CN113109263A - 一种水质在线监测设备新型计量装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水质在线监测设备新型计量装置，属于水质检测设备技术领域，该水质在线监测设备新型计量装置包括框架，框架的上下两端分别开设有顶部安装台阶和底部安装台阶，框架的左右两端均开设有第二沉台，两个第二沉台相靠近的内壁均开设有第一沉台；顶部安装台阶的圆周内壁设有连接螺纹，顶部安装台阶的下内壁固定连接有限位台阶；两个第一沉台的相靠近内壁均开设有多个沉孔，多个沉孔的相靠近内壁均开设有过光孔；计量管，计量管设置于框架的中部，通过透光孔可以对计量管中的液位高度进行监测，便于观察，满足使用需要。

Description

一种水质在线监测设备新型计量装置

技术领域

本发明属于水质检测设备技术领域，具体涉及一种水质在线监测设备新型计量装置。

背景技术

水质在线监测系统(WQMS)是一套以在线自动分析仪器为核心，运用现代传感技术、自动测量技术、自动控制技术、计算机应用技术以及相关的专用分析软件和通信网络组成的一个综合性的在线自动监测体系。WQMS可尽早发现水质的异常变化，为防止下游水质污染迅速做出预警预报。

在现有技术中，水质在线监测设备的发光二极管和硅光二极管均装配在框架两侧的塑料件上，再将塑料件安装在框架上，限制了光电检测位置的间距，以至于分段计量段数少且定量不够灵活，两侧安装的塑料件加工成本较高且位置精度较低。另一问题是计量管两端的密封压力在装配操作时难以把控大小，操作不当导致压力过大会有损坏计量管的风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水质在线监测设备新型计量装置，旨在解决现有技术中的计量段数少，欠缺灵活性，效率低的问题；同时计量管采用下端固定上端浮动的支撑结构，下端固定保证计量精度，上端浮动并设计有限位台阶从而限制计量管两端的最高压力，避免其损坏。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种水质在线监测设备新型计量装置，包括：

框架，所述框架的上下两端分别开设有顶部安装台阶和底部安装台阶，所述框架的左右两端均开设有第二沉台，两个所述第二沉台相靠近的内壁均开设有第一沉台；所述顶部安装台阶的圆周内壁设有连接螺纹，所述顶部安装台阶的下内壁固定连接有限位台阶；两个所述第一沉台的相靠近内壁均开设有多个沉孔，多个所述沉孔的相靠近内壁均开设有过光孔；

计量管，所述计量管设置于框架的中部；

宝塔嘴部件，所述宝塔头组件包括上密封接头、垫板、锁紧螺母和碟片弹簧，所述锁紧螺母内为空腔结构，所述锁紧螺母螺纹连接于顶部安装台阶内，所述上密封接头设置于锁紧螺母内，所述上密封接头与计量管之间固定连接，所述垫板滑动连接于锁紧螺母的圆周内壁，所述碟片弹簧固定连接于锁紧螺母和垫板之间；

光电检测部件，所述光电检测部件包括光电发射组件和光电接收组件，所述光电发射组件设置于位于左侧的第一沉台内，所述光电接收组件设置于位于右侧的第一沉台内，以及

排液部件，所述排液部件设置于底部安装台阶内，所述排液部件与计量管连接以实现残留液体排空。

作为本发明一种优选的方案，两个所述第一沉台和第二沉台的相靠近内壁均开设有两个安装螺纹孔；所述光电发射组件包括发光二极管电路板和多个发光二极管，所述发光二极管电路板的左端开设有两个螺钉孔一，两个所述螺钉孔一通过两个安装螺钉一螺纹连接于位于左侧的两个安装螺纹孔内，多个所述发光二极管均固定连接于发光二极管电路板的右端，多个所述发光二极管分别活动插接于位于左侧的多个沉孔内；所述光电接收组件包括硅光二极管电路板和多个硅光二极管，所述硅光二极管电路板的右端开设有两个螺钉孔二，两个所述螺钉孔二通过两个安装螺钉一螺纹连接于位于右侧的两个安装螺纹孔内，多个所述硅光二极管均固定连接于硅光二极管电路板的左端，多个所述硅光二极管分别活动插接于位于右侧的多个沉孔内；所述发光二极管电路板和硅光二极管电路板的相远离端均通过两个安装螺钉一螺纹连接有第一侧盖板，且四个安装螺钉一均螺纹连接于与其相对应的安装螺纹孔内。

