CN208653410U - 一种淤泥厚度测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种淤泥厚度测量装置，包括：底部开口、顶部带有排水口的测量芯管，测量芯管侧壁上带有两个相对称且竖向延伸的透光面；套设在测量芯管外且不透光的测量套管，测量套管与测量芯管之间为密闭空间；安装在所述密闭空间内的升降机构，该升降机构与所述测量芯管外壁滑动配合；安装在所述升降机构上的光电组件和激光测距仪，光电组件包括对称设置在测量芯管的透光面两侧的光电发射器和光电信号接收器，激光测距仪的测量方向沿测量芯管长度方向向下；以及与所述光电组件及激光测距仪通信连接的地面显示终端。本实用新型采用一套光电转换装置，以滑轨的方式在测量芯管上运动，实现测量的连续化。

Description

一种淤泥厚度测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种污泥测量设备，具体涉及一种淤泥厚度测量装置。

背景技术

污水处理站进水含有较多悬浮物，在进入各个处理工段的污水池中会逐渐沉降至池底，由于水力停留时间较短，短期内对污水站运行影响甚微，但随着时间推移，日积月累的沉积物最终会形成具有一定深度的淤泥层，减少了水池的有效容积。水池清淤通常需要将池水排空后进行，对生产带来非常大的影响，因此了解水池淤泥沉积情况是决定是否清淤的关键。目前水下淤泥深度测量技术有钻孔取样法，静力触探法，超声波探测法。这些方法多用于河道，湖泊和海洋，通常设备巨大，而且水质条件较好，干扰因素较小。而污水池通常规模较小，池水浑浊，条件恶劣，给测量带来了诸多干扰。

近些年来，有专利给出了利用光电技术来测量水下淤泥深度的方法和装置，如申请号201610880235.3所述的一种用于实现海底沉积物深度测量的深度探测装置，和申请号201521059523.X所述的一种污水处理沉淀池污泥厚度的检测装置。这些专利在不同深度分别设置一套光电转换装置，以等间距布置。由于光电转换装置分布不连续，导致存在一定的测量误差，其误差大小与相邻光电转换装置间距成正比，为了减少误差，显然要投入更多的光电探测器。

实用新型内容

为了实现复杂水质和小规模水池的淤泥厚度的精确测量，本实用新型提供一种淤泥厚度测量装置。

一种淤泥厚度测量装置，包括：

底部开口、顶部带有排水口的测量芯管，测量芯管侧壁上带有两个相对称且竖向延伸的透光面；

套设在测量芯管外且不透光的测量套管，测量套管与测量芯管之间为密闭空间；

安装在所述密闭空间内的升降机构，该升降机构与所述测量芯管外壁滑动配合；

安装在所述升降机构上的光电组件和激光测距仪，光电组件包括分别设置在测量芯管的透光面两侧的光电发射器和光电信号接收器，激光测距仪的测量方向沿测量芯管长度方向向下；

以及与所述光电组件及激光测距仪通信连接的地面显示终端。

本实用新型采用一套光电组件，通过升降装置安装在透明测量芯管外侧，升降机构驱动光电组件上下滑动，利用光电信号强弱来判断污水相和淤泥相，当接收器接收光信号低于设定的阈值时，表明存在污泥。

升降装置初始位置位于测量芯管底端，将测量装置放入水池中，随着测量管的下沉，水进入芯管并从排水口排出，直至到达淤泥层，施加压力将测量筒下压，使其插入淤泥层内部，此时淤泥开始进入芯管，光电系统的发射器发出的光线被淤泥吸收，接收器无接收信号，地面显示终端显示有淤泥。当测量管无法再下沉后，开始测量淤泥厚度，可通过遥控或有线连接等措施在地面终端操控升降平台缓慢上升，直至光电系统接收器收到的信号超过阈值，终端显示无污泥，激光测距仪测得高度，此时的高度即为该处淤泥的实际厚度。测量完毕后，提起测量管。

本实用新型利用升降机构精确控制探测器的高度，提高了测量精度；利用激光测距仪直接测量平台至管底的距离，并在地面终端上显示数据。

升降方式可以采用多种，优选地，所述升降机构包括：

环绕在所述测量芯管外的升降平台，所述光电组件安装在该升降平台顶面，所述激光测距仪安装在该升降平台底面；

以及驱动所述升降平台上下滑动的驱动机构。

进一步优选地，所述驱动机构包括：

固定在升降平台上的电机，电机的输出轴竖向向下设置；

对称固定在测量芯管非透光面侧壁上的齿条；

以及连接电机输出轴和齿条的涡轮蜗杆传动组件。

更进一步优选地，所述涡轮蜗杆传动组件包括与电机的输出轴同轴固定且位于升降平台下方的蜗杆以及分别于蜗杆和齿轮咬合的涡轮，所述涡轮通过固定杆安装于升降平台下方。

涡轮蜗杆传动组件优选设置为可自锁模式，当电机停止驱动，可通过涡轮蜗杆的自锁实现限位。

为方便升降机构的安装，优选地，所述测量芯管为方管，方管为全透明管或其中两个相对的侧面为透光面，测量套管为圆管，升降平台为圆形平台。

芯管为方管，横截面为长方形，横截面短边长为1～3cm，当芯管不采用全透明管时，长边所在面为透明，短边所在面不透光，套管和芯管材质为塑料。升降平台为圆形平台，中心开设方孔，供芯管穿过；芯管位于套管内部，套管直径大于升降平台直径。

