CN106610348A - 一种全自动液体取样装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于流体取样用全自动装置技术领域，具体涉及一种全自动液体取样装置及其使用方法。盛装容器安装有机械密封装置二，留样容器安装有机械密封装置一，两者通过通轴连接，通轴由步进电机驱动转动；留样容器通过留样容器接气管和蠕动泵气管二与蠕动泵连接，蠕动泵通过蠕动泵气管一与大气相通，蠕动泵由PLC控制转动；通轴设有通轴取样通孔作为取样液体流通通道，吸液管缠绕在通轴上，一端连接有内部开孔的锥形锤，锥形锤通孔与吸液管、通轴取样通孔相通。本发明具有性能稳定可靠、结构稳固、拆装方便、适应性强等优点。通过PLC进行自动控制以保证取出液体样品的真实性和代表性，能够实现取样过程自动进行且有效保证取样后液体在取样管路内无残留。

Description

一种全自动液体取样装置及其使用方法

技术领域

本发明属于流体取样用全自动装置技术领域，具体涉及一种全自动液体取样装置及其使用方法。

背景技术

取样是工业生产过程中对物料分析化验前的重要操作，目前，在化工、医药、环保、轻工等领域，对液体物料取样，一直采用人工取样或自动取样的方式。人工取样的结果往往误差较大，不能反映真实的物料特性，尤其当液体在不同深度处密度分布不均时表现最为突出，因此人工取样往往不具有代表性，且无法连续取出不同深度处的液体样品。另外人工取样还存在手续繁琐，工作量大、及时性差等缺点。液体物料的自动取样往往采用时间控制的自动取样器，与人工取样相比，在一定程度上降低了劳动强度，所取出样品的代表性也明显优于人工取样，但当液体物料在不同深度处密度分布不均时仍然存在较大的误差，样品难以反映物料的真实情况。因此，需要一种能够适用于液体物料的定点或连续取样的全自动液体取样装置及其使用方法。

发明内容

本发明的目的在于针对现有基于时间控制的自动取样器在不同深度处密度分布不均时存在较大误差的问题，提供了一种全自动液体取样装置及其使用方法。

本发明的技术方案如下：

一种全自动液体取样装置，包括蠕动泵、蠕动泵气管一、蠕动泵气管二、留样容器接气管、留样容器、机械密封装置一、通轴、步进电机、从动齿轮、机械密封装置二、盛装容器、吸液管、锥形锤、主动齿轮、留样容器出液管和通轴取样通孔；

盛装容器内装有液体物料，其侧壁上安装有机械密封装置二；留样容器侧壁安装有机械密封装置一，通轴一端穿过机械密封装置二的通孔并与其内圈过盈配合，通轴另一端穿过机械密封装置一的通孔并与其内圈过盈配合；通轴中部安装有一个从动齿轮，通轴与从动齿轮同步转动；通轴下方设有一个步进电机，步进电机由可编程逻辑控制器发出的脉冲信号控制其启停和正反转；步进电机端部安装有主动齿轮，主动齿轮与从动齿轮啮合从而实现步进电机驱动通轴转动；留样容器的侧壁上还设有留样容器接气管，留样容器接气管通过蠕动泵气管二与蠕动泵相连接，蠕动泵的另一口通过蠕动泵气管一与大气相通，蠕动泵由可编程逻辑控制器控制启停和正反转；留样容器还设有留样容器出液管，留样容器出液管上设置有阀门；

通轴中心设有通轴取样通孔作为取样液体的流通通道，吸液管缠绕在通轴上；吸液管一端与通轴固定连接，吸液管的另一端连接有锥形锤，锥形锤内部设有通孔，锥形锤通孔与吸液管、通轴取样通孔相通。

所述滚轴为圆通状结构，套装在通轴外，吸液管缠绕在滚轴上。

所述通轴与滚轴连接处设有键槽，通过安装在键槽内的键与滚轴连接后可实现通轴与滚轴同步转动。

所述滚轴右侧安装有锁紧螺钉和螺钉锁紧挡圈用以限制滚轴沿轴向移动。

所述吸液管一端套在通轴短接管上，通轴短接管与通轴固定连接；吸液管的另一端套在锥形锤短接管上，锥形锤与锥形锤短接管焊接；锥形锤内部设有通孔，与锥形锤短接管内部通孔相通，锥形锤通孔与吸液管、通轴短接管、通轴取样通孔也相通。

