CN103148996B - 一种适合于x荧光多元素分析仪的密封膜片渗漏测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适合于X荧光多元素分析仪测量的密封膜片渗漏测量装置及方法。该装置采用双层膜片对探测腔体内部空间进行密封保护，并在内膜片与外膜片之间用安装有用绝缘圈间隔开的二块铜板，利用二极管的反向截止和水的导电性，来判断外铜板与内铜板之间是否因接触到矿浆而形成导通，进而判断外膜片4的密封是否发生渗漏。一旦检测到外膜片渗漏或线路连接故障，可通过继电器发出报警信号，使仪器启动保护措施。

Description

一种适合于X荧光多元素分析仪的密封膜片渗漏测量装置及方法

技术领域

本发明涉及一种针对密封膜片渗漏测量的装置及方法，具体说是涉及一种适合于X荧光多元素分析仪测量的密封膜片渗漏测量装置及方法。

背景技术

我国冶金、有色金属、矿山、建材等众多领域的生产过程中，原料中各种元素的配比对产品质量起着关键的作用。目前基于专利技术“在流检测多元素分析装置及方法”（专利号：200710010105.5）的在流X荧光多元素分析仪器已经很好的实现了对料流的各组成元素含量的实时检测，摆脱了人工取样后再进行化学分析的烦琐程序，大大提高了生产效率。

仪器在对矿浆进行测量时，需要将探测器及射线源浸入到矿浆内，为了保护探测器，目前采取的办法是将探测器和射线源安装在探测腔体中，然后在探测腔体上开有用耐磨耐腐蚀的高分子薄膜密封的窗口，便于对矿浆的分析检测。但是由于长时间的使用以及矿浆中的杂质复杂，高分子薄膜还是会被磨漏、划破，甚至由于不同材质的热膨胀系数不同导致热胀冷缩后密封效果变差产生渗漏。

并且仪器在工作时是将探测腔体的头部浸入到矿浆的液面以下的，靠仪表的维护人员根本无法及时观测到高分子薄膜是否已经发生渗漏，导致即便膜片开始仅是微量的渗漏但也无法得到及时有效处理，最终使得大量的矿浆进入到探测腔体内部，对探测器带来损伤。

发明内容

本发明针对现有在流X荧光多元素分析仪器在应用中所存在的缺陷，提出一种针对工业在流X荧光多元素分析仪器在应用中能够对密封膜片进行渗漏测量的装置及方法。

本发明所采用的技术方案是：

如图1所示，腔体壳3及前端盖1由耐磨、耐腐蚀、质地较硬、绝缘的高分子材料制成，在腔体壳3的前端开有窗口，并制有圆形凹台，腔体壳3的凹台底部开有一个环形凹槽，凹槽中装有内密封O型圈13，在腔体壳3的凹台底部开有四个螺孔，在凹台中由内向外依次置有内膜片8、内铜板7、绝缘圈6、外铜板5、外膜片4，在腔体壳3及外膜片4的外侧压有前端盖1；

在内铜板7的中间制有圆洞，在内铜板7的边缘制有四个螺孔，其中靠近内铜板7圆心的二个螺孔的内径比腔体壳1凹台底部螺孔的内径大4毫米，另外二个螺孔的内径与腔体壳1凹台底部螺孔的内径相同；

在外铜板5的中间制有圆洞，在外铜板5的边缘制有四个螺孔，其中靠近外铜板5圆心的二个螺孔的内径与腔体壳1凹台底部螺孔的内径相同，另外二个螺孔的内径比腔体壳1凹台底部螺孔的内径大4毫米；

在前端盖1的朝向腔体壳1一面制有二道环形凹槽，凹槽中分别装有前密封O型圈2和外密封O型圈12；

通过金属材质的螺栓A91、螺栓B92、螺栓C93、螺栓D94将腔体壳3、内膜片8、内铜板7、绝缘圈6、外铜板5、外膜片4、前端盖1固定在一起，相互压紧并保证螺栓A91与内铜板7导通但不与外铜板5接触，螺栓B92与外铜板5导通但不与内铜板7接触，螺栓C93与外铜板5导通但不与内铜板7接触，螺栓D94与内铜板7导通但不与外铜板5接触；