齿条安装在芯管不透光的两侧外壁上，电机和光电组件安装在升降平台顶面，蜗杆、涡轮机激光测距仪安装在升降平台下方，蜗杆竖向设置且与电机的输出轴同轴连接，齿轮分别于蜗杆和齿条配合，激光测距仪测量方向沿芯管长度方向向下。

电机通过地面终端的操作实现运行于停止的控制，优选也可自动控制，如采用自动控制方式，优选地，还包括一控制器，所述光电组件、电机以及激光测距仪均接入并受控于该控制器。。

优选地，所述测量芯管的顶部设置顶盖，所述排水口位于顶盖上，排水口连接排水管，排水管上设置排水阀门。套管与芯管共同以法兰的方式紧固于顶盖，测量时打开排水阀门，进入芯管的水从排水管排出。

进一步优选地，还包括一清洗水泵，所述清洗水泵通过清洗水管接入所述排水口，清洗水管上设置清洗阀门。测量完成后，提起测量管，关闭排水阀门，打开清洗阀门，对芯管进行在线清洗。通过地面的清洗水泵将清洗水打入测量管中，残留在测量管内的淤泥被冲出，无需将测量管取出再清洗，减少了工作量。清洗用水优选水池原水，浊度高时选用其他清水。

为方便对测量管施加压力以及提起测量管，优选地，还包括与所述顶盖可拆卸连接的加长杆。为方便加长杆的连接，顶盖上还设置用于连接加长杆或挂绳的紧固块。

所述光电组件中，光电发射器和光电信号接收器均与芯管的透光面贴合。光电发射器优选采用LED光源，光电信号接收器优选采用光电传感器，可根据光线强弱转换为电信号。光电组件和激光测距仪的信号均传输至地面终端，终端显示是否有污泥和相应的高度数值。

底面显示终端可采用手机、电脑等设备。

本实用新型采用一套光电转换装置，以滑轨的方式在测量芯管上运动，实现测量的连续化。同时在测量芯管上端设置循环水泵，可在线清理测量筒内残留淤泥，同时光电转换装置还可以监测测量筒是否清洗赶紧，无需将测量筒从水中取出进行清洗，减少测量的工作量。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

图2是本实用新型升降机构、光电组件及激光测距仪相互配合的主视图。

图3是本实用新型升降机构、光电组件及激光测距仪相互配合的左视图。

图4是本实用新型升降机构、光电组件及激光测距仪相互配合的俯视图。

图5是本实用新型升降机构、光电组件及激光测距仪相互配合的仰视图。

图中所示附图标记如下：

1-测量套管 2-测量芯管 3-升降机构

4-激光测距仪 5-光电组件 6-顶盖

31-升降平台 32-电机 33-蜗杆

34-齿轮 35-固定杆 36-齿条

51-发射器 52-接收器 61-紧固件

71-清洗水泵 72-清洗阀门 73-排水阀门

74-排水管 75-清洗水管

具体实施方式

如图1～图5所示，一种淤泥厚度测量装置，包括测量芯管2、测量套管1、升降装置3、激光测距仪4、光电组件5、顶盖6以及配套清洗设备。

测量芯管为方管，底部敞口，横截面为长方形，横截面的短边边长为1～3cm，长边所在面为透明，短边所在面不透光，测量套管为圆管，套管和芯管材质为塑料，测量芯管位于套管内部，测量套管与测量芯管共同以法兰的方式紧固于顶盖6，紧固于顶盖6上后，测量芯管与测量套管之间的空腔为密闭空腔，用于安装升降机构3。

顶盖上且位于测量芯管上方处设置排水口，排水口连接排水管74，排水管上设置排水阀门73，清洗水泵71通过清洗水管75接入排水阀门与排水口之间的排水管内，清洗水管上设置清洗阀门72。

升降机构如图2～图4所示，包括升降平台31、电机32、蜗杆33、齿轮34、固定杆35和齿条36，升降平台31为圆形平台，中心开设方孔，供测量芯管2穿过，齿条36为两条，分别固定在测量芯管的两个不透光侧面上，竖向延伸，电机32固定在升降平台上且与其中一条齿条位于同侧，输出轴朝下贯穿升降平台，蜗杆33位于升降平台下方且与电机的输出轴同轴固定，蜗杆和齿条之间通过齿轮34连接，另一侧的齿条也设置与之配合的齿轮，两侧的齿轮均通过竖向设置的固定杆35安装在升降平台下方，固定杆顶端固定于升降平台底面，齿轮同构转轴安装在固定杆底端，与电机同侧的齿轮分别于蜗杆和齿条咬合，作为主动轮。