作为本发明一种优选的方案，所述排液部件包括第一底盖板、第一下密封垫、倒锥结构、底部螺纹、倒锥压环、螺纹接头和硬管，所述第一底盖板通过四个安装螺钉二螺纹连接于框架的下端，所述第一下密封垫固定连接于第一底盖板的上端，所述底部螺纹开设于第一底盖板的下端，所述螺纹接头螺纹连接于底部螺纹内，所述倒锥压环固定连接于螺纹接头的上端，所述倒锥结构固定连接于第一下密封垫内，所述倒锥结构与计量管连通，所述硬管固定连接于倒锥结构的下端，且硬管位于螺纹接头内。

作为本发明一种优选的方案，所述框架的前端开设有观察孔。

作为本发明一种优选的方案，所述发光二极管电路板的左端固定连接有光源线缆接头；所述硅光二极管电路板的右端固定连接有测量线缆接头。

作为本发明一种优选的方案，所述框架包括计量支架和两个光电支架，所述发光二极管电路板和硅光二极管电路板分别设置于两个光电支架内，两个所述光电支架分别固定连接于计量支架的左右两端。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本方案中，在量程不变的情况下，可以实现多段计量，增加了化学工艺的灵活性，也能提高设备的计量效率；多通道阀至第一组光电对应的管路体积可以设计的更加精确，从机械结构上提高了计量精度，计量管上端为浮动支撑，减少设备工作的环境温度对计量精度的影响，进而减少环境温度对仪器精度的影响。

2、本方案中，发光二极管和硅光二极管直接焊接在电路板上，光电检测位置的精度取决于框架上过光孔位置的加工精度，排除二极管安装误差影响；框架上的过光孔位置容易通过机械加工保证位置精度和尺寸精度。

3、本方案中，底盖板和下密封垫固定连接在框架下端，因下密封垫的上表面紧贴框架的台阶孔底，故计量管下端面相对于框架上第一组光电检测位置的机械高度偏差，取决于框架上从下往上数第一组过光孔相对于框架底部安装台阶的位置精度和下密封垫上端的台阶高度的精度；框架过光孔位置及台阶孔和下密封垫上端的台阶高度均容易通过机械加工的方式来保证精度，从而提高第一段试剂的定量精度；第二段试剂的定量精度主要取决于框架上第二组过光孔相对于第一组过光孔的位置精度，更容易通过机加保证；第三段、第四段等同第二段类似。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的第一剖视图；

