一种搭载在船体上的水样实时定量自动滴定装置的制作方法

本发明涉及水样采集过程中液体药剂的滴定设备技术领域，特别是涉及一种搭载在船体上的水样实时定量自动滴定装置。

背景技术：

近年来，我国水污染日益严重，进一步加剧了水资源的短缺，水环境治理的重要性和紧迫性不断提升。在面对这么多的水质问题上，水质检测的自动化程度就变得异常的重要。

为了避免水中所含物质由于发生物理、化学、生物变化而影响分析结果的正确性，在水样采集完成后，需要实时滴入定量的药剂对水样进行预处理，并保存在密封容器内。由于室外水样采集环境恶劣，目前对于大多数的水样预处理都是在采集船上依靠人工完成液体药剂的滴定工作，自动化程度低。特别是需要采集多组水样进行检测时，仅靠人工完成去除采样瓶瓶盖、定量滴定、采样瓶密封等预处理工序，效率低下，增加了水中物质的反应时间，滴定时也难以保证药剂的定量滴加。

为了解决现有水样采集过程中水样易变质和现场滴定实验自动化程度低的问题，急需设计一种可以在水样采集船上进行实时定量滴定实验并且自动化程度高的装置。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种搭载在船体上的水样实时定量自动滴定装置，以解决上述现有技术存在的问题，使水样可以在采集完成后实时加入一定量的药剂。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种搭载在船体上的水样实时定量自动滴定装置，包括固定于船体上的框架组件，所述框架组件上设有支撑板，所述支撑板通过驱动机构能够相对于所述框架组件水平和竖直移动，所述支撑板上设有瓶盖夹持模块和滴定模块，所述瓶盖夹持模块用于开启和关闭采样瓶的瓶盖，所述滴定模块用于向所述采样瓶中滴加药剂。

优选地，所述框架组件包括外部框架和内部框架，所述外部框架通过高度能够调节的调整脚与船体的甲板固定连接，所述驱动机构包括水平驱动机构和垂直驱动机构，所述内部框架通过所述垂直驱动机构与所述外部框架连接，所述支撑板通过所述水平驱动机构与所述内部框架连接。

优选地，所述垂直驱动机构包括第一电动推杆，所述第一电动推杆固定设置在位于所述外部框架底部的底板上，所述第一电动推杆的伸缩杆与所述内部框架固定连接，所述内部框架的左右两端固定连接有导轮座，所述外部框架上竖直设有与所述导轮座的导轮相配合的导轮滑轨。

优选地，所述水平驱动机构包括直线导轨和与所述直线导轨滑动连接的滑块，所述内部框架上下两端均水平固定设有所述直线导轨或所述滑块，所述支撑板的上下两端均固定设有所述滑块或所述直线导轨，所述内部框架上固定设有第二电动推杆，所述第二电动推杆的伸缩杆与所述支撑板固定连接。

优选地，所述瓶盖夹持模块包括夹持槽，所述夹持槽固定设置在所述支撑板上，所述夹持槽铰接有剪刀爪，所述剪刀爪的顶端转动连接有滚轮，所述夹持槽的顶部滑动连接有锥形块，所述支撑板上固定设有用于下压所述锥形块的第三电动推杆，所述剪刀爪的上部与所述夹持槽之间设有夹紧弹簧，所述夹紧弹簧套设在弹簧杆上，所述弹簧杆与所述夹持槽固定连接，所述剪刀爪的下部连接有用于卡接瓶盖的卡块。

优选地，所述滴定模块包括量筒、活塞推杆、药剂瓶和第四电动推杆，所述量筒通过量筒座固定设置在所述支撑板上，所述活塞推杆的活塞穿设在所述量筒内且与所述量筒过渡配合，所述活塞推杆的上端与所述第四电动推杆的伸缩杆铰接，所述第四电动推杆能够驱动所述活塞推杆在所述量筒内移动，所述量筒的底端设有出液单向阀，所述量筒的下部设有取液单向阀，所述取液单向阀通过取液管与所述药剂瓶连通。

优选地，所述第四电动推杆上设有用于反馈所述第四电动推杆的活塞杆位置的编码器。

优选地，所述支撑板上设有用于承托所述药剂瓶的托板，所述药剂瓶通过抱箍与所述支撑板固定连接，所述药剂瓶与所述活塞推杆分别位于所述支撑板的两面，所述支撑板上开设有用于减小风阻的透风孔，所述取液管从所述透风孔中穿过。

优选地，所述量筒上设有刻度。

优选地，还包括用于夹持采样瓶的夹持器，所述夹持器位于所述框架组件下侧。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明安装在水样采集作业船体上，能够在水样采集完成后进行实时滴定，并且本发明可执行打开采样瓶瓶盖、定量滴定、重新盖上瓶盖等工序，完成了水样检测的预处理，避免了水样变质，还减小水样采集人员的作业风险，降低了水样采集人员的工作强度，自动化程度高，能够实现水样采集过程中药剂的实时定量自动化滴定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明搭载在船体上的水样实时定量自动滴定装置的立体示意图；

图2为本发明搭载在船体上的水样实时定量自动滴定装置的后视示意图；

图3为本发明中瓶盖夹持模块的示意图；

图4为本发明中滴定模块的示意图；

图5为本发明的滴定动作流程图；

图6为本发明的滴定周期流程图；

其中：1-导轮滑轨，2-调整脚，3-外部框架，4-瓶盖夹持模块，5-支撑板，6-导轮座，7-内部框架，8-底板，9-滴定模块，10-第一电动推杆，11-滑块，12-抱箍，13-药剂瓶，14-托板，15-第三电动推杆，16-第二电动推杆，17-第四电动推杆，18-活塞推杆，19-量筒，20-量筒座，21-出液单向阀，22-取液单向阀，23-夹持槽，24-剪刀爪，25-锥形块，26-夹紧弹簧，27-弹簧杆，28-卡块。

