CN114486666B - 一种矿井内水中悬浮物分析检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种矿井内水中悬浮物分析检测装置，包括一级测量箱、顶盖、遮板驱动组件、摆动板组件、抽水泵和处理器；一级测量箱的底部设置有净水排口和污水排口，摆动板组件包括轴套、摆动板框架、摆动筛板、翻板、翻板驱动组件和摆动驱动组件；轴套铰接在一级测量箱内，摆动板框架连接轴套，摆动筛板固定在摆动板框架内，翻板铰接在摆动板框架上，扭矩传感器测量摆动板组件的摆动扭矩并将测量结果传递至处理器；抽水泵的数量为两个并且分别连接净水排口和污水排口。本发明的矿井内水中悬浮物分析检测装置通过测量摆动板组件的摆动扭矩间接得到水中悬浮物浓度数据，整个检测过程无需采样且现场获得检测结果，检测操作简单且检测效率高。
Description
技术领域
本发明涉及悬浮物物理分析检测领域，尤其涉及一种矿井内水中悬浮物分析检测装置。
背景技术
矿井内由于地势较低，常常会出现积水；为了掌握矿井的具体情况，矿井经营单位有时候需要对矿井内的积水进行分析，例如悬浮物的浓度；现有技术的做法是对矿井内的积水进行采样，然后拿回地面检测室进行过滤和称重后获得悬浮物浓度数据；这种检测方法较为麻烦且耗时，尤其是在矿井内积水点较多的时候，大批量的采样和检测十分消耗人力物力。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种矿井内水中悬浮物分析检测装置，实现悬浮物浓度的快速现场检测。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种矿井内水中悬浮物分析检测装置，包括一级测量箱、顶盖、遮板驱动组件、摆动板组件、抽水泵和处理器；
所述一级测量箱的顶部敞口，一级测量箱的底部设置有净水排口和污水排口，污水排口设置有第一筛板；
所述摆动板组件包括轴套、摆动板框架、摆动筛板、翻板、翻板驱动组件和摆动驱动组件；轴套铰接在一级测量箱内，摆动板框架连接轴套，摆动筛板固定在摆动板框架内，翻板铰接在摆动板框架上，翻板驱动组件驱动翻板翻转，翻转的翻板能够封闭或者解封摆动筛板的筛孔；摆动板组件将一级测量箱内的空间分隔为净水区和污水区，所述净水排口位于净水区，所述污水排口位于污水区；
所述摆动驱动组件驱动轴套旋转，摆动驱动组件内设置有用于测量摆动板组件摆动扭矩的扭矩传感器，扭矩传感器将测量结果传递至处理器；
所述顶盖封闭一级测量箱的顶部敞口，顶盖上设置有净水入口和污水入口，净水入口设置有第二筛板，净水入口和污水入口处分别设置有活动的净水遮板和污水遮板，净水遮板用于实现净水入口的开启和闭合，污水遮板用于实现污水入口的开启和闭合，遮板驱动组件驱动净水遮板和污水遮板；
所述抽水泵的数量为两个并且分别连接净水排口和污水排口。
本发明的检测装置用于现场测量矿井内的悬浮物浓度，具体做法是;
（1）将整个检测装置投入矿井内的积水中，净水入口和污水入口均被遮蔽，摆动筛板被翻板封闭；
（2）打开污水遮板，矿井内的污水进入一级测量箱的污水区；此处的污水是指矿井内的包含了悬浮物的积水，相应的，后文提到的净水是指经过过滤筛除了悬浮物的积水；
（3）抽水泵持续排出污水区的污水，污水中的悬浮物则被第一筛板过滤滞留在污水区；在合适的时间后，利用污水遮板关闭污水入口，抽水泵则继续排空污水区的所有水；所有经过污水区的总水量由排水泵的流量设备测量并被处理器记录；
（4）打开净水遮板和翻板，矿井内的积水经过第二筛板过滤后进入净水区，净水区的净水再通过摆动筛板进入污水区；此时的净水区是不包含悬浮物的净水，污水区则是包含了大量悬浮物的污水；
（5）启动摆动板组件进行摆动，扭矩传感器测量摆动时的扭矩；处理器根据摆动筛板向净水区摆动和污水区摆动所产生的不同扭矩来计算污水区的悬浮物浓度；然后再引入步骤（3）中的总水量数据计算矿井中的实际积水的悬浮物浓度。
一般情况下，测量单位可以根据矿井中的悬浮物类型预先调配多种浓度的积水，将标准浓度积水放入一级测量箱进行测试，获得扭矩-悬浮物浓度曲线，将曲线数据预先输入处理器，方便处理器根据扭矩传感器传来的扭矩数据直接得到悬浮物浓度数据。
具体的，所述摆动驱动组件包括第一电机、第一传动机构和扭矩传感器，第一电机通过第一传动机构驱动轴套旋转，扭矩传感器安装在第一传动机构中；第一传动机构采用带传动和/或齿轮传动机构。
