CN101988878B - 容器倾斜式浓缩仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到一种容器倾斜式浓缩仪，具有密闭的容器，所述密闭的容器包括壳体及能密封盖合于所述壳体的盖体；所述壳体内设有蒸发舱室，所述蒸发舱室内设有容器置放架；所述壳体上设有排气口，所述盖体上设有多排喷吹管；其特征在于，所述容器能倾斜地设置在所述置放架上，所述每一喷吹管上设有多个喷嘴，每个喷嘴与所述容器口相对应，并竖直地靠近所述容器的一侧壁延伸至容器内。本发明的浓缩仪能有效提高液体试剂蒸发浓缩效率，降低有害气体的排放量，减少对环境的污染，保证操作人员作业安全的容器倾斜式浓缩仪，且能提高操作的安全性，在水浴加热的情况下可以通过感应式传感器来防止操作失误。

Description

容器倾斜式浓缩仪

技术领域

本发明涉及到一种用于对液体试剂进行浓缩的蒸发浓缩装置，尤其是一种能够使容器倾斜设置，有效提高液体试剂蒸发浓缩效率的容器倾斜式浓缩仪。

背景技术

目前公知的蒸发浓缩仪器主要采用传统氮气吹干法、漩涡气流浓缩法对液体试剂进行蒸发、浓缩，其普遍存在效率不高，对所需要资源有较大浪费的缺陷。另外，公知的蒸发浓缩仪在减少试剂的交叉污染方面没有更为有效的措施来防止，并且在试剂蒸汽的处理上大多是直接排放到实验室或室外大气当中，从而会造成对环境的污染。具体是：

1、传统氮气吹干法

将装有化学试剂的玻璃管(杯)垂直于水平面放置，喷气管垂直于水平面，正对玻璃管(杯)的圆心位置。气源提供氮气或者空气，通过喷气管将气体传送到玻璃管(杯)内的化学样品试剂的表面，加速化学样品试剂的表面气体流速，使其蒸发。在蒸发浓缩工作过程中，需要不断调节喷气管，使之与化学试剂液面的相对位置不改变，这样才能保持试剂表面气体流速处于一个相对不变的状态，达到蒸发浓缩目的。如中国专利第200720148837号，公开的“氮吹仪”。

该氮气吹干法存在以下缺陷：

1)效率低。由于玻璃管(杯)内的试剂表面积是不变的，单位时间内喷气口喷出的气体与试剂液面接触面积小，挥发的试剂少。

2)工作内容繁杂。在进行蒸发浓缩过程中，需要操作人员全程参与，需要不断的手动调节喷气管高度。

3)试管内的化学试剂蒸发以后，会形成有害气体，若排放到实验室内，会对操作人员等的身体造成伤害；若排放到大气中，则会造成大气污染，不利于环境保护。

2、漩涡气流浓缩法

将装有化学试剂的玻璃管(杯)垂直于水平面放置，喷气口与水平面呈45度，置于试管口径内靠近玻璃管(杯)的一侧，将一定压力下的氮气通过喷气口吹到试剂的表面，气流会呈涡旋装到达试剂的表面。从而对试剂进行侧吹。随着玻璃管(杯)内的液面不断下降，需要不断调节通过喷气口的气流量，来维持到达试剂液面的气体量，保持蒸发速率不降低。在玻璃管(杯)的外部用水浴对装有化学试剂的玻璃管(杯)进行加热。这样，一方面，喷气口对玻璃管(杯)内的化学试剂进行侧吹，另一方面，玻璃管(杯)外部的水浴对玻璃管(杯)内的试剂进行加热，在两方面的共同作用下，对玻璃管(杯)内的化学试剂实现蒸发浓缩目的。其主要缺陷是：

1)效率低，耗费资源。当玻璃管(杯)内的化学溶液液面降低到一定程度以后，喷气口与液面之间的距离会逐渐增大，这样就会形成空气阻尼，会降涡旋气流的流速，使得喷气口喷出的气体逐渐减少，到达液面时的气体量比喷气口喷出的气体少。蒸发浓缩的效率将会降低。

