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1、(10)申请公布号 CN 103344475 A (43)申请公布日 2013.10.09 CN 103344475 A *CN103344475A* (21)申请号 201310262172.1 (22)申请日 2013.06.27 G01N 1/34(2006.01) (71)申请人 张广海 地址 250000 山东省济南市历城区花园路 141 号 (72)发明人 张广海 王学金 万鹏 李福军 尚俊生 孟宪静 苏照辉 张建国 王静 李倩 (74)专利代理机构 济南泉城专利商标事务所 37218 代理人 李桂存 (54) 发明名称 悬移质泥沙清浑水自动分离器及其分离方法 (57) 摘要 本发。
2、明的一种悬移质泥沙清浑水自动分离器 及其分离方法， 包括支架， 包括底座和竖直设置在 底座上的滑轨 ； 升降机构， 包括设置在底座上的 电机， 电机驱动连接有竖直的丝杠， 丝杠上螺纹 连接有与滑轨相配合的滑动板 ； 抽水机构， 包括 水泵， 所述水泵连接有抽水管， 抽水管连接在滑动 板上， 抽水管末端设置有竖直向下的水笼头， 水笼 头上设置有含沙量检测传感器、 入水传感器和水 深传感器 ； 以及控制器， 信号连接含沙量检测传 感器、 入水传感器、 水深传感器、 电机和水泵。本 发明的有益效果是 ： 提高了工作效率和沙样处理 精度， 使沙样清混水分离的自动化、 职能化得以实 现， 最大程度地减轻。
3、测验人员的劳动强度并满足 工作的时效性。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书4页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103344475 A CN 103344475 A *CN103344475A* 1/2 页 2 1. 一种悬移质泥沙清浑水自动分离器， 其特征在于， 包括 ： 支架， 包括底座和竖直设置在底座上的滑轨 ； 升降机构， 包括设置在底座上的电机， 电机驱动连接有竖直的丝杠， 所述丝杠上螺纹连 接有与滑轨相配合的滑动板 ； 抽水机构， 包括水泵， 所述水泵连接。
4、有抽水管， 抽水管连接在滑动板上， 抽水管末端设 置有竖直向下的水笼头， 所述水笼头上设置有含沙量检测传感器、 入水传感器和水深传感 器 ； 以及 控制器， 信号连接含沙量检测传感器、 入水传感器、 水深传感器、 电机和水泵。 2. 根据权利要求 1 所述悬移质泥沙清浑水自动分离器， 其特征在于 ： 所述入水传感器 包括竖直设置的电极A和电极C， 所述水深传感器包括竖直设置的电极B， 电极A和电极C长 度相等且下端平齐， 电极 B 长度短于电极 A 或电极 C 且电极 B 下端位于电极 A 或电极 C 下 端的上方， 电极 A、 电极 B 和电极 C 连接控制器的信号输入端。 3. 根据权利要。
5、求 1 所述悬移质泥沙清浑水自动分离器， 其特征在于 ： 所述含沙量检测 传感器包括设置在水笼头内壁上且相对的红外线发射器和红外线接收器， 红外线发射器和 红外线接收器连接控制器的信号输入端。 4. 根据权利要求 1 所述悬移质泥沙清浑水自动分离器， 其特征在于 ： 所述丝杠或滑轨 的上部和下部分别设置有与控制器连接的上限位开关和下限位开关， 所述控制器上设置有 上升按键和下降按键。 5. 根据权利要求 1 所述悬移质泥沙清浑水自动分离器， 其特征在于 ： 所述水笼头下端 开口的正下方设置有挡沙板， 所述挡沙板与水笼头下端开口平行间隔并通过细条与水笼头 连接。 6. 根据权利要求 1 所述悬移。
6、质泥沙清浑水自动分离器， 其特征在于 ： 所述抽水管为 L 形的金属管， 一端固定在滑动板上并通过软管连接水泵。 7. 一种如权利要求 1 所述悬移质泥沙清浑水自动分离器的分离方法， 其特征在于， 包 括以下步骤 ： 步骤 1， 启动分离器， 按下下降按键， 电机驱动抽水管从初始位置快速下降， 检测入水传 感器的电极 A 和电极 C 下端是否在水面以上， 如果否， 则判断水笼头入水， 进行步骤 2 ； 步骤 2， 电机驱动抽水管慢速下降， 并启动水泵快速抽水， 同时含沙量检测传感器检测 进入水笼头的水中含沙量是否大于 0.25Kg/m， 如果是， 则进行步骤 3 ； 步骤 3， 检测水深传感器。
