一种便携式自动水质过滤装置的制作方法

本实用新型属于水环境监测领域，主要涉及一种便携式自动水质过滤装置。

背景技术：

过滤操作普遍应用到水质检测过程中。一般而言，在水样采集后，摇匀直接分取原样用于检测天然状态水体中污染物的含量水平；取经0.45μm滤膜过滤的水样用于检测水体中溶解状态污染物的含量水平。在《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)所涉及的检测项目中，可溶性总氮、总磷、高锰酸盐指数、硝酸盐氮、金属参数等均会使用到过滤操作。在开展这类项目时，单个参数所需要的过滤样品量从几毫升到100mL不等；进行一次全项目检测，采用当前主要的检测方法，所需要的样品量约500mL。

当前主要采用抽滤的方式过滤样品，由样品瓶(装原水样)、过滤盘、抽滤瓶、缓冲瓶、真空泵等几部分组成，也可由布氏漏斗、抽滤瓶、缓冲瓶、真空泵等几部分组成。各部分用硅胶管或塑料管连接。近年来，也有多联装的过滤装置，但基本结构仍然与上述过滤装置没有变化。这类过滤装置适于在实验室使用，受场地、电源、工作平台等因素限制其在野外基本无法使用。

在市场上，还可以买到采用一体化设计的较小型便携式抽滤装置，如专利201720803156.2公布了的技术方案，这类装置将样品瓶(装原水样)、过滤盘、抽滤瓶、缓冲瓶、真空泵等几部分进行整合到一起，并且增加了蓄电池及其它辅助功能如压力设定等功能。这类装置虽可以实现野外抽滤操作，但为能顺利抽滤，这些装置因样品瓶均为开放式，在野外移动过程中样品会溅出，仍需在静置的状态下工作，因野外工作的特殊性其实际上并不便捷。

传统的水样抽滤装置存在的缺点主要有：(1)需要功率比较大的真空泵及稳定的电源；(2)工作场所需有操作平台；(3)滤渣直接聚集在滤膜上，滤膜容易堵塞、极易发生水样过滤不畅；(4)容易发生真空泵进水损坏等；(5)静止状态下工作。与传统的水样抽滤装置相比，市场现有的便携式水样抽滤装置这些缺点仍基本都存在，并未从根本上解决野外操作的难题，比较费时费力。

需要针对当前水环境监测中水样过滤装置不易携带、滤膜易堵塞导致过滤效率低下、真空泵易进水损坏、需要外接电源等问题，设计出一种全新的、可在水质采样现场、运输途中、实验场所均能够开展水质自动过滤操作且不用真空泵、装样后不用担心因堵塞而更换滤膜、一体化设计的便携式水样过滤装置，从而节约到水样检测前在实验室准备时间。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供了一种便携式自动水质过滤装置，实现在水质采样现场、运输途中、实验场所水样采集后均能够进行自动过滤操作，装样后不用换样、更换滤膜等，一体化设计，不用携带真空泵，节约到实验室过滤的操作时间的目的。

为了克服现有技术的不足，本实用新型的技术方案是：

一种便携式自动水质过滤装置，包括：

桶体，桶体底面安装有传动机构，及控制所述传动机构的驱动控制电路，和为传动机构供电的电池；

托盘，平行于桶体底面布置在桶体内，所述托盘被传动机构操控沿桶体轴线方向位移；

样品杯，放置在托盘上侧，与桶体内周间隙配合，随托盘相对桶体滑动位移；

取样杯，杯底中心内凹形成锥台形的凹腔，凹腔顶面布置有过滤孔，磁体压环与凹腔顶面连接，磁体压环底面与活塞杆一端吸合，活塞杆为中空结构，内置铁环，用于吸合磁体压环，所述活塞杆另一端一体连接与样品杯内周过盈配合的活塞盘，使取样杯通过凹腔顶面连通至样品杯内；