2)使用水浴加热后，会在试管及喷气口周围形成水雾或水汽，甚至在试管壁上面凝结，不仅污染样品，甚至交叉污染，还会降低浓缩效率。

3)试管内的化学试剂蒸发以后，会形成有害气体，若排放到实验室内，会对操作人员等的身体造成伤害；若排放到大气中，则会造成大气污染，不利于环境保护。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单，能有效提高液体试剂蒸发浓缩效率的容器倾斜式浓缩仪。

本发明的另一个目的在于提供一种可以降低有害气体的排放量，减少对环境的污染，保证操作人员作业安全的容器倾斜式浓缩仪。

本发明的再一个目的在于提供一种能提高操作的安全性，在水浴加热的情况下可以通过感应式传感器来防止操作失误的容器倾斜式浓缩仪。

为此，本发明提出的一种容器倾斜式浓缩仪，具有密闭的容器，所述密闭的容器包括壳体及能密封盖合于所述壳体的盖体；所述壳体内设有蒸发舱室，所述蒸发舱室内设有容器置放架；所述壳体上设有排气口，所述盖体上设有多排喷吹管；其中，所述容器能倾斜地设置在所述置放架上，所述每一喷吹管上设有多个喷嘴，每个喷嘴与所述容器口相对应，并竖直地靠近所述容器的一侧壁延伸至容器内。

如上所述的容器倾斜式浓缩仪，其中，所述置放架具有三层，包括上层孔板、中层孔板和底板，其中，所述上层和中层孔板上分别设有多排、多列椭圆形孔，每列椭圆形孔之间呈等距离交错设置，且上层孔板上设置的每一排椭圆形孔与中层孔板上对应设置的每一排椭圆形孔错开规定的距离，所述上、下对应的两排椭圆形孔的中心线与两孔板之间垂线的夹角大于0度，小于等于80度。

如上所述的容器倾斜式浓缩仪，其中，所述夹角大于等于50度，小于等于80度。

如上所述的容器倾斜式浓缩仪，其中，所述壳体上设有与蒸发舱室相连通的负压抽气口，使所述蒸发舱室在工作状态下能处于负压环境。

如上所述的容器倾斜式浓缩仪，其中，所述蒸发舱室工作状态的负压值在100Kpa至26.6Kpa之间。

如上所述的容器倾斜式浓缩仪，其中，所述蒸发舱室的四周及底面设有红外加热器或微波加热器。

如上所述的容器倾斜式浓缩仪，其中，所述蒸发舱室的底面设有电磁加热器或加热片。

如上所述的容器倾斜式浓缩仪，其中，所述蒸发舱室的下部构成水槽，并具有水位感应器。

如上所述的容器倾斜式浓缩仪，其中，所述排气口与一试剂回收装置相连接。

如上所述的容器倾斜式浓缩仪，其中，所述试剂回收装置设置在所述壳体内蒸发舱室的一侧，由一设置在所述壳体内的排气风扇将蒸发的气体输送至所述试剂回收装置内，经过冷凝后将液态的试剂由所述试剂回收装置排出。

如上所述的容器倾斜式浓缩仪，其中，所述每排喷吹管分别采用单独控制，且从喷吹管的两端双向进气，使本排喷吹管的各喷嘴喷吹流量均匀。

与公知技术相比，本发明的特点和优点是：

1、本发明的浓缩仪由于将装有化学试剂的容器倾斜地插置在置放架上，该容器的轴线与垂线方向形成0～80度夹角，则使容器内的试剂液面面积大于容器的横截面积，从而增大了容器内部液体(试剂)与外界气体的接触面积。且喷嘴靠近侧壁吹入容器的气流在与容器侧壁的接触过程中形成椭圆或近似椭圆的涡旋气流，更有利于气流到达试剂表面时在试剂表面形成不均衡的旋转，从而进一步扩大试剂与吹干气体的接触面积。同时多个气流喷嘴可以同时对多个容器内的试剂进行吹干浓缩，能更高效的完成蒸发浓缩工作。

