CN109541160A - 一种连接在线监测设备模拟自来水管网污染的实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种连接在线监测设备模拟自来水管网污染的实验装置，涉及饮用水检测设备领域，包括箱体，所述箱体顶部设有适于与自来水管网连接的进水口，所述箱体上设有适于与饮用水在线自动检测设备连接的取样口，所述箱体底部设有排水口；加药装置，用于向所述箱体内添加实验用污染物；水泵，适于混匀所述箱体内的水。本发明所述的一种连接在线监测设备模拟自来水管网污染的实验装置，可以模拟自来水管网进行饮用水在线监测仪器的检测，并且不污染自来水管网，污染物质隔离性好，设备使用方便。

Description

一种连接在线监测设备模拟自来水管网污染的实验装置

技术领域

本发明涉及饮用水检测设备领域，具体涉及一种连接在线监测设备模拟自来水管网污染的实验装置。

背景技术

近年来，我国生活饮用水污染事件频繁发生，一旦发生生活饮用水突发污染事件，不仅对人群健康造成了严重威胁，而且由此所产生的政治影响及其对经济建设和社会发展所造成的损失十分惊人。保障饮用水水质安全是关系到国计民生的重大课题，随着传感器技术、信息分析技术的不断发展，饮用水水质监测预警技术也必将进入一个快速应用阶段，催生了生活饮用水在线监测技术的发展和应用，可以快速进行生活饮用水污染的监测预警，及时进行应急处置。目前常见的生活饮用水在线监测系统通常是将水质检测仪器加以集成，通过样品采集、快速检测、数据传输，系统报警等功能实现生活饮用水水质连续实时的分析，数据传输以及及时报警等，实现生活饮用水远程监测预警功能。然而，考虑到生活饮用水污染事件发生频度不大的情况，故可根据近年来生活饮用水污染事件的主要污染物的分析结果，选择各类代表性的污染物，采用在实验室人为添加从低浓度到高浓度不同剂量标样的方法，研究分析污染物与现有在线监测指标如：pH值、浑浊度、余氯、电导率、总有机碳(TOC)等的相关性分析及其剂量—反应关系，筛选出有效的监测指标，并在此基础上建立水质监测预警模型。然而，如果直接把污染物加入自来水管网，会造成自来水管网污染，并引发饮用水污染事件的发生，因此，必须研制一种模拟自来水管网的实验模拟装置，该装置能直接连接到饮用水在线监测仪器上，通过人为自动加入目标污染物，饮用水在线监测仪器能自动读取相应的检测数据，来分析目标污染物与饮用水在线监测指标的相关性及相关检测预警模型。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种连接在线监测设备模拟自来水管网污染的实验装置，包括

箱体，所述箱体顶部设有适于与自来水管网连接的进水口，所述箱体上设有适于与饮用水在线自动检测设备连接的取样口，所述箱体底部设有排水口；

加药装置，用于向所述箱体内添加实验用污染物；

水泵，适于混匀所述箱体内的水。

进一步的，所述箱体为密封结构，所述箱体上设有呼吸器。

进一步的，所述箱体内设有液位计，适于测量所述箱体内液体的高度。

进一步的，还包括与所述排水口分别连接的危废收集箱、中废收集箱与普通废水收集箱。

进一步的，所述箱体上设有循环进水口与循环出水口，所述循环进水口与所述水泵的出水端连接，所述循环出水口与所述水泵的入水端连接，所述循环进水口与所述循环进水口在所述箱体内呈对角线设置。

进一步的，所述水泵安装在固定基座上，所述水泵与固定基座之间设有减震器，所述减震器包括随动壳与固定壳，所述随动壳顶端固定在所述水泵底端，所述固定壳底端固定在所述固定基座上，所述固定壳设有空腔，所述随动壳适于插入所述空腔，所述空腔内设有弹簧。

进一步的，所述空腔为圆柱形，所述固定壳为与所述空腔形状匹配的圆柱形，所述固定壳内设有压电装置，所述固定壳适于在所述空腔内旋转并驱动所述压电装置发生形变，所述固定壳与所述随动壳之间设有互相匹配的单向偏向螺纹。