螺栓A91接有接线柱A111，在接线柱A111与腔体壳3之间压有螺栓胶垫A101；

螺栓B92接有接线柱B112，在接线柱B112与腔体壳3之间压有螺栓胶垫B102；

螺栓C93接有接线柱C113，在接线柱C113与腔体壳3之间压有螺栓胶垫C103；

螺栓D94接有接线柱D114，在接线柱D114与腔体壳3之间压有螺栓胶垫D104；

接线柱A111、接线柱B112、接线柱C113、接线柱D114分别通过导线与检测电路18联接；在腔体壳3的后端制有带螺纹的凸台，通过螺纹与后端盖15连接，在腔体壳3与后端盖15之间通过后密封胶垫14进行密封；

检测电路18的构成包括单片机系统、状态检测电路、报警电路、电极电路。检测电路18的电路原理图如图8所示：其中单片机系统主要由STC12C2052组成，状态检测电路主要由光耦继电器和比较器组成，报警电路主要由继电器组成，电极电路主要由二个串联的二极管IN4148组成。

单片机的I/O口P1.3、P1.2为检测控制信号的输出端，分别与状态检测电路的正向控制端（D+KGOUT）和反向控制端（D-KGOUT）相连；单片机的P1.1为状态检测信号的输入端，与比较器输出（WIN_IN）连接；单片机的P1.0为报警电路控制信号的输出端，与报警电路的输入端（BEEP）连接；电极电路的正极1、正极2、负极1、负极2分别与接线柱C113、接线柱B112、接线柱D114、接线柱A111连接。

本发明的原理是利用二极管的反向截止和水的导电性，来判断外铜板5与内铜板7之间是否因接触到矿浆而形成导通，进而判断外膜片4的密封是否发生渗漏。

本发明的具体检测及应用方法是：

当检测系统开始工作时，单片机系统会控制状态检测电路对外铜板5与内铜板7之间的串联二极管施加电压。正常情况下，当施加正向电压时，二极管处于正向导通状态，外铜板5与内铜板7之间电势差较小；而当施加反向电压时，二极管处于反向截止状态，外铜板5与内铜板7之间电势差较大。而当施加正向电压时，若外铜板5与内铜板7之间电势差较大，则说明电路处于开路状态，即线路没有连接好；而一旦当外膜片4发生渗漏后，外铜板5与内铜板7之间由于有水的导电性起作用，则即使在施加反向电压时，外铜板5与内铜板7之间的电势差也较小。

单片机系统根据施加的是正向还是反向电压，以及外铜板5与内铜板7之间的电势差高低，即可判断出电路是否正常工作，以及外铜板5与内铜板7之间是否有水导通。单片机系统根据判断结果，控制继电器的断开或吸合，启动多元素分析仪的自动保护。

本发明的有益效果是：该装置及方法不仅能够对外膜片是否发生渗漏进行检测，而且还能对线路的连接状态进行检测，杜绝了若外膜片发生渗漏但因为线路连接故障而无法报警的情况发生。另外在外膜片发生渗漏后，还有内膜片可以继续保护腔体内的探测器、射线源等精密贵重设施。而在腔体后端设有可旋下的后端盖，便于对腔体前部设施的装配、调试等操作。

附图说明

图1是本发明的装置结构示意图

图2是本发明中的前端盖1的结构示意图

图3是本发明中的外铜板5的结构示意图

图4是本发明中的内铜板7的结构示意图

图5是本发明中的绝缘圈6的结构示意图

图6是本发明中的外膜片4的结构示意图

图7是本发明中的内膜片8的结构示意图

图8是本发明中的的检测电路18电路原理图

图9是本发明的单片机判断程序流程图

图中：1 前端盖，2 前密封O型圈，3 腔体壳，4 外膜片，5 外铜板，6 绝缘圈，7 内铜板，8 内膜片，12 外密封O型圈，13 内密封O型圈，14 后密封胶垫，15 后端盖，16 X射线源，17 探测器，18 检测电路，91 螺栓A，92 螺栓B，93 螺栓C，94 螺栓D，101 螺栓胶垫A，102 螺栓胶垫B，103 螺栓胶垫C，104螺栓胶垫D，111 接线柱A，112 接线柱B，113 接线柱C，114接线柱D。

