CN105486546B - 一种自动换膜装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自动换膜装置，包括上盘、支撑立柱、下盘和转动盘，所述上盘和下盘通过支撑立柱固接在一起，所述下盘的下表面固设有步进电机，所述步进电机驱动转动盘在上盘和下盘之间水平转动，所述上盘上设有用于定位转动盘的光电对管。所述自动换膜装置包括上料工位、工作工位和下料工位，所述转动盘上均布设置有三个膜夹孔，所述膜夹孔分别对应上料工位、工作工位和下料工位。可以在上料筒内一次放置若干个膜夹，只需一次投放，中间不需要人为更换，即可保证实验的连续性，不仅操作简便且密封性好，在节省时间的同时大大提高了实验的质量和实验的效率。

Description

一种自动换膜装置

技术领域

本发明涉及环境实验装置技术领域，具体涉及一种自动换膜装置。

背景技术

随着环境空气污染监测工作的发展趋势，颗粒物的监测由粗颗粒物向细颗粒物监测发展，空气中被称为人类第一大杀手的可吸入颗粒物(PM10、PM2.5)携带着重金属、酸性氧化物、细菌、病毒、多环芳烃等有毒有害的污染物，进入人的上、下呼吸道，对人体健康有着显著影响。

颗粒物来源有人为源和自然源。人为源主要来源于工农业生产和人民生活，尤其是煤炭燃烧和汽车尾气；自然源主要有土壤、扬尘和沙尘，经风力作用输送到空气中。为了掌握环境空气中可吸入颗粒物(PM10、PM2.5)的含量，北京大学环境科学与工程学院的工作人员，在过滤空气中的气体实验中，由于过滤膜的污染，需要定时的更换且每天监测不少于18小时，因此，每次人为的更换滤膜需要人员时间较长为实验带来了不便。

因此，需要提供一种自动换膜装置，可以实现自动换膜，能够节省人员时间，提高实验效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种自动换膜装置，具有上料工位，工作工位和下料工位，只需要一次性将带过滤膜的膜夹投放到上料工位，中间不需要人为更换，即可保证实验的连续性。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：

一种自动换膜装置，包括上盘、支撑立柱、下盘和转动盘，所述上盘和下盘通过支撑立柱固接在一起，所述下盘的下表面固设有步进电机，所述步进电机驱动转动盘在上盘和下盘之间水平转动，所述上盘上设有用于定位转动盘的光电对管。

所述自动换膜装置包括上料工位、工作工位和下料工位，所述转动盘上均布设置有三个膜夹孔，所述膜夹孔分别对应上料工位、工作工位和下料工位。

所述上料工位包括上料筒、长单气缸和短单气缸，所述上料筒、长单气缸和短单气缸固定设置在上盘的上表面，所述上料筒内水平叠放有若干个膜夹，所述上盘与上料筒的接触处设有与膜夹相匹配的上料孔，所述长单气缸的输出端延伸至上料筒内最底端的膜夹的底面上，所述短单气缸的输出端延伸至上料筒内对应下数第二个膜夹。

所述工作工位包括梯形筒、双气缸和膜夹压紧模块，所述膜夹压紧模块包括从上到下依次设置的膜夹压盖、通气塞、膜夹底座和铝托，所述梯形筒固定设置在上盘的上表面，所述双气缸固定设置在梯形筒内，所述双气缸的输出端上固定设置膜夹压盖，所述膜夹压盖通过双气缸的输出端可穿过上盘，所述膜夹底座通过铝托固定设置在下盘上，所述通气塞固定设置在膜夹底座的顶端。

所述下料工位包括下料筒，所述下料筒固定设置在下盘的下表面，所述下盘与下料筒的接触处设有与膜夹相匹配的下料孔。

优选地，所述膜夹压盖上设有进气嘴，所述膜夹底座的底部设有出气嘴，所述通气塞上设有陈列的透气孔。所述透气孔能够使气体流通顺畅，防止气流过大冲破膜夹上的过滤膜。将需要过滤检测的气体从进气嘴进入，通过过滤膜过滤，然后经过通气塞的通气孔后从出气嘴排出。