7、的电极 B 下端是否在水面以上， 如果是， 则电机驱动抽水管慢 速下降， 水泵慢速抽水 ； 如果否， 则进行步骤 4 ； 步骤 4， 抽水管停止下降， 并且水泵慢速抽水， 同时含沙量检测传感器检测进入水笼头 的水中含沙量是否大于 0.5Kg/m， 如果是， 则进行步骤 5 ； 步骤 5， 控制器控制电机停止， 水泵停止抽水 ； 步骤 6， 按下上升按键， 电机驱动抽水管上升到初始位置。 8. 根据权利要求 7 所述悬移质泥沙清浑水自动分离器， 其特征在于 ： 水深传感器检测 的电极 B 下端与电极 A 或电极 C 下端高度差为 4mm。 9. 根据权利要求 7 所述悬移质泥沙清浑水自动分离器，。
8、 其特征在于 ： 在步骤 1 中， 电机 驱动抽水管从初始位置快速下降过程中， 判断是否碰触下限位开关， 如果是， 则停止下降。 权 利 要 求 书 CN 103344475 A 2 2/2 页 3 10. 根据权利要求 7 所述悬移质泥沙清浑水自动分离器， 其特征在于 ： 在步骤 6 中， 电 机驱动抽水管上升过程中， 判断是否碰触上限位开关， 如果是， 则停止上升， 停止时抽水管 所在的位置为初始位置。 权 利 要 求 书 CN 103344475 A 3 1/4 页 4 悬移质泥沙清浑水自动分离器及其分离方法 技术领域 0001 本发明涉及一种悬移质泥沙清浑水自动分离器及其分离方法。 背。
9、景技术 0002 黄河下游水文站均为泥沙重点观测站， 担负着大量的泥沙观测任务， 沙样处理工 作十分繁重， 若泥沙处理工作中稍有纰漏， 则直接影响到含沙量、 输沙率及泥沙粒径的计算 精度。 0003 目前沙样处理工作的程序是 ： 把沙样进行沉淀， 清混水分离， 然后再装瓶进行泥沙 称重处理， 计算含沙量。 清混水分离的方法仍为传统的人工抽样方法， 即用橡胶管靠人工用 嘴吸气后产生虹吸作用把沙样桶内的清水慢慢地排除。 0004 这种方法虽然简便， 但已远远满足不了目前沙样处理的需要， 主要表现在以下几 个方面 ： 工作量大， 现有人力物力及技术条件无法做到快速高效， 在实际工作中矛盾突 出。 人。
10、嘴吸气全靠人工掌握， 用力小了水吸取不上来， 用力大了水速过大， 带走泥沙， 影响 精度。 抽水的结束时机由人工掌握， 结束过早， 剩余水样体积过大， 装瓶困难 ； 过晚则可能 抽取部分泥沙， 影响泥沙精度， 所以因处理水样的人员不同， 产生的误差也不同， 因人而异， 随机性大。 抽水时， 大多数由人工用嘴吸气， 使抽水管产生虹吸作用， 完成排水操作， 这样 不太卫生， 可能造成疾病传播， 影响泥沙处理工作人员的身体健康。 发明内容 0005 为解决以上技术上的不足， 本发明提供了一种悬移质泥沙清浑水自动分离器及其 分离方法， 它操作简便， 分离效果好。 0006 本发明是通过以下措施实现的 。
11、： 本发明的一种悬移质泥沙清浑水自动分离器， 包括 ： 支架， 包括底座和竖直设置在底座上的滑轨 ； 升降机构， 包括设置在底座上的电机， 电机驱动连接有竖直的丝杠， 所 述丝杠上螺纹连接有与滑轨相配合的滑动板 ； 抽水机构， 包括水泵， 所述水泵连接有抽水管， 抽水管连接在滑动板上， 抽水管末端设置有竖直向下的水笼头， 所述水笼头上设置有含沙量检测传感器、 入水 传感器和水深传感器 ； 以及 控制器， 信号连接含沙量检测传感器、 入水传感器、 水深传感器、 电机和水泵。 0007 上述入水传感器包括竖直设置的电极 A 和电极 C， 所述水深传感器包括竖直设置 的电极 B， 电极 A 和电极 。
12、C 长度相等且下端平齐， 电极 B 长度短于电极 A 或电极 C 且电极 B 下端位于电极 A 或电极 C 下端的上方， 电极 A、 电极 B 和电极 C 连接控制器的信号输入端。 0008 上述含沙量检测传感器包括设置在水笼头内壁上且相对的红外线发射器和红外 线接收器， 红外线发射器和红外线接收器连接控制器的信号输入端。 0009 上述丝杠或滑轨的上部和下部分别设置有与控制器连接的上限位开关和下限位 说 明 书 CN 103344475 A 4 2/4 页 5 开关， 所述控制器上设置有上升按键和下降按键。 0010 上述水笼头下端开口的正下方设置有挡沙板， 所述挡沙板与水笼头下端开口平行 。