具体实施方式

结合附图详细说明本发明的装置结构和使用方法。

如图1所示，腔体壳3由耐磨、耐腐蚀、质地较硬、绝缘的高分子材料制成，在腔体壳3的前端开有窗口，并制有圆形凹台，腔体壳3的凹台底部开有一个环形凹槽，凹槽中装有内密封O型圈13，在腔体壳3的凹台底部开有四个M6的螺孔，在凹台中由内向外依次置有内膜片8、内铜板7、绝缘圈6、外铜板5、外膜片4，内膜片8、内铜板7、绝缘圈6、外铜板5、外膜片4的总厚度与凹台的深度相比略微过盈，在腔体壳3及外膜片4的外侧压有前端盖1；

内膜片8的结构如图7所示，内膜片8的外径与腔体壳1凹台内径相等，在内膜片8上制有四个圆孔，内膜片8上四个圆孔的内径、位置与腔体壳1凹台底部四个螺孔相对应；

内铜板7的结构如图4所示，内铜板7的外径与腔体壳1凹台内径相等，在内铜板7的中间制有圆洞，内铜板7上圆洞的内径、位置与腔体壳1的窗口相对应；在内铜板7的边缘制有四个螺孔，内铜板7上四个螺孔的位置与腔体壳1凹台底部四个螺孔相对应，其中靠近内铜板7圆心的二个螺孔的内径比腔体壳1凹台底部螺孔的内径大4毫米，另外二个螺孔的内径与腔体壳1凹台底部螺孔的内径相同；

绝缘圈6采用绝缘并具有一定硬度的高分子材料制成，绝缘圈6的结构如图5所示，绝缘圈6的外径与腔体壳1凹台内径相等，在绝缘圈6的中心制有圆洞，绝缘圈6中心圆洞的内径比腔体壳1的窗口内径大2~4毫米；在绝缘圈6的边缘制有四个螺孔，绝缘圈6上四个螺孔的内径、位置与腔体壳1凹台底部四个螺孔相对应；

外铜板5的结构如图3所示，外铜板5的外径与腔体壳1凹台内径相等，在外铜板5的中间制有圆洞，外铜板5上圆洞的内径、位置与腔体壳1的窗口相对应；在外铜板5的边缘制有四个螺孔，外铜板5上四个螺孔的位置与腔体壳1凹台底部四个螺孔相对应，其中靠近外铜板5圆心的二个螺孔的内径与腔体壳1凹台底部螺孔的内径相同，另外二个螺孔的内径比腔体壳1凹台底部螺孔的内径大4毫米；

外膜片4的结构如图6所示，外膜片4的外径与腔体壳1凹台内径相等，在外膜片4上制有四个圆孔，外膜片4上四个圆孔的内径、位置与腔体壳1凹台底部四个螺孔相对应；

前端盖1由耐磨、耐腐蚀、质地较硬、绝缘的高分子材料制成，前端盖1的结构如图2所示，前端盖1整体呈圆环状，前端盖1的外径与腔体壳1的外径相同，在前端盖1的中心开有窗口，前端盖1中心窗口的内径与腔体壳1的窗口内径相同；在前端盖1的朝向腔体壳1一面制有四个并不穿透的带有螺纹的螺孔，前端盖1上四个螺孔的内径、位置与腔体壳1凹台底部四个螺孔相对应；在前端盖1的朝向腔体壳1一面制有二道环形凹槽，凹槽中分别装有前密封O型圈2和外密封O型圈12；

通过螺栓A91、螺栓B92、螺栓C93、螺栓D94将腔体壳3、内膜片8、内铜板7、绝缘圈6、外铜板5、外膜片4、前端盖1固定在一起，并相互压紧；螺栓A91、螺栓B92、螺栓C93、螺栓D94均采用规格为M6的金属质螺栓，当螺栓A91、螺栓B92、螺栓C93、螺栓D94将腔体壳3、内膜片8、内铜板7、绝缘圈6、外铜板5、外膜片4、前端盖1固定在一起时，螺栓A91与内铜板7导通但不与外铜板5接触，螺栓B92与外铜板5导通但不与内铜板7接触，螺栓C93与外铜板5导通但不与内铜板7接触，螺栓D94与内铜板7导通但不与外铜板5接触；