优选地，所述膜夹的膜夹外框的材质为铝，所述膜夹与过滤膜接触的膜夹内框的材质为聚四氟乙烯，所述膜夹内框的厚度大于膜夹外框的厚度。铝质的膜夹外框可以在短单气缸的输出端顶住膜夹的时候，保证膜夹的外径不易变形。

优选地，所述上盘的外边缘和下盘的上表面之间固设有防尘罩。防尘罩可以将上盘和下盘之间的空间封闭，防止不必要的空气污染膜夹内的过滤膜，影响实验效果。

优选地，所述上料筒的顶端设有上料筒盖。上料筒用于放置未使用的膜夹，上料筒盖可以使上料筒密封防尘。

优选地，所述下料筒的底端设有下料筒盖。下料筒用于存储实验后的膜夹，下料筒盖可以使下料筒密封防尘。

优选地，所述转动盘还均布有三个定位小孔，所述定位小孔与膜夹孔的位置相对应。在光电对管对转动盘进行校正定位时，检测定位小孔的位置进行定位。

优选地，所述膜夹压盖的底部设有与膜夹的内边缘的聚四氟乙烯相匹配的圆环。圆环与膜夹内边缘的聚四氟乙烯的最高点卡扣住，使得膜夹压盖与膜夹之间实现密封。

优选地，所述长单气缸、短单气缸和双气缸与电磁阀、气泵连接。通过气泵来控制长单气缸、短单气缸和双气缸的输出端的伸出与缩回。

优选地，所述光电对管、步进电机和电磁阀由PLC可编程控制器控制。所述膜夹的工作时间可以通过PLC可编程控制器进行设定。

本发明的有益效果如下：

本发明的一种自动换膜装置由于采用了以上技术方案，可以在上料筒内一次放置若干个膜夹，只需一次投放，中间不需要人为更换，即可保证实验的连续性，不仅操作简便且密封性好，在节省时间的同时大大提高了实验的质量和实验的效率。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出本发明的一种自动换膜装置的立体结构示意图。

图2示出本发明的一种自动换膜装置的局部剖视图。

图3示出本发明的一种自动换膜装置的膜夹结构示意图。

图中各标记如下：1上料筒盖，2上料筒，3膜夹，301膜夹外框，302膜夹内框，303过滤膜，4长单气缸，5短单气缸，6上盘，7转动盘，8支撑立柱，9下盘，10铝托，11膜夹底座，12通气塞，13膜夹压盖，14双气缸，15梯形筒，16光电对管，17步进电机，18防尘罩，19下料筒，20下料筒盖。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

如图1和图2所示，一种自动换膜装置，包括上盘6、支撑立柱8、下盘9和转动盘7,所述上盘6和下盘9通过支撑立柱8固接在一起，所述下盘9的下表面固设有步进电机17，所述步进电机17驱动转动盘7在上盘6和下盘9之间水平转动，所述上盘6上设有用于定位转动盘7的光电对管16。所述上盘6的外边缘和下盘9的上表面之间固设有防尘罩18。

所述自动换膜装置包括上料工位、工作工位和下料工位，所述转动盘7上均布设置有三个膜夹孔，所述膜夹孔分别对应上料工位、工作工位和下料工位。所述转动盘7还均布有三个定位小孔，所述定位小孔与膜夹孔的位置相对应。

所述上料工位包括上料筒2、长单气缸4和短单气缸5，所述上料筒2、长单气缸4和短单气缸5固定设置在上盘6的上表面，所述上料筒2内水平叠放有若干个膜夹3，所述上料筒2的顶端设有上料筒盖1。所述上盘6与上料筒2的接触处设有与膜夹3相匹配的上料孔，所述长单气缸4的输出端延伸至上料筒2内最底端的膜夹3的底面上，所述短单气缸5的输出端延伸至上料筒2内对应下数第二个膜夹3。