所述吸液管的另一端套在锥形锤短接管上，并用喉箍进行固定。

本发明还提供了一种采用上述全自动液体取样装置进行定点取样的方法，依次包含如下步骤：

步骤1.使用上述全自动液体取样装置前，留样容器出液管处的阀门处于关闭状态，锥形锤的初始位置处于液面以上；

步骤2.由可编程逻辑控制器发出脉冲信号驱动步进电机正转，从而带动主动齿轮、从动齿轮、通轴和滚轴转动。由于吸液管缠绕在滚轴上，锥形锤会连同吸液管向下移动，当锥形锤到达待取样的指定地点后，由可编程逻辑控制器发出指令使步进电机停止转动；

步骤3.由可编程逻辑控制器控制蠕动泵正转，蠕动泵正转过程中，蠕动泵气管一排气，蠕动泵气管二吸气，液体会沿着锥形锤、吸液管、通轴短接管、通轴流入留样容器中；

步骤4.待液体样品量足够后，控制蠕动泵停止转动，然后再由可编程逻辑控制器发出脉冲信号驱动步进电机反转，待锥形锤返回至初始位置后步进电机停止转动；

步骤5.由可编程逻辑控制器控制蠕动泵反转，蠕动泵反转过程中，蠕动泵气管一吸气，蠕动泵气管二排气，残存在通轴取样通孔和吸液管内的液体会被反吹至盛装容器内，取样管路无残留，反吹1min后蠕动泵停止转动；

步骤6.打开留样容器出液管处的阀门即可将液体样品取出，取样结束。

本发明还提供了一种采用上述全自动液体取样装置进行连续取样的方法，依次包含如下步骤：

步骤1.使用该自动取样装置前，留样容器出液管处阀门处于关闭状态；锥形锤的初始位置处于液面以上；

步骤2.由可编程逻辑控制器发出脉冲信号驱动步进电机正转，从而带动主动齿轮、从动齿轮、通轴和滚轴转动，由于吸液管缠绕在滚轴上，锥形锤会连同吸液管向下移动；

步骤3.当锥形锤到达待取样指定深度范围的最高点时，由可编程逻辑控制器控制蠕动泵正转，蠕动泵正转过程中，蠕动泵气管一排气，蠕动泵气管二吸气，液体会沿着锥形锤、吸液管、通轴短接管、通轴流入留样容器中；

步骤4.当锥形锤到达待取样指定深度范围的最低点时，由可编程逻辑控制器控制蠕动泵和步进电机停止转动；5～10S后，由可编程逻辑控制器控制步进电机反转，待锥形锤返回至初始位置后步进电机停止转动；然后由可编程逻辑控制器控制蠕动泵正转，将取样管路内的剩余液体大部分吸至留样容器内；

步骤5.蠕动泵正转30S后停止转动，再过5～10S后由可编程逻辑控制器控制蠕动泵反转，蠕动泵反转过程中，蠕动泵气管一吸气，蠕动泵气管二排气，残存在通轴取样通孔和吸液管内的液体会被反吹至盛装容器内，取样管路无残留，反吹1min后蠕动泵停止转动；

步骤6.打开留样容器出液管处的阀门即可将液体样品取出，取样结束。

本发明的显著效果在于：

本发明的全自动液体取样装置主要适用于液体物料的定点或连续取样，结构稳固，拆装方便，可广泛应用于化工、医药、环保、轻工等领域。通过改变取样装置的结构形式，达到能够精确取出所需液体样品的目的，实现对液体物料的定点或连续取样。通过可编程逻辑控制器(PLC)对取样装置进行自动控制以保证取出液体样品的真实性和代表性，能够实现取样过程自动进行，且能有效保证每次取样后液体在取样管路内无残留，对下一次取样不造成影响。具有性能稳定可靠、结构稳固、拆装方便、适应性强等优点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中通轴与周围连接件组装结构示意图；

图3为图1中金属锥形锤与吸液管组装结构示意图。

图中：1.蠕动泵；2.蠕动泵气管一；3.蠕动泵气管二；4.留样容器接气管；5.留样容器；6.机械密封装置一；7.通轴；8.步进电机；9.从动齿轮；10.机械密封装置二；11.滚轴；12.锁紧螺钉；13.螺钉锁紧挡圈；14.盛装容器；15.吸液管；16.锥形锤；17.主动齿轮；18.留样容器出液管；19.键；20.通轴短接管；21.通轴取样通孔；22.锥形锤短接管；23.喉箍。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

