CN108939650A - 一种海水自动抽滤装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海水自动抽滤装置，本发明所采用的技术方案是包括平台，平台上设有若干样品瓶，每个样品瓶通过橡胶管连接一个过滤装置，过滤装置安装在集液支架上，集液支架通过橡胶管连接集液装置，集液装置设有排水管用于排出过滤后海水。本发明的有益效果是能够自动对海水进行抽滤，降低人力成本，提高工作效率。
Description
技术领域
本发明属于海洋技术领域，涉及一种适用于大量海水抽滤的自动抽滤装置。
背景技术
抽滤装置主要应用于海洋、水文、环境、生物、化学等技术领域，主要进行固液分离。由于近年来海洋科学的发展，其在海洋方面的应用越来越广泛，不仅应用于海水悬浮体浓度的测量，并在悬浮体组分测定、同位素测定等方面广泛应用。
抽滤设备一般由过滤装置、集液瓶和真空泵组成，更适宜于实验室内使用。在海洋领域尤其在海洋调查船中应用，其存在若干缺点：一是抽滤过程中需要人力频繁地将待过滤海水倒入过滤杯中，一般每次实验需要至少两名操作人员；二是集液瓶满后需停止抽滤，倒出液体后再开始，极大降低了工作效率；三是集液瓶等多采用易碎的玻璃容器，在摇晃的船舶上作业时存在不便；还有就是附件多，安装相对复杂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种海水自动抽滤装置，本发明的有益效果是能够自动对海水进行抽滤，降低人力成本，提高工作效率。
本发明所采用的技术方案是包括平台，平台上设有若干样品瓶，每个样品瓶通过橡胶管连接一个过滤装置，过滤装置安装在集液支架上，集液支架通过橡胶管连接集液装置，集液装置设有排水管用于排出过滤后海水。
进一步，样品瓶包括瓶体和空心圆筒，空心圆筒焊接在平台上，瓶体呈圆柱形，橡胶管端头连接钢管，使橡胶管端头的重力大于浮力，始终保持在瓶体的底部，钢管上布满小孔，保证正常抽水。
进一步，过滤装置的底座一端连接集液支架并带有开关、另一端为圆形开口，开关用于控制抽滤进程，支架下方管体插入橡胶塞内，橡胶塞直径与底座的圆形开口吻合；支架上方为圆盘形状，内置透水石，透水石上可放置不同孔径的滤膜，圆盘外圈包有第一磁铁环，过滤装置的杯体底部套有第二磁铁环，杯体通过磁铁磁性和支架连接，杯体底部置于滤膜上，使杯体内部的液体透过滤膜流入集液支架内，杯体上方开口设有杯盖，杯盖外侧设有橡胶圈，保证密闭性。
进一步，集液装置前侧设置透明材料，可以看到内部工作状态，控制面板设置控制开关，集液装置由水路连接部分和电路连接部分组成：水路连接部分主要由两个集液瓶，一个真空泵，两个电节点压力表和两个双通道液位传感器、五个电磁阀和若干橡胶管组成，每个集液瓶内安装一个双通道液位传感器，实时监控集液瓶内液位，同时其上出口连接电节点压力表，监控集液瓶内压力大小，集液瓶通过橡胶管接入电磁阀最终与真空泵形成通路，真空泵工作后可在集液瓶内形成负压产生吸力，其下口通过橡胶管和电磁阀与集液装置排水管相连，实现集液瓶排水功能；电路连接部分主要由可编程逻辑控制器、变压器、整流桥、热继电器、交流接触器、断路器及水路连接部分的电子器件组成，集液装置安装断路器，保证用电安全，真空泵通过热继电器和交流接触器连接220v电压，变压器、PLC连接220v电压，集液装置启动按钮、停止按钮、热继电器触点、水路连接部分的电节点压力表信号线、双通道液位传感器信号线接入PLC的输入端，交流接触器线圈及各个电磁阀接入PLC输出端，安装变压器，将220v电压变压为24v，安装整流桥，将交流变直流给电磁阀等电子元件供电。
进一步，集液支架通过橡胶管连接到集液装置内的第一电磁阀入口，该电磁阀另一入口处通过第五电磁阀连接出水口，第一电磁阀的两个出口分别连接第一集液瓶和第二集液瓶的下口。第一集液瓶安装第一双通道液位传感器，其上口安装第一电节点压力表，通过第二、第三电磁阀连接真空泵的排气口；第二集液瓶安装第二双通道液位传感器，其上口安装第二电节点压力表，通过第二、第四电磁阀连接真空泵的进气口。所有电磁阀未通电时均为直通状态。两位四通的第一电磁阀通电后可实现管路连接的交叉；三位四通的第二电磁阀在一侧通电时可实现管路交叉，在另一侧通电时可实现所有管路的闭路；两位四通的第三电磁阀通电可实现真空泵向外界排气；两位四通的第四电磁阀通电可实现真空泵吸气管道与外界连通；两位四通的第五电磁阀通电后可实现管路的闭路。