具体的，所述翻板驱动组件包括升降板，所述轴套内设置有竖直方向的导向槽，升降板位于导向槽内，所述升降板的表面设置有横槽，所述翻板的一端设置有Z字形的摇杆，摇杆插入横槽内；当升降板产生升降运动时，升降板上的横槽驱动摇杆的端头在横槽内平移，进而带动翻板翻转。
具体的，所述翻板驱动组件还包括第二电机、第二传动机构和转筒，转筒铰接在一级测量箱内，第二电机通过第二传动机构驱动转筒旋转，转筒的表面设置有螺旋槽，所述升降板上设置有导轴，导轴插入螺旋槽内；当螺旋槽随着转筒旋转时，螺旋槽迫使导轴及升降板上下运动。
进一步的，所述一级测量箱呈圆筒形，所述一级测量箱的圆心处设置有立轴，所述轴套和转筒均套在立轴上；轴套上必须设置对称的两块板才能将圆筒形的一级测量箱一分为二，如果在轴套左右均设置摆动筛板则会增加结构的复杂程度，这是不必要的；为此，本发明在所述轴套上设置有隔板，隔板和摆动筛板共面，隔板和摆动筛板共同将一级测量箱一分为二。
进一步的，所述一级测量箱的污水排口处设置有活动的阻隔遮板，阻隔遮板和转筒的表面设置有彼此啮合的齿，阻隔遮板受转筒的驱动而旋转。
进一步的，检测装置还包括二级测量箱，二级测量箱与一级测量箱结构一致，二级测量箱内也设置有摆动板组件，二级测量箱的顶部敞口连接一级测量箱的底部；所述抽水泵连接二级测量箱的净水排口和污水排口；一级测量箱的第一筛板的筛孔大于二级测量箱的第一筛板的筛孔；
二级测量箱和一级测量箱的结构和工作原理均一致，二级测量箱配合一级测量箱能够实现不同粒径的悬浮物颗粒分离，进而测量不同粒径的悬浮物浓度检测；很显然，本发明的检测装置也可以根据需要设置更多的测量箱。
具体的，所述遮板驱动组件包括第三电机、第三传动组件、第四电机和第四传动组件，所述第三电机通过第三传动组件驱动净水遮板旋转，所述第四电机通过第四传动组件驱动污水遮板旋转。
有益效果：（1）本发明的矿井内水中悬浮物分析检测装置通过测量摆动板组件的摆动扭矩间接得到水中悬浮物浓度数据，整个检测过程无需采样且现场获得检测结果，检测操作简单且检测效率高。（2）本发明的矿井内水中悬浮物分析检测装置利用抽水泵和一级测量箱的污水区实现悬浮物过滤，变相浓缩污水以便检测悬浮物浓度，使得装置的检测范围更广。（3）本发明的矿井内水中悬浮物分析检测装置的测量箱可以多级衔接，实现不同粒径的悬浮物颗粒分离，进而实现不同粒径的悬浮物浓度检测。
附图说明
图1是实施例1检测装置的立体图。
图2是实施例1检测装置的剖面图（翻板闭合）。
图3是实施例1检测装置的剖面图（翻板打开）。
图4是实施例1中摆动板组件的立体图。
图5是实施例1中摆动板组件的局部图。
图6是图5的A放大图。
图7是实施例1中升降板和转筒的立体图。
图8是实施例1中顶盖和遮板驱动组件的立体图。
其中：100、一级测量箱；110、净水排口；120、污水排口；130、第一筛板；140、净水区；150、污水区；160、阻隔遮板；200、顶盖；210、净水入口；220、污水入口；230、第二筛板；240、净水遮板；250、污水遮板；300、遮板驱动组件；310、第三电机；320、第三传动组件；330、第四电机；340、第四传动组件；400、摆动板组件；410、轴套；411、导向槽；420、摆动板框架；430、摆动筛板；440、隔板；450、翻板；451、摇杆；460、翻板驱动组件；461、升降板；461-a、横槽；461-b、导轴；462、第二电机；463、第二传动机构；464、转筒；464-a、螺旋槽；470、摆动驱动组件；471、第一电机；472、第一传动机构；473、扭矩传感器；500、抽水泵；600、二级测量箱。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
实施例1
如图1至图8所示，本实施例矿井内水中悬浮物分析检测装置，包括一级测量箱100、顶盖200、遮板驱动组件300、摆动板组件400、抽水泵500、处理器和二级测量箱600；
一级测量箱100呈圆筒形，一级测量箱100的顶部敞口，一级测量箱100的底部设置有净水排口110和污水排口120，污水排口120设置有第一筛板130；
如图3至图7所示，摆动板组件400包括轴套410、摆动板框架420、摆动筛板430、隔板440、翻板450、翻板驱动组件460和摆动驱动组件470；轴套410套在一级测量箱100圆心的立轴上，摆动板框架420连接轴套410，摆动筛板430固定在摆动板框架420内，轴套410上设置有隔板440，隔板440和摆动筛板430共面，隔板440和摆动筛板430共同将一级测量箱100内的空间分隔为净水区140和污水区150，净水排口110位于净水区140，污水排口120位于污水区150；
