CN219424123U - 自动过滤系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动过滤系统，包括水样进样通道、过滤机构、和负压抽样机构，所述水样进样通道通过所述过滤机构与所述负压抽样机构连通，所述过滤机构包括过滤密封装置和换膜机构，所述换膜机构用于自动更换所述过滤密封装置的过滤膜，所述负压抽样机构包括负压装置和缓冲容器，所述负压装置通过缓冲容器与过滤密封装置连接，所述缓冲容器用于暂存滤液，并缓冲抽样压力；本实用新型提供的过滤密封装置及自动微滤系统能够连续自动完成水质采样与过滤，减少人工维护投入，且能够满足相关标准要求。

Description

自动过滤系统

技术领域

本实用新型涉及水质监测技术领域，特别地，涉及一种自动过滤系统。

背景技术

根据水质采样样品的保存和管理技术相关标准规定：对水样中溶解态无机元素(如溶解态金属)分析，常用0.45μm滤膜进行过滤，然后对过滤后的滤液进行检测，目前该预处理方式主要应用于实验室水质分析，为了避免样品间的相互干扰，影响后续检测结果的准确性，每完成一个样品的过滤需要人工进行滤膜片的更换。现有水质自动监测站的水样预处理方案各异，且基本上未达到国标/行标的相关要求。

随着水质监测站的大规模建设，物联网感知技术的飞速发展，用户对水质自动监测系统的运行智能化程度要求越来越高，一方面要求运行的有效性、监测数据的可靠性，这就需要在样品的处理、分析过程中满足相关标准的要求，另一方面要求运行过程中的智能化，尽量减少维护人员的工作量。

如何提供一种能够连续自动完成水质采样与过滤，且能够满足相关标准要求的过滤系统的问题亟待解决。

实用新型内容

本实用新型提供了一种自动过滤系统，以解决现有的过滤装置不能够连续自动完成水质采样与过滤，人工维护投入较高的技术问题。

根据本实用新型的一个方面，提供一种过滤密封装置，包括水样进样通道、过滤机构、和负压抽样机构，所述水样进样通道通过所述过滤机构与所述负压抽样机构连通，所述过滤机构包括过滤密封装置和换膜机构，所述换膜机构用于自动更换所述过滤密封装置的过滤膜，所述负压抽样机构包括负压装置和缓冲容器，所述负压装置通过缓冲容器与过滤密封装置连接，所述缓冲容器用于暂存滤液，并缓冲抽样压力。

进一步地，还包括与所述缓冲容器可通/断连通的滤液收集容器，所述缓冲容器上布设有浊度检测装置，所述浊度检测装置用于对缓冲容器内的过滤后的水样的浊度进行检测，所述滤液收集容器通过回流通道与所述水样进样通道连通。

进一步地，所述水样进样通道上布设有用于检测水样流量的流量计。

进一步地，所述过滤机构包括定子板、与所述定子板相对设置的动子组件、用于带动所述动子组件移动以远离所述定子板或靠近所述定子板的驱动机构以及由所述定子板和所述动子组件配合压紧的过滤膜，

所述定子板内开设有第一流道以及与所述第一流道连通的用于增加过滤面积的第一锥形导流腔，所述动子组件内开设有第二流道以及与所述第一锥形导流腔对应的第二导流锥形腔，所述第二导流锥形腔与所述第二流道连通，所述过滤膜布设于所述第一锥形导流腔与第二导流锥形腔之间。

进一步地，还包括布设于所述定子板上的用于限定所述动子组件行程的限位板，所述限位板通过支撑件与所述定子板固定连接，所述限位板上开设有通孔，所述动子组件的一端穿过所述通孔，另一端上布设有用于与所述限位板配合以限制行程的动子板。

进一步地，所述动子组件上布设有用于连接驱动机构的提升板，所述提升板通过连接件与所述动子板连接。

进一步地，所述限位板与动子板之间布设有弹簧，所述弹簧的轴心线垂直于所述过滤膜。

进一步地，所述定子板和/或所述动子组件上布设有用于压紧所述过滤膜的密封件。

进一步地，所述第一锥形导流腔内布设有用于支撑所述过滤膜的过滤垫板。

进一步地，所述换膜机构包括用于更换所述第一锥形导流腔与所述第二导流锥形腔之间的过滤膜的旧膜收料辊和新膜放料辊，所述旧膜收料辊与所述新膜放料辊之间的过滤膜由所述定子板和所述动子组件配合压紧。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的自动过滤系统在使用时，通过换膜机构自动更换过滤密封装置上的过滤膜，启动负压装置，抽取缓冲容器内的空气，使缓冲容器内部形成负压状态，在负压的作用下，水样通过水样进样通道流入过滤密封装置，经过过滤膜过滤后的水样进入缓冲容器内，形成抽取过滤，完成一个自动抽滤过程；能够连续自动完成水质采样与过滤，减少人工维护投入，且能够满足相关标准要求。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型优选实施例的自动微滤系统的结构示意图；

