一种固液分离并定形定量制样的系统的制作方法

1.本发明为一种固液分离并定形定量制样的系统，具体涉及一种对生产现场取样准备进行分析化验前处理的固液分离并定形定量制样系统。


背景技术：

2.在工农业生产中，固液混合料的使用极为普遍，经常需要对固液混合料中的固体料进行化验、检测、成分分析或其他应用，这些应用大多需要对固液混合料进行固液分离，很多应用还要对分离后的固体料进行制样且要求样品具有规则的形状、固定的体积或重量并能被方便的取用。
3.目前在国内甚至国际上，无论是市场上已有的产品还是专利文献、已发表的论文、学术著作中，能够进行固液分离的设备和方法虽然有很多，但这些设备和方法都不能完全满足前述的固液混合料制样要求，或者说，并未发现有公司、科研机构或个人制造或研发出能够完成前述功能的产品或方法，因此不能被方便的取用。例如：专利cn103341280b、cn204034417u、us7344033b2、ep2025383a1、jp5916271b2、jp2010094611a都公开了一种用于固液分离的装置或方法，但这些装置和方法要么无法使分离出的固体料具有规则的形状和固定的体积或重量，要么无法让固体料在取用时仍保持规则的形状。


技术实现要素：

4.针对目前系统所存在的不足，本发明提出一种固液分离并定形定量制样的系统。
5.本发明要解决的技术问题是：提供一种可从固液混合料中分离出基本为固体的物质，并可对该物质进行定形定量制样，且制成的样品可被方便地取用的系统。
6.本发明所述系统，具体构成包括：
7.导轨（1）、料盒（2）、进料桶（4）、移动副（14）、传动带（15）、传动轮（16）、清洗桶（17）、防溅桶（27）、联轴器（28）、电机（29）、变速机构（30）、滑车（31）；
8.其中：
9.变速机构（30）与电机（29）及其中一个传动轮（16）连接，与变速机构（30）连接的传动轮（16）与对向另一个传动轮（16）通过联轴器（28）连接，传动带（15）挂接在传动轮（16）上；
10.滑车（31）与传动带（15）连接并沿导轨（1）移动，每个料盒（2）通过移动副（14）与2个滑车（31）连接；
11.料盒（2）中布置有密封垫（3）、滤布（12）、滤布支架（13），排料桶（21）位于进料桶（4）下方并可上下移动，防溅桶（27）位于清洗桶（17）下方并可上下移动；
12.进料桶（4）上连接有溢流管（5）、进气管a（6）、进料管（7）、清洗管a（8）、排料管a（9）；
13.清洗桶（17）上连接有清洗管b（18）、进气管b（19）；
14.排料桶（21）上连接有排料管b（22）、进气管c（23）；
15.防溅桶（27）内布置有喷头（26），喷头（26）连接有清洗管c（25）。
16.本发明所述系统的具体工作过程主要包括如下步骤：
17.s1．进料环节：将固液混合料引入进料桶内；
18.s2．制样环节：对进料桶内的固液混合料进行固液分离，使分离出的基本为固体的物质的一部分或全部存在于有固定形状的料盒中；
19.s3．整形环节：对步骤s2分离出的基本为固体的物质进行整形，使存在于料盒中的基本为固体的物质具有规则的形状、固定的体积或重量；
20.s4．移动环节：将料盒移动到另一个位置处；
21.s5．取用环节：对盛放在料盒中的基本为固体的物质进行取用，例如进行成分检测或其他应用；
22.s6．清洗环节：对料盒进行清洗，为下一步使用做准备；
23.设有三种工位：过滤工位、取用工位、清洗工位。在过滤工位可以实现s1、s2、s3环节；在取用工位可以实现s4；在清洗工位可以实现s6。
