一种智能变频自动取样便携式抽滤器的制作方法

1.本发明涉及分析仪器、检测设备领域，具体地，涉及一种智能变频自动取样便携式抽滤器。


背景技术：

2.根据2017年1月1日发布的《国家地表水环境质量监测网作业指导书》中要求：铜、铅、锌、镉、铁、锰，指的是溶解态含量，即采样后在现场立即用0.45um的微孔滤膜过滤后，再进行测定的含量。目前采用现场抽滤装置采用现场组装的玻璃锥形瓶，由于现场组装麻烦，玻璃瓶易碎不易现场携带，滤膜直径只有50mm抽滤面积小，容易堵塞，抽滤速度太慢等。市场也有部分便携式抽滤装置，由于集液瓶体积小，集液瓶抽满后，没有及时停止抽滤，水样将进入真空泵，破坏真空泵，减少泵的寿命；真空泵只有一种模式连续工作，无法根据实际需要调节真空度来提高抽滤速度。


技术实现要素：

3.本发明旨在克服上述缺陷，提供一种能够避免水样倒灌，并且具有根据应用过程调整抽滤设备真空度的高效安全的便携式抽滤器。
4.具体地，本发明一种智能变频自动取样便携式抽滤器，其特征在于：包括真空设备、集液瓶和抽滤头；
5.其中，上述集液瓶，具有集液第一端口和集液第二端口；
6.上述集液第一端口与抽滤头的出液口，通过第一管路连通；
7.上述集液第二端口与真空设备的抽滤端，通过第二管路连通；
8.上述第二管路上设有液体感应机构；
9.当液体感应机构感应到液体流经时，停止真空设备。
10.进一步地，本发明提供的一种智能变频自动取样便携式抽滤器，其特征在于：
11.还包括报警机构；
12.当液体感应机构感应到液体流经时，激活报警机构。
13.进一步地，本发明提供的一种智能变频自动取样便携式抽滤器，其特征在于：
14.上述第一管路，由管体和支撑件组成；
15.上述支撑件环绕式的设置于管体外表面，或管体内表面，或管体管壁间；
16.和/或
17.上述第二管路，由管体和支撑件组成；
18.上述支撑件环绕式的设置于管体外表面，或管体内表面，或管体管壁间。
19.进一步地，本发明提供的一种智能变频自动取样便携式抽滤器，其特征在于：
20.上述抽滤头，包括样品杯和抽滤头底座；
21.上述样品杯与抽滤头底座转动连接；
22.上述样品杯的开合部上设有锁闭公件；
23.上述抽滤头底座的对应位置上设有锁闭母件；
24.上述抽滤头底座，对应于锁闭母件的锁定位置，为倒角结构；
25.或
26.上述抽滤头，包括样品杯和抽滤头底座；
27.上述抽滤头底座和样品杯，在对应的位置上，安装有磁吸件；
28.或
29.上述抽滤头，包括样品杯和抽滤头底座；
30.上述样品杯，包含样品杯本体、抽滤件和样品杯盖；
31.上述抽滤件，嵌套式的、可拆卸的安装于样品杯内，具有至少一层的过滤元件；
32.上述样品杯盖，嵌套式的、可拆卸的安装于抽滤件内；
33.上述样品杯盖上具有进样端；
34.上述样品杯，可拆卸的或可开合的安装于抽滤头底座上；
35.其中，上述任何一种的抽滤头底座上设有至少一层的过滤元件。
36.进一步地，本发明提供的一种智能变频自动取样便携式抽滤器，其特征在于：
37.上述第二通路上还安装有多通管；
38.上述多通管，具有第一端口；
39.上述第一端口对应液体感应机构的安装端；
40.上述多通管，具有第二端口；
41.上述第二端口对应真空设备的抽滤端；
42.上述多通管，具有第三端口；
43.上述第三端口安装有真空检测机构。
44.进一步地，本发明提供的一种智能变频自动取样便携式抽滤器，其特征在于：
45.上述多通管，还具有第四端口；
46.上述第四端口，连接流量调节机构；
47.上述流量调节机构，根据当前流体的流速或流量，或当前体系的真空度情况，调节真空设备的抽滤强度。
