CN111438134A - 一种蒸渗测坑地下水柱筒自动清洗装置 - Google Patents

一种蒸渗测坑地下水柱筒自动清洗装置 Download PDF

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邓海龙
谢亨旺
龚来红
王少华
付桃秀
陈昱
万鹏
李桓
靳伟荣
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Abstract

本发明专利公开了一种蒸渗测坑地下水柱筒自动清洗装置。固装在主机壳内的电机I与齿轮I固装，齿轮I与齿轮II啮合，齿轮II固装在支架I上，支架I与支架II及支架III依次首尾同轴安装，在支架III末端固装有电机IV，电机IV的转子上固装有机械足；固装在主机壳内的电机II与齿轮III固装，齿轮III与机械臂上的齿带啮合，机械臂的末端固装有清洗槽，清洗槽内部安装有气泡发生器，在清洗槽上安装有超声波发生器；固装在主机壳内部的控制电路总成控制气泡发生器、超声波发生器相互配合，利用超声波引起的机械振动以及微气泡爆破的应力损伤大幅提高了清洗效率及清洁效果，降低了人力消耗，实现了对水柱筒的全自动清洗。

Description

一种蒸渗测坑地下水柱筒自动清洗装置
技术领域
本发明创造属于农业水利试验测量技术领域，尤其涉及一种蒸渗测坑地下水柱筒自动清洗装置。
背景技术
大型蒸渗测坑开展农田灌排试验时，产生的排水出流中携带有细小的土壤团聚体以及众多的土壤微生物，随着微生物和团聚体在水柱筒内部的粘附和累积，最后会导致大量青苔的生长，污染了水柱筒内环境，对水柱筒内测量仪器的运行产生了一定程度的干扰。而这些泥沼和青苔往往很难去除。
目前的清洗措施主要是依靠人工清洗，由于水柱筒较高，一般可达3m以上，工作时需借助人字梯和超长的清洗工具，在多人配合下完成工作。对于工作人员而言，效率极地，操作不便且既不安全。由于水柱筒上安装有多种传感器及设备，在清洗工作中，存在极大的损坏风险。
发明内容
本发明创造的目的就是针对上述现有技术存在的问题，提出一种蒸渗测坑地下水柱筒自动清洗装置。本发明创造结构简单，在水柱筒内工作性能稳定可靠，操作简易方便，基本可实现全自动清洗，利用超声波引起的机械振动以及微气泡爆破的应力损伤大幅提高了清洗效率及清洁效果，此外，该发明也实现了节省人工、降低劳动强度的目的。
本发明创造的技术方案是这样实现的：一种蒸渗测坑地下水柱筒自动清洗装置，主机壳内固装有水箱、电机I、电机II、控制电路总成、蓄电池，所述水箱上安装有加水口和电磁开关，所述电磁开关与输水管连接，所述输水管依次穿过机械臂和清洗槽内部与气泡发生器连接；所述电机I与齿轮I固装，所述齿轮I与齿轮II啮合，所述齿轮II与支架I固装，所述支架I与支架II11同轴安装，所述支架I的外螺旋结构与支架II的内螺旋结构相互配合，使得支架II随着支架I的旋转可以沿轴向发生相对位移，在所述支架II末端安装有支架III，所述支架III末端固装有机械足；所述电机II与齿轮III固装，齿轮III与机械臂上的齿带啮合，所述机械臂末端固装有清洗槽。支架II末端安装有压力传感器，所述压力传感器末端安装有弹簧，所述弹簧末端固装在支架III上，在所述支架III的末端安装有电机IV，所述电机IV的转子与机械足固装，所述压力传感器、弹簧和电机IV均处于支架三的内部空间，所述机械足上固装有轴承和电机III，所述轴承和电机III均安装有滚轮。清洗槽上固装有超声波发生器，所述超声波发生器前端安装有超声波换能器，所述清洗槽内部安装有气泡发生器，所述清洗槽外侧固装有止水条。主机壳的上下两侧安装有红外线传感器I和红外线传感器II。控制电路总成由单片机控制单元、驱动模块、内存模块、无线传输模块和A/D转换构成，所述单片机控制单元通过驱动模块分别与气泡发生器、电机I、电机II、电机III和超声波发生器连接；所述单片机控制单元通过A/D转换分别与压力传感器、红外线传感器I和红外线传感器 II连接；所述单片机控制单元分别与内存模块和无线传输模块连接。
本发明创造结构新颖、合理、简单，操作简易方便，不但不依赖操作人员的工作经验，而且节省人员数量，降低劳动强度。该设备能够自动适应各种直径的测桶，自动完成整个测桶的清洗工作。在微气泡发生器、超声波发生器及超声波换能器的配合作用下，一方面超声波使得工作面上的污渍发生高频振动逐步脱离水柱筒内壁；另一方面，超声波促使与工作面接触的微气泡破裂，产生局部应力，使得粘附在水柱筒内壁上的顽固污渍脱落，从而达到高效清洗的目的。由此提高工作效率，满足科研工作所需。
附图说明
图1是一种蒸渗测坑地下水柱筒自动清洗装置结构示意图；
图2是一种蒸渗测坑地下水柱筒自动清洗装置内部结构仰视图；
图3是主机壳内部结构示意图；
图4是机械足内部结构示意图；
图5是清洗槽结构示意图；
图6是控制电路总成结构示意图。
图中件号说明：