翻板450铰接在摆动板框架420上，翻板驱动组件460驱动翻板450翻转，翻转的翻板450能够封闭或者解封摆动筛板430的筛孔；翻板驱动组件460包括升降板461、第二电机462、第二传动机构463和转筒464，轴套410内设置有竖直方向的导向槽411，升降板461位于导向槽411内，升降板461的表面设置有横槽461-a，翻板450的一端设置有Z字形的摇杆451，摇杆451插入横槽461-a内；当升降板461产生升降运动时，升降板461上的横槽461-a驱动摇杆451的端头在横槽461-a内平移，进而带动翻板450翻转；转筒464铰接在一级测量箱100内，第二电机462通过第二传动机构463驱动转筒464旋转，转筒464的表面设置有螺旋槽464-a，升降板461上设置有导轴461-b，导轴461-b插入螺旋槽464-a内；当螺旋槽464-a随着转筒464旋转时，螺旋槽464-a迫使导轴461-b及升降板461上下运动；
摆动驱动组件470包括第一电机471、第一传动机构472和扭矩传感器473，第一电机471通过第一传动机构472驱动轴套410旋转，扭矩传感器473安装在第一传动机构472中；扭矩传感器473将测量结果传递至处理器；
如图8所示，顶盖200封闭一级测量箱100的顶部敞口，顶盖200上设置有净水入口210和污水入口220，净水入口210设置有第二筛板230，净水入口210和污水入口220处分别设置有活动的净水遮板240和污水遮板250，净水遮板240用于实现净水入口210的开启和闭合，污水遮板250用于实现污水入口220的开启和闭合；
遮板驱动组件300包括第三电机310、第三传动组件320、第四电机330和第四传动组件340，第三电机310通过第三传动组件320驱动净水遮板240旋转，第四电机330通过第四传动组件340驱动污水遮板250旋转；
一级测量箱100的污水排口120处设置有活动的阻隔遮板160，阻隔遮板160和转筒464的表面设置有彼此啮合的齿，阻隔遮板160受转筒464的驱动而旋转；
二级测量箱600与一级测量箱100结构一致，二级测量箱600内也设置有摆动板组件400，二级测量箱600的顶部敞口连接一级测量箱100的底部；抽水泵500连接二级测量箱600的净水排口110和污水排口120；一级测量箱100的第一筛板130的筛孔大于二级测量箱600的第一筛板130的筛孔。
本实施例的检测装置用于现场测量矿井内的悬浮物浓度，具体做法是;
（1）将整个检测装置投入矿井内的积水中，净水入口210和污水入口220均被遮蔽，摆动筛板430被翻板450封闭；
（2）打开污水遮板250，矿井内的污水进入一级测量箱100的污水区150；此处的污水是指矿井内的包含了悬浮物的积水；一级测量箱100内的阻隔遮板160也打开，污水经过一级测量箱100的第一筛板130过滤后进入二级测量箱600的污水区150；
（3）抽水泵500持续排出两个测量箱内的污水区150的污水，污水中的悬浮物则被两个测量箱内的第一筛板130过滤，较大粒径的悬浮物颗粒滞留在一级测量箱100的污水区150，较小粒径的悬浮物颗粒滞留在二级测量箱600的污水区150；在合适的时间后，利用污水遮板250关闭污水入口220，抽水泵500则继续排空两个测量箱的污水区150的所有水；所有经过污水区150的总水量由排水泵的流量设备测量并被处理器记录；
（4）如图3所示，打开净水遮板240和翻板450，矿井内的积水经过第二筛板230过滤后进入净水区140，净水区140的净水再通过摆动筛板430进入污水区150；此时的净水区140是不包含悬浮物的净水，污水区150则是包含了大量悬浮物的污水；
（5）启动摆动板组件400进行摆动，扭矩传感器473测量摆动时的扭矩；处理器根据摆动筛板430向净水区140摆动和污水区150摆动所产生的不同扭矩来计算两个测量箱内污水区150的悬浮物浓度；然后再引入步骤（3）中的总水量数据计算矿井中的实际积水中不同粒径的悬浮物浓度。
虽然说明书中对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为提示，不应限定本发明的保护范围。在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种矿井内水中悬浮物分析检测装置，其特征在于：包括一级测量箱（100）、顶盖（200）、遮板驱动组件（300）、摆动板组件（400）、抽水泵（500）和处理器；
所述摆动板组件（400）将一级测量箱（100）内的空间分隔为净水区（140）和污水区（150）；