48.进一步地，本发明提供的一种智能变频自动取样便携式抽滤器，其特征在于：
49.上述流量调节机构，包括电磁阀和流量调节阀；
50.上述电磁阀的末端连接有流量调节阀；
51.上述流量调节阀，非与电磁阀连接的一端，连通大气；
52.上述电磁阀，根据当前流体的流速或流量，或当前体系的真空度情况，启停。
53.进一步地，本发明提供的一种智能变频自动取样便携式抽滤器，其特征在于：
54.还具有外壳体；
55.上述外壳体，将真空设备包裹与其内；
56.上述外壳体上，具有固定安装、可转动安装或可拆卸安装的抽滤头支架；
57.上述抽滤头支架，固定或承托抽滤头；
58.上述外壳体上，具有固定安装、可转动安装或可拆卸安装的集液瓶支架；
59.上述集液瓶支架，固定或承托集液瓶。
60.在本发明中，上述实现自动化调控设备启停的方法，可以为软件控制(即、设置中
控芯片等方法来控制各功能元件)，也可以为纯电路方式的方法，当上述设备采用纯电路控制时，该智能变频自动取样便携式抽滤器，包含控制电路和工作电路；
61.其中，上述控制电路，由液体感应机构、报警机构、触发电路和电源构成；
62.上述工作电路，由真空设备、开关电路、电源开关和电源构成。
63.当采用中控软件控制时，上述智能变频便携式抽滤器自动取样的方法具体为：包括液体感应模块、真空抽滤模块和控制模块；
64.上述液体感应模块、真空抽滤模块和控制模块均具有通讯功能，实现各模块之间的数据交互；
65.上述液体感应模块，搭载于真空设备的进气管上，用于监测进气管上的液体流经情况；
66.上述真空抽滤模块，搭载于真空设备或真空监测设备或集液瓶的液体进出口上，用于监测真空设备的真空度或抽滤液的流速；
67.上述控制模块，基于液体感应模块和真空抽滤模块的监测结果，判断是否需要停止真空设备或调整抽滤强度。
68.还具有警示模块；
69.上述警示模块，当液体倒灌发生和/或抽滤头被封堵时，进行警示。
附图说明
70.图1.本实施例提供一种便携式抽滤器的结构示意图；
71.图2.本实施例提供一种便携式抽滤器的管路的结构示意图；
72.图3.本实施例提供一种便携式抽滤器的抽滤头的结构示意图；
73.图4.本实施例提供一种便携式抽滤器的抽滤头使用状态的结构示意图；
74.图5.本实施例提供一种另一种便携式抽滤器的抽滤头的结构示意图；
75.图6.本实施例提供一种另一种便携式抽滤器的抽滤头的结构示意图；
76.图7.本实施例提供一种便携式抽滤器的电路示意图；
77.图8.本实施例提供一种便携式抽滤器的电磁阀工作原理图。
具体实施方式
78.如图1所示，在本实施例中，提供了一种高效安全的便携式抽滤器，包括真空泵200(即、真空设备)、集液瓶700和抽滤头100；
79.该集液瓶700，具有盖体，该盖体可以为按压式的或旋拧式的安装于集液瓶上，该集液瓶可以为任何现有领域内的，可用于对接抽滤设备的集液装置，其具有集液第一端口710和集液第二端口720；
80.该集液第一端口710与抽滤头100的出液口126，通过第一管路21连通；
81.该集液第二端口720与真空泵200的抽滤端，通过第二管路22连通；
82.在本实施例中，为了实现对于满溢液体的监控，在该第二管路22上，在集液第二端口和真空泵之间设有设有液体感应开关300，该液体感应开关可以选用任何市售的同类产品，一般选用常见的非接触液体感应开关，如：电容式液位开关、光电液位开关和超声波液位开关，在本实施例中，优选采用电容式液位开关。