24.上述步骤中的每个步骤可单独执行，也可多个步骤同时执行，例如可在执行步骤s4的过程中完成步骤s3，或者可配备多个料盒，当某些料盒执行某些步骤时，其他料盒可同时执行其他步骤，这样可提高方法的执行效率，重复步骤s1～步骤s6可实现连续制样。
25.所述系统设置有：具有一个或多个过滤工位（p1），具有一个或多个取用工位（p2），具有一个或多个清洗工位（p3或p4）；每个工位所实现的环节可以单独进行，也可以同时进行，建议每个工位同时进行各自所实现的环节，提高整体的工作效率。
26.所述系统包括：具有一个或多个料盒（2）；具有一个或多个导轨（1）、传动带（15）、传动轮（16）、电机（29）、变速机构（30）；具有一个或多个阀门，阀门可以是手动、气动、电动等常规方式实现控制；
27.所述导轨（1）上安装有一个或多个可沿导轨（1）移动的滑车（31），所述滑车（31）与所述传动带（15）连接。
28.所述滑车（31）可在所述传动带（15）的拖动下沿所述导轨（1）移动或暂停。
29.所述料盒（2）包含基体、密封垫（3）、滤布（12）、滤布支架（13），其中，滤布（12）和滤布支架（13）也可由单独的滤网或滤板构成，例如陶瓷滤板、金属滤板、有机材质滤板。
30.所述料盒（2）与所述滑车（31）连接，所述料盒（2）可随所述滑车（31）一起沿导轨（1）移动，并且所述料盒（2）还可通过移动副（14）沿与所述滑车（31）移动方向垂直的方向移动。
31.在所述过滤工位（p1），在所述料盒（2）的上方具有进料桶（4），在所述料盒（2）的下方具有排料桶（21），所述进料桶（4）上连接有进料管（7）、进气管a（6）、清洗管a（8）、溢流管（5）、排料管a（9），所述排料桶（21）上连接有进气管c（23）、排料管b（22），上述每个管上还连接有必要的阀门，所述进料桶（4）和所述排料桶（21）的开口与所述料盒（2）的密封垫（3）紧密接触后可实现密封，所述排料桶（21）可上下移动以推动并压紧所述料盒（2）与所述进料桶（4），移动所述排料桶（21）可通过任意可完成此功能的动力装置来完成，例如通过汽缸或者电动推杆等常规技术即可实现。
32.在所述过滤工位（p1）实现固液分离并使所述料盒（2）中的固体料具有规则的形状和固定的体积或重量，实现所述固液分离的方式为正压压滤或负压抽滤，实现让所述固体
料具有规则的形状和固定的体积或重量的方式是通过移动料盒（2）并依靠进料桶（4）的下开口边缘将所述固体料表面刮平。
33.在所述清洗工位（p3或p4），在所述料盒（2）的上方具有清洗桶（17），在所述料盒（2）的下方具有防溅桶（27）和喷头（26），所述清洗桶（17）上连接有清洗管b（18）、进气管b（19），所述喷头（26）上连接有清洗管c（25），上述每个管上还连接有必要的阀门，所述清洗桶（17）和所述防溅桶（27）的开口与所述料盒（2）的密封垫紧密接触后可实现密封，所述防溅桶（27）可上下移动以推动并压紧所述料盒（2）与所述清洗桶（17），移动所述防溅桶（27）可通过任意可完成此功能的动力装置来完成，例如通过汽缸或者电动推杆等常规技术即可实现。
34.在描述中，一些名词的具体解释为：
35.固液混合料：包含一种或多种基本为固体的物质和一种或多种基本为液体的物质的混合物；
36.固液分离：从固液混合料中分离出一种或多种基本上为固体的组分的至少一部分；
37.定形定量：使物质具有规则的形状和固定的体积或重量；
38.制样：将物质制成以某种形式存在的样品；
39.工位：一个固定的区域，所述料盒会在每个所述工位处暂停一段时间以等待在该工位需执行的操作完成。
40.有益效果：
41.本发明的系统，可实现从固液混合料中分离出基本为固体的物质，并可对该物质进行定形定量制样，且制成的样品可被方便地取用。
附图说明
42.图1是系统结构原理图的剖视图。