所述工作工位包括梯形筒15、双气缸14和膜夹压紧模块，所述膜夹压紧模块包括从上到下依次设置的膜夹压盖13、通气塞12、膜夹底座11和铝托10，所述梯形筒15固定设置在上盘6的上表面，所述双气缸14固定设置在梯形筒15内，所述双气缸14的输出端上固定设置膜夹压盖13，所述膜夹压盖13通过双气缸14的输出端可穿过上盘6，所述膜夹底座11通过铝托10固定设置在下盘9上，所述通气塞12固定设置在膜夹底座11的顶端。所述膜夹压盖13上设有进气嘴，所述膜夹压盖13的底部设有与膜夹3的内边缘的聚四氟乙烯相匹配的圆环。所述膜夹底座11的底部设有出气嘴，所述通气塞12上设有陈列的透气孔。

所述下料工位包括下料筒19，所述下料筒19固定设置在下盘9的下表面，所述下盘9与下料筒19的接触处设有与膜夹3相匹配的下料孔。所述下料筒19的底端设有下料筒盖20。

如图3所示，所述膜夹3的膜夹外框301的材质为铝，所述膜夹3与过滤膜303接触的膜夹内框302的材质为聚四氟乙烯，所述膜夹内框302的厚度大于膜夹外框301的厚度。

所述长单气缸4、短单气缸5和双气缸14与电磁阀、气泵连接。所述光电对管16、步进电机17和电磁阀由PLC可编程控制器控制。所述膜夹3的工作时间可以通过PLC可编程控制器进行设定。

本发明适用于各种气体过滤，接下来以环境中空气为例对本发明进行说明。但是本领域技术人员应当了解，环境中空气仅为一示例性说明，本发明中的装置可随其过滤其他气体而变化，因此，任何合理的气体过滤均落入本发明的保护范围内。

一种自动换膜装置使用时，先接通气泵电源,保证长单气缸4、短单气缸5和双气缸14通气,将过滤膜303放进膜夹3内,过滤不同气体可使用不同的过滤膜303。并将所有装好过滤膜303的膜夹3叠放进上料筒2内,并将上料筒盖1盖好。再接通PLC可编程控制器电源，利用长单气缸4、短单气缸5、双气缸14、步进电机17和光电对管16的工作原理，通过PLC可编程控制器的程序，使长单气缸4的输出端伸出拖住所有的膜夹3。

第一步：上料工位开始工作。短单气缸5的输出端伸出顶住下数第二个膜夹3，之后长单气缸4的输出端收缩，下数第一个膜夹3从上盘6的上料孔落入转动盘7的一个膜夹孔中，长单气缸4的输出端伸出再次拖住上料筒2内所有的膜夹3，短单气缸5的输出端收缩复位。

第二步：步进电机17工作，带动转动盘7转动，光电对管16检测到转动盘7的定位小孔后进行校正，使步进电机17停止工作转动盘7停止转动。

第三步：上料工位和工作工位同时工作。工作工位上，双气缸14的输出端伸出，双气缸14的输出端上固定设置的膜夹压盖13向下压住转动盘7的膜夹孔中的膜夹3，从而使得膜夹压紧模块压紧并开始工作。与此同时，上料工位上重复第一步的过程。接着在工作工位上，将需要过滤检测的气体(环境中空气)从膜夹压盖13的进气嘴进入，通过过滤膜303过滤，然后经过通气塞12的通气孔后从膜夹底座11的出气嘴排出。所述通气塞12上的透气孔能够使气体流通顺畅，防止气流过大冲破膜夹3上的过滤膜303。膜夹3设置的工作时间结束后，双气缸14的输出端缩回原位。

第四步：步进电机17工作，带动转动盘7转动，光电对管16再次检测到转动盘7的定位小孔后进行校正，使步进电机17停止工作转动盘7停止转动。此时，下料工位上，使用过的膜夹3从转动盘7的膜夹孔经下盘9的下料孔落入下料筒19中，下料筒19底部有下料筒盖20承接住膜夹3。同时工作工位和上料工位重复第三步的过程。