13、间隔并通过细条与水笼头连接。 0011 上述抽水管为 L 形的金属管， 一端固定在滑动板上并通过软管连接水泵。 0012 本发明的一种悬移质泥沙清浑水自动分离器的分离方法， 包括以下步骤 ： 步骤 1， 启动分离器， 按下下降按键， 电机驱动抽水管从初始位置快速下降， 检测入水传 感器的电极 A 和电极 C 下端是否在水面以上， 如果否， 则判断水笼头入水， 进行步骤 2 ； 步骤 2， 电机驱动抽水管慢速下降， 并启动水泵快速抽水， 同时含沙量检测传感器检测 进入水笼头的水中含沙量是否大于 0.25Kg/m， 如果是， 则进行步骤 3 ； 步骤 3， 检测水深传感器的电极 B 下端是否在水面。
14、以上， 如果是， 则电机驱动抽水管慢 速下降， 水泵慢速抽水 ； 如果否， 则进行步骤 4 ； 步骤 4， 抽水管停止下降， 并且水泵慢速抽水， 同时含沙量检测传感器检测进入水笼头 的水中含沙量是否大于 0.5Kg/m， 如果是， 则进行步骤 5 ； 步骤 5， 控制器控制电机停止， 水泵停止抽水 ； 步骤 6， 按下上升按键， 电机驱动抽水管上升到初始位置。 0013 上述水深传感器检测的电极 B 下端与电极 A 或电极 C 下端高度差为 4mm。 0014 在步骤 1 中， 电机驱动抽水管从初始位置快速下降过程中， 判断是否碰触下限位 开关， 如果是， 则停止下降。 0015 在步骤 6 。
15、中， 电机驱动抽水管上升过程中， 判断是否碰触上限位开关， 如果是， 则 停止上升， 停止时抽水管所在的位置为初始位置。 0016 本发明的有益效果是 ： 悬移质泥沙清浑水自动分离器提高了工作效率和沙样处理 精度， 提高沙样处理的现代化水平， 使沙样清混水分离的自动化、 职能化得以实现， 最大程 度地减轻测验人员的劳动强度并满足工作的时效性。 附图说明 0017 图 1 为本发明的结构示意图。 0018 图 2 为水笼头剖面结构示意图。 0019 图 3 为水笼头的结构示意图。 0020 其中 ： 1 底座， 2 电机， 3 水泵， 4 控制器， 5 滑轨， 6 丝杠， 7 抽水管， 8 水笼。
16、头， 9 滑动 板， 10 上升按键， 11 下降按键， 12 红外线发射器， 13 红外线接收器， 14 挡沙板， 15 电极 A， 16 电极 B， 17 电极 C。 具体实施方式 0021 如图 1 所示， 本发明的一种悬移质泥沙清浑水自动分离器， 包括支架、 升降机构、 抽水机构和控制器 4。支架包括底座 1 和竖直设置在底座 1 上的滑轨 5， 升降机构包括设置 在底座 1 上的电机 2， 电机 2 驱动连接有竖直的丝杠 6， 丝杠 6 上螺纹连接有与滑轨 5 相配 合的滑动板 9。电机 2 带动丝杠 6 转动， 根据丝母丝杆的原理， 滑动板 9 在丝杠 6 上升降， 滑 轨 5 起。
17、到导向作用。 0022 抽水机构包括水泵 3， 水泵 3 连接有抽水管 7， 抽水管 7 连接在滑动板 9 上， 抽水管 说 明 书 CN 103344475 A 5 3/4 页 6 7 末端设置有竖直向下的水笼头 8， 水笼头 8 上设置有含沙量检测传感器、 入水传感器和水 深传感器 ； 滑动板 9 带动抽水管 7 升降， 调节水笼头 8 的入水深度。水笼头 8 下端开口的正 下方设置有挡沙板 14， 挡沙板 14 与水笼头 8 下端开口平行间隔并通过细条与水笼头 8 连 接。尽量减小抽水时对泥沙的搅动， 提到精度。 0023 如图3所示， 控制器4信号连接含沙量检测传感器、 入水传感器、 。