43.图2是与图1对应的俯视图。
44.图中，1：导轨；2：料盒；3：密封垫；4：进料桶；5：溢流管；6：进气管a；7：进料管；8：清洗管a；9：排料管a；10：固液混合料；11：固体料；12：滤布；13：滤布支架；14：移动副；15：传动带；16：传动轮；17：清洗桶；18：清洗管b；19：进气管b；20：清洗液；21：排料桶；22：排料管b；23：进气管c；24：废料；25：清洗管c；26：喷头；27：防溅桶；28：联轴器；29：电机；30：变速机构；31：滑车； p1：过滤工位；p2：取用工位；p3：清洗工位a；p4：清洗工位b。
具体实施方式
45.为进一步说明本发明的发明内容、原理及工作过程，下面结合附图1、附图2对本发明做进一步的描述，但它们并不是对本发明保护范围的限定。
46.为了方便阐述该系统的核心工作原理，图中对一些部件采用了简化画法，同时省略了部分次要的或相关专业技术领域公知的部件的图示，图中标注了系统的四个工位，分别是p1：过滤工位；p2：取用工位；p3：清洗工位a；p4：清洗工位b。
47.本发明的系统可实现对固液分离并定形定量制样，其具体的工作方法主要包括如下步骤：
48.s1．进料环节：将固液混合料引入进料桶内；
49.s2．制样环节：对进料桶内的固液混合料进行固液分离，使分离出的基本为固体的物质的一部分或全部存在于有固定形状的料盒中；
50.s3．整形环节：对步骤s2分离出的基本为固体的物质进行整形，使存在于料盒中的基本为固体的物质具有规则的形状、固定的体积或重量；
51.s4．移动环节：将料盒移动到另一个位置处；
52.s5．取用环节：对盛放在料盒中的基本为固体的物质进行取用，例如进行成分检测或其他应用；
53.s6．清洗环节：对料盒进行清洗，为下一步使用做准备；
54.上述步骤中的每个步骤可单独执行，也可多个步骤同时执行，例如可在执行步骤s4的过程中完成步骤s3，或者可配备多个料盒，当某些料盒执行某些步骤时，其他料盒可同时执行其他步骤，这样可提高方法的执行效率，重复步骤s1～步骤s6可实现连续制样。
55.如图1及图2所示，示例具有一个过滤工位（p1），一个取用工位（p2），二个清洗工位分别是清洗工位a（p3）和清洗工位b（p4），料盒（2）在所述每个工位会停留必要的时间以等待完成该工位需实施的操作。
56.结合本具体示例，本系统在工作过程中主要包括以下步骤：
57.s1、进料：在过滤工位（p1）处，固液混合料（10）通过自流或泵入方式进入料盒（2）上方的进料桶（4），超出进料桶（4）容积的料从溢流管（5）排出；
58.s2、制样环节，具体包括固液分离和排干：
59.其中固液分离：在过滤工位（p1）处，利用正压压滤或负压抽滤原理，进料桶（4）中的料被布置在料盒（2）中的滤布（12）过滤实现固液分离，固体留在料盒（2）中，液体进进料盒下方的排料桶（21）；
60.其中排干：在过滤工位（p1）处，先通过正压方式使进料桶（4）内位于固体料（11）上方的大部分多余的固液混合料（10）经排料管（9）排出，再重复步骤s2直到固液混合料（10）全部排干；
61.s3、整形环节：料盒移动，动力系统拖动全部料盒（2）沿导轨（1）同时向前移动，在料盒从过滤工位（p1）移动到取用工位（p2）的过程中，超出料盒（2）上表面的料会被进料桶（4）的下边缘刮平，使从过滤工位（p1）移出的料盒（2）中的固体料（11）具有固定的体积、外形，从而达到定量、定形制样的目的；
62.s4、移动环节：动力系统拖动全部料盒（2）沿导轨（1）同时向前移动，过滤工位（p1）处的料盒被移动到取用工位（p2）处，与此同时的，取用工位（p2）处的料盒（2）被移动到清洗工位a（p3）处，清洗工位a（p3）处的料盒（2）被移动到清洗工位b（p4）处，往复循环，依次类推；