螺栓A91接有接线柱A111，在接线柱A111与腔体壳3之间压有螺栓胶垫A101；

螺栓B92接有接线柱B112，在接线柱B112与腔体壳3之间压有螺栓胶垫B102；

螺栓C93接有接线柱C113，在接线柱C113与腔体壳3之间压有螺栓胶垫C103；

螺栓D94接有接线柱D114，在接线柱D114与腔体壳3之间压有螺栓胶垫D104；

由于内密封O型圈13、前密封O型圈2、外密封O型圈12、螺栓胶垫A101、螺栓胶垫B102、螺栓胶垫C103、螺栓胶垫D104的作用使内膜片8与外膜片4之间的空间处于密封状态；

在腔体壳3的后端制有带螺纹的凸台，通过螺纹与后端盖15连接，在腔体壳3与后端盖15之间通过后密封胶垫14进行密封；

在腔体壳3的内部装有X射线源16、探测器17、检测电路18，接线柱A111、接线柱B112、接线柱C113、接线柱D114分别通过导线与检测电路18联接。

如图8所示：检测电路18的构成包括单片机系统、状态检测电路、报警电路、电极电路。其中单片机系统主要由STC12C2052组成，状态检测电路主要由光耦继电器和比较器组成，报警电路主要由继电器组成，电极电路主要由二个串联的二极管IN4148组成。

单片机的I/O口P1.3、P1.2为检测控制信号的输出端，分别与状态检测电路的正向控制端（D+KGOUT）和反向控制端（D-KGOUT）相连；单片机的P1.1为状态检测信号的输入端，与比较器输出（WIN_IN）连接；单片机的P1.0为报警电路控制信号的输出端，与报警电路的输入端（BEEP）连接；电极电路的正极1、正极2、负极1、负极2分别与接线柱C113、接线柱B112、接线柱D114、接线柱A111连接。

在正常状态下，当外膜片4完好无损时，内铜板7和外铜板5不直接接触；一旦当外膜片4因磨损划伤的原因发生渗漏后，矿浆会进入到内膜片8与外膜片4之间的空间，分别与内铜板7和外铜板5接触，由于水的导电性，会改变内铜板7和外铜板5之间的电势差。检测电路18的单片机系统及状态检测电路通过对内铜板7和外铜板5之间的电势差的判断，来确定外膜片4是否发生渗漏，或者整个线路处于开路的故障状态。

具体检测过程是由单片机控制程序对正向检测和反向检测信号状态进行判断并控制报警电路继电器的通断来提供故障报警信号的。以下结合附图9说明检测程序控制：

当进入系统启动程序后，进入正向检测控制信号程序，单片机输出开关量信号，程序进入了读取比较器输出状态，进而程序进入判断比较器输出状态，当正向控制端（D+KGOUT节点）为高电平，反向控制端（D-KGOUT节点）为低电平，此时Q1导通Q2截止，二极管正极（DIODE+节点）接到5伏，DR-接到地。当线路完好时，二极管负极（DIODE-节点）电压（也是比较器正相输入端）应在3.8伏左右，正相输入电压大于负相输入电压（3.0伏）比较器输出高电平，此时单片机控制继电器处于断开状态。当线路开路时，二极管负极（DIODE-节点）电压（也是比较器正相输入端）应在0左右，正相输入电压小于负相输入电压（3.0伏）比较器输出低电平，判定线路开路，单片机控制继电器处于闭合状态。

当进入反向检测控制信号程序时，单片机输出开关量信号，读取比较器输出状态，当程序进入判断比较器输出状态时，当正向控制端（D+KGOUT节点）为低电平，反向控制端（D-KGOUT节点）为高电平，此时Q1截止Q2导通，二极管正极（DIODE+节点）接到地，DR-接到5伏。当没有触水时，二极管负极（DIODE-节点）电压（也是比较器正相输入端）应在5伏左右，正相输入电压大于负相输入电压（3.0伏）比较器输出高电平，单片机控制继电器处于断开状态，程序返回初始检测状态。当矿浆与内铜板7和外铜板5接触时，二极管的正极2及负极2被水短路，二极管负极（DIODE-节点）电压（也是比较器正相输入端）应略大于0伏，正相输入电压小于负相输入电压（3.0伏）比较器输出低电平，判定外膜片4发生渗漏，单片机控制继电器处于闭合状态。

若继电器处于断开状态，则说明外膜片4及检测装置的线路处于正常状态，仪表可以继续对矿浆进行测量；当继电器处于吸合状态，则说明外膜片4发生渗漏或者检测装置的线路处于故障状态，仪表相应启动自我保护措施，将探测腔体提升出矿浆，对探测器进行保护。