83.该液体感应机构300与报警器(该报警器可以为独立设置或者为搭载于液体感应器的结构)电气相连，当液体感应感应开关到管体内的液体流经时，激活报警机构，从而能让设备前端的工作人员关闭真空泵，避免真空泵为水倒灌受损。另外，该液体感应机构300还可与真空泵的启停开关电气连接，当发生上述情况时，能够直接激活断电的信号，实现真空泵的断电。
84.此外，在本实施例中，为了实现对运行过程中真空泵的真空度实时了解，从而能够及时进行调控的效果，在本实施例中，该液体感应器300与真空泵200之间，设有四通接头400；
85.该四通接头400的第一端，对向液体感应器300；
86.该四通接头400的第二端，对应真空泵200的抽滤端；
87.该四通接头400的第三端口，安装有真空表30；
88.该四通接头400的第四端口，连接流量调节机构；
89.该流量调节机构，包括电磁阀500和流量调节阀600；
90.该电磁阀500的末端连接有流量调节阀600；
91.该流量调节阀600，非与电磁阀连接的一端，连通大气。
92.通过电磁阀的启停，能实现空气的进入与否。
93.此外，该流量调节机构，还可以为单流量调节阀结构，通过控制该流量调节阀可实现进入空气的气量控制，从而实现动态调节。
94.如图8所示，在本实施例中，流量调节机构调节真空度高低的具体工作原理为：电磁阀默认关闭状态，此时2和3通道相通，空气通过流量调节阀进入真空泵，真空度处于低真空度状态；
95.当需要提高真空度时，打开电磁阀，使3处于闭合状态，此时空气无法进入真空泵，因此使得真空度达到最高状态。
96.上述液体感应开关和真空度的调节方案，一种可基于各种仪表显示或警报设备的警示，使得设备前端的工作人员主动进行调节，也可以通过软件控制或电路控制的方式来实现全自动或半自动的控制。
97.当其为软件控制时，包括液体感应模块、真空抽滤模块和控制模块；
98.上述液体感应模块、真空抽滤模块和控制模块均具有通讯功能，实现各模块之间的数据交互；
99.具体地，上述液体感应模块，一般为搭载于真空设备的进气管上的液体感应器，用于监测进气管上的液体流经情况，即、是否有液体流过；
100.上述真空抽滤模块，一般搭载于真空设备(即、真空设备本身具有监测体系真空度的功能)，或真空监测设备(如：真空表)，或集液瓶的液体出口上，用于实时监测真空设备的真空度数值或，抽滤出液的流量或流速；
101.上述控制模块，一般为集成芯片的形式，其具有多个通信端，分别连通各功能模块，从而实时获取各模块的回传数据，在运行的过程中，基于液体感应模块和真空抽滤模块的监测结果，判断是否需要停止真空设备或调整抽滤设备的抽滤强度。
102.具体判断的方法可以为：
103.当液体感应模块的实时监测结果为，监测到液体流经时，判断需停止真空设备，此
时中控模块切断真空设备的电源/开关，并激活警报器；
104.关于真空抽滤模块具有两种监测模式，即、滤液出液量/速度，以及设备/体系真空度；
105.当以真空度监测时，当真空抽滤模块的实时监测结果为，监测到的真空度接近设定值时(该接近为可人工设置的参数，该参数基于实际使用的需要进行调整，如：与设定值的差异在1％，2％等等)，自动判断过滤端已发生污堵，需要提高真空度，即、启动高档位的抽滤功能(如：通过闭合电磁阀来切断与外界的空气流通)，或者调整空气进入量，从而实现逐步提高真空度的效果。
106.当以滤液监控时，当真空抽滤模块的实时监测结果为，滤液出液量/速度小于设定阈值(该阈值可预设)，提高抽滤档位或减少空气进入量。
107.为了更好的实现监测效果，优选采用真空度+流体监测的方式进行，