2、本发明的浓缩仪的蒸发舱室在工作状态下能处于负压状态，在负压环境下试剂的沸点会在一定程度内降低，所以在负压环境下可以加快试剂的蒸发，但在试剂蒸发时试剂表面的试剂蒸汽浓度会影响到蒸发速度，所以与适当流量的吹干气体相结合来降低试剂表面气体中的试剂蒸汽浓度可以更快速的进行蒸发。

3、本发明采用红外加热、电磁加热或微波加热蒸发舱室，能更有利于蒸发环境的快速加温，其中红外加热、微波加热可以在极其短的时间内使蒸发环境达到预先设定到的温度，从而节约能源的消耗，达到消耗更少的资源来完成蒸发浓缩工作。

4、本发明的浓缩仪内部设置试剂回收装置，能减少排放气体中的有害试剂气体，降低了有害气体的排放量，改善了操作人员的工作环境，更有利于环境保护和实验环境的环保要求。

5、当采用水浴加热时，通过设置感应式传感器，通过电容感应器上加热介质对电容值的影响来控制仪器的工作状况。如果采用水浴加热方式，当水位降低到一定高度时，该感应器能切断加热模块电源，停止加热，从而使操作更具有安全性，可通过感应式传感器防止操作失误，实现缺水自动保护。

6、每排喷吹管采用独立控制，喷吹管通过双向进气来保证本排喷嘴的喷吹流量均匀。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，

图1是本发明容器倾斜浓缩仪实施例1的主视示意图；

图2是本发明容器倾斜浓缩仪实施例1的俯视示意图；

图3是本发明容器倾斜浓缩仪实施例1的侧视示意图；

图4是沿图1中A-A线的剖视示意图；

图5是本发明容器倾斜浓缩仪的置放架结构示意图；

图6是本发明容器倾斜浓缩仪的置放架俯视示意图；

图7是本发明容器倾斜浓缩仪的置放架上层孔板示意图；

图8是本发明容器倾斜浓缩仪的置放架中层孔板示意图；

图9是本发明容器倾斜浓缩仪的实施例2的主视示意图；

图10是本发明容器倾斜浓缩仪实施例2的俯视示意图；

图11是本发明容器倾斜浓缩仪实施例2的侧视示意图；

图12是沿图9中B-B线的剖视示意图；

图13是对比实验的管路连接示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

实施例1

图1是本发明容器倾斜浓缩仪实施例1的主视示意图；图2是本发明容器倾斜浓缩仪实施例1的俯视示意图；图3是本发明容器倾斜浓缩仪实施例1的侧视示意图；图4是沿图1中A-A线的剖视示意图。如图所示，本发明提出的一种容器倾斜式浓缩仪，具有密闭的容器，所述密闭的容器包括壳体1及能密封盖合于所述壳体的盖体2，所述壳体1内设有蒸发舱室10，所述蒸发舱室10内设有容器置放架3。所述壳体1上设有排气口11，所述盖体2上设有多排喷吹管20，所述排气口和喷吹管20的设置位置、结构可以与公知结构相同，在此不作限定。其中，本发明的浓缩仪能使容器倾斜地设置在所述置放架3上，每一喷吹管20上设有多个喷嘴201，每个喷嘴201与所述容器口相对应，并竖直地靠近所述容器的一侧壁延伸至容器内。在壳体1内，蒸发舱室10的一侧及底部为电器容置部12。

图5是本发明容器倾斜浓缩仪的置放架结构示意图；图6是本发明容器倾斜浓缩仪的置放架俯视示意图；图7是本发明容器倾斜浓缩仪的置放架上层孔板示意图；图8是本发明容器倾斜浓缩仪的置放架中层孔板示意图。如图所示，本发明容器倾斜浓缩仪的置放架3具有三层，包括上层孔板31、中层孔板32和底板33，通过两侧的连接板34将上层孔板31、中层孔板32和底板33连接为一体，并通过所述连接板34将置放架3固定于蒸发舱室内。其中，所述上层和中层孔板31、32上分别设有多排、多列椭圆形孔310、320，每列椭圆形孔之间呈等距离交错设置，且上层孔板31上设置的每一排椭圆形孔310与中层孔板32上设置的每一排椭圆形孔320错开规定的距离，所述上、下对应的两排椭圆形孔的中心线O-O与两孔板之间垂线(垂直距离)L的夹角α大于0度，小于等于80度。优选所述夹角α大于等于50度，小于等于80度，每排椭圆形孔间隔距离相等。从而保证容器4(如试管)贯穿上层孔板31和中层孔板32上设置的椭圆形孔，而倾斜地设置在所述浓缩仪的蒸发舱室10内，以增大容器内部盛装的试剂与外界气体的接触面积。