应用实例：

前端盖1、腔体壳3、绝缘圈6采用聚四氟乙烯材质制作；

腔体壳3的窗口内径为150毫米；

外铜板5和内铜板7的厚度为1毫米；

绝缘圈6中心圆洞的内径为152毫米。

Claims (2)

1.一种适合于X荧光多元素分析仪的密封膜片渗漏测量装置，其特征是：

腔体壳（3）及前端盖（1）由耐磨、耐腐蚀、质地较硬、绝缘的高分子材料制成，在腔体壳（3）的前端开有窗口，并制有圆形凹台，腔体壳（3）的凹台底部开有一个环形凹槽，凹槽中装有内密封O型圈（13），在腔体壳（3）的凹台底部开有四个螺孔，在凹台中由内向外依次置有内膜片（8）、内铜板（7）、绝缘圈（6）、外铜板（5）、外膜片（4），在腔体壳（3）及外膜片（4）的外侧压有前端盖（1）；

在内铜板（7）的中间制有圆洞，在内铜板（7）的边缘制有四个螺孔，其中靠近内铜板（7）圆心的两个螺孔的内径比腔体壳（3）凹台底部螺孔的内径大4毫米，另外两个螺孔的内径与腔体壳（3）凹台底部螺孔的内径相同；

在外铜板（5）的中间制有圆洞，在外铜板（5）的边缘制有四个螺孔，其中靠近外铜板（5）圆心的两个螺孔的内径与腔体壳（3）凹台底部螺孔的内径相同，另外两个螺孔的内径比腔体壳（3）凹台底部螺孔的内径大4毫米；

在前端盖（1）的朝向腔体壳（3）一面制有二道环形凹槽，凹槽中分别装有前密封O型圈（2）和外密封O型圈（12）；

通过金属材质的螺栓A（91）、螺栓B（92）、螺栓C（93）、螺栓D（94）将腔体壳（3）、内膜片（8）、内铜板（7）、绝缘圈（6）、外铜板（5）、外膜片（4）、前端盖（1）固定在一起，相互压紧并保证螺栓A（91）与内铜板（7）导通但不与外铜板（5）接触，螺栓B（92）与外铜板（5）导通但不与内铜板（7）接触，螺栓C（93）与外铜板（5）导通但不与内铜板（7）接触，螺栓D（94）与内铜板（7）导通但不与外铜板（5）接触；

螺栓A（91）接有接线柱A（111），在接线柱A（111）与腔体壳（3）之间压有螺栓胶垫A（101）；

螺栓B（92）接有接线柱B（112），在接线柱B（112）与腔体壳（3）之间压有螺栓胶垫B（102）；

螺栓C（93）接有接线柱C（113），在接线柱C（113）与腔体壳（3）之间压有螺栓胶垫C（103）；

螺栓D（94）接有接线柱D（114），在接线柱D（114）与腔体壳（3）之间压有螺栓胶垫D（104）；

接线柱A（111）、接线柱B（112）、接线柱C（113）、接线柱D（114）分别通过导线与检测电路（18）联接；在腔体壳（3）的后端制有带螺纹的凸台，通过螺纹与后端盖（15）连接，在腔体壳（3）与后端盖（15）之间通过后密封胶垫（14）进行密封；

前端盖（1）、腔体壳（3）、绝缘圈（6）采用聚四氟乙烯材质制作；

腔体壳（3）的窗口内径为150毫米；

外铜板（5）和内铜板（7）的厚度为1毫米；

绝缘圈（6）中心圆洞的内径为152毫米。

2.使用权利要求1所述的一种适合于X荧光多元素分析仪的密封膜片渗漏测量装置的检测方法，其特征是：

单片机系统会控制检测电路（18）对外铜板（5）与内铜板（7）之间的串联二极管施加电压，单片机系统根据施加的是正向还是反向电压，以及外铜板（5）与内铜板（7）之间的电势差高低，即可判断出电路是否正常工作，以及外膜片（4）是否发生渗漏，具体的判断方法如下：

当施加正向电压时，若外铜板（5）与内铜板（7）之间电势差较大，则说明电路处于开路状态，即线路没有连接好；

当施加反向电压时，若外铜板（5）与内铜板（7）之间电势差较小，则说明膜片（4）发生渗漏。