本实施例提供了一种全自动液体取样装置，其结构如图1所示，包括蠕动泵1、蠕动泵气管一2、蠕动泵气管二3、留样容器接气管4、留样容器5、机械密封装置一6、通轴7、步进电机8、从动齿轮9、机械密封装置二10、滚轴11、锁紧螺钉12、螺钉锁紧挡圈13、盛装容器14、吸液管15、金属锥形锤16、主动齿轮17、留样容器出液管18、键19、通轴短接管20、通轴取样通孔21、锥形锤短接管22和喉箍23。

如附图1所示，盛装容器14内装有液体物料，其侧壁上安装有机械密封装置二10；本实施例的全自动液体取样装置还设有留样容器5，留样容器5侧壁安装有机械密封装置一6，通轴7一端穿过机械密封装置二10的通孔并与其内圈过盈配合，另一端穿过机械密封装置一6的通孔并与其内圈过盈配合。通轴7中部固定安装有一个从动齿轮9，通轴7与从动齿轮9同步转动。通轴下方设有一个步进电机8，步进电机8由可编程逻辑控制器(PLC)发出的脉冲信号控制其启停和正反转。在步进电机8端部安装有主动齿轮17，主动齿轮17与从动齿轮9啮合从而实现步进电机8驱动通轴7转动。留样容器5的侧壁上还设有留样容器接气管4，留样容器接气管4通过蠕动泵气管二3与蠕动泵1相连接，蠕动泵1的另一口通过蠕动泵气管一2与大气相通，蠕动泵1由可编程逻辑控制器(PLC)控制启停和正反转。留样容器5设有留样容器出液管18，留样容器出液管18上设置有可以开闭的阀门。

如附图2所示，通轴7中心设有通轴取样通孔21作为取样液体的流通通道。通轴7右侧设有键槽，通过安装在键槽内的键19与滚轴11连接后可实现通轴7与滚轴11同步转动，滚轴11右侧安装有锁紧螺钉12和螺钉锁紧挡圈13用以限制滚轴11沿轴向移动。吸液管15为塑料软管，缠绕在滚轴11上，其一端套在通轴短接管20上，通轴短接管20与通轴7焊接。如附图3所示，吸液管15的另一端套在锥形锤短接管22上，并用喉箍23进行固定，金属锥形锤16与锥形锤短接管22焊接，锥形锤16内部设有通孔，与锥形锤短接管22内部通孔相通，因此金属锥形锤16通孔与吸液管15、通轴短接管20、通轴取样通孔21也相通。

由于本专利中使用的步进电机是将电脉冲信号转变为角位移的电机，步进电机的转速和停止时机只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，与其他因素无关，因此可以通过控制滚轴11的角位移实现精准控制金属锥形锤16在盛装容器14中下沉深度的目的。

本实施例的全自动液体取样装置的工作原理为：本自动取样装置可实现对液体物料的定点或连续取样，现分别就这两种取样方式予以说明。

本实施例还提供了一种采用上述全自动液体取样装置进行定点取样的方法，定点取样指的是在盛装容器14某一指定深度处取样。该方法依次包含如下步骤：

步骤1.使用上述全自动液体取样装置前，留样容器出液管18处的阀门处于关闭状态，金属锥形锤16应在如附图1所示的初始位置，即金属锥形锤16处于液面以上；

步骤2.由可编程逻辑控制器(PLC)发出脉冲信号驱动步进电机8正转，从而带动主动齿轮17、从动齿轮9、通轴7和滚轴11转动。由于吸液管15缠绕在滚轴11上，金属锥形锤16会连同吸液管15向下移动，当金属锥形锤16到达待取样的指定地点后，由PLC发出指令使步进电机8停止转动；

步骤3.由PLC控制蠕动泵1正转，蠕动泵1正转过程中，蠕动泵气管一2排气，蠕动泵气管二3吸气，液体会沿着金属锥形锤16、吸液管15、通轴短接管20、通轴取样通孔21流入留样容器5中；

步骤4.待液体样品量足够后，控制蠕动泵1停止转动，然后再由PLC发出脉冲信号驱动步进电机8反转，待金属锥形锤16返回至初始位置后步进电机8停止转动；

步骤5.由PLC控制蠕动泵1反转，蠕动泵1反转过程中，蠕动泵气管一2吸气，蠕动泵气管二3排气，残存在通轴取样通孔21和吸液管15内的液体会被反吹至盛装容器14内，取样管路无残留，反吹1min后蠕动泵1停止转动；

步骤6.打开留样容器出液管18处的阀门即可将液体样品取出，取样结束。

本实施例还提供了一种采用上述全自动液体取样装置进行连续取样的方法，连续取样指的是在盛装容器14某一深度范围内连续取出样品，样品能够反映某一深度范围内液体的整体属性。该方法依次包含如下步骤：