在本实施例中，以椭圆形孔310、320的长轴方向为列，短轴方向为排。

具体地，所述容器4的倾斜角度，与上层、中层孔板上设置的椭圆形孔距孔板边沿的距离，及上层孔板与中层孔板之间的距离有关系。是一个三角函数的关系。

如图5所示，上层孔板31最侧边(如右侧边)一排的椭圆形孔310的中心距上层孔板边沿的距离设定为A，中层孔板32同一侧边(如同为右侧边)一排的椭圆形孔320的中心距中导孔板边沿的距离设定为B，上层孔板31与中层孔板32之间的垂直距离为L，则

$\tan \mathrm{\α}=\frac{A-B}{L},$ 其中α是容器相对于垂直面的倾斜角度，也就是上、中层孔板31、32上对应设置的椭圆形孔的中心线O-O与两孔板之间垂线(垂直距离)之间的夹角。当每排椭圆形孔间隔距离相等时，上、下层孔板上相对应的每排椭圆形孔之间的间距均为A-B，则插设在置放架3上的每排容器4均以α角倾斜设置。

本发明的容器倾斜式浓缩仪的工作原理是：由于上层孔板31和中层孔板32上相对应的每排椭圆形孔之间错开规定的距离，如图5所示，该距离为A-B，使上、下相对的两排椭圆形孔的中心线与两孔板31、32之间垂线的形成一锐角夹角α，该夹角可以在0°＜α≤80°范围内设置，并优选50°≤α≤80°。如图3、5所示，当装有化学试剂的容器4插入上层孔板和中层孔板上设置的椭圆形孔内而置于置放架3上时，该容器4则相对竖直方向倾斜，容器4的轴线与垂线方向同样形成50～80度夹角，则使容器内的试剂液面面积大于容器的横截面积，从而增大了容器内部液体(试剂)与外界气体的接触面积。

在将容器4置于浓缩仪的蒸发舱室10内后，闭合盖体2，使浓缩仪构成一密封容器。由于喷吹管20固定在盖体2内，而盛放试剂的容器4置于在置放架3上，而该置放架3与蒸发舱室10通过定位销固定，这样，喷吹管20与容器4的相对位置就不会变化。所述设置在喷吹管20上的各喷嘴201竖直地靠近容器4的一侧壁延伸至容器内，当通过管路202向喷吹管20供气时，气流由喷嘴201偏向容器4的侧壁吹入容器内，靠近侧壁吹入容器的气流在与容器侧壁的接触过程中形成椭圆或近似椭圆的涡旋气流更有利于气流到达试剂表面时在试剂表面形成不均衡的旋转，从而进一步扩大试剂与吹干气体的接触面积，达到提高试剂蒸发浓缩的效率。通过该多个喷嘴201可以实现同时对多个容器4内的试剂样品进行吹干浓缩。

本发明中，所述每排喷吹管20分别采用单独控制，且从喷吹管20的两端双向进气，使本排喷吹管的各喷嘴喷吹流量均匀。

其中，所述喷吹的气体可以是氮气，也可是其他气体，比如空气，惰性气体等。只要不污染容器内的试剂即可。

所述的容器4不限于图中示意性表示的试管，只要是能放化学试剂的容器均可以，如还可以是烧瓶，烧杯等。所述上、下层孔板上设置的椭圆形孔与所置放的容器形状相配合即可。

实施例2

图9是本发明容器倾斜浓缩仪的实施例2的主视示意图；图10是本发明容器倾斜浓缩仪实施例2的俯视示意图；图11是本发明容器倾斜浓缩仪实施例2的侧视示意图；图12是沿图9中B-B线的剖视示意图。