图2是本实用新型优选实施例的过滤密封装置的结构示意图；

图3是本实用新型优选实施例的过滤密封装置的主视图；

图4是图3所示实施例的A-A向剖视图。

图例说明：

1、定子板；11、第一流道；12、第一锥形导流腔；13、支撑件；14、过滤垫板；2、动子组件；21、第二流道；22、第二导流锥形腔；23、动子板；24、提升板；241、提升轴；25、连接件；3、驱动机构；4、过滤膜；5、密封件；6、限位板；61、通孔；62、弹簧；7、旧膜收料辊；8、新膜放料辊；9、传送辊；100、水样容器；101、水样进样通道；102、流量计；103、溢流口；104、流路控制单元；105、配液管；200、过滤密封装置；300、缓冲容器；301、第一连接管道；400、负压装置；401、第二连接管道；500、滤液收集容器；501、第三连接管道；502、回流通道；503、取样通道；600、浊度检测装置。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

请一并参阅图1、图2、图3和图4，本实用新型提供了一种自动过滤系统，包括水样进样通道101、过滤机构和负压抽样机构，水样进样通道101通过过滤机构与负压抽样机构连通，过滤机构包括过滤密封装置200和换膜机构，换膜机构用于自动更换过滤密封装置200的过滤膜4，负压抽样机构包括负压装置400和缓冲容器300，过滤密封装置200通过缓冲容器300与负压装置400连接，所述缓冲容器300用于暂存滤液，并缓冲抽样压力；其中，在本实施例中，过滤密封装置200通过第一连接管道301与缓冲容器300连通，负压装置400通过第二连接管道401与缓冲容器300连通，通过水样进样通道101、过滤密封装置200、第一连接管道301、缓冲容器300形成自动过滤系统过滤时的水流通路，负压装置400用于为缓冲容器300提供负压，以提供动力使待过滤水样沿水流通路流动实现水样的过滤。

使用时，通过换膜机构自动更换过滤密封装置200上的过滤膜4，启动负压装置400，抽取缓冲容器300内的空气，使缓冲容器300内部形成负压状态，在负压的作用下，水样通过水样进样通道101流入过滤密封装置200，经过滤膜4过滤后的水样进入缓冲容器300内，形成抽取过滤，完成一个自动抽滤过程；能够连续自动完成水质采样与过滤，减少人工维护投入，且能够满足相关标准要求。可选地，自动过滤系统还包括与水样进样通道101连通的水样容器100，水样容器100上开设有与外界连通的通气孔/口，以维持水样容器100内部与外界的压力平衡，水样容器100通过配液管105注入水样。可选地，水样容器100上设有用于监测水样的液位高度的第一液位开关和/或溢流口103；当水样容器100的液位达到预设高度时，第一液位开关发出信号关闭配液管105，停止进样，或者通过溢流口103的设置使高于预设液位高度的水样可以从溢流口103流出。可选地，缓冲容器300上设有第二液位开关，当缓冲容器300的液位高度达到预设高度时，第二液位开关发出信号，控制关闭负压装置400，系统停止抽取过滤。可选地，缓冲容器300上设有与检测仪器连通的取样管道，检测仪器直接对缓冲容器300内液体进行检测，方便快捷。

