一种实验室定时自动采水装置的制作方法

本发明涉及实验室采样技术领域，具体涉及一种实验室定时自动采水装置。

背景技术：

传统的实验室在采集大量水样时，通常使用硅胶软管，采用虹吸方法，将硅胶管放到水槽固定深度，抽取水槽中的水样到取样瓶中，采样结束，用止水夹夹住硅胶管，方便下次继续取水。这种人工取水方式，存在耗费体力、效率低、取样时间不准等问题。而使用抽水泵来抽取水槽中水样，存在对样品产生二次污染等问题，造成测试样品不准。

本装置的特性主要是针对实验室人员在做实验取水样过程中，对采集水样过程中耗时耗力、无法按时取样等问题提出解决方案，使做实验取水环节方便、省时、准时。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提供一种实验室定时自动采水装置，采用定时全自动自动取水装置代替人工采集水样，使做实验取样环节方便和省时，解决了采集水样过程中耗时耗力、无法按时取样等问题。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种实验室定时自动采水装置，用于在取样水槽中取样，包括取样管、安装于取样管内壁的流量传感器，以及与流量传感器电连接的控制器；取样管设有进水端和出水端，出水端的高度低于进水端，取样管在出水端设有安装第一电磁阀的出样口，以及安装第二电磁阀的抽气口，取样管在抽气口处还安装有在第二电磁阀打开时将空气抽出取样管的抽气泵，第一电磁阀开关、第二电磁阀开关和抽气泵开关均与控制器电连接。

取样管的进水端和出水端的高度差，可以对取样水槽内的水进行取样，抽气泵与控制器连接，可以在取样前抽出取样管内的空气，当流量传感器第一次检测到液体流过时，控制器控制抽气口处的第二电磁阀关闭，使得水可以充满取样管并流入取样口下方的取样瓶内，通过控制器设置取样时间和取样体积，当达到设置取样体积后，控制第一电磁阀关闭，完成取样。

进一步的，所述的取样管上连接有可伸缩的取样支架，取样支架固定有伸入取样水槽液面下的取样接口，取样接口在液面不同深度处开设取样口并通过取样口与取样管的进水端活动连接。

取样支架可通过伸缩架设在取样水槽上方，通过取样接口伸入取样水槽的液面下，取样接口在不同的深度处设有取样口，通过取样口与取样管的进水端连接，可以实现取样水槽不同深处的水样进行采集。

进一步的，所述的取样管在出水端还设有安装第三电磁阀的废液口，废液口通过废液管连接废液储存桶，第三电磁阀与控制器电连接。

在取样过程中剩余的水样从废液口沿废液管回收至废液储存桶内，在取样时，废液口处的第三电磁阀保持关闭。

进一步的，所述的取样管在出水端下方设置有可将取样瓶输送至其正下方的第一传送带，第一传送带由控制器控制且第一传送带上沿传送方向依次设置有取样瓶保存箱和将取样瓶锁盖的限位锁盖装置，取样瓶保存箱和限位锁盖装置分别位于出水端的两侧。

控制器控制第一传送带进行转动，可实现对取样瓶的自动运输，保持第一传送带的运输速度，通过控制第一传送带的转动时间，可以保证将每个取样瓶输送至出样口的正下方；取样后的取样瓶在第一传送带的带动下运输至限位锁盖装置，在限位锁盖装置作用下，完成自动锁盖。

作为优选，所述的限位锁盖装置与取样瓶保存箱关于出水端对称设置。

控制器控制限位锁盖装置在取样瓶运动至其正下方时对取样瓶封盖，保证上一个取样瓶在进行取样动作时与下一个取样瓶锁盖动作保持同步，在取样后，可以保持瓶内样品的洁净度，使其不受外界污染，减少取样样品对实验结果准确性的影响。