如图所示，在本实施例中，所述排气口11与一试剂回收装置5相连接。该试剂回收装置5与由壳体1、盖体2构成的密闭的容器可以是分体设置，也可以设置为一体。如图9、10、12所示，表示了设置为一体的结构。其中，所述试剂回收装置5是设置在所述壳体内蒸发舱室10的一侧，由一设置在所述壳体内的排气风扇51将蒸发的气体经排气口11输送至所述试剂回收装置5内，经过冷凝后将液态的试剂由所述试剂回收装置的出口52排出。

通过设置试剂回收装置5，可以避免将蒸发后的有害气体直接排放到大气中，提高对有害气体的回收，从而能够有效地降低有害气体的排放，更有利于环境保护和实验环境的环保要求。

本实施例的其他结构、工作原理和有益效果与实施例1相同，在此不再赘述。

实施例3

为了有利于试剂的蒸发，在所述蒸发舱室10的四周及底面可以设置红外加热器或微波加热器(未图示)。或者，还可以在所述蒸发舱室的底面设有电磁加热器或加热片。其中，所述加热片为片状的电阻丝加热器。

采用红外加热或电磁加热或微波加热更有利于蒸发环境的快速加温，其中红外加热、微波加热可以在极其短的时间内使蒸发舱室内环境达到预先设定到的温度，从而节约能源的消耗。

本实施例的其他结构、工作原理和有益效果与实施例1、2相同，在此不再赘述。

实施例4

另外，如图3、11所示，在另一个可行的实施例中，在所述蒸发舱室10的下部构成水槽101，并在水槽101的上部设置水位感应器102。

例如可以采用电容式水位感应器，通过电容感应器上加热介质对电容值的影响来控制仪器的工作状况。在本实施例的水浴加热方式中，水作为加热介质，当水槽101内的水位降低到设定的高度时，该水位感应器101能切断加热模块电源，停止加热。

在水槽上设置水位感应器102，在使蒸发舱室10快速升温的同时，能够使水浴加热方式的操作更具有安全性，通过感应式传感器防止操作失误，实现缺水保护。

本实施例的其他结构、工作原理和有益效果与实施例1、2相同，在此不再赘述。

实施例5

如图3、11所示，在所述壳体上设有负压抽气口13，该负压抽气口13与蒸发舱室10相连通，使所述蒸发舱室在工作状态下能处于负压环境。优选所述蒸发舱室10工作状态的负压值在100Kpa至26.6Kpa之间。

在蒸发环境中应用吹干气体配合蒸发仓负压环境对试剂进行浓缩蒸发。在负压环境下试剂的沸点会在一定程度内降低，所以在负压环境下可以加快试剂的蒸发，但在试剂蒸发时试剂表面的试剂蒸汽浓度会影响到蒸发速度，所以在辅助以适当流量的吹干气体来降低试剂表面气体中的试剂蒸汽浓度可以更快速的进行蒸发。

本实施方式的其他结构、工作原理和有益效果与实施例1-4相同，在此不再赘述。

为了进一步说明本发明的效果，以下将本发明的容器倾斜式浓缩仪与传统的氮气吹干法和涡旋气流吹干法在相同的条件下对试剂进行斜吹、侧吹、直吹挥发浓缩效果对比实验。

实验目的：分析斜吹、侧吹、直吹对试剂的吹干效果，以寻求快速而又省气量的一种吹干方式

实验原理：不同条件的气流对试剂挥发的作用效果不同

实验环境：室内温度约为22℃

实验用品：乙酸乙酯试剂，10ml试管30支(相同规格)，带有10个气嘴的吹管3排(相同规格)

图13是对比实验的管路连接示意图，如图所示，气路从气泵开始，出口接一个三通，分别接3个流量计，然后再经过一个压力表，最后接到传统的氮气吹干法I的气嘴E1、传统的涡旋气流吹干法II的气嘴E2、本发明的容器倾斜式吹干法III的气嘴E3上面。