图2为本发明的检测光电放大图；

图3为本发明中光电发射组件的安装示意图；

图4为本发明中光电接收组件的安装示意图；

图5为本发明的爆炸图；

图6为本发明的框架结构示意图；

图7为本发明的剖视图；

图8为本发明图7中A处的局部放大图

图9为本发明的使用流程图；

图10为本发明中框架拆分成计量支架和光电支架的结构图；

图11为本发明中第二侧盖板的安装示意图。

图中：1、框架；2、第一底盖板；3、第一下密封垫；4、计量管；5、上密封接头；6、垫板；7、锁紧螺母；8、碟片弹簧；9、发光二极管电路板；10、发光二极管；11、硅光二极管电路板；12、硅光二极管；13、光源线缆接头；14、测量线缆接头；15、第一侧盖板；16、安装螺钉一；17、安装螺钉二；18、绝缘垫片；19、倒锥结构；20、底部螺纹；21、螺钉孔一；22、螺钉孔二；23、观察孔；24、底部安装台阶；25、顶部安装台阶；26、连接螺纹；27、限位台阶；28、过光孔；29、沉孔；30、第一沉台；31、第二沉台；32、安装螺纹孔；33、倒锥压环；34、螺纹接头；35、硬管；36、光电支架；37、计量支架；38、第二下密封垫；39、第二底盖板；40、安装螺钉三；41、第二侧盖板；42、安装螺钉四；43、安装螺钉五；44、蠕动泵；45、计量装置；46、水样；47、标样；48、蒸馏水；49、废液桶；50、试剂C；51、试剂B；52、试剂A；53、集液室；54、多通道阀；55、第二高压阀；56、消解室；57、第一高压阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1-10，本发明提供以下技术方案：

一种水质在线监测设备新型计量装置，包括：

框架1，框架1的上下两端分别开设有顶部安装台阶25和底部安装台阶24，框架1的左右两端均开设有第二沉台31，两个第二沉台31相靠近的内壁均开设有第一沉台30；顶部安装台阶25的圆周内壁设有连接螺纹26，顶部安装台阶25的下内壁固定连接有限位台阶27；两个第一沉台30的相靠近内壁均开设有多个沉孔29，多个沉孔29的相靠近内壁均开设有过光孔28；

计量管4，计量管4设置于框架1的中部；

宝塔嘴部件，宝塔头组件包括上密封接头5、垫板6、锁紧螺母7和碟片弹簧8，锁紧螺母7内为空腔结构，锁紧螺母7螺纹连接于顶部安装台阶25内，上密封接头5设置于锁紧螺母7内，上密封接头5与计量管4之间固定连接，垫板6滑动连接于锁紧螺母7的圆周内壁，碟片弹簧8固定连接于锁紧螺母7和垫板6之间；

光电检测部件，光电检测部件包括光电发射组件和光电接收组件，光电发射组件设置于位于左侧的第一沉台30内，光电接收组件设置于位于右侧的第一沉台30内，以及

排液部件，排液部件设置于底部安装台阶24内，排液部件与计量管4连接以实现残留液体排空。

在本发明的具体实施例中，框架1的中部设置有上下贯通的安装孔，用于计量管4的安装，计量管4为中空石英玻璃管，透光良好并且耐腐蚀，能够提高本装置的使用寿命，通过开设的顶部安装台阶25和底部安装台阶24分别用于宝塔嘴部件和排液部件的连接，左右两端开设的第二沉台31和第一沉台30用于光电检测部件的连接；宝塔嘴部件中上密封接头5的下端与计量管4对位安装，碟片弹簧8套设于上密封接头5的表面，上密封接头5的上端贯穿锁紧螺母7的上端并向上延伸，伸出部分与蠕动泵44之间连接，在碟片弹簧8和上密封接头5之间增加一个金属或非金属垫片，为减少与锁紧螺母7的相对滑动面，将垫板6下端设计成台阶，上密封接头5装配在台阶中随垫板6一起滑动，锁紧螺母7的下端有跟框架1配合的螺纹，上端是外六方用于拧紧转动；光电检测部件中的发光组件发射出检测光源，另一侧的光电接收组件接收光信号，通过计量管4内液位上下和凹液面的信号强度不同，内部程序通过判断信号强度控制电机泵出液体找到凹液面进行定量；排液部件中第一下密封垫3的内侧设计为倒锥形，可以避免液体向下排空时底部会有残留液体，残留液体影响试剂纯度，从而导致试验结果不准确。

优选的，碟片弹簧8可使用螺旋压缩弹簧或波形弹簧或其他合适的弹性材料。

具体的请参阅图1-6，两个第一沉台30和第二沉台31的相靠近内壁均开设有两个安装螺纹孔32；

光电发射组件包括发光二极管电路板9和多个发光二极管10，发光二极管电路板9的左端开设有两个螺钉孔一21，两个螺钉孔一21通过两个安装螺钉一16螺纹连接于位于左侧的两个安装螺纹孔32内，多个发光二极管10均固定连接于发光二极管电路板9的右端，多个发光二极管10分别活动插接于位于左侧的多个沉孔29内；