进一步的，所述的限位锁盖装置包括锁盖机构，以及在锁盖时对取样瓶进行限位的限位机构；锁盖机构由控制器控制在取样瓶运动至其正下方时对取样瓶封盖，限位机构包括限位板，以及与限位板配合的固定槽，限位板一端固定，另一端横向设置于第一传送带上，限位板与取样瓶接触的一面安装有与控制器电连接的限位开关，固定槽连接有通过开关与控制器电连接的伸缩杆。

封盖前，取样瓶在运动至限位板上与限位开关接触，触发限位信号，控制器控制伸缩杆带动固定槽与限位板配合，将取样瓶夹紧固定，锁盖机构在控制器控制下对至其正下方的对取样瓶进行封盖。

进一步的，所述的第一传送带的一侧并排设置有第二传送带，伸缩杆通过控制器控制伸长将锁盖后的取样瓶由第一传送带推送至第二传送带上。

伸缩杆在伸长后配合固定槽和限位板对取样瓶进行固定限位，在取样瓶被封盖后，由控制器控制伸缩杆继续伸长，将取样瓶从第一传送带推至第二传送带上，完成取样瓶的收集、存放，伸缩杆在推送完后自动缩短收回至初始位置。

进一步的，所述的第二传送带在运行方向的末端安装有冷藏箱，冷藏箱正对第二传送带的一侧设有供取样瓶通过的开口。

冷藏箱用于将第二传送带运输的取样完毕的取样瓶进行集中收集，通过开口存储至冷藏箱内，冷藏箱内保持一定的低温，用于保持取样瓶内样品的稳定性。

进一步的，所述的冷藏箱设有底板，底板向下倾斜设置且底板上转动安装有导向球。

冷藏箱的底板倾斜设置，通过第二传送带传送的取样瓶在脱离第二传送带时，通过惯性滑入冷藏箱内，利用冷藏箱底板上的导向球，可以助于取样瓶滑动，使得取样瓶沿底板面由下向上依次充满冷藏箱。

进一步的，所述的冷藏箱在开口处安装有与控制器连接的自动门帘，冷藏箱上还安装有与自动门帘配合且与控制器电连接的取样瓶感应器。

通过冷藏箱上的取样瓶感应器感应取样瓶的位置，在取样瓶到达开口处，控制器控制自动门帘打开，使得取样瓶顺利进入冷藏箱内，实现了自动化的操作，节约人力。

本发明的有益效果：

一、用于实验室内水槽实验自动取水样，省时，省力，方便，克服了人工采样耗时耗力，无法准时取样，还解决了抽水泵取样对实验水样造成的二次污染的问题。

二、结构简单、易组装、使用简单，能够全自动完成实验过程中水样采集工作，提高科研工作者的工作效率。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为图1中a的放大结构示意图；

图3为图1中第一传送带和第二传送带的俯视结构示意图；

图4为本发明中控制器的控制结构示意图；

图5为冷藏箱侧视结构示意图；

图6为本发明限位锁盖装置的结构示意图；

图7为图6中b的结构示意图。

图中所示：

1、取样管，2、流量传感器，3、控制器，4、取样支架，5、取样接口，6、取样口，7、废液管，8、取样瓶保存箱，9、废液储存桶，10、电机，11、取样瓶，12、第二传送带，13、锁盖机构，14、限位机构，15、感应器，16、冷藏箱，17、底板，18、抽气泵，19、抽气口，20、出样口，21、第二电磁阀，22、第一电磁阀，23、第三电磁阀，24、第一传送带，25、自动门帘，26、导向球，27、瓶盖存储箱，28、旋转轨道。29、瓶盖通道，30、锁紧头，31、固定槽，32、限位板。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

一种实验室定时自动采水装置，用于在取样水槽中取样，包括取样管1、安装于取样管1内壁的流量传感器2，以及与流量传感器2电连接的控制器3。为了保证测量的稳定性，流量传感器2安装于取样管1末端3cm处。