进一步的，所述固定壳包括旋转壳、从动壳与底壳，所述从动壳内设有发条，所述底壳内设有齿轮与传动锤，所述压电装置设置在所述底壳中；

所述从动壳环套在所述旋转壳上，所述旋转壳与所述从动壳通过第一轴连接，所述底壳内固定连接一第二轴，所述第一轴与所述第二轴通过连杆连接，所述第一轴与所述第二轴同轴，所述第二轴上套设一轴套，所述发条的外端与所述从动壳固定连接，所述发条的内端与所述轴套固定连接，所述齿轮环套在所述轴套上；

所述传动锤固定在所述底壳内，所述齿轮转动时驱动所述传动锤振动，所述传动锤振动时不断敲击所述压电装置。

进一步的，所述第一轴包括单向轴承。

进一步的，所述压电装置包括两层压电层，所述传动锤设置在两层所述压电层之间，所述传动锤上设有分别朝向所述压电层的两个锤体。

与现有技术比较本发明的有益效果在于：

1、本发明所述的一种连接在线监测设备模拟自来水管网污染的实验装置，可以模拟自来水管网进行饮用水在线监测仪器的检测，并且不污染自来水管网，污染物质隔离性好，设备使用方便。

2、本发明所述的一种连接在线监测设备模拟自来水管网污染的实验装置，可以直接和自来水管网及饮用水在线监测仪器连接，防止实验加标污染水污染自来水管网，并且可以模拟自来水管网的压力，提高了实验的准确性；

3、本发明所述的一种连接在线监测设备模拟自来水管网污染的实验装置，能够准确、自动的进样，保持样品在管路内的混匀效果和流动性，实现实验加标污染物的在线监测数据的实时上传、收集与分析，并且具有极好的废液回收功能。

4、本发明所述的一种连接在线监测设备模拟自来水管网污染的实验装置，能够将实验装置内振动部件较好的减振，提高了进入在线自动检测设备实验水样的稳定性，并对设备的振动能量的收集，提高了能量的利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明各实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本发明的实验装置示意图；

图2是本发明的水泵与减震器连接示意图；

图3是本发明的减震器示意图；

图4是本发明的随动壳示意图；

图5是本发明的减震器剖视图；

图6是本发明图5的I处放大图；

图7是本发明图5的II处放大图；

图8是本发明的旋转壳与从动壳爆炸示意图；

图9是本发明的旋转壳、从动壳与第一轴爆炸示意图；

图10是本发明的固定壳爆炸示意图；

图11是本发明的齿轮示意图；

图12是本发明的底壳剖视图；

图13是本发明的传动锤示意图。

图中数字表示：

1-箱体，11-进水口，12-取样口，13-排水口，14-循环进水口，15-循环出水口，16-液位计，2-加药装置，3-水泵，4-呼吸器，5-在线自动检测设备，61-危废收集箱，62-中废收集箱，63-普通废水收集箱，7-减震器，71-随动壳，72-固定壳，721-旋转壳，7211-第一通孔，722-从动壳，7221-第二通孔，723-底壳，7231-第三通孔，7232-电线孔，724-发条，725-齿轮，726-传动锤，7261-锤体，727-第一轴，728-第二轴，7281-轴套，729-连杆，73-弹簧，74-压电装置。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

实施例一

本发明提供了一种连接在线监测设备模拟自来水管网污染的实验装置，如图1所示，包括箱体1、加药装置2、水泵3，箱体1的侧壁顶端设有进水口11，进水口11外连接一水管，水管的另一端连接自来水管网，水管中间设置一加药装置2，较好的，加药装置2为负压式自动进样器，操作人员可根据近年来生活饮用水污染事件的主要污染物的分析结果，选择各类代表性的污染物，通过自动加药装置2添加从低浓度到高浓度不同剂量标样随自来水管网的水进入到箱体1中，当不需要进行实验检测在线检测设备的准确性时，只需关闭加药装置2即可，有利于污染物标样物质的精确计量，又可保持管路的密闭性。