所述取样杯底面与桶体顶缘通过卡接结构可拆卸连接。

进一步地，所述磁体压环包括环状磁圈及连接环状磁圈内周的网格，所述磁体压环与活塞杆一端之间还压合有滤膜。

进一步地，所述卡接结构包括布置于桶体顶缘的卡接柱，取样杯底面向外周翻折形成的围片和布置于围片上与卡接柱匹配的卡接孔。

可选地，所述卡接结构包括布置于桶体内周和取样杯外周的螺纹。

进一步地，所述传动机构包括与托盘垂直连接的齿条，套接于步进电机轴端的齿轮，所述齿轮与齿条啮合。

可选地，所述传动机构包括与托盘垂直连接的丝杆，套接于丝杆外的丝杆套，套接于步进电机轴端的齿轮，所述齿轮与丝杆套外周的齿圈啮合，所述丝杆套固定在桶体内。

优选地，所述活塞杆靠近取样杯一端外周设有凸起，弹簧套于活塞杆，一端抵触所述凸起，另一端抵触连接凹腔内周的弹簧挡。

进一步地，所述弹簧挡与凹腔内周螺纹连接。

由上地，所述驱动控制电路内设定时器，定时控制所述传动机构启动和停止。本实用新型的使用过程如下：将采集好的样品摇匀后装入样品杯。将样品杯放入装置桶体，依次装好活塞、滤膜、磁体压环、弹簧、弹簧挡和取样杯。在传动机构的推动下，装有原样的样品杯缓缓提升，水样在样品杯上升的过程中通过滤膜进入取样杯。

本实用新型的构思在于：在桶体中内置充电电池，可反复充电；内置定时装置，可以设定传动机构启动和停止时间。水样中泥沙、悬浮物质等在静置的过程中会自然下沉，水样静置一段时间后其上表层泥沙、悬浮物质浓度会大大降低。而滤膜设置于水样的最上方，可以有效的降低滤膜堵塞导致的过滤效率低下的问题；不使用真空泵及其配套装置，有效的解决了外接电源、真空系统进水、不易携带等难题。装样后不再需要进行其他操作。可以根据水样中悬浮物、泥沙含量高低灵活设定传动机构启动时间(即样品沉降时间，当悬浮物、泥沙含量高时可设置较长的启动时间使样品充分沉降，表层水样悬浮物、泥沙含量经过充分沉降后其浓度大大降低，滤膜被堵塞的可能性小从而使过滤效率会提升；当悬浮物、泥沙含量低时可设置较短的启动时间)和停止时间(过滤样品已经收集到能够满足检测的样品量)。

本实用新型改变了传统的过滤样品滤膜安装方式和系统工作方式，将滤膜从必须置于原水样的下部(悬浮物、泥沙等过滤沉降后会附着在滤膜上堵塞滤膜，阻碍过滤效果)达到过滤的作用改为放到原水样的表层(随着悬浮物、泥沙等沉降后，表层悬浮物、泥沙含量显著下降，过滤过程中不会附着在滤膜上堵塞滤膜，确保过滤效果良好)；将泵抽真空，利用负压实现样品过滤改为推动压滤，提高工作效率。通过这种水样过滤装置过滤水样，能够确保在水质采样现场、运输途中、实验场所均能够开展水质自动过滤操作且不用真空泵、装样后不用人工干预，从而节约到水样检测前在实验室准备时间。

附图说明

图1是本实用新型装置实施例1横向剖面结构示意图；

图2是本实用新型装置的磁性压环的结构示意图；

图3是本实用新型装置实施例2横向剖面结构示意图；

图4是本实用新型的卡接结构的结构示意图；

图5是本实用新型装置实施例3横向剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的内容作进一步的详细说明。

实施例1

一种便携式全自动水样过滤装置，包括取样杯11、活塞杆10、活塞盘14、桶体3、样品杯4、传动机构5和电池13，取样杯11在杯底中心内凹形成锥台形凹腔15，在凹腔顶面6分布有连通凹腔15和取样杯11的过滤孔7，取样杯11与桶体3顶端通过卡接结构2可拆卸连接，所述卡接结构2可以是设于桶体3内周和取样杯11杯底外周的螺纹。

参考图1和图2，作为一种实现方式，上述的传动机构5也可以设置为包括步进电机17、丝杠16、托盘12、丝杆套19，步进电机17轴端连接与丝杆套19外周齿圈20啮合的齿轮18，丝杆套19随步进电机17旋转驱动与丝杠16一端连接的托盘12沿桶体3的轴线方向位移，丝杆16与托盘12旋转连接，丝杠套19杯固定架设在桶体3内，所述桶体3内周设有防止托盘12转动的凸条21，驱动控制电路与步进电机17信号连接，电池13用于给传动机构5供电。