取样管1选用镀膜软管，内部为镀惰性塑料膜，耐酸碱，以及减少镀膜软管对水样的吸附干扰，减少残留。

所述的取样管1上连接有可伸缩的取样支架4，取样支架4上固定有取样接口5，取样接口5在液面不同深度处开设取样口6并通过取样口6与取样管1的进水端活动连接。取样支架4使用316不锈钢材料，在不锈钢支架外层镀膜，防止实验中强酸强碱环境下对支架的腐蚀，支架4设置可伸缩结构，伸缩后可用旋转螺丝锁住，在取样水槽中可取不同深度的水样。作为本发明的一种实施方式，取样管1的进水端与取样接口5通过螺纹连接。

取样管1设有进水端和出水端，出水端的高度低于进水端，取样管1在出水端设有安装第一电磁阀22的出样口20，以及安装第二电磁阀21的抽气口19，取样管1在抽气口19处还安装有在第二电磁阀21打开时将空气抽出取样管1的抽气泵18，第一电磁阀22开关、第二电磁阀21开关和抽气泵18开关均与控制器3电连接。

如图2所示，取样管1在出水端的末端分为2个出口，分别为出样口20和废液口，对应设置有第一电磁阀22和第三电磁阀23。废液口通过废液管7连接废液储存桶9，第三电磁阀23与控制器3电连接。

流量传感器2的下方设有抽气泵18，与控制器3连接，可以抽出取样管1内的空气，当流量传感器2第一次检测到液体流过时，抽气泵18前部的第二电磁阀21迅速关闭，水可以充满取样管1。控制器3可以选用集成微电脑，集成微电脑，主要用于控制各种电路，设有控制面板，设置调控参数。

通过控制器3设置取样时间和取样体积，当达到设置取样体积后，第一电磁阀关闭。流量传感器2与集成微电脑相连，抽气泵18与集成微电脑相连。流量传感器2检测到有液体，抽气泵18及第二电磁阀21迅速关闭。当第三电磁阀23打开时，流量传感器2达到设置水量后，集成微电脑控制第三电磁阀23关闭。集成微电脑控制第一电磁阀22打开，水样流入取样瓶，当流量传感器2达到设置水量后，集成微电脑控制第一电磁阀22关闭。

所述的取样管1在出水端下方设置有可将取样瓶输送至其正下方的第一传送带24，第一传送带24由控制器3控制且第一传送带24上沿传送方向依次设置有取样瓶保存箱8和将取样瓶锁盖的限位锁盖装置，取样瓶保存箱8和限位锁盖装置分别位于出水端的两侧。在本发明中，所述的限位锁盖装置与取样瓶保存箱8关于出水端对称设置。

所述的限位锁盖装置包括锁盖机构13，以及在锁盖时对取样瓶进行限位的限位机构14；锁盖机构13由控制器3控制在取样瓶运动至其正下方时对取样瓶封盖，限位机构14包括限位板32，以及与限位板32配合的固定槽31，限位板32一端固定，另一端横向设置于第一传送带24上，限位板32与取样瓶11接触的一面安装有与控制器3电连接的限位开关，固定槽31连接有通过开关与控制器3电连接的伸缩杆33。

所述的第一传送带24的一侧并排设置有第二传送12，伸缩杆33通过控制器3控制伸长将锁盖后的取样瓶11由第一传送带24推送至第二传送带12上。

所述的第二传送带12在运行方向的末端安装有冷藏箱16，冷藏箱16正对第二传送带12的一侧设有供取样瓶11通过的开口。所述的冷藏箱16设有底板17，底板17向下倾斜设置且底板17上转动安装有导向球26。所述的冷藏箱16在开口处安装有与控制器3连接的自动门帘25，冷藏箱16上还安装有与自动门帘25配合且与控制器3电连接的取样瓶感应器15。

