一种适用于干旱环境的炭屑颗粒收集装置

本发明属于屑颗粒收集，尤其涉及一种适用于干旱环境的炭屑颗粒收集装置。

背景技术：

1、炭屑是植物不完全燃烧形成的团块状黑（棕）色无机碳化合物，是火有效的代用指标。根据粒径大小，可以将炭屑划分为大炭屑/木炭和微炭屑，划分界限在~200 μm左右。自然状态下，大炭屑（粒径>200 μm）被搬运的距离较短，通常会留在燃烧现场，反映火发生地附近的着火信息。微炭屑（粒径在~10-200 μm之间）则会被搬运到距离着火点相对较远的地方，可以反映更大区域的火信息。在气候/环境变化领域，微炭屑因其易保存、分布范围广和获取容易的优势而备受关注。近几十年来，研究者利用土壤、冰芯、黄土和湖泊等载体中炭屑的大小、形态和浓度/通量变化，重建了不同时间和空间尺度火活动的范围、强度或频率。但是，随着研究的进一步开展，发现同一流域（尤其是干旱区）不同位置沉积物记录的炭屑变化并不一致，增加了进一步数据对比和整合的难度。因此，开展干旱区盆山复杂地形条件下，炭屑的传播和沉积过程的研究是解决上述问题的重要途径。风力是炭屑搬运的主要动力之一，但截止目前，关于风力携带的微炭屑的研究还处在初步阶段，研究风力搬运的收集装置国内未见有报道。目前仅有的适用于干旱区的空气颗粒物收集装置zl202020242742.6和zl202111042908.5主要用于孢粉的收集，由于炭屑与孢粉、气溶胶在颗粒大小、结构组成、密度和运移方式等方面都处在较大差异，上述收集装置并不适用于微炭屑的收集，无法实现大规模、高效率的收集工作。因此，亟需一种解决干旱气候条件下空气微炭屑自动化收集装置。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术中不适用于微炭屑的收集，无法实现大规模、高效率的收集的问题。

2、一种适用于干旱环境的炭屑颗粒收集装置，包括收集桶i、收集桶支架、多个收集桶ii、电机、收集桶旋转电机；

3、收集桶i的外侧壁上设置有一个进风口，收集桶i的上下两端对称设置有通孔，中心轴穿过收集桶i的两通孔并与收集桶i固定连接；中心轴的底端与支撑支架转动连接；中心轴上安装有中心轴齿轮，中心轴齿轮位于收集桶i内且位于底端通孔的上方；电机固定安装于收集桶i的内部底端，电机的输出端安装有支架旋转电机齿轮，支架旋转电机齿轮与中心轴齿轮啮合；

4、中心轴通过轴承与收集桶支架转动连接，收集桶支架的底端安装有支架固定齿轮，收集桶支架上安装有收集桶ii，收集桶i的内侧壁上安装有收集桶旋转电机，收集桶旋转电机的输出轴上安装有电机齿轮，且电机齿轮与支架固定齿轮啮合。

5、进一步的，中心轴421上安装有下部轴承43和上部轴承44，下部轴承43和上部轴承44均位于收集桶i4内。

6、进一步的，收集桶支架呈圆形，且收集桶支架位于收集桶内。

7、进一步的，收集桶支架上设置有若干绕中心轴圆周分布的支撑板，收集桶支架的每个支撑板上均固定安装有收集桶ii。

8、进一步的，收集桶ii包括收集桶上部和收集桶下部，收集桶上部和收集桶下部固定连接；收集桶上部的顶端安装有滤网，收集桶上部的侧壁上固定安装有震动清灰装置，收集桶上部的侧壁上安装有收集桶进风口，集桶进风口与进风口连接；收集桶下部内安装有锥形收集腔体，收集桶下部与锥形收集腔体之间填充有防冻裂材料。

9、进一步的，震动清灰装置包括清灰器底座、双头电机和偏心配重块；清灰器底座固定安装于收集桶上部的外侧壁上，双头电机固定安装于清灰器底座上，双头电机的两个输出端分别固定安装有偏心配重块。

10、进一步的，还包括电动插销，电动插销固定安装于收集桶ⅰ的内侧壁上，并位于进风口的上方。

11、进一步的，电动插销包括驱动电机、插销杆和安装座，安装座固定安装于收集桶i的内侧壁上，插销杆与安装座滑动连接，驱动电机的输出轴与插销杆连接。

12、进一步的，还包括太阳能供电板、风向角度检测器和风翼；太阳能供电板固定安装在中心轴的顶端；收集桶i的顶端安装有风向角度检测器和风翼，且风向角度检测起与风翼对称设置。