108.即、首先采用真空度监测的方式来调整档位，当档位为最高时，通过液体监测的方式来判断是否有出液，当无出液时，判断抽滤头需清理，此时激活警报器进行提示。
109.当其为电路控制时，如图7所示，在本实施例中，还提供了一种能实现半自动化电路控制的方案，即、当真空度不符合要求时，可通过一键式启动“高真空”模式的方式来实现继续工作的效果，其包含控制电路和工作电路；
110.其中，该控制电路，由液体感应机构、报警机构、触发电路和电源构成；
111.该工作电路，由真空设备、开关电路、电源开关和电源构成。
112.基于上述电路，其工作原理如下：
113.打开电源开关14，真空泵运行，样品杯中的水样经过滤膜进入集液瓶中，当遇到泥沙含量高时，随着泥沙在滤膜上积累越来越多，阻止水样流进集液瓶中，此时需要打开电磁阀开关16，电磁阀将关闭空气经过流量调节阀进入真空系统，没有空气进入，启动高真空状态，真空度升高，抽力增大，加快水样经过滤膜进入集液瓶。抽滤完毕关闭电源总开关，此时电磁阀关闭状态，空气经过流量调节阀进入真空系统，很快真空系统恢复到大气压，可以打开集液瓶盖子取走样品。这样能够有效的解决了目前遇到泥沙含量大无法抽滤，抽滤时间长，中间还需要倒掉水样重新换一个滤膜重新抽滤的操作。
114.由此，基于上述结构，在使用的过程中，实现了本抽滤设备具有高、低不同档位的真空度的功能，一般水样默认为低真空度，不会破坏滤膜，当抽滤泥沙含量较多的水样时，随着滤膜上的泥沙越来越多，水样抽滤的速度越来越慢，这时启动“高真空”i、ii档位键，真空度开始提高到最大值，抽力加大，抽滤速度加快，大大提高抽滤效率。
115.当发生误操作时：如：当集液瓶中的水样满了，没有及时关闭总开关，此时水会沿着真空管路进入仪器内，首先经过安装液体感应开关的位置，感应开关会立刻闭合电路，此时报警器立即响起，提示操作人员关闭总电源，同时控制电路处于闭合状态，触发电路开始工作，开关电路处于开路状态，泵停止工作，液体不会继续往前流动，避免水流进真空泵，破坏真空泵。
116.另外，为了实现便携的效果，本实施例还具有壳体10，该壳体10将除抽滤头和集液瓶以外的主要元件均包裹于其内；
117.该壳体的外部顶部具有把手13；
118.该壳体的外部侧部具有抽滤头支架11；
119.该抽滤头支架11，可以为固定安装的方式，或者可转动安装(该转动可以为局部可转动或者整体可转动的造型，该转动方式包括了折叠)的方式，或者为可拆卸安装的，其功能在于固定或承托抽滤头100；
120.该壳体的外部侧部还具有集液瓶支架12；
121.该抽滤头支架12，可以为固定安装的方式，或者可转动安装(该转动可以为局部可转动或者整体可转动的造型，该转动方式包括了折叠)的方式，或者为可拆卸安装的，其功能在于固定或承托集液瓶700。
122.此外，该壳体上还具有多个功能性按钮或显示元件，如：电源开关14，充电口15，电磁阀开关16，电池剩余量显示屏17，以及电池18。
123.另外，在真空抽滤过程中，可能会发生扁管的情况，为了保证管路的通畅，在本实施例中，如图2所示，第一管路21和第二管路22，由管体2-1和支撑件2-2组成，该支撑件环绕式的设置于管体外表面，或管体内表面，或管体管壁间。
124.此外，在优选的实施例中，采用易弯曲的软管，通过在其内部安装弹簧，使其具有强支撑的效果，从而确保管路不被吸扁，由于弹簧和软管容易弯曲，在仪器内部容易接管路，同时拆卸集液瓶方便轻松，接头也不容易折断。
125.另外，关于抽滤头可使用任何现有的抽滤头结构，在本实施例中，还特别提供了两种专用结构：
126.结构一、如图3所示，该抽滤头，包括样品杯110和抽滤头底座120；