63.s5、取用环节：移动到取用工位（p2）处的料盒中盛放着体积、外形一致且紧实度恒定的样品，可供基于某种目的的应用取用，可以通过人工或借助工具、以及机械臂实现取用的目的；
64.s6、清洗环节：料盒（2）在清洗工位a（p3）及清洗工位b（p4）处将被清洗，以备料盒（2）再次进入过滤工位（p1）处可以被使用；
65.具体的实现方法为：
66.示例具有4个料盒（2），2个导轨（1），2个传动带(15)，8个传动轮(16)，1个联轴器(28)，1个电机(29)，1个变速机构(30)，8个滑车(31)，以及其他必要的动力及传动装置，还具有多个用于控制液体和气体进出的阀门（因通过阀门来控制液体或气体的流通或终止，是行业内的公知技术，因此在本示例的图中未画出）。
67.每个导轨(1)上安装有4个可沿导轨(1)移动的滑车(31)，每个滑车(31)都与对应传动带(15)连接。
68.每个传动带(15)与4个传动轮(16)连接，其中一个传动轮(16)与另一个传动带(15)上对应位置处的传动轮(16)通过联轴器(28)连接在一起，同时，与联轴器(28)连接的两个传动轮中的一个与变速机构(30)连接，变速机构(30)与电机(29)连接。
69.每个滑车（31）可在传动带（15）的拖动下沿导轨（1）移动或暂停。
70.每个料盒（2）包含基体、密封垫（3）、滤布（12）、滤布支架（13）。其中，滤布（12）和滤布支架（13）也可由单独的滤网或滤板构成，滤网或滤板的材质是陶瓷、金属、有机材质中的一种或几种。
71.每个料盒(2)与2个滑车(31)通过连杆及移动副(14)连接，与同一个料盒(2)连接的2个滑车(31)同步沿导轨(1)移动，从而带动料盒(2)一起移动，移动副(14)的作用是使料盒(2)除了可沿导轨(1)移动外，还可沿与滑车(31)移动方向垂直的方向移动。
72.4个料盒(2)彼此之间具有相同的间距，以确保4个料盒(2)能够同步到达工位p1、p2、p3、p4，从而可实现4个工位的料盒(2)同时工作，互不影响，这样可提高整个系统的运行效率。
73.在过滤工位p1，在料盒2的上方具有进料桶(4)，在料盒(2)的下方具有排料桶(21)，进料桶(4)上连接有进料管(7)、进气管a（6）、清洗管(8)、溢流管（5）、排料管a（9），排料桶（21）上连接有进气管c（23）、排料管b（22），上述每个管上还连接有必要的阀门（因通过阀门来控制液体或气体的流通或终止，是行业内的公知技术，因此在本示例中不做详细描述），进料桶（4）和排料桶（21）的开口与料盒（2）的密封垫（3）紧密接触后可实现密封，进料桶（4）是固定不动的，排料桶（21）可上下移动以推动并压紧料盒（2）与进料桶（4），移动排料桶（21）可通过任意可完成此功能的动力装置来完成，例如可使用气缸举升装置完成。
74.在过滤工位p1，当料盒（2）移动到位后，停止传动带（15），利用举升装置将排料桶（21）向上移动以压紧料盒（2）与进料桶（4）从而实现密封，然后，关闭进料管（7）、进气管a（6）、溢流管（5）、排料管a（9）、进气管c（23），开启清洗管a（8）、排料管b（22），清洗液通过清洗管a（8）进入进料桶（4），再经过滤布（12）、排料桶（21）后，从排料管b（22）排出，从而实现对排料桶（21）、排料管b（22）的清洗，经过一段时间后，关闭清洗管a（8），开启进气管a（6），利用气体压力将残留在进料桶（4）、排料桶（21）、排料管b（22）内的清洗液及废料（24）从排料管b（22）排出干净，同时气体压力还可起到防止排料桶（21）、排料管b（22）堵塞的作用，经过一段