如图1所示，本实施例中，还包括与所述缓冲容器300可通/断连通的滤液收集容器500，缓冲容器300上布设有浊度检测装置600，浊度检测装置600用于对缓冲容器300内的过滤后的水样的浊度进行检测，优选的，所述浊度检测装置600还能起到液位检测的作用，当缓冲容器300内的液面高度达到浊度检测装置600对应的检测位置时，浊度检测装置600反馈的信号值发生明显改变，从而识别缓冲容器300内的液位变化，滤液收集容器500通过回流通道502与水样进样通道101连通；其中，在本实施例中，缓冲容器300通过第三连接管道501与滤液收集容器500连通，在第三连接管道501上设置有控制阀，以实现缓冲容器300与滤液收集容器500之间的可通/断连通。在进行水样过滤时，控制控制阀处于关闭状态，使得缓冲容器300与滤液收集容器500之间的处于不导通状态。浊度检测装置600对过滤效果进行检测和判断，根据不同的过滤膜4的孔径精度，设置不同的浊度阀值，保证水样经过自动过滤后，满足水样预处理相关标准要求；当检测到经过滤膜4进行过滤后的水样的浊度值在预设浊度阀值以内时，视为过滤效果达到，控制控制阀打开，使得缓冲容器300与滤液收集容器500之间处于连通状态，过滤后的水样进入滤液收集容器500，完成一个自动过滤过程；当检测到经过滤膜4进行过滤后水样的浊度值超过预设浊度阀值时，视为过滤膜可能出现破裂，没有达到过滤效果，控制控制阀打开，使得缓冲容器300与滤液收集容器500之间处于连通状态，过滤后的水样进入滤液收集容器500，通过换膜机构自动更换过滤密封装置200上的过滤膜4后，启动负压装置400，滤液收集容器500内的水样，再从滤液收集容器500内流出通过回流通道502进入水样进样通道101，重复进行过滤；由于缓冲容器300内的液面处与排口处的压力相等，不存在压力差，液体无法流动，而滤液收集容器500上可开设与外界连通的通气孔/口，以维持滤液收集容器500内部与外界的压力平衡，启动负压装置400，液体可以顺利地通过回流通道502进入水样进样通道101。可选地，水样进样通道101与回流通道502通过流路控制单元104连通，以使得过滤密封装置200可选择地与水样容器100或滤液收集容器500连通。如此设置，当需要对水样容器100中的水样进行过滤时，流路控制单元104控制过滤密封装置200通过水样进样通道101与水样容器100连通，从而实现对水样容器100中水样的过滤；当需要对滤液收集容器500中的水样重复进行过滤时，流路控制单元104控制过滤密封装置200通过水样进样通道101、回流通道502与滤液收集容器500连通，从而实现对滤液收集容器500中水样的过滤。可选地，滤液收集容器500上设有与检测仪器连通的取样通道503，检测仪器直接对滤液收集容器500内液体进行检测，方便快捷。

如图1所示，本实施例中，水样进样通道101上布设有用于检测水样流量的流量计102，流量计102实时检测抽滤过程中水样进样通道101的进水量；低于阀值则判断为过滤膜4堵塞，及时自动换膜后，继续运行；高于阀值时，可视为过滤膜变形或破裂，及时发出告警信息。

本实施例中，过滤密封装置200包括定子板1、与定子板1相对设置的动子组件2、用于带动动子组件2往复移动的驱动机构3以及由定子板1和动子组件2配合压紧的过滤膜4，定子板1内开设有第一流道11以及与第一流道11连通的用于增加过滤面积的第一锥形导流腔12，动子组件2内开设有第二流道21以及与第一锥形导流腔12对应的第二导流锥形腔22，第二导流锥形腔22与第二流道21连通，过滤膜4布设于第一锥形导流腔12与第二导流锥形腔22之间。使用时，将过滤膜4置于第一锥形导流腔12与第二导流锥形腔22之间，驱动机构3驱动动子组件2下降压紧过滤膜4，从而使得第一锥形导流腔12与第二导流锥形腔22形成密封腔体，过滤膜4横切密封腔体，从而实现对流体进行过滤，一方面，密封腔体能增加流道的过滤面积，提高水样处理的处理量和流通量，从而提升过滤效率，另一方面，由于过滤膜4的过滤面积增加，能延长过滤膜的使用时间，从而降低更换过滤膜4的频率，能延长运行维护周期，减少人工维护投入；完成过滤操作后，驱动机构3驱动动子组件2上升，与定子板1脱离接触，能快速更换过滤膜4，有利于与外置的换模机构配合使用，从而减少人工维护投入。可选地，第一锥形导流腔12与第二导流锥形腔22关于过滤膜4对称设置，使得过滤膜均匀接受真空吸力，保证水样的均匀通过。可选地，驱动机构3为液压缸、气缸或者由电机驱动的齿轮齿条机构。