所述一级测量箱（100）的顶部敞口，一级测量箱（100）的底部在净水区（140）设置有净水排口（110），在污水区（150）设置有污水排口（120），污水排口（120）设置有第一筛板（130）；
所述摆动板组件（400）包括用于驱动摆动板组件（400）摆动的摆动驱动组件（470），摆动驱动组件（470）内设置有用于测量摆动板组件（400）摆动扭矩的扭矩传感器（473），扭矩传感器（473）将测量结果传递至处理器；
所述顶盖（200）封闭一级测量箱（100）的顶部敞口，顶盖（200）上设置有净水入口（210）和污水入口（220），净水入口（210）设置有第二筛板（230），净水入口（210）和污水入口（220）处分别设置有活动的净水遮板（240）和污水遮板（250），遮板驱动组件（300）驱动净水遮板（240）和污水遮板（250）；
所述抽水泵（500）的数量为两个并且分别连接净水排口（110）和污水排口（120）。
2.根据权利要求1所述的矿井内水中悬浮物分析检测装置，其特征在于：
所述摆动板组件（400）还包括轴套（410）、摆动板框架（420）、摆动筛板（430）、翻板（450）和翻板驱动组件（460）；轴套（410）铰接在一级测量箱（100）内，摆动板框架（420）连接轴套（410），摆动筛板（430）固定在摆动板框架（420）内，翻板（450）铰接在摆动板框架（420）上，翻板驱动组件（460）驱动翻板（450）翻转，翻转的翻板（450）能够封闭或者解封摆动筛板（430）的筛孔；所述摆动驱动组件（470）驱动轴套（410）旋转。
3.根据权利要求2所述的矿井内水中悬浮物分析检测装置，其特征在于：所述摆动驱动组件（470）包括第一电机（471）、第一传动机构（472）和扭矩传感器（473），第一电机（471）通过第一传动机构（472）驱动轴套（410）旋转，扭矩传感器（473）安装在第一传动机构（472）中；
所述翻板驱动组件（460）包括升降板（461），所述轴套（410）内设置有竖直方向的导向槽（411），升降板（461）位于导向槽（411）内，所述升降板（461）的表面设置有横槽（461-a），所述翻板（450）的一端设置有摇杆（451），摇杆（451）插入横槽（461-a）内。
4.根据权利要求3所述的矿井内水中悬浮物分析检测装置，其特征在于：所述翻板驱动组件（460）还包括第二电机（462）、第二传动机构（463）和转筒（464），转筒（464）铰接在一级测量箱（100）内，第二电机（462）通过第二传动机构（463）驱动转筒（464）旋转，转筒（464）的表面设置有螺旋槽（464-a），所述升降板（461）上设置有导轴（461-b），导轴（461-b）插入螺旋槽（464-a）内。
5.根据权利要求4所述的矿井内水中悬浮物分析检测装置，其特征在于：所述一级测量箱（100）呈圆筒形。
6.根据权利要求5所述的矿井内水中悬浮物分析检测装置，其特征在于：所述一级测量箱（100）的圆心处设置有立轴，所述轴套（410）和转筒（464）均套在立轴上。
7.根据权利要求6所述的矿井内水中悬浮物分析检测装置，其特征在于：所述轴套（410）上设置有隔板（440），隔板（440）和摆动筛板（430）共面。
8.根据权利要求7所述的矿井内水中悬浮物分析检测装置，其特征在于：所述一级测量箱（100）的污水排口（120）处设置有活动的阻隔遮板（160），阻隔遮板（160）和转筒（464）的表面设置有彼此啮合的齿。
9.根据权利要求8所述的矿井内水中悬浮物分析检测装置，其特征在于：还包括二级测量箱（600），二级测量箱（600）与一级测量箱（100）结构一致，二级测量箱（600）内也设置有摆动板组件（400），二级测量箱（600）的顶部敞口连接一级测量箱（100）的底部；所述抽水泵（500）连接二级测量箱（600）的净水排口（110）和污水排口（120）；
一级测量箱（100）的第一筛板（130）的筛孔大于二级测量箱（600）的第一筛板（130）的筛孔。
10.根据权利要求1所述的矿井内水中悬浮物分析检测装置，其特征在于：所述遮板驱动组件（300）包括第三电机（310）、第三传动组件（320）、第四电机（330）和第四传动组件（340），所述第三电机（310）通过第三传动组件（320）驱动净水遮板（240）旋转，所述第四电机（330）通过第四传动组件（340）驱动污水遮板（250）旋转。
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