加药装置2与自来水管网间的水管设有阀门，该阀门为单向电动阀门，既可以防止箱体1内的实验加标污染水的逆向倒灌进入自来水管网从而污染自来水管网，又可以在密闭箱体1内的压力或液位到达设定值后自动关闭。

在箱体1的侧壁相对较低的位置处设置取样口12，取样口12用于实验水样进入饮用水在线自动检测设备5，饮用水在线自动检测设备5可以实时连续采集并检测分析实验水样的pH值、浑浊度、余氯、电导率、总有机碳等指标，并直接在仪器上显示，并通过在线监测仪器数据采集装置通过网络实时上传到饮用水在线监测信息管理系统的终端；取样口12在需要时可用手动阀打开，取样口12可以有多个，本实施例为两个，另一个取样口用于使用采样容器采集实验水样，到实验室进一步开展箱体1内污染物标样物质的成分及实际浓度等的测定。

箱体1的侧壁上设有循环进水口14与循环出水口15，循环进水口14与循环出水口15之间连接循环管道，并在循环管道上加设水泵3进行箱体1内水的混匀与循环，本实施例中，循环进水口14与循环出水口15呈对角线分布设计，如图1所示，循环进水口14设置在箱体1右侧的上端，而循环出水口15设置在箱体1左侧的下端，本实施例通过水泵保持水路循环，有利于加标物质的迅速溶解和充分混匀，同时解决了箱体1内的压力衰减问题，确保其能够达到正常的自来水管网水压值(通常要保持在2-3kg的水压)。

箱体1的底部设有排水口13，将不再检测的废水排出箱体1，排水口13分别连接危废收集箱61、中废收集箱62与普通废水收集箱63，并在排水口13与各收集箱之间通过手动阀的控制，排出实验结束后剩余的污染物标样物质及冲洗箱体1的自来水，较好的，饮用水在线自动检测设备5的底端也设置有排水口，所述排水口分别与危废收集箱61、中废收集箱62与普通废水收集箱63连接，本实施例在箱体1底部排水口以及饮用水在线检测设备5的排污口下端设置了废液的分类收集箱，分别包括危废、中废及普通废水的收集箱，以根据排出的废水的不同类型分类统一集中处理，提高了废水处理的规范性。

本实施例所述的一种连接在线监测设备模拟自来水管网污染的实验装置，能够将污染物与自来水管网分离开，不会导致实验用污染物质污染自来水管网，同时操作人员可根据饮用水在线检测设备的实验结果判断检测设备的准确性并进行标定，同时分析目标污染物与饮用水在线监测指标的相关性，并在此基础上建立水质监测预警模型，筛选出有效的监测指标以及相关检测预警模型。

实施例二

本实施例在上述实施例的基础上，结合图1所示，箱体1为一密封箱体，在箱体1上端安装了呼吸器4，呼吸器4既能保持设备的密闭性，以防止污染物标样物质的挥发，又能保持箱体1内在一定的压力下的流动性。

实施例三

本实施例在上述实施例的基础上，在箱体1内安装了液位计16，本实施例中，液位计16为电磁液位计，既能准确计量根据实验需要所加入的自来水的体积以及动态观察箱体1内的实际水量；又能与单向电动阀门相互感应，在密闭箱体1内的液位到达设定值后自动关闭单向电动阀门。

实施例四

上述实施例所述的实验装置，水泵3在工作时会由于转轴的运动产生振动，产生的振动会损坏连接管路，或者对循环水产生波动，进而影响箱体1内的水进入到饮用水在线检测设备5中的流速，并且水泵产生的振动，存在着大量的机械能向内势能、摩擦或其他能量形式的剧烈转变，首先振动冲击这种强烈的能量不加以利用是一种浪费；第二，由振动冲击的机械能量转化成为的其他形式能量通常也不是我们希望见到的，但是通常需要减震装置的场景都是有强烈的、单脉冲振动的情形，然而这种振动能量并没有一种良好的结构或者机制能够对其进行有效的利用。