进一步，集液装置接220v电压，安装断路器保证总体设备用电安全，真空泵通220v电，并在线路中连接热继电器线圈和交流接触器触点，热继电器可防止真空泵过热，交流接触器可在低电压下控制真空泵保证人员安全，在PLC和变压器前安装断路器，变压器可将220v电压变为24v电压，热继电器触点，控制面板启动按钮、停止按钮，第一、第二液位传感器低水位通道、高水位通道，第一、第二电节点压力表高压通道、低压通道，接入PLC的输入端；交流接触器线圈、各个电磁阀通道接入PLC的输出端，各个电磁阀均接入整流桥，利用24v直流电供电，提高产品使用寿命，液位传感器高水位通道代表集液瓶内海水可到达的最高水位，低水位通道代表集液瓶内海水全部排出，电接点压力表低压通道设置为真空泵所能达到的最低气压，高压通道定义为抽滤速度明显变慢的压力值。
附图说明
图1自动抽滤装置总体结构示意图；
图2样品瓶支架结构示意图；
图3过滤装置示意图；
图4集液装置水路连接部分示意图；
图5集液装置电路连接部分示意图；
图6集液装置工作流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
如图1所示，包括平台1，平台1上设有若干样品瓶2，每个样品瓶2通过橡胶管连接一个过滤装置3，过滤装置3安装在集液支架5上，集液支架5与集液装置4相连，集液装置4设有排水管6用于排出过滤后海水。
如图2所示，样品瓶2包括瓶体201和空心圆筒202，空心圆筒202内径85mm，外径88mm，高度100mm，空心圆筒202焊接在平台1上，一端高出平台10.5cm。瓶体201呈圆柱形，在瓶口进行处理，使瓶口突出10mm，方便拿取样品瓶。橡胶管端头连接钢管203，使橡胶管端头的重力大于浮力，始终保持在瓶体201的瓶底；钢管203上布满小孔，保证正常抽水。
如图3所示，过滤装置3的底座301一端连接集液支架5并带有开关302、另一端为圆形开口303，开关302用于控制抽滤进程，支架304下方管体插入橡胶塞305内，橡胶塞305直径与底座301的圆形开口303吻合；支架304上方为圆盘形状，内置透水石306，透水石上可放置不同孔径的滤膜308，圆盘外圈包有第一磁铁环307，过滤装置3的杯体309底部套有第二磁铁环310，杯体309通过磁铁磁性和支架304连接，杯体309底部置于透水石306上，使杯体309内部的海水透过透水石306上的滤膜308流入集液支架5内，杯体309上方开口设有杯盖311，杯盖311外侧设有橡胶圈312，保证密闭性。杯盖311连通橡胶管。
如图4所示，集液支架5通过橡胶管连接到集液装置4内的第一电磁阀404入口，该电磁阀另一入口处通过第五电磁阀408连接出水口6，第一电磁阀404的两个出口分别连接第一集液瓶401和第二集液瓶402的下口。第一集液瓶401安装第一双通道液位传感器412，其上口安装第一电节点压力表410，通过第二电磁阀405和第三电磁阀406连接真空泵403的排气口；第二集液瓶402安装第二双通道液位传感器411，其上口安装第二电节点压力表409，通过第四电磁阀407连接真空泵的进气口。电磁阀不通电使其连接特性如图4所示，两位四通的第一电磁阀404通电后可实现管路连接的交叉；三位四通的第二电磁阀405在一侧通电时可实现管路交叉，在另一侧通电时可实现所有管路的闭路；两位四通的第三电磁阀406通电可实现真空泵403向外界排气；两位四通的第四电磁阀407通电可实现真空泵403吸气管道与外界连通；两位四通的第五电磁阀408通电后可实现管路的闭路。