13、进一步的，还包括控制器，控制器分别与太阳能供电板、风向角度检测器、风翼、电机、电动插销的驱动电机、收集桶旋转电机电连接。

14、本发明的有益效果为：

15、1、传统的收集器主要是将涂有硅油的滤网放置在空气中，依靠其粘性将目标颗粒物收集起来，但是在干旱区极端干旱、大风环境条件下，涂抹的硅油很快就会干，再加上干旱区地表裸露、起沙量大，传统滤网很快就被覆满。本发明克服了以上缺陷，大大增加了收集效率。

16、2、本设计实现了自由灵活设置每个收集桶的开始和节数收集时间，对于大空间尺度定时收集的研究而言尤为重要，在保证同步收集到不同地点规定时间间隔的颗粒物外，节省了大量的人力和物力。

17、3、本设计在主回转轴处设置风向角度检测装置，可实时获取收集框架的迎风角度及风向变化状态，并将检测信号反馈至控制器。该结构使装置不再仅依赖尾翼被动调向，而是能够对进风口与来风方向的匹配程度进行实时判断，从而在风向频繁变化或风况不稳定时，自动优化采样时机和换桶过程，提高了干旱区复杂风场条件下微炭屑颗粒收集的准确性和连续无人值守运行的可靠性。

18、4、本设计考虑了干旱区冬季极端低温状况下，收集桶因为冷凝水汇集而被冻裂的风险，收集桶采取了双层设计的同时并且增加了保温材料，尽可能减少装置被破坏的可能。

1.一种适用于干旱环境的炭屑颗粒收集装置，其特征在于，包括收集桶i、收集桶支架、多个收集桶ii、电机、收集桶旋转电机；

2.根据权利要求1所述的一种适用于干旱环境的炭屑颗粒收集装置，其特征在于，中心轴421上安装有下部轴承43和上部轴承44，下部轴承43和上部轴承44均位于收集桶i4内。

3.根据权利要求1所述的一种适用于干旱环境的炭屑颗粒收集装置，其特征在于，收集桶支架呈圆形，且收集桶支架位于收集桶内。

4.根据权利要求3所述的一种适用于干旱环境的炭屑颗粒收集装置，其特征在于，收集桶支架上设置有若干绕中心轴圆周分布的支撑板，收集桶支架的每个支撑板上均固定安装有收集桶ii。

5.根据权利要求1所述的一种适用于干旱环境的炭屑颗粒收集装置，其特征在于，收集桶ii包括收集桶上部和收集桶下部，收集桶上部和收集桶下部固定连接；收集桶上部的顶端安装有滤网，收集桶上部的侧壁上固定安装有震动清灰装置，收集桶上部的侧壁上安装有收集桶进风口，集桶进风口与进风口连接；收集桶下部内安装有锥形收集腔体，收集桶下部与锥形收集腔体之间填充有防冻裂材料。

6.根据权利要求5所述的一种适用于干旱环境的炭屑颗粒收集装置，其特征在于，震动清灰装置包括清灰器底座、双头电机和偏心配重块；清灰器底座固定安装于收集桶上部的外侧壁上，双头电机固定安装于清灰器底座上，双头电机的两个输出端分别固定安装有偏心配重块。

7.根据权利要求1所述的一种适用于干旱环境的炭屑颗粒收集装置，其特征在于，还包括电动插销，电动插销固定安装于收集桶ⅰ的内侧壁上，并位于进风口的上方。

8.根据权利要求7所述的一种适用于干旱环境的炭屑颗粒收集装置，其特征在于，电动插销包括驱动电机、插销杆和安装座，安装座固定安装于收集桶i的内侧壁上，插销杆与安装座滑动连接，驱动电机的输出轴与插销杆连接。

9.根据权利要求1所述的一种适用于干旱环境的炭屑颗粒收集装置，其特征在于，还包括太阳能供电板、风向角度检测器和风翼；太阳能供电板固定安装在中心轴的顶端；收集桶i的顶端安装有风向角度检测器和风翼，且风向角度检测起与风翼对称设置。

10.根据权利要求1所述的一种适用于干旱环境的炭屑颗粒收集装置，其特征在于，还包括控制器，控制器分别与太阳能供电板、风向角度检测器、风翼、电机、电动插销的驱动电机、收集桶旋转电机电连接。