时间后，完成进料前的清洗过程，之后，开启溢流管（5）、进料管（7）、排料管a（9）进行进料，固液混合料（10）通过进料管（7）进入进料桶（4）内，其中，溢流管（5）的作用是把超出进料桶（4）容积的多余的固液混合料排出，经过一段时间后，进料完成，关闭进料管（7）、溢流管（5）、排料管a（9），开启进气管a（6），开始对进料桶（4）内的固液混合料进行压滤，经过一段时间后，部分或全部液体被压出进料桶（4），部分或全部固体料（11）会沉积在进料桶（4）底部及料盒（2）中，关闭进气管a（6），开启排料管a（9），排料管a（9）的排料入口位于料盒
（2）上表面上方附近，进料桶（4）内残存的气压将把位于料盒（2）上表面上方的、多余的固液混合料从排料管a（9）排出，经过一段时间后，关闭排料管a（9），开启进气管a（6），对进料桶（4）内未被排料管a（9）完全排出的、剩余的固液混合料继续进行压滤，经过一段时间后，确保进料桶4内全部固液混合料完成固液分离，至此，料盒在过滤工位的工作完成。
75.在过滤工位p1，进气管c（23）的作用是针对一些较容易引起滤布网孔堵塞的固液混合料而增设的部件，其作用是在压滤过程中，当滤布网孔堵塞严重时，暂时关闭进气管a（6），开启溢流管（5）、进气管c（23），从反向对滤布进行反吹，之后再重复压滤过程，上述反吹、压滤过程可重复进行多次以达到提高压滤效率的目的。
76.当全部4个工位的当前工作全部完成时，启动电机（29），电机（29）通过变速机构（30）、联轴器（28）、传动带（15）、滑车（31）、移动副（14）将动力传递给料盒（2），从而将位于工位p1的料盒（2）移动至工位p2，同时，之前位于工位p2的料盒（2）将移动到工位p3，以此类推。
77.在料盒（2）从工位p1移动到工位p2的过程中，位于料盒（2）上表面上方的多余的固体料会被进料桶（4）的下开口边缘刮走，进而掉入排料桶21内，从而使留在料盒2中的固体料具有规则的形状和固定的体积。
78.在取用工位p2，料盒（2）在此等候其中的样品被取用。
79.在清洗工位p3、p4，在料盒2的上方具有清洗桶（17），在料盒（2）的下方具有防溅桶（27）、喷头（26），清洗桶（17）上连接有清洗管b（18）、进气管b（19），喷头（26）上连接有清洗管c（25），上述每个管上还连接有必要的阀门，清洗桶（17）和防溅桶（27）的开口与料盒（2）的密封垫（3）紧密接触后可实现密封，清洗桶（17）是固定不动的，防溅桶（27）可上下移动以推动并压紧料盒（2）与清洗桶（17），移动防溅桶（27）可通过任意可完成此功能的动力装置来完成，例如可使用气缸举升装置完成。
80.在清洗工位p3、p4，当料盒（2）移动到位后，停止传动带（15），利用举升装置将防溅桶（27）向上移动以压紧料盒（2）与清洗桶（17）从而实现密封，然后，关闭清洗管b（18），开启进气管b（19）、清洗管c（25），从上方对滤布（12）进行气体喷吹，喷头（26）喷射通过清洗管c（25）进入的清洗液，从下方对滤布（12）表面进行喷洗，一段时间后，关闭进气管b（19），开启清洗管b（18），清洗液（20）通过清洗管b（18）进入清洗桶（17），一段时间后，关闭清洗管b（18），开启进气管b（19），利用清洗桶（17）内尚未完全排出的清洗液对滤布进行压力冲洗，一段时间后，清洗桶（17）内的清洗液完全排出，至此，料盒在清洗工位的工作完成。
81.布置两个清洗工位p3、p4而不是只布置一个清洗工位的作用是：可灵活调整两个清洗工位的清洗流程，可以两个清洗工位执行相同的清洗流程，也可以执行不同的清洗流程，例如可以在清洗工位p3处仅执行气体喷吹过程而在清洗工位p4处执行压力冲洗过程。