如图5所示，集液装置4需接220v电压。安装断路器420保证总体设备用电安全。真空泵403通220v电，并在线路中连接热继电器线圈4171和交流接触器触点4161，热继电器可防止真空泵过热，交流接触器可在低电压下控制真空泵保证人员安全。在PLC413和变压器414前安装断路器421，变压器414可将220v电压变为24v电压。热继电器触点4172，控制面板启动按钮418、停止按钮419，第一液位传感器412低水位通道4121、高水位通道4122，第二液位传感器411低水位通道4111、高水位通道4112，第一电节点压力表410高压通道4101、低压通道4102，第二电节点压力表409高压通道4091、低压通道4092，接入PLC的输入端；交流接触器线圈、各个电磁阀通道接入PLC的输出端，其中PLC输出信号4051、PLC输出信号4052代表第二电磁阀405管路交叉和闭路。各个电磁阀均接入整流桥415，利用24v直流电供电，提高产品使用寿命。第一、第二液位传感器高水位通道代表集液瓶内海水可到达的最高水位，低水位通道代表集液瓶内海水全部排出。第一、第二电接点压力表低压通道设置为真空泵所能达到的最低气压，高压通道定义为抽滤速度明显变慢的压力值。
如表1所示，集液装置4工作可分为A、B、C三个工作过程，I～XIV十四个动作。每个动作下不同的电磁阀通电，水路连接部分通路发生变化，从而完成不同的目的。使用PLC编程方法，根据输入信号，进行相应的反馈，实现各个动作和过程的切换。
表1.各个阶段电磁阀动作表
注：带+表示通电，空白表示不通电
如图6所示，当启动集液装置4的启动按钮418后，启动真空泵403，进入第一集液瓶401集液的A过程。过程A中实时监控第一液位传感器412高水位通道4122和停止按钮419。一旦上述通道触发后，判断泵的状态，如果泵处于关闭状态，应进行动作VI；如果泵开启，直接进入下一步。如果停止按钮419触发，进入C过程；如果高水位通道4122触发，进入过程B。过程A中首先进入动作I，该过程第一集液瓶401形成负压抽滤过程开始，当集液瓶内401负压到达最大值后，第一电节点压力表410的低压通道4102触发，输入PLC进入下一动作II。该过程第一集液瓶401密闭保压，持续抽滤过程；真空泵403吸气口连接外界，排气口将空气排入第二集液瓶402，排出第二集液瓶402内液体，当第二液位传感器411低水位通道4111触发，进入动作III。在动作II中，一旦高压通道4101触发，说明吸力不足，马上进入动作I。动作III主要可使第二集液瓶402变为真空状态，以便过程A、B转换时抽滤无停顿，当低压通道4092或者高压通道4101触发进入动作IV。动作IV目标是再次降低第一集液瓶401压力同时保持第二集液瓶402内负压，当低压通道4092且低压通道4102触发进入动作V，当低压通道4092未触发且低压通道4102触发，再次进入动作III。进入动作V说明两个集液瓶均为最大负压，此时可关闭真空泵。当高压通道4091或者高压通道4101触发，进入动作VI。该动作下真空泵403吸气口连接空气，减轻启动负荷。如果高压通道4101触发，进入动作IV，如果高压通道4091触发，进入动作III。过程B中包括动作VII～XII，该过程与过程A类似，但由第二集液瓶402集液并提供负压。过程B与过程A类似，实时监控第二液位传感器411高水位通道4112和停止按钮419。上述通道触发后，如果泵处于关闭状态，应进行动作XII，然后进入过程A或者过程C；如果泵开启，直接进行下一步。C过程中，首先进行XIII动作，低水位通道4121触发，进入XIV动作，低水位通道4111触发，关闭真空泵403。
使用时海水倒入样品瓶2，打开过滤装置开关302，打开集液装置4控制面板启动按钮418，海水在负压的作用下经橡胶管进入过滤装置3，海水中大于滤膜308孔径的固体附着在滤膜308之上，其余海水经集液支架5收集后经集液装置4排出。海水过滤完成后，如果进行洗盐操作，将蒸馏水倒入样品瓶2即可。每个子系统完成后关闭其相对应的底座301上的开关302，取下滤膜308装盒即完成了抽滤工作。
本发明的优点还在于能够自动吸水，无需把海水频繁倒入过滤杯，节省人力；集液装置自动排出液体，无需作业中间清空集液瓶；抽滤设备高度一体化，安装更加简单；设备高度集成、坚固耐用且易于固定，更适宜在船舶等恶劣条件下工作；电路设计合理，保证使用中人员与设备安全。本发明能够降低人力成本，提高工作效率，更能适应船舶作业。
以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (6)