光电接收组件包括硅光二极管电路板11和多个硅光二极管12，硅光二极管电路板11的右端开设有两个螺钉孔二22，两个螺钉孔二22通过两个安装螺钉一16螺纹连接于位于右侧的两个安装螺纹孔32内，多个硅光二极管12均固定连接于硅光二极管电路板11的左端，多个硅光二极管12分别活动插接于位于右侧的多个沉孔29内；

发光二极管电路板9和硅光二极管电路板11的相远离端均通过两个安装螺钉一16螺纹连接有第一侧盖板15，且四个安装螺钉一16均螺纹连接于与其相对应的安装螺纹孔32内。

本实施例中：发光二极管电路板9与硅光二极管12通过焊接固定于与其连接的电路板表面，在电路板上布线连接二极管和电缆排线接头，电缆排线接头再集中连接到控制电路板，发光二极管10设置于位于左侧的沉孔29内，发光二极管10在通电时能够产生检测光源，检测光源可以通过过光孔28传递至右侧，硅光二极管12接收光源信号，通过设置的两个第一侧盖板15用于将两块电路板固定在框架1内，同时可以对内部电路进行保护，提高装置的使用寿命，两个第一沉台30的相靠近内壁均开设有螺纹槽，两个第一侧盖板15的相远离端均开设有螺纹孔，螺纹槽和螺纹孔内螺纹连接有安装螺钉四42，两个第一侧盖板15的相远离端均设置有第二侧盖板41，第二侧盖板41与框架1之间通过安装螺钉五43和框架1表面开设的螺纹孔之间螺纹连接，用于对内部的元器件进一步的保护，提高本装置内部的密封性。

优选的，发光二极管电路板9和硅光二极管电路板11的表面设计贴片电阻等元器件，提高光电检测精度。

具体的请参阅图7，排液部件包括第一底盖板2、第一下密封垫3、倒锥结构19、底部螺纹20、倒锥压环33、螺纹接头34和硬管35，第一底盖板2通过四个安装螺钉二17螺纹连接于框架1的下端，第一下密封垫3固定连接于第一底盖板2的上端，底部螺纹20开设于第一底盖板2的下端，螺纹接头34螺纹连接于底部螺纹20内，倒锥压环33固定连接于螺纹接头34的上端，倒锥结构19固定连接于第一下密封垫3内，倒锥结构19与计量管4连通，硬管35固定连接于倒锥结构19的下端，且硬管35位于螺纹接头34内。

本实施例中：第一底盖板2和第一下密封垫3相互配合，中部由贯通的连接孔，底部螺纹20与螺纹接头34之间的螺纹内连接可以便于螺纹接头34的安装和拆卸，第一下密封垫3采用防腐材料制作，上端有一台阶用于计量管4对位安装，台阶底面与计量管4密封，台阶底面有一倒锥防止计量管4排空时挂液珠，倒锥型与下端贯通，下端面可以与螺纹套管密封。

具体的请参阅图5，框架1的前端开设有观察孔23。

本实施例中：框架1的前端开设的观察孔23，可以便于设备调试时观察液体的实际液位高度。

具体的请参阅图2，发光二极管电路板9的左端固定连接有光源线缆接头13；硅光二极管电路板11的右端固定连接有测量线缆接头14。

本实施例中：光源线缆接头13和测量线缆接头14从第一侧盖板15上穿出，用于与装置内的电路之间电性连接。

具体的请参阅图10，框架1包括计量支架37和两个光电支架36，发光二极管电路板9和硅光二极管电路板11分别设置于两个光电支架36内，两个光电支架36分别固定连接于计量支架37的左右两端。

本实施例中：将框架1拆分为光电支架36和计量支架37，发光二极管电路板9和硅光二极管电路板11分别安装在光电支架36上，再安装至计量支架37上，可减去绝缘垫片18，绝缘垫片18能够将电路板及其元器件和框架1隔开，提高其的绝缘性能。