127.该样品杯110与抽滤头底座120通过端部的转弯关节进行转动连接，即、一端相连，其他位置为可开合状；
128.该样品杯110的开合部上设有锁闭公件111(即、抽滤头固定螺丝)；
129.该抽滤头底座120的对应位置上设有锁闭母件121；
130.该抽滤头底座120，对应于锁闭母件121的锁定位置，为倒角结构123；
131.该样品杯110与抽滤头底座120的关合位置内依次设置有具有密封功能的橡胶o型圈122，以及起到过滤作用的砂芯124和滤膜125。
132.在使用的过程中，如图4所示，本实施例通过在抽滤头固定螺丝沿着底座做一个斜面，斜面与固定点之间的距离小于固定点到底座固定点的距离，这样螺丝上的螺母在拆卸(a状态)和固定(b状态)时只需要很短的行程，节省旋转螺母的时间和大大提高方便性。
133.结构二、如图5所示，该抽滤头，包括样品杯110和抽滤头底座120；
134.该抽滤头底座120(其结构同于结构一)和样品杯110，在对应的位置上，分别安装有磁吸件1101和1201。
135.结构三、如图6所示，上述抽滤头，包括样品杯本体110、抽滤件130、样品杯盖120和抽滤头底座(如结构一和结构二)；
136.上述抽滤件130，嵌套式的、可拆卸的安装于样品杯本体110内，该安装的方式可采用抽滤件130外设置外螺纹结构1301，样品杯本体110内表面对应位置设置有内螺纹结构1101的方式来实现，即、拧接的安装；
137.上述样品杯本体110的顶部，覆盖抽滤件的位置，设有样品杯盖120，该样品杯盖120上具有进样端121，通过管路连通外部样本的方式实现不间断将样品引入样品杯的效果；
138.该样品杯盖120也为可拆卸的安装与抽滤件130上，该安装的方式可采用样品杯盖120外设置外螺纹结构1201，抽滤件130内表面对应位置设置有内螺纹结构1303的方式来实现，即、拧接的安装；
139.上述样品杯，可拆卸的(如结构二的方式)或可开合的(如结构一的方式)安装于抽滤头底座(其结构同于结构一)上。
140.上述抽滤件，内设有各种过滤配件，如，滤膜132、滤芯131等；其与样品杯和样品杯盖的对接位置均设有密封功能环1302和1202。
141.当将上述样品杯本体110、抽滤件130、样品杯盖120的组合构件安装于抽滤头底座上后，能够实现预过滤的效果，同时还能实现在线不间断过滤的效果(例如：直接将本设备置于待测海水或湖水附近，直接向海水或湖水内通入取样管即可)。
142.此外，上述抽滤头的底部均具有流体出入口126，即、为与第一通路对接的端口。
143.本实施例的具体作用和效果：
144.在上述优选的实施例中，通过提供了一种可以报警提示液体传开关，当集液瓶水样溢出流到真空泵之前，监测到液体进入管路，立即报警，并同时停止真空泵，避免水样进入真空泵，保护真空泵，延长其寿命。
145.在上述优选的实施例中，通过提供一种真空度调节阀，通过真空度高低切换提高抽力，加快抽滤速度。默认低真空度，电磁阀处于关闭状态，流量调节阀控制一定量的空气进入真空系统，保持一个低的真空度，确保滤膜不被抽破；当遇到泥沙含量较大的水样时，随着泥沙在滤膜上沉积越来愈多，滤膜阻力越来越大，抽滤速度越来越小，此时手动按“高真空”键，将打开电磁阀，此时电磁阀3出口处于闭合状态，阻止空气进入真空系统，提高真空度，提高抽力，提高抽滤速度，抽滤初期，抽力不能太大，抽力太大，破坏滤膜，需要重新安装滤膜重新抽滤水样。随着滤膜上泥沙附着越来越多，阻力越来愈大，此时需要提高真空度来提高抽力，加快抽滤速度，缩短抽滤时间，大大提高了工作效率由于是采用逐级增加抽力，滤膜也不易被抽破。