步骤1.使用该自动取样装置前，留样容器出液管18处阀门处于关闭状态；金属锥形锤16在未执行取样任务前应在如附图1所示的初始位置，即金属锥形锤16处于液面以上；

步骤2.由可编程逻辑控制器(PLC)发出脉冲信号驱动步进电机8正转，从而带动主动齿轮17、从动齿轮9、通轴7和滚轴11转动，由于吸液管15缠绕在滚轴11上，金属锥形锤16会连同吸液管15向下移动；

步骤3.当金属锥形锤16到达待取样指定深度范围的最高点时，由PLC控制蠕动泵1正转，蠕动泵1正转过程中，蠕动泵气管一2排气，蠕动泵气管二3吸气，液体会沿着金属锥形锤16、吸液管15、通轴短接管20、通轴取样通孔21流入留样容器5中；

步骤4.当金属锥形锤16到达待取样指定深度范围的最低点时，由PLC控制蠕动泵1和步进电机8停止转动；5～10S后，由PLC控制步进电机8反转，待金属锥形锤16返回至初始位置后步进电机8停止转动；然后由PLC控制蠕动泵1正转，将取样管路内的剩余液体大部分吸至留样容器5内；

步骤5.蠕动泵1正转30S后停止转动，再过5～10S后由PLC控制蠕动泵1反转，蠕动泵1反转过程中，蠕动泵气管一2吸气，蠕动泵气管二3排气，残存在通轴取样通孔21和吸液管15内的液体会被反吹至盛装容器14内，取样管路无残留，反吹1min后蠕动泵1停止转动；

步骤6.打开留样容器出液管18处的阀门即可将液体样品取出，取样结束。

本发明技术方案的优点为：采用PLC控制步进电机和蠕动泵，有效地保证了取样的准确性，能够实现对液体物料的定点或连续取样，取样过程自动运行，取样后管路无液体残留。性能稳定可靠、结构稳固、适应性强、维护方便。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种全自动液体取样装置，其特征在于：包括蠕动泵(1)、蠕动泵气管一(2)、蠕动泵气管二(3)、留样容器接气管(4)、留样容器(5)、机械密封装置一(6)、通轴(7)、步进电机(8)、从动齿轮(9)、机械密封装置二(10)、盛装容器(14)、吸液管(15)、锥形锤(16)、主动齿轮(17)、留样容器出液管(18)和通轴取样通孔(21)；

盛装容器(14)内装有液体物料，其侧壁上安装有机械密封装置二(10)；留样容器(5)侧壁安装有机械密封装置一(6)，通轴(7)一端穿过机械密封装置二(10)并与其内圈过盈配合，通轴(7)另一端穿过机械密封装置一(6)并与其内圈过盈配合；

通轴(7)中部安装有一个从动齿轮(9)，通轴(7)与从动齿轮(9)同步转动；通轴下方设有一个步进电机(8)，步进电机(8)由可编程逻辑控制器发出的脉冲信号控制其启停和正反转；步进电机(8)端部安装有主动齿轮(17)，主动齿轮(17)与从动齿轮(9)啮合从而实现步进电机(8)驱动通轴(7)转动；

留样容器(5)的侧壁上还设有留样容器接气管(4)，留样容器接气管(4)通过蠕动泵气管二(3)与蠕动泵(1)相连接，蠕动泵(1)的另一口通过蠕动泵气管一(2)与大气相通，蠕动泵(1)由可编程逻辑控制器控制启停和正反转；

留样容器(5)还设有留样容器出液管(18)，留样容器出液管(18)上设置有阀门；

通轴(7)中心设有通轴取样通孔(21)作为取样液体的流通通道，吸液管(15)缠绕在通轴(7)上；

吸液管(15)一端与通轴(7)固定连接，吸液管(15)的另一端连接有锥形锤(16)，锥形锤(16)内部设有通孔，锥形锤(16)通孔与吸液管(15)、通轴取样通孔(21)相通。

2.如权利要求1所述的一种全自动液体取样装置，其特征在于：还设置有滚轴(11)，滚轴(11)为圆通状结构，套装在通轴(7)外，吸液管(15)缠绕在滚轴(11)上。

3.如权利要求2所述的一种全自动液体取样装置，其特征在于：所述通轴(7)与滚轴(11)连接处设有键槽，通过安装在键槽内的键(19)与滚轴(11)连接后可实现通轴(7)与滚轴(11)同步转动。

