內(nèi)部的氣壓調(diào)整為一個(gè)大氣壓，并將過(guò)濾網(wǎng)105上堆積的模擬月壤吹散。
本發(fā)明說(shuō)明書(shū)中未詳細(xì)描述的內(nèi)容為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知技術(shù)。