本实施例在上述实施例的基础上，结合图2-图6所示，在水泵3的底板上设有减震器7，减震器7设置在水泵3与固定基座之间，减震器7包括随动壳71与固定壳72，随动壳71的顶端固定在水泵3的底端，固定壳72的底端固定在固定基座上，较好的，固定壳72可采用地脚螺栓固定在地上；随动壳71为中空的圆柱型壳体，随动壳71的顶端设有一螺纹孔，在水泵3的底座穿过螺钉并与随动壳71的螺纹孔固定连接，随动壳71可跟随水泵3进行振动，固定壳72同样为中空的圆柱型壳体，随动壳71的外径与固定壳72的内径相同，随动壳71与固定壳72的空腔内设有弹簧73，随动壳71的外侧壁上设有外螺纹711，固定壳72的内侧壁上设有内螺纹712，所述外螺纹711与所述内螺纹712均为单向偏向螺纹，结合图6所示，螺纹的上侧面为向下倾斜的斜面，螺纹的下侧面为与壳体垂直的水平面，或者螺纹的下侧面同样为向下倾斜的斜面。当水泵3振动时，由于单向偏向螺纹的上侧斜面作用，随动壳71与固定壳72之间发生脱扣，随动壳71与固定壳72之间发生相对位移，此时弹簧73被压缩并向两侧施加向外的弹簧力，弹簧73起到减震作用，当随动壳71跟随水泵3共同下降到最低点后，随动壳71跟随水泵3上升，单向偏向螺纹使得固定壳72发生转动，并且随动壳71与固定壳72互相远离。

结合图7-13所示，固定壳72包括旋转壳721、从动壳722与底壳723，旋转壳721为中部贯通的圆柱型，内螺纹712设置在旋转壳721的内壁上，从动壳722为中部贯通的圆柱型，从动壳722环套在旋转壳721外侧壁上，从动壳722与旋转壳721同轴，旋转壳721的轴线下方处开设有第一通孔7211，从动壳722的轴线下方处开设有第二通孔7221，旋转壳721与从动壳722在第一通孔7211与第二通孔7221处通过第一轴727进行连接，当旋转壳721绕内螺纹712向上转动时，从动壳722可跟随旋转壳721发生旋转。

底壳723为中空的圆柱型，底壳723的底部为密封的底面，底壳723的顶部设有第三通孔7231，底壳723内设置有第二轴728，第二轴728与底壳723的底面固定连接，第二轴728上套有轴套7281；第一轴727的底端连接一连杆728，连杆728的另一端连接第二轴728的上端，即从动壳722与底壳723之间可在同一轴线上发生相对旋转。

从动壳722的底端设有一凹槽7222，凹槽7222内设有发条724，发条724的外侧端与从动壳722的内壁固定连接，发条724的内侧端与轴套7281固定连接，当从动壳722跟随旋转壳721发生旋转时，从动壳722通过发条724带动轴套7281发生转动，发条724具有传动和缓冲作用。

底壳723内设有一齿轮725，齿轮725环套在轴套7281上并可跟随轴套7281共同转动，底壳723的侧壁上固定一传动锤726，传动锤726远离底壳723侧壁的一端与齿轮725的侧边锯齿相接触，传动锤726上设有锤体7261，压电装置73设置在底壳723中，压电装置73为压电材料制成的片状压电结构；本实施例中，压电装置73为两层，分别设置在齿轮725的上下两端，传动锤726为十字状，传动锤726的上下两个锤体7261分别于两层压电装置73接触，当齿轮725跟随轴套7281转动时，齿轮725侧壁的锯齿会不断拨动传动锤726，传动锤726不断的往复振动并锤击压电装置73，压电装置73不断发生形变并产生电能，完成水泵3的振动能向电能的转换。