涡轮蜗杆结构可以设计成具有自锁性的规格，关键参数在于蜗杆的螺旋升角，当螺旋升角很小时，可以实现自锁，即仅通过自身重力无法下降，当电机停止转动后，由涡轮蜗杆组件的自锁功能实现限位。

光电组件5包括光电发生器51和光电信号接收器52，光电发射器优选采用LED光源，光电信号接收器优选采用光电传感器，光电发生器和光电信号接收器固定在升降平台顶面且分别位于测量芯管两个透光面的外侧，光电发生器和光电信号接收器分别于对应的透光面贴合。激光测距仪4固定在升降平台的底面。

光电组件、激光测距仪以及电机均连接至地面显示终端(图中未示出)。

进一步地，还可设置控制器，例如PLC，光电组件、激光测距仪及电机均接入并受控于该控制器，控制器可设于地面可以安装于升降平台上。

测量方法如下：

(1)准备工作

将升降平台安装于芯管上，将套管与芯管固接于顶盖上，通过终端移动升降平台至测量管底端。将加长杆与紧固块固接。

(2)测量

打开排水阀门，关闭清洗阀门，将测量管放入水池中，随着测量管的下沉，水进入芯管并从清洗管和排水阀门排出。直至到达淤泥层，利用加长杆将测量筒下压，使其插入淤泥层内部，此时淤泥开始进入芯管，光电系统的发射器发出的光线被淤泥吸收，接收器无接收信号，地面终端显示有淤泥。当测量管无法再下沉后，开始测量淤泥厚度。可在地面终端操控升降平台缓慢上升，直至光电系统接收器收到的信号超过阈值，终端显示无污泥，激光测距仪测得高度，此时的高度即为该处淤泥的实际厚度。测量完毕后，提起测量管，提升高度要高于淤泥层厚度0.5m。开始对测量管进行清洗。

(3)在线清洗

开启清洗阀门，关闭排水阀门，打开清洗水泵向芯管注水，冲洗残留在芯管中残留的淤泥，通过移动升降平台检测光电系统的信号来判断是否清洗干净。清洗完毕后移动升降平台至测量管底端。准备下一次测量。

以上所述仅为本实用新型专利的具体实施案例，但本实用新型专利的技术特征并不局限于此，任何相关领域的技术人员在本实用新型的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本实用新型的专利范围之中。

Claims (9)

1.一种淤泥厚度测量装置，其特征在于，包括：

底部开口、顶部带有排水口的测量芯管，测量芯管侧壁上带有两个相对称且竖向延伸的透光面；

套设在测量芯管外且不透光的测量套管，测量套管与测量芯管之间为密闭空间；

安装在所述密闭空间内的升降机构，该升降机构与所述测量芯管外壁滑动配合；

安装在所述升降机构上的光电组件和激光测距仪，光电组件包括分别设置在测量芯管的透光面两侧的光电发射器和光电信号接收器，激光测距仪的测量方向沿测量芯管长度方向向下；

以及与所述光电组件及激光测距仪通信连接的地面显示终端。

2.根据权利要求1所述淤泥厚度测量装置，其特征在于，所述升降机构包括：

环绕在所述测量芯管外的升降平台，所述光电组件安装在该升降平台顶面，所述激光测距仪安装在该升降平台底面；

以及驱动所述升降平台上下滑动的驱动机构。

3.根据权利要求2所述淤泥厚度测量装置，其特征在于，所述驱动机构包括：

固定在升降平台上的电机，电机的输出轴竖向向下设置；

对称固定在测量芯管非透光面侧壁上的齿条；

以及连接电机输出轴和齿条的涡轮蜗杆传动组件。

4.根据权利要求3所述淤泥厚度测量装置，其特征在于，所述涡轮蜗杆传动组件包括与电机的输出轴同轴固定且位于升降平台下方的蜗杆以及分别于蜗杆和齿轮咬合的涡轮，所述涡轮通过固定杆安装于升降平台下方。

5.根据权利要求3所述淤泥厚度测量装置，其特征在于，所述测量芯管为方管，方管为全透明管或其中两个相对的侧面为透光面，测量套管为圆管，升降平台为圆形平台。

6.根据权利要求3所述淤泥厚度测量装置，其特征在于，还包括一控制器，所述光电组件、电机以及激光测距仪均接入并受控于该控制器。

7.根据权利要求1所述淤泥厚度测量装置，其特征在于，所述测量芯管的顶部设置顶盖，所述排水口位于顶盖上，排水口连接排水管，排水管上设置排水阀门。

8.根据权利要求7所述淤泥厚度测量装置，其特征在于，还包括一清洗水泵，所述清洗水泵通过清洗水管接入所述排水口，清洗水管上设置清洗阀门。

9.根据权利要求7所述淤泥厚度测量装置，其特征在于，还包括与所述顶盖可拆卸连接的加长杆。