4.如权利要求2所述的一种全自动液体取样装置，其特征在于：所述滚轴(11)右侧安装有锁紧螺钉(12)和螺钉锁紧挡圈(13)用以限制滚轴(11)沿轴向移动。

5.如权利要求1或2所述的一种全自动液体取样装置，其特征在于：所述吸液管(15)一端套在通轴短接管(20)上，通轴短接管(20)与通轴(7)固定连接；吸液管(15)的另一端套在锥形锤短接管(22)上，锥形锤(16)与锥形锤短接管(22)焊接；锥形锤(16)内部设有通孔，与锥形锤短接管(22)内部通孔相通，锥形锤(16)通孔与吸液管(15)、通轴短接管(20)、通轴取样通孔(21)也相通。

6.如权利要求5所述的一种全自动液体取样装置，其特征在于：所述吸液管(15)的另一端套在锥形锤短接管(22)上，并用喉箍(23)进行固定。

7.一种采用权利要求1或2所述的全自动液体取样装置进行定点取样的方法，依次包含如下步骤：

步骤1.使用上述全自动液体取样装置前，留样容器出液管(18)处的阀门处于关闭状态，锥形锤(16)的初始位置处于液面以上；

步骤2.由可编程逻辑控制器发出脉冲信号驱动步进电机(8)正转，从而带动主动齿轮(17)、从动齿轮(9)、通轴(7)和滚轴(11)转动。由于吸液管(15)缠绕在滚轴(11)上，锥形锤(16)会连同吸液管(15)向下移动，当锥形锤(16)到达待取样的指定地点后，由可编程逻辑控制器发出指令使步进电机(8)停止转动；

步骤3.由可编程逻辑控制器控制蠕动泵(1)正转，蠕动泵(1)正转过程中，蠕动泵气管一(2)排气，蠕动泵气管二(3)吸气，液体会沿着锥形锤(16)、吸液管(15)、通轴短接管(20)、通轴取样通孔(21)流入留样容器(5)中；

步骤4.待液体样品量足够后，控制蠕动泵(1)停止转动，然后再由可编程逻辑控制器发出脉冲信号驱动步进电机(8)反转，待锥形锤(16)返回至初始位置后步进电机(8)停止转动；

步骤5.由可编程逻辑控制器控制蠕动泵(1)反转，蠕动泵(1)反转过程中，蠕动泵气管一(2)吸气，蠕动泵气管二(3)排气，残存在通轴取样通孔(21)和吸液管(15)内的液体会被反吹至盛装容器(14)内，取样管路无残留，反吹1min后蠕动泵(1)停止转动；

步骤6.打开留样容器出液管(18)处的阀门即可将液体样品取出，取样结束。

8.一种采用权利要求1或2所述的全自动液体取样装置进行连续取样的方法，依次包含如下步骤：

步骤1.使用该自动取样装置前，留样容器出液管(18)处阀门处于关闭状态；锥形锤(16)的初始位置处于液面以上；

步骤2.由可编程逻辑控制器发出脉冲信号驱动步进电机(8)正转，从而带动主动齿轮(17)、从动齿轮(9)、通轴(7)和滚轴(11)转动，由于吸液管(15)缠绕在滚轴(11)上，锥形锤(16)会连同吸液管(15)向下移动；

步骤3.当锥形锤(16)到达待取样指定深度范围的最高点时，由可编程逻辑控制器控制蠕动泵(1)正转，蠕动泵(1)正转过程中，蠕动泵气管一(2)排气，蠕动泵气管二(3)吸气，液体会沿着锥形锤(16)、吸液管(15)、通轴短接管20、通轴取样通孔(21)流入留样容器(5)中；

步骤4.当锥形锤(16)到达待取样指定深度范围的最低点时，由可编程逻辑控制器控制蠕动泵(1)和步进电机(8)停止转动；5～10S后，由可编程逻辑控制器控制步进电机(8)反转，待锥形锤(16)返回至初始位置后步进电机(8)停止转动；然后由可编程逻辑控制器控制蠕动泵(1)正转，将取样管路内的剩余液体大部分吸至留样容器(5)内；

步骤5.蠕动泵(1)正转30S后停止转动，再过5～10S后由可编程逻辑控制器控制蠕动泵(1)反转，蠕动泵(1)反转过程中，蠕动泵气管一(2)吸气，蠕动泵气管二(3)排气，残存在通轴取样通孔(21)和吸液管(15)内的液体会被反吹至盛装容器(14)内，取样管路无残留，反吹1min后蠕动泵(1)停止转动；

步骤6.打开留样容器出液管(18)处的阀门即可将液体样品取出，取样结束。