1.一种海水自动抽滤装置，其特征在于：包括平台，平台上设有若干样品瓶，每个样品瓶通过橡胶管连接一个过滤装置，过滤装置安装在集液支架上，集液支架通过橡胶管连接集液装置，集液装置设有排水管用于排出过滤后海水。
2.按照权利要求1所述一种海水自动抽滤装置，其特征在于：所述样品瓶包括瓶体和空心圆筒，空心圆筒焊接在平台上，瓶体呈圆柱形，橡胶管端头连接钢管，使橡胶管端头的重力大于浮力，始终保持在瓶体的底部，钢管上布满小孔，保证正常抽水。
3.按照权利要求1所述一种海水自动抽滤装置，其特征在于：所述过滤装置的底座一端连接集液支架并带有开关、另一端为圆形开口，开关用于控制抽滤进程，支架下方管体插入橡胶塞内，橡胶塞直径与底座的圆形开口吻合；支架上方为圆盘形状，内置透水石，透水石上可放置不同孔径的滤膜，圆盘外圈包有第一磁铁环，过滤装置的杯体底部套有第二磁铁环，杯体通过磁铁磁性和支架连接，杯体底部置于滤膜上，使杯体内部的液体透过滤膜流入集液支架内，杯体上方开口设有杯盖，杯盖外侧设有橡胶圈，保证密闭性。
4.按照权利要求1所述一种海水自动抽滤装置，其特征在于：所述集液装置前侧设置透明材料，可以看到内部工作状态，控制面板设置控制开关，集液装置由水路连接部分和电路连接部分组成：水路连接部分主要由两个集液瓶，一个真空泵，两个电节点压力表和两个双通道液位传感器、五个电磁阀和若干橡胶管组成，每个集液瓶内安装一个双通道液位传感器，实时监控集液瓶内液位，同时其上出口连接电节点压力表，监控集液瓶内压力大小，集液瓶通过橡胶管接入电磁阀最终与真空泵形成通路，真空泵工作后可在集液瓶内形成负压产生吸力，其下口通过橡胶管和电磁阀与集液装置排水管相连，实现集液瓶排水功能；电路连接部分主要由可编程逻辑控制器、变压器、整流桥、热继电器、交流接触器、断路器及水路连接部分的电子器件组成，集液装置安装断路器，保证用电安全，真空泵通过热继电器和交流接触器连接220v电压，变压器、PLC连接220v电压，集液装置启动按钮、停止按钮、热继电器触点、水路连接部分的电节点压力表信号线、双通道液位传感器信号线接入PLC的输入端，交流接触器线圈及各个电磁阀接入PLC输出端，安装变压器，将220v电压变压为24v，安装整流桥，将交流变直流给电磁阀等电子元件供电。
5.按照权利要求1所述一种海水自动抽滤装置，其特征在于：所述集液支架通过橡胶管连接到集液装置内的第一电磁阀入口，该电磁阀另一入口处通过第五电磁阀连接出水口，第一电磁阀的两个出口分别连接第一集液瓶和第二集液瓶的下口,第一集液瓶安装第一双通道液位传感器，其上口安装第一电节点压力表，通过第二、第三电磁阀连接真空泵的排气口；第二集液瓶安装第二双通道液位传感器，其上口安装第二电节点压力表，通过第二、第四电磁阀连接真空泵的进气口。所有电磁阀未通电时均为直通状态。两位四通的第一电磁阀通电后可实现管路连接的交叉；三位四通的第二电磁阀在一侧通电时可实现管路交叉，在另一侧通电时可实现所有管路的闭路；两位四通的第三电磁阀通电可实现真空泵向外界排气；两位四通的第四电磁阀通电可实现真空泵吸气管道与外界连通；两位四通的第五电磁阀通电后可实现管路的闭路。
6.按照权利要求1所述一种海水自动抽滤装置，其特征在于：所述集液装置接220v电压，安装断路器保证总体设备用电安全，真空泵通220v电，并在线路中连接热继电器线圈和交流接触器触点，热继电器可防止真空泵过热，交流接触器可在低电压下控制真空泵保证人员安全，在PLC和变压器前安装断路器，变压器可将220v电压变为24v电压，热继电器触点，控制面板启动按钮、停止按钮，第一、第二液位传感器低水位通道、高水位通道，第一、第二电节点压力表高压通道、低压通道，接入PLC的输入端；交流接触器线圈、各个电磁阀通道接入PLC的输出端，各个电磁阀均接入整流桥，利用24v直流电供电，提高产品使用寿命，液位传感器高水位通道代表集液瓶内海水可到达的最高水位，低水位通道代表集液瓶内海水全部排出，电接点压力表低压通道设置为真空泵所能达到的最低气压，高压通道定义为抽滤速度明显变慢的压力值。
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