1、水箱；2、电机I；3、齿轮I；4、齿轮II；5、加水口；6、齿轮III；7、齿带；8、电机II；9、支架I；10、机械臂；11、支架 II；12、机械足；13、滚轮；14、支架III；15、压力传感器；16、弹簧；17、电机III；18、轴承；19、气泡发生器；20、超声波发生器；21、止水条；22、清洗槽；23、主机壳；24、红外线传感器I； 25、驱动模块；26、单片机控制单元；27、A/D转换；28、红外线传感器II；29、控制电路总成；30、内存模块；31、电磁开关；32、输水管；33、蓄电池；34、电机IV；35、无线传输模块；36、超声波换能器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明创造实施方案进行详细描述。一种蒸渗测坑地下水柱筒自动清洗装置，主机壳23内固装有水箱1、电机I 2、电机II8、控制电路总成29、蓄电池33，所述水箱1上安装有加水口5和电磁开关31，所述电磁开关31与输水管32连接，所述输水管32依次穿过机械臂10和清洗槽22内部与气泡发生器19连接；所述电机I2与齿轮I3固装，所述齿轮I3与齿轮II4啮合，所述齿轮II4与支架I9固装，所述支架I9与支架II11同轴安装，所述支架I9的外螺旋结构与支架II11的内螺旋结构相互配合，使得支架II11随着支架I9的旋转可以沿轴向发生相对位移，在所述支架 II11末端安装有支架III14，所述支架III14末端固装有机械足12；所述电机II8与齿轮III6固装，齿轮III6与机械臂10上的齿带7啮合，所述机械臂10末端固装有清洗槽22。支架II11末端安装有压力传感器15，所述压力传感器15末端安装有弹簧16，所述弹簧16 末端固装在支架III14上，在所述支架III14的末端安装有电机IV34，所述电机IV34的转子与机械足12固装，所述压力传感器15、弹簧 16和电机IV34均处于支架三14的内部空间，所述机械足12上固装有轴承18和电机III17，所述轴承18和电机III17均安装有滚轮13。清洗槽22上固装有超声波发生器20，所述超声波发生器20前端安装有超声波换能器36，所述清洗槽22内部安装有气泡发生器19，所述清洗槽22外侧固装有止水条21。主机壳23的上下两侧安装有红外线传感器I24和红外线传感器II28。控制电路总成29由单片机控制单元26、驱动模块25、内存模块30、无线传输模块35和A/D 转换27构成，所述单片机控制单元26通过驱动模块25分别与气泡发生器19、电机I2、电机II8、电机III17和超声波发生器20连接；所述单片机控制单元26通过A/D转换27分别与压力传感器15、红外线传感器I24和红外线传感器II28连接；所述单片机控制单元 26分别与内存模块30和无线传输模块35连接。
在作业使用时，工作人员将所述的一种蒸渗测坑地下水柱筒自动清洗装置置于水柱筒底部，通过上位机设定清洗力度n，并通过无线传输模块35向单片机控制单元26发送开始指令，单片机控制单元26通过驱动模块25驱动电机I2工作，电机I2通过齿轮I3 带动齿轮II4和支架I9转动，支架I9的外螺旋结构与支架II11的内螺旋结构相互配合，使得支架II11能够沿着轴向相对运动，机械足12的滚轮13与水柱筒内壁接触，随着支架II11的不断运动，支架III14内的弹簧16会被不断压缩，与此同时，压力传感器15通过 A/D转换27将压力数据传输给单片机控制单元26，当压力数据超过摩檫力自锁压力阈值时，即可以保证所述一种蒸渗测坑地下水柱筒自动清洗装置在当前压力所提供的摩檫力作用下不会在水柱筒内壁上下滑，此时，单片机控制单元26通过驱动模块25控制电机I2 停止工作，并根据电机I2在上述阶段的累计转数n1和支架I9外螺旋结构的螺纹距离计算出机械足12的伸长距离，根据该距离数据以及齿带7的齿轮间距，计算出电机II8的转数n2，单片机控制单元 26通过驱动模块25控制电机II8按照计算出的转速n2工作，电机II 8通过齿轮III6转动，在齿轮III6与机械臂10的齿带7相互配合作用下，使得机械臂10发生相对位移，使得止水条21紧贴水柱筒内壁，此时，单片机控制单元26通过驱动模块25驱动电磁开关31供水，水箱1中的水通过输水管32到达气泡发生器19，经过气泡发生器19作用后，生成大量含有微气泡的水体排出到清洗槽22内的工作面上，单片机控制的单元26通过驱动模块25驱动超声波发生器20工作，一方面使得工作面上的污渍发生高频振动逐步脱离水柱筒内壁；另一方面，超声波促使与工作面接触的微气泡破裂，产生局部应力，使得粘附在水柱筒内壁上的顽固污渍脱落，从而达到高效清洗的目的。单片机控制单元26通过驱动模块25驱动电机IV34 转动，使得机械足12处于水平状态，单片机控制单元26通过驱动模块25驱动电机III17带动滚轮13转动，使得所述一种蒸渗测坑地下水柱筒自动清洗装置处于匀速水平旋转状态，清洗槽22将位于水柱筒内壁上同一高度的污渍清洗干净，整个机械按照用户设定的清洗力度n做n周旋转，结束后，单片机控制单元26通过驱动模块25驱动电机IV34转动，使得机械足12处于倾斜状态，单片机控制单元26通过驱动模块25驱动电机III17带动滚轮13转动，使得所述一种蒸渗测坑地下水柱筒自动清洗装置处于匀速螺旋上升状态，待上升一定高度后，单片机控制单元26通过驱动模块25驱动电机 IV34转动，使得机械足12处于水平状态，单片机控制单元26通过驱动模块25驱动电机III17带动滚轮13转动，开始新一层的清洗，由此反复，直到红外线传感器I24检测到其到达顶部的距离以小于安全阈值时，单片机控制单元26通过驱动模块25驱动电机IV34转动，使得机械足12处于倾斜状态，单片机控制单元26通过驱动模块25驱动电机III17带动滚轮13转动，使得所述一种蒸渗测坑地下水柱筒自动清洗装置处于匀速螺旋下降状态，对水柱筒内壁进行快速复洗，直到红外线传感器II28检测到其到达水柱筒底部时，单片机控制单元26通过驱动模块25驱动电磁开关31、电机III17停止工作，同时，单片机控制单元26通过驱动模块25驱动电机I2和电机II8工作，直到机械足12和机械臂10缩回原位为止，最后，整个装置由工作人员取出。