18、水深传感器、 电机 2 和水泵 3。入水传感器包括竖直设置的电极 A15 和电极 C17， 水深传感器包括竖直设置的 电极B16， 电极A15和电极C17长度相等且下端平齐， 电极B16长度短于电极A15或电极C17 且电极 B16 下端位于电极 A15 或电极 C17 下端的上方， 电极 A15、 电极 B16 和电极 C17 连接 控制器 4 的信号输入端。控制器 4 以单片机 AT89S52 为核心设计控制电路。在单芯片上， 拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash， 使得 AT89S52 为众多嵌入式控制应用系统提 供高灵活、 超有效的解决方案。当电极 A15 和电极 C。
19、17 同时入水， 在 V103 的基极得到 0.7V 左右的电压， V103 饱和导通， 集电极出现低电平， 通过 P15 端把信息送往控制器 4， 控制器 4 控制水泵 3 转动， 开始抽水。当水笼头 8 继续下降时， 电极 B16 入水， 在 V104 的基极得到 0.7V 左右的电压， V104 饱和导通， 集电极出现低电平， 通过 P16 端把信息送往控制器 4， 控 制器 4 控制步进电机 2 停止转动， 水泵 3 停止下降。 0024 如图 2 所示， 含沙量检测传感器包括设置在水笼头 8 内壁上且相对的红外线发射 器 12 和红外线接收器 13， 红外线发射器 12 和红外线接收。
20、器 13 连接控制器 4 的信号输入 端。当水笼头 8 处的含沙量增大时， 红外线被泥沙的阻挡， U102 的阻抗变大， IC103A 的第 7 脚电压降低， IC103A 的输出电压 （第 1 脚） 也相应减小， 输出电压通过 IC103D、 IC103B、 V204 送往水泵 3， 水泵 3 的电压也随之降低， 致使水泵 3 的转速降低， 抽水速度变慢， 达到控制水 泵 3 吸水量的目的。 0025 丝杠 6 或滑轨 5 的上部和下部分别设置有与控制器 4 连接的上限位开关和下限位 开关， 控制器 4 上设置有上升按键 10 和下降按键 11。抽水管 7 为 L 形的金属管， 一端固定 在。
21、滑动板 9 上并通过软管连接水泵 3。 0026 本发明的一种悬移质泥沙清浑水自动分离器的分离方法， 包括以下步骤 ： 步骤 1， 启动分离器， 按下下降按键 11， 电机 2 驱动抽水管 7 从初始位置快速下降， 检测 入水传感器的电极 A15 和电极 C17 下端是否在水面以上， 如果否， 则判断水笼头 8 入水， 进 行步骤 2 ； 步骤2， 电机2驱动抽水管7慢速下降， 并启动水泵3快速抽水， 同时含沙量检测传感器 检测进入水笼头 8 的水中含沙量是否大于 0.25Kg/m， 如果是， 则进行步骤 3 ； 步骤3， 检测水深传感器的电极B16下端是否在水面以上， 如果是， 则电机2驱动。
22、抽水管 7 慢速下降， 水泵 3 慢速抽水 ； 如果否， 则进行步骤 4 ； 步骤4， 抽水管7停止下降， 并且水泵3慢速抽水， 同时含沙量检测传感器检测进入水笼 头 8 的水中含沙量是否大于 0.5Kg/m， 如果是， 则进行步骤 5 ； 步骤 5， 控制器 4 控制电机 2 停止， 水泵 3 停止抽水 ； 步骤 6， 按下上升按键 10， 电机 2 驱动抽水管 7 上升到初始位置。 0027 上述水深传感器检测的电极 B16 下端与电极 A15 或电极 C17 下端高度差为 4mm。 0028 在步骤 1 中， 电机 2 驱动抽水管 7 从初始位置快速下降过程中， 判断是否碰触下限 位开关。
23、， 如果是， 则停止下降。 说 明 书 CN 103344475 A 6 4/4 页 7 0029 在步骤 6 中， 电机 2 驱动抽水管 7 上升过程中， 判断是否碰触上限位开关， 如果是， 则停止上升， 停止时抽水管 7 所在的位置为初始位置。 0030 以上所述仅是本专利的优选实施方式， 应当指出， 对于本技术领域的普通技术人 员来说， 在不脱离本专利技术原理的前提下， 还可以做出若干改进和替换， 这些改进和替换 也应视为本专利的保护范围。 说 明 书 CN 103344475 A 7 1/2 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 103344475 A 8 2/2 页 9 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103344475 A 9 。