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。

需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1-图4所示：本实施例提供了一种搭载在船体上的水样实时定量自动滴定装置，包括固定于船体上的框架组件，框架组件上设有支撑板5，支撑板5通过驱动机构能够相对于框架组件水平和竖直移动，支撑板5上设有瓶盖夹持模块4和滴定模块9，瓶盖夹持模块4用于开启和关闭采样瓶的瓶盖，滴定模块9用于向采样瓶中滴加药剂。

具体地，框架组件包括外部框架3和内部框架7，外部框架3通过高度能够调节的调整脚2与船体的甲板固定连接，驱动机构包括水平驱动机构和垂直驱动机构，内部框架7通过垂直驱动机构与外部框架3连接，垂直驱动机构包括第一电动推杆10，第一电动推杆10固定设置在位于外部框架3底部的底板8上，第一电动推杆10的伸缩杆与内部框架7固定连接，内部框架7的左右两端固定连接有导轮座6，外部框架3上竖直设有与导轮座6的导轮相配合的导轮滑轨1。支撑板5通过水平驱动机构与内部框架7连接。水平驱动机构包括直线导轨和与直线导轨滑动连接的滑块11，内部框架7上下两端均水平固定设有直线导轨，支撑板5的上下两端均固定设有滑块11，内部框架7上固定设有第二电动推杆16，第二电动推杆16的伸缩杆与支撑板5固定连接。第二电动推杆16驱动支撑板5左右运动，完成夹持工位与滴定工位的转换。

瓶盖夹持模块4包括夹持槽23，夹持槽23固定设置在支撑板5上，夹持槽23铰接有剪刀爪24，剪刀爪24的顶端转动连接有滚轮，夹持槽23的顶部滑动连接有锥形块25，支撑板5上固定设有用于下压锥形块25的第三电动推杆15，剪刀爪24的上部与夹持槽23之间设有夹紧弹簧26，夹紧弹簧26套设在弹簧杆27上，弹簧杆27与夹持槽23固定连接，剪刀爪24的下部连接有用于卡接瓶盖的卡块28。锥形块25下压，卡块28放松释放瓶盖，锥形块25上升，夹紧弹簧26通过剪刀爪24驱动卡块28夹紧，抓取瓶盖。

滴定模块9包括量筒19、活塞推杆18、药剂瓶13和第四电动推杆17，量筒19上设有刻度，且量筒19通过量筒座20固定设置在支撑板5上，活塞推杆18的活塞穿设在量筒19内且与量筒19过渡配合，活塞推杆18的上端与第四电动推杆17的伸缩杆铰接，第四电动推杆17能够驱动活塞推杆18在量筒19内移动，完成定量滴定和取液操作。第四电动推杆17上设有用于反馈第四电动推杆17的活塞杆位置的编码器，编码器可选为码盘或码尺，至少能够识别出活塞杆的五个位置。量筒19的底端设有出液单向阀21，量筒19的下部设有取液单向阀22，取液单向阀22通过取液管与药剂瓶13连通。支撑板5上设有用于承托药剂瓶13的托板14，药剂瓶13通过抱箍12与支撑板5固定连接，药剂瓶13与活塞推杆18分别位于支撑板5的两面，支撑板5上开设有用于减小风阻的透风孔，取液管从透风孔中穿过。

本实施例还包括用于夹持采样瓶的夹持器，夹持器位于框架组件下侧且固定于甲板上。

本实施例中各个零部件均需采用防腐材料制成，优选采用不锈钢或塑料，且所有的电动推杆均需要采用符合海面工作要求的ip65防护等级电动推杆。

如图5所示，本实施例的滴定动作流程如下：

1、初始状态下，第一电动推杆10的伸缩杆向下运动，带动瓶盖夹持模块4向下运动至采样瓶的瓶盖位置，为夹持瓶盖做准备；

2、第三电动推杆15的伸缩杆向上运动，卡块28夹持瓶盖；

3、第一电动推杆10的伸缩杆向上运动，带动瓶盖夹持模块4向上运动，完成瓶盖与采样瓶的分离，采样瓶固定在夹持器上；

4、第二电动推杆16的伸缩杆向左运动，将夹持工位转换为滴定工位，为定量滴定做准备；

5、第一电动推杆10的伸缩杆向下运动，带动量筒19底端的出液单向阀21伸入到采样瓶内一定距离，准备滴定；

6、第四电动推杆17的伸缩杆向下运动一定距离，向采样瓶内滴加一定量的药剂；

7、第一电动推杆10的伸缩杆向上运动，带动量筒19的出液单向阀21远离采样瓶，滴定实验完成；

8、第二电动推杆16的伸缩杆向右运动，将滴定工位转换为夹持工位，准备盖上瓶盖；

9、第一电动推杆10的伸缩杆向下运动，带动瓶盖到达采样瓶位置；

10、第三电动推杆15的伸缩杆向下运动，卡块28放松，瓶盖复原；

11、第一电动推杆10的伸缩杆向上运动，完成复位，为下次滴定做准备。

如图6所示，本发明的滴定周期流程如下：

1、判断夹持器上是否有采样瓶；

2、若存在采样瓶，进行滴定动作，并记录一次滴定次数；若不存在采样瓶，则不进行任何操作；

3、核对滴定次数是否满5次，若滴定次数满5次，则进入第4步；若滴定次数不满5次，则进入第1步，准备继续下一次滴定实验；

4、第四电动推杆17向上运动，完成滴定药剂的补充，计数器归零，然后进入第1步，准备继续下一周期滴定实验。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。