本实施例中，定子板1和/或动子组件2上布设有用于压紧过滤膜4的密封件5，密封件5能密封过滤膜4与定子板1和/或过滤膜4与动子组件2之间的缝隙，从而提升密封效果。

本实施例中，过滤密封装置200还包括布设于定子板1上的用于限定动子组件2行程的限位板6，限位板6通过支撑件13与定子板1固定连接，限位板6上开设有通孔61，动子组件2的一端穿过通孔61，另一端上布设有用于与限位板6配合以限制行程的动子板23；本实施例的限位板6为一整块与定子板1平行布设的大板，动子板23呈环状，驱动机构3通过动子组件2带动动子板23在定子板1与限位板6之间升降，从而限定动子组件2的行程。可选地，密封件5布设于动子板23上，能在动子组件2上最大限度的开设第二导流锥形腔22，以提升过滤面积。可选地，限位板6还可以是呈倒“L”形的小板，多个呈倒“L”形的小板沿动子板23的周向均匀地布设于定子板1上。可选地，动子板23还可以为沿动子组件2的周向均匀布设的凸块。可选地，动子板23与动子组件2为一体成型。

本实施例中，动子组件2上布设有用于连接驱动机构3的提升板24，提升板24通过连接件25与动子板23固定连接。可选地，连接件25为四个螺柱，受力均匀分散，提升状态时，整体平衡可靠；可以理解的是，连接件25的数量还可以是三个、五个、六个过着更多，连接件25与动子板23通过螺纹连接或者焊接固定。可选地，连接件25布设于通孔61内，与动子组件2的轴心线平行设置，结构简单，加工方便。可选地，限位板6上开设有用于穿过连接件25的导向孔，连接件25嵌设于导向孔内，与限位板6可滑动连接，两端分别与提升板24和动子板23固定连接，连接件25沿导向孔滑动，能提升动子组件2升降的稳定性。可选地，提升板24的顶端通过提升轴241与驱动机构3固定连接。可以理解的是，提升板24还可以直接与动子组件2顶端固定连接，结构简单，加工方便。

本实施例中，限位板6与动子板23之间布设有弹簧62，弹簧62的轴心线垂直于过滤膜4，弹簧62处于压缩状态，提升动子组件2时需克服弹簧62的弹力，一方面，弹簧62能起到缓冲作用，避免动子板23与限位板6发生碰撞；另一方面，通过弹簧62的预压力，使定子板1和动子组件2之间的密封件5产生需要的压力，保证密封效果。可选地，弹簧62为四个，以保证足够的密封压力，四个弹簧62沿密封件5的周向均匀布设，能实现压力分布平衡，以保证密封的可靠性；可以理解的是，弹簧62的数量还可以为三个、五个、六个或者更多。可选地，弹簧62与密封件5的位置对应，以保证密封件5压紧过滤膜4。可选地，限位板6和动子板23上均开设有用于定位弹簧62的凹槽，以避免弹簧62滑动。可选地，弹簧62套设于连接件25上，以保证弹簧62沿轴向方向伸缩。

本实施例中，第一锥形导流腔12内布设有用于支撑过滤膜4的过滤垫板14；过滤垫板14能保护过滤膜4，使得过滤膜4在外力作用下减小变形量，避免过滤膜4破裂，以免影响过滤和密封效果。

如图4所示，本实施例中，换模机构包括用于更换第一锥形导流腔12与第二导流锥形腔22之间的过滤膜4的换膜机构，换膜机构包括分别布设于定子板1两侧的旧膜收料辊7和新膜放料辊8，旧膜收料辊7与新膜放料辊8之间的过滤膜4由定子板1和动子组件2配合压紧；自动化程度高，能实现自动更换过滤膜4，从而减少人工维护投入，提高系统自动运行能力，延长运行维护周期。可选地，旧膜收料辊7与新膜放料辊8之间还布设有传送辊9，传送辊9上设有行程开关，以自动控制每次过滤膜4的输送长度，能保证使用需求且节约损耗。可选地，传送辊9的周长与过滤膜4需要位移的长度一致，传送辊9转一圈，刚好为更滑过滤膜4所需的位移，结构接单，不需要进行复杂的运算即可实现过滤膜4的更换。可选地，旧膜收料辊7通过过滤膜4带动传送辊9和新膜放料辊8转动，结构简单。可选地，新膜放料辊8上布设有用于监测新膜余量的光电开关，通过光电开关的信号变化，保证新膜放料辊8上的剩余量满足运行使用；新膜放料辊8上的余量不多时，提醒更换，余量不足时停止系统运行，发出警示。