底壳723的侧壁上设有电线孔7232，适于穿过电线将压电装置73产生的电能转移出。

本实施例提供的减震器7，能够对水泵3进行有效的减振，减轻了水泵3的振动对实验装置及实验操作的影响，同时将水泵3的振动能量进行收集，提高了能量的利用率。

实施例五

本实施例在上述实施例的基础上，第一轴727包括单向轴承，当旋转壳721旋状并与随动壳71相互远离时，旋转壳721可通过第一轴成727带动从动壳722转动，然而水泵3向下振动时，从动壳722与旋转壳721向靠近的方向移动，虽然会发生脱扣现象，但是难免会带动旋转壳721发生转动，此时单向轴承可防止此时的反向转动带动从动壳722发生反向旋转，既能防止从动壳722的反向转动损坏发条724，又能防止旋转壳721的反向旋转阻碍从动壳722的旋转，既从动壳722可依靠惯性继续旋转而不受到旋转壳721的反向旋转，提高了能量的转换效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种连接在线监测设备模拟自来水管网污染的实验装置，其特征在于，包括：

箱体(1)，所述箱体(1)顶部设有适于与自来水管网连接的进水口(11)，所述箱体(1)上设有适于与饮用水在线自动检测设备(5)连接的取样口(12)，所述箱体(1)底部设有排水口(13)；

加药装置(2)，用于向所述箱体(1)内添加实验用污染物；

水泵(3)，适于混匀所述箱体(1)内的水。

2.如权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述箱体(1)为密封结构，所述箱体(1)上设有呼吸器(4)。

3.如权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述箱体(1)内设有液位计(16)，适于测量所述箱体(1)内液体的高度。

4.如权利要求1所述的实验装置，其特征在于，还包括与所述排水口(13)分别连接的危废收集箱(61)、中废收集箱(62)与普通废水收集箱(63)。

5.如权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述箱体(1)上设有循环进水口(14)与循环出水口(15)，所述循环进水口(14)与所述水泵(3)的出水端连接，所述循环出水口(15)与所述水泵(3)的入水端连接，所述循环进水口(14)与所述循环进水口(15)在所述箱体1(1)内呈对角线设置。

6.如权利要求1-5任一所述的实验装置，其特征在于，所述水泵(3)安装在固定基座上，所述水泵(3)与固定基座之间设有减震器(7)，所述减震器(7)包括随动壳(71)与固定壳(72)，所述随动壳(71)顶端固定在所述水泵(3)底端，所述固定壳(72)底端固定在所述固定基座上，所述固定壳(72)设有空腔，所述随动壳(71)适于插入所述空腔，所述空腔内设有弹簧(73)。

7.如权利要求6所述的实验装置，其特征在于，所述空腔为圆柱形，所述固定壳(72)为与所述空腔形状匹配的圆柱形，所述固定壳(72)内设有压电装置(74)，所述固定壳(72)适于在所述空腔内旋转并驱动所述压电装置(74)发生形变，所述固定壳(72)与所述随动壳(71)之间设有互相匹配的单向偏向螺纹。

8.如权利要求7所述的实验装置，其特征在于，所述固定壳(72)包括旋转壳(721)、从动壳(722)与底壳(723)，所述从动壳(722)内设有发条(724)，所述底壳(723)内设有齿轮(725)与传动锤(726)，所述压电装置(74)设置在所述底壳(723)中；

所述从动壳(722)环套在所述旋转壳(721)上，所述旋转壳(721)与所述从动壳(722)通过第一轴(727)连接，所述底壳(723)内固定连接一第二轴(728)，所述第一轴(727)与所述第二轴(728)通过连杆(729)连接，所述第一轴(727)与所述第二轴(728)同轴，所述第二轴(728)上套设一轴套(7281)，所述发条(724)的外端与所述从动壳(722)固定连接，所述发条(724)的内端与所述轴套(7281)固定连接，所述齿轮(725)环套在所述轴套(7281)上；

所述传动锤(726)固定在所述底壳(723)内，所述齿轮(725)转动时驱动所述传动锤(726)振动，所述传动锤(726)振动时不断敲击所述压电装置(74)。

9.如权利要求8所述的实验装置，其特征在于，所述第一轴(727)包括单向轴承。

10.如权利要求8所述的实验装置，其特征在于，所述压电装置(74)包括两层压电层，所述传动锤(726)设置在两层所述压电层之间，所述传动锤(726)上设有分别朝向所述压电层的两个锤体(7261)。