实施例2

请参阅图9-10，本发明提供以下技术方案：

区别于实施例1，本实施例中：将框架1拆分为左右两侧各一个光电支架36和计量支架37，发光二极管电路板9和硅光二极管电路分别安装在光电支架36上，再安装至计量支架37上；光电支架36采用绝缘材料，可减去绝缘垫片18，框架1的下端安装第二下密封垫38和第二底盖板39，第二底盖板39与光电支架36之间通过安装螺钉三40螺纹连接，第二下密封垫38安装在第二底盖板39中而不是直接安装在框架中。

该设计的优点是过光孔28做在光电支架36上，光电支架36和发光二极管电路板9及硅光二极管电路板11可方便更换不同种型号；框架1做成中空结构，两侧的光电支架36直接抱合计量管4，但两个光电支架36不接触从而留出观察孔23，框架1不需额外开设观察孔23，重量也更轻巧。过光孔28的位置和组数可以根据化学工艺的特殊需求方便做成不同的型号进行更换。该设计还有一优点是降低了框架的加工难度，缺点是光电支架36和计量支架37的配合精度误差会影响计量精度。

本发明的工作原理及使用流程：

本装置在使用时，首先控制多通道阀旋转选择对应通道，多通道阀中间通道固定连接计量装置45，其余八个通道分别对应水样46、标样47、蒸馏水48、消解室、废液桶49、试剂A52试剂B51和试剂C50等；废液桶49与集液室53连通，集液室53分别与蠕动泵44、多通道阀54和第一高压阀57之间连通，蠕动泵44、多通道阀54和第一高压阀57的废液可以通过管道输送至集液室53内进行收集，收集完成后排入废液桶53内集中处理；蠕动泵44正转将软管内空气排出形成负压从而将试剂或水样46等液体通过多通道阀54抽入计量装置45；消解室56两侧设置的第一高压阀57和第二高压阀55用于控制消解室的启闭；蠕动泵44反转将计量装置45中的液体推出至废液或消解室56；发光二极管10发出特定波长的光源，该光源通过框架1两侧的过光孔28和计量管4及计量管4中的液体被硅光二极管12接收到；硅光二极管12检测到计量管4中的空管，有液体和液面处分别有不同的三种信号强度；设备的控制系统通过硅光二极管检测信号强度大小判断此硅光二极管头部过光孔28位置处的计量管4是处于空管、有液体还是液面位置；进而控制蠕动泵44正转或反转将液面正对该过光孔28；一个发光二极管10和一个硅光二极管12安装在框架1上构成一组检测光电检测部件，在本发明的具体实施例中，计量装置45采用了5段计量，即从下至上第一组光电的检测位置对应1ml，第二组对应2ml等依次类推最上面一组对应5ml；但该结构上不仅限于5组，也不仅限于整数段计量；光电检测计量位置仅受限制于硅光二极管12的大小，可在框架1上加工排列更加紧凑的过光孔28及沉孔29从而提高分段检测数量；根据化学工艺的特殊需求或是提高设备检测精度或是减少试剂用量等，还可设计成非整数检测位；多组检测位置既能降低综合成本，还能增加该装置的适用范围，既增加了化学工艺的灵活性，也能提高设备的计量效率。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种水质在线监测设备新型计量装置，其特征在于，包括：

框架(1)，所述框架(1)的上下两端分别开设有顶部安装台阶(25)和底部安装台阶(24)，所述框架(1)的左右两端均开设有第二沉台(31)，两个所述第二沉台(31)相靠近的内壁均开设有第一沉台(30)；所述顶部安装台阶(25)的圆周内壁设有连接螺纹(26)，所述顶部安装台阶(25)的下内壁固定连接有限位台阶(27)；两个所述第一沉台(30)的相靠近内壁均开设有多个沉孔(29)，多个所述沉孔(29)的相靠近内壁均开设有过光孔(28)；