循环重复直至实验结束。取出下料筒19中的膜夹3进行下一步分析。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种自动换膜装置，其特征在于：包括上盘(6)、支撑立柱(8)、下盘(9)和转动盘(7)，所述上盘(6)和下盘(9)通过支撑立柱(8)固接在一起，所述下盘(9)的下表面固设有步进电机(17)，所述步进电机(17)驱动转动盘(7)在上盘(6)和下盘(9)之间水平转动，所述上盘(6)上设有用于定位转动盘(7)的光电对管(16)；

所述自动换膜装置包括上料工位、工作工位和下料工位，所述转动盘(7)上均布设置有三个膜夹孔，所述膜夹孔分别对应上料工位、工作工位和下料工位；

所述上料工位包括上料筒(2)、长单气缸(4)和短单气缸(5)，所述上料筒(2)、长单气缸(4)和短单气缸(5)固定设置在上盘(6)的上表面，所述上料筒(2)内水平叠放有若干个膜夹(3)，所述上盘(6)与上料筒(2)的接触处设有与膜夹(3)相匹配的上料孔，所述长单气缸(4)的输出端延伸至上料筒(2)内最底端的膜夹(3)的底面上，所述短单气缸(5)的输出端延伸至上料筒(2)内对应下数第二个膜夹(3)；

所述工作工位包括梯形筒(15)、双气缸(14)和膜夹压紧模块，所述膜夹压紧模块包括从上到下依次设置的膜夹压盖(13)、通气塞(12)、膜夹底座(11)和铝托(10)，所述梯形筒(15)固定设置在上盘(6)的上表面，所述双气缸(14)固定设置在梯形筒(15)内，所述双气缸(14)的输出端上固定设置膜夹压盖(13)，所述膜夹压盖(13)通过双气缸(14)的输出端可穿过上盘(6)，所述膜夹底座(11)通过铝托(10)固定设置在下盘(9)上，所述通气塞(12)固定设置在膜夹底座(11)的顶端；

所述下料工位包括下料筒(19)，所述下料筒(19)固定设置在下盘(9)的下表面，所述下盘(9)与下料筒(19)的接触处设有与膜夹(3)相匹配的下料孔。

2.根据权利要求1所述的一种自动换膜装置，其特征在于：所述膜夹压盖(13)上设有进气嘴，所述膜夹底座(11)的底部设有出气嘴，所述通气塞(12)上设有陈列的透气孔。

3.根据权利要求1所述的一种自动换膜装置，其特征在于：所述膜夹(3)的膜夹外框(301)的材质为铝，所述膜夹(3)与过滤膜(303)接触的膜夹内框(302)的材质为聚四氟乙烯，所述膜夹内框(302)的厚度大于膜夹外框(301)的厚度。

4.根据权利要求1所述的一种自动换膜装置，其特征在于：所述上盘(6)的外边缘和下盘(9)的上表面之间固设有防尘罩(18)。

5.根据权利要求4所述的一种自动换膜装置，其特征在于：所述上料筒(2)的顶端设有上料筒盖(1)。

6.根据权利要求5所述的一种自动换膜装置，其特征在于：所述下料筒(19)的底端设有下料筒盖(20)。

7.根据权利要求1所述的一种自动换膜装置，其特征在于：所述转动盘(7)还均布有三个定位小孔，所述定位小孔与膜夹孔的位置相对应。

8.根据权利要求1所述的一种自动换膜装置，其特征在于：所述膜夹压盖(13)的底部设有与膜夹(3)的内边缘的聚四氟乙烯相匹配的圆环。

9.根据权利要求1所述的一种自动换膜装置，其特征在于：所述长单气缸(4)、短单气缸(5)和双气缸(14)与电磁阀、气泵连接。

10.根据权利要求9所述的一种自动换膜装置，其特征在于：所述光电对管(16)、步进电机(17)和电磁阀由PLC可编程控制器控制。