Claims (5)

1.一种蒸渗测坑地下水柱筒自动清洗装置，其特征在于：主机壳(23)内固装有水箱(1)、电机I(2)、电机II(8)、控制电路总成(29)、蓄电池(33)，所述水箱(1)上安装有加水口(5)和电磁开关(31)，所述电磁开关(31)与输水管(32)连接，所述输水管(32)依次穿过机械臂(10)和清洗槽(22)内部与气泡发生器(19)连接；所述电机I(2)与齿轮I(3)固装，所述齿轮I(3)与齿轮II(4)啮合，所述齿轮II(4)与支架I(9)固装，所述支架I(9)与支架II(11)同轴安装，所述支架I(9)的外螺旋结构与支架II(11)的内螺旋结构相互配合，使得支架II(11)随着支架I(9)的旋转可以沿轴向发生相对位移，在所述支架II(11)末端安装有支架III(14)，所述支架III(14)末端固装有机械足(12)；所述电机II(8)与齿轮III(6)固装，齿轮III(6)与机械臂(10)上的齿带(7)啮合，所述机械臂(10)末端固装有清洗槽(22)。
2.根据权利要求1所述的一种蒸渗测坑地下水柱筒自动清洗装置，其特征在于支架II(11)末端安装有压力传感器(15)，所述压力传感器(15)末端安装有弹簧(16)，所述弹簧(16)末端固装在支架III(14)上，在所述支架III(14)的末端安装有电机IV(34)，所述电机IV(34)的转子与机械足(12)固装，所述压力传感器(15)、弹簧(16)和电机IV(34)均处于支架三(14)的内部空间，所述机械足(12)上固装有轴承(18)和电机III(17)，所述轴承(18)和电机III(17)均安装有滚轮(13)。
3.根据权利要求1所述的一种蒸渗测坑地下水柱筒自动清洗装置，其特征在于清洗槽(22)上固装有超声波发生器(20)，所述超声波发生器(20)前端安装有超声波换能器(36)，所述清洗槽(22)内部安装有气泡发生器(19)，所述清洗槽(22)外侧固装有止水条(21)。
4.根据权利要求1所述的一种蒸渗测坑地下水柱筒自动清洗装置，其特征在于在主机壳(23)的上下两侧安装有红外线传感器I(24)和红外线传感器II(28)。
5.根据权利要求1所述的一种蒸渗测坑地下水柱筒自动清洗装置，其特征在于控制电路总成(29)由单片机控制单元(26)、驱动模块(25)、内存模块(30)、无线传输模块(35)和A/D转换(27)构成，所述单片机控制单元(26)通过驱动模块(25)分别与气泡发生器(19)、电机I(2)、电机II(8)、电机III(17)和超声波发生器(20)连接；所述单片机控制单元(26)通过A/D转换(27)分别与压力传感器(15)、红外线传感器I(24)和红外线传感器II(28)连接；所述单片机控制单元(26)分别与内存模块(30)和无线传输模块(35)连接。
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