气嘴E1垂直于水平面，对应10个垂直于水平面的试管，气嘴口正对与试管中央位置，使用传统氮气吹干法进行工作；

气嘴E2与水平面呈45℃角，10只试管垂直于水平面，并且喷气口靠近试管侧壁，使用涡旋气流氮气吹干法进行工作；

气嘴E3垂直于水平面，10只试管与水平面呈45℃角，并且每只气嘴靠近试管侧壁，使用倾斜式氮气吹干法进行工作。

开始试验：

将气泵打开，将流量计调节阀调到最小，检查气路的气密性。然后用注射器同时(乙酸乙酯易挥发)向30只试管中准确注入5ml乙酸乙酯试剂。然后同时调节3个流量计，使得E1、E2、E3三个气嘴喷出的气体流量相等。实验开始，并开始计时。

试验中需要不断的对气嘴E1的位置进行调节，使得喷气口与液面保持一定距离。

实验结束及数据处理。18分钟以后，关闭气泵，结束吹气。分别提出每排试管中剩余试剂容量最大的2只和最小的2只，这样每一排只剩下6只试管，分别对每只试管剩余试剂进行测量。数据统计如下：

吹干方法	剩余试剂平均值
		传统氮气吹干法	3.2ml
涡旋气流吹干法	3.5ml
		容器倾斜式吹干法	3.0ml

结论

在试验温度相同，大气压强相同，耗气量相同，没有对试管进行加热的相同情况下，通过多次试验，得出结论，在同样条件下，倾斜式氮气吹干法是效率最高的。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (11)

1.一种容器倾斜式浓缩仪，具有密闭的容器，所述密闭的容器包括壳体及能密封盖合于所述壳体的盖体；所述壳体内设有蒸发舱室，所述蒸发舱室内设有容器置放架；所述壳体上设有排气口，所述盖体上设有多排喷吹管；其特征在于，所述容器能倾斜地设置在所述置放架上，所述每一喷吹管上设有多个喷嘴，每个喷嘴与所述容器口相对应，并竖直地靠近所述容器的一侧壁延伸至容器内。

2.如权利要求1所述的容器倾斜式浓缩仪，其特征在于，所述置放架具有三层，包括上层孔板、中层孔板和底板，其中，所述上层和中层孔板上分别设有多排、多列椭圆形孔，每列椭圆形孔之间呈等距离交错设置，且上层孔板上设置的每一排椭圆形孔与中层孔板上对应设置的每一排椭圆形孔错开规定的距离，所述上、下对应的两排椭圆形孔的中心线与两孔板之间垂线的夹角大于0度，小于等于80度。

3.如权利要求2所述的容器倾斜式浓缩仪，其特征在于，所述夹角大于等于50度，小于等于80度。

4.如权利要求1所述的容器倾斜式浓缩仪，其特征在于，所述壳体上设有与蒸发舱室相连通的负压抽气口，使所述蒸发舱室在工作状态下能处于负压环境。

5.如权利要求4所述的容器倾斜式浓缩仪，其特征在于，所述蒸发舱室工作状态的负压值在100Kpa至26.6Kpa之间。

6.如权利要求1所述的容器倾斜式浓缩仪，其特征在于，所述蒸发舱室的四周及底面设有红外加热器或微波加热器。

7.如权利要求1所述的容器倾斜式浓缩仪，其特征在于，所述蒸发舱室的底面设有电磁加热器或加热片。

8.如权利要求1所述的容器倾斜式浓缩仪，其特征在于，所述蒸发舱室的下部构成水槽，并具有水位感应器。

9.如权利要求1至8任一项所述的容器倾斜式浓缩仪，其特征在于，所述排气口与一试剂回收装置相连接。

10.如权利要求9所述的容器倾斜式浓缩仪，其特征在于，所述试剂回收装置设置在所述壳体内蒸发舱室的一侧，由一设置在所述壳体内的排气风扇将蒸发的气体输送至所述试剂回收装置内，经过冷凝后将液态的试剂由所述试剂回收装置排出。

11.如权利要求1所述的容器倾斜式浓缩仪，其特征在于，所述每排喷吹管分别采用单独控制，且从喷吹管的两端双向进气，使本排喷吹管的各喷嘴喷吹流量均匀。

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