位于托盘12远离传动机构5的一侧，放置与桶体3间隙配合的样品杯4，样品杯4内套入与样品杯4内周过渡配合的活塞100，活塞100包括活塞杆10和活塞盘14，活塞杆10朝向取样杯11一侧，活塞盘14平行于桶体3布置，活塞盘14中心设有通孔，活塞杆10为中空结构，下端连通至活塞盘14靠近样品杯4一侧，上端内置铁环91，磁体压环8将滤膜9紧密压在内置铁环91的活塞杆10上端，活塞杆10上端正对取样杯11的凹腔顶面6，磁体压环8包括环状磁圈81及位于环状磁圈81内置的网格82。

取样杯11顶部盖有杯盖1，杯盖上设有平衡压力孔1.1。活塞盘14具有一定厚度，且表面包裹有橡胶层，使活塞盘14的外径大于样品杯4的内径，活塞盘14与样品杯4过盈配合压缩橡胶层，使样品杯4内周被活塞盘14密封。

实施例2

参考图2～4，一种便携式全自动水样过滤装置，包括取样杯11、活塞杆10、活塞盘14、桶体3、样品杯4、传动机构5和电池13，取样杯11在杯底中心内凹形成锥台形凹腔15，在凹腔顶面6分布有连通凹腔15和取样杯11的过滤孔7，取样杯11与桶体3顶端通过卡接结构2可拆卸连接。卡接结构2包括：沿取样杯11杯底外缘向外翻折形成围片2.1，沿围片2.1布置的卡接孔2.2，布置于桶体3顶缘与卡接孔2.2位置匹配的卡接柱2.3，所述卡接柱2.3头部略大于卡接孔2.2的直径，卡接柱2.3穿过卡接孔2.2后限制取样杯11相对于桶体3位移。

作为一种实现方式，传动机构5包括托盘12、齿条16和步进电机17，步进电机17轴端安装与齿条12啮合的齿轮18，齿条16远离步进电机17的一端连接托盘12，使托盘12平行于桶体3底面，与桶体3内周间隙配合，步进电机17在驱动控制电路的作用下旋转，驱动齿条16推动托盘12平行于桶体3底面，沿桶体3轴线方向位移，驱动控制电路与步进电机17信号连接，电池13用于给传动机构5供电。

位于托盘12远离传动机构5的一侧，放置与桶体3间隙配合的样品杯4，样品杯4内套入与样品杯4内周过渡配合的活塞100，活塞100包括活塞杆10和活塞盘14，活塞杆10朝向取样杯11一侧，活塞盘14平行于桶体3布置，活塞盘14中心设有通孔，活塞杆10为中空结构，下端连通至活塞盘14靠近样品杯4一侧，上端内置铁环91，磁体压环8将滤膜9紧密压在内置铁环91的活塞杆10上端，活塞杆10上端正对取样杯11的凹腔顶面6，磁体压环8包括环状磁圈81及位于环状磁圈81内置的网格82。

取样杯11顶部盖有杯盖1，杯盖上设有平衡压力孔1.1。活塞盘14具有一定厚度，且表面包裹有橡胶层，使活塞盘14的外径大于样品杯4的内径，活塞盘14与样品杯4过盈配合压缩橡胶层，使样品杯4内周被活塞盘14密封。

实施例3

参见图5，在实施例1或2的基础上，其活塞杆10顶端外周设有凸起92，凸起可设置为肋条，挡环93与凹腔15底部内周螺纹连接，在挡环93和肋条92之间放置弹簧94，增强活塞杆10顶端与磁体压环8的挤压力。确保活塞杆10顶端始终紧密压紧磁体压环8，不发生漏液。

实施例4

在前述实施例的基础上，所述的驱动控制电路内设定时器，通过嵌入程序，可定时启动和停止传动机构。例如专利205178927U公布的技术方案。

本实用新型的水样过滤过程如下：通过设定驱动控制电路的程序，设定传动机构5启动时间和启动时长。传动机构5启动后，推动托盘12缓慢上移，此时样品杯4同步向上移动，水样通过活塞杆10后经过滤膜9过滤，进入取样杯11完成样品过滤。样品杯4及活塞杆10等所有与水样接触部分均采用惰性材料(聚乙烯、四氯乙烯或类似材料)。