计量管(4)，所述计量管(4)设置于框架(1)的中部；

宝塔嘴部件，所述宝塔头组件包括上密封接头(5)、垫板(6)、锁紧螺母(7)和碟片弹簧(8)，所述锁紧螺母(7)内为空腔结构，所述锁紧螺母(7)螺纹连接于顶部安装台阶(25)内，所述上密封接头(5)设置于锁紧螺母(7)内，所述上密封接头(5)与计量管(4)之间固定连接，所述垫板(6)滑动连接于锁紧螺母(7)的圆周内壁，所述碟片弹簧(8)固定连接于锁紧螺母(7)和垫板(6)之间；

光电检测部件，所述光电检测部件包括光电发射组件和光电接收组件，所述光电发射组件设置于位于左侧的第一沉台(30)内，所述光电接收组件设置于位于右侧的第一沉台(30)内；以及

排液部件，所述排液部件设置于底部安装台阶(24)内，所述排液部件与计量管(4)连接以实现残留液体排空。

2.根据权利要求1所述的一种水质在线监测设备新型计量装置，其特征在于：

两个所述第一沉台(30)和第二沉台(31)的相靠近内壁均开设有两个安装螺纹孔(32)；

所述光电发射组件包括发光二极管电路板(9)和多个发光二极管(10)，所述发光二极管电路板(9)的左端开设有两个螺钉孔一(21)，两个所述螺钉孔一(21)通过两个安装螺钉一(16)螺纹连接于位于左侧的两个安装螺纹孔(32)内，多个所述发光二极管(10)均固定连接于发光二极管电路板(9)的右端，多个所述发光二极管(10)分别活动插接于位于左侧的多个沉孔(29)内；

所述光电接收组件包括硅光二极管电路板(11)和多个硅光二极管(12)，所述硅光二极管电路板(11)的右端开设有两个螺钉孔二(22)，两个所述螺钉孔二(22)通过两个安装螺钉一(16)螺纹连接于位于右侧的两个安装螺纹孔(32)内，多个所述硅光二极管(12)均固定连接于硅光二极管电路板(11)的左端，多个所述硅光二极管(12)分别活动插接于位于右侧的多个沉孔(29)内；

所述发光二极管电路板(9)和硅光二极管电路板(11)的相远离端均通过两个安装螺钉一(16)螺纹连接有第一侧盖板(15)，且四个安装螺钉一(16)均螺纹连接于与其相对应的安装螺纹孔(32)内。

3.根据权利要求2所述的一种水质在线监测设备新型计量装置，其特征在于：所述排液部件包括第一底盖板(2)、第一下密封垫(3)、倒锥结构(19)、底部螺纹(20)、倒锥压环(33)、螺纹接头(34)和硬管(35)，所述第一底盖板(2)通过四个安装螺钉二(17)螺纹连接于框架(1)的下端，所述第一下密封垫(3)固定连接于第一底盖板(2)的上端，所述底部螺纹(20)开设于第一底盖板(2)的下端，所述螺纹接头(34)螺纹连接于底部螺纹(20)内，所述倒锥压环(33)固定连接于螺纹接头(34)的上端，所述倒锥结构(19)固定连接于第一下密封垫(3)内，所述倒锥结构(19)与计量管(4)连通，所述硬管(35)固定连接于倒锥结构(19)的下端，且硬管(35)位于螺纹接头(34)内。

4.根据权利要求3所述的一种水质在线监测设备新型计量装置，其特征在于：所述框架(1)的前端开设有观察孔(23)。

5.根据权利要求4所述的一种水质在线监测设备新型计量装置，其特征在于：所述发光二极管电路板(9)的左端固定连接有光源线缆接头(13)；所述硅光二极管电路板(11)的右端固定连接有测量线缆接头(14)。

6.根据权利要求5所述的一种水质在线监测设备新型计量装置，其特征在于：所述框架(1)包括计量支架(37)和两个光电支架(36)，所述发光二极管电路板(9)和硅光二极管电路板(11)分别设置于两个光电支架(36)内，两个所述光电支架(36)分别固定连接于计量支架(37)的左右两端。

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