本实用新型提供的自动过滤系统在使用时，先更换过滤膜4，驱动机构3驱动动子组件2上升，密封件5离开过滤膜4，旧膜收料辊7转动，通过过滤膜4的摩擦力作用带动传送辊9转动，通过过滤膜4的张力带动新膜放料辊8转动，当传送辊9转动一周，形成开关获得信号并将信号传出，使得旧膜收料辊7停止转动、驱动机构3驱动动子组件2下压，使得密封件5压紧过滤膜4，启动负压装置400，通过第二连接管道401抽取缓冲容器300内的空气，使缓冲容器300内部形成负压状态，在负压的作用下，水样容器100内的水样通过水样进样通道101流入过滤密封装置200，经过滤膜4过滤后的水样通过第一连接管道301入缓冲容器300内，形成抽取过滤，缓冲容器300通过第三连接管道501流入滤液收集容器500内，则完成一个自动抽滤过程；本实施例提供的自动过滤系统能加强应对突发事件的智能处理能力，提高系统自动运行能力，延长运行维护周期，减低人工维护投入。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动过滤系统，其特征在于，包括水样进样通道(101)、过滤机构、和负压抽样机构，

所述水样进样通道(101)通过所述过滤机构与所述负压抽样机构连通，所述过滤机构包括过滤密封装置(200)和换膜机构，所述换膜机构用于自动更换所述过滤密封装置(200)的过滤膜(4)，所述负压抽样机构包括负压装置(400)和缓冲容器(300)，所述负压装置(400)通过缓冲容器(300)与过滤密封装置(200)连接，所述缓冲容器(300)用于暂存滤液，并缓冲抽样压力。

2.根据权利要求1所述的自动过滤系统，其特征在于，

还包括与所述缓冲容器(300)可通/断连通的滤液收集容器(500)，所述缓冲容器(300)上布设有浊度检测装置(600)，所述浊度检测装置(600)用于对缓冲容器(300)内的过滤后的水样的浊度进行检测，所述滤液收集容器(500)通过回流通道(502)与所述水样进样通道(101)连通。

3.根据权利要求1所述的自动过滤系统，其特征在于，

所述水样进样通道(101)上布设有用于检测水样流量的流量计(102)。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的自动过滤系统，其特征在于，

所述过滤机构包括定子板(1)、与所述定子板(1)相对设置的动子组件(2)、用于带动所述动子组件(2)移动以远离所述定子板(1)或靠近所述定子板(1)的驱动机构(3)以及由所述定子板(1)和所述动子组件(2)配合压紧的过滤膜(4)，

所述定子板(1)内开设有第一流道(11)以及与所述第一流道(11)连通的用于增加过滤面积的第一锥形导流腔(12)，所述动子组件(2)内开设有第二流道(21)以及与所述第一锥形导流腔(12)对应的第二导流锥形腔(22)，所述第二导流锥形腔(22)与所述第二流道(21)连通，所述过滤膜(4)布设于所述第一锥形导流腔(12)与第二导流锥形腔(22)之间。

5.根据权利要求4所述的自动过滤系统，其特征在于，

还包括布设于所述定子板(1)上的用于限定所述动子组件(2)行程的限位板(6)，所述限位板(6)通过支撑件(13)与所述定子板(1)固定连接，所述限位板(6)上开设有通孔(61)，所述动子组件(2)的一端穿过所述通孔(61)，另一端上布设有用于与所述限位板(6)配合以限制行程的动子板(23)。

6.根据权利要求5所述的自动过滤系统，其特征在于，

所述动子组件(2)上布设有用于连接驱动机构(3)的提升板(24)，所述提升板(24)通过连接件(25)与所述动子板(23)连接。

7.根据权利要求5所述的自动过滤系统，其特征在于，

所述限位板(6)与动子板(23)之间布设有弹簧(62)，所述弹簧(62)的轴心线垂直于所述过滤膜(4)。

8.根据权利要求5所述的自动过滤系统，其特征在于，

所述定子板(1)和/或所述动子组件(2)上布设有用于压紧所述过滤膜(4)的密封件(5)。

9.根据权利要求5所述的自动过滤系统，其特征在于，

所述第一锥形导流腔(12)内布设有用于支撑所述过滤膜(4)的过滤垫板(14)。

10.根据权利要求4所述的自动过滤系统，其特征在于，

所述换膜机构包括用于更换所述第一锥形导流腔(12)与所述第二导流锥形腔(22)之间的过滤膜(4)的旧膜收料辊(7)和新膜放料辊(8)，所述旧膜收料辊(7)与所述新膜放料辊(8)之间的过滤膜(4)由所述定子板(1)和所述动子组件(2)配合压紧。