第一传送带24通过步进电机驱动，带动传送皮带转动，将取样瓶11传送到锁盖机构13下方，取样瓶11在运动至限位板32处与限位开关接触，触发限位信号，控制器3控制伸缩杆33带动固定槽31与限位板32配合，将取样瓶11夹紧固定，锁盖机构13在控制器3控制下对至其正下方的对取样瓶11进行封盖。

其中，锁盖机构13为现有技术产品，满足将瓶盖与取样瓶11固定即可，其结构样式不做限定。作为本发明的一种实施方式，如图4所示，锁盖机构13包括瓶盖存储箱27、瓶盖通道29、锁盖头30和旋转轨道28，当取样瓶11输送到锁盖机构13下方，碰到限位挡板32后，固定槽31和限位挡板32将取样瓶11固定，瓶盖从存储箱27内沿轨道进入瓶盖通道29，落在取样瓶11上，旋转轨道28转动180°，锁盖头30将取样瓶11上的瓶盖盖紧。

锁盖完成后，控制器3控制伸缩杆33继续伸长将取样瓶11推到第二传送带12上，通过第二传送带12将取样瓶11传送到冷藏箱16中低温保存。完成一次取样，步进电机带动第一传送带24将下一个取样瓶11传送到出样口20下方，下一次取样时，控制器3控制第三电磁阀23打开，水从废液口流出，流入废液储存桶9，流出体积为镀膜软管体积的3倍（具体体积可通过控制器设定），用于取样管1内上次取样存留液体的冲洗，当达到流量要求后，控制器3控制第三电磁阀23关闭。控制器3控制第一电磁阀22打开，水样从出样口20流出，流入下方取样瓶11中，当达到设置取样体积后，第一电磁阀22关闭。后续步骤同上。

所述的第一传送带24和第二传送带12安装在样品传输平台上，主要用于取样瓶11的输送保存。平台为不锈钢结构，不锈钢外面涂有防锈漆，耐酸碱和有机溶剂腐蚀。第一传送带24和第二传送带12的传送皮带表层为惰性塑料层，耐酸碱、有机溶剂腐蚀。

步进电机带动第一传送带24转动，用于取样瓶11取样及锁盖过程，普通电机带动第二传送带12用于取样瓶11输送至冷藏箱16保存。废液储存桶9通过卡扣与传输平台左侧连接，卡扣可以防止废液存储桶9移动洒出废液。

所述的冷藏箱16主要用于样品的冷藏，位于样品传输平台右侧。冷藏箱16的底板17倾斜，底部具有成排滑动导向球26，可以将传输来的取样瓶11排列整齐。冷藏箱16左侧开口，设有一自动门帘25。当取样瓶11传送到冷藏箱16前面时，冷藏箱16顶部的感应器15感应到取样瓶11，集成微电脑控制门帘25打开。8秒后门帘25自动关闭，防止凉气溢出。

采用上述实验室定时自动采水装置进行水样采集的使用方法，包括如下步骤：

（1）选择取样支架4上取样接口5上的取样口6与取样管1连接固定，将取样支架4伸展到合适长度，固定螺丝锁住，然后将取样支架4架在取样水槽上；

（2）打开集成微电脑，将取样量、取样管容量和取样时间等参数输入集成微电脑，保存运行；

（3）将取样瓶11瓶盖与瓶子分离，取样瓶11放入取样瓶保存箱8内待用，将瓶盖放入限位锁盖装置的瓶盖存储箱27内；

（4）点击集成微电脑运行程序，等待装置自动取样；

（5）整个取样过程结束后，关闭集成微电脑的程序，将取样瓶11从冷藏箱16内取出，放入冰箱冷藏待检测；

（6）将取样支架4取出，将取样口6与取样管1拆开，用清水将取样支架4冲洗干净，将取样管1插入清水中，打开集成微电脑程序中自动清洗模式，机器自动运行，第一电磁阀22和第三电磁23阀间歇性开关，持续5分钟，完成对取样管及电磁阀的冲洗。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。