CN103203339A - 一种适合于x荧光多元素分析仪的超声波自动清洗装置及方法 - 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超声波自动清洗装置及方法。该清洗装置主要由清洗池、电机、涡轮、涡轮罩、温度探测器、超声波发生器、加热带等构成，可实现超声波清洗及液体流动冲洗的交替进行，对探测腔体窗口及膜片进行有效清洁。并且通过对探测腔体中X射线探测器的测量信号处理后获得能谱的全谱面积St，对清洗的效果进行判断，若不满足清洗效果的要求，则重复进行清洗过程。

Description

一种适合于X荧光多元素分析仪的超声波自动清洗装置及方法

技术领域

本发明涉及一种超声波自动清洗的装置及方法，具体说是涉及一种适合于X荧光多元素分析仪测量的超声波自动清洗装置及方法。

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。

但是在长时间的测量过程中，矿浆中的固态物质会逐渐附着在探测腔体窗口的薄膜上，影响仪器的测量精度。特别是在某些浮选工艺中要在矿浆中填加包含有淀粉在内的抑制剂，更加剧了膜片上沉积结垢的速度。

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探测腔体进行超声波自动清洗的装置及方法。

本发明所采用的技术方案是：

在清洗池2的后侧制有清洗液进料口1，在清洗池2的底部制有清洗液出料口11，在清洗池2的底部装有加热带12。在清洗池2的前侧壁由上至下依次安装有涡轮罩5、温度探测器8、超声波发生器9。涡轮罩5的安装位置低于清洗液进料口1的高度，涡轮罩5的口部和根部成圆筒状，涡轮罩5口部圆筒的直径比涡轮罩5根部圆筒的直径大，涡轮罩5的腰部成喇叭状，在涡轮罩5的腰部开有可让清洗液3流过的孔。在涡轮罩5中安装有涡轮7，涡轮7的轴透过清洗池2的壁，由电机6驱动可以正转或反转。在涡轮罩5的下方位置安装有温度探测器8，在温度探测器8的下放位置安装有超声波发生器9。在探测腔体4的底端前侧开有探测腔体窗口10，当探测腔体窗口10正对涡轮7时，清洗液3能够淹没全部探测腔体窗口10；当探测腔体窗口10正对超声波发生器9时，探测腔体4的底端与加热带12之间留有一定的空隙。

探测腔体4的内部结构为：在探测腔体壳41的底部前端安装有探测腔体前端盖42，在探测腔体壳41的底部中固定有屏蔽铅体45和电源及信号处理电路板46，在屏蔽铅体中安装有放射源43和X射线探测器44；电源及信号处理电路板46为X射线探测器44提供工作电源，并对X射线探测器44的输出信号进行处理，形成能谱。

本发明的具体应用方法是：

当X荧光多元素分析仪正常工作一定期限以后，通过常规的电气控制，使探测腔体4提升，移出正常的测量流槽，移动至清洗池2的上方，依如下步骤对探测腔体窗口10及膜片47进行清洗：

步骤一，控制使探测腔体4下沉至探测腔体窗口10正对超声波发生器9的位置，系统控制超声波发生器9工作，对探测腔体窗口10及膜片47进行清洗，清洗时间根据具体情况进行设定，一般为30~60秒；

步骤二，控制使探测腔体4提升至探测腔体窗口10正对涡轮7的位置，系统控制涡轮7正转，带动清洗液3流动，部分清洗液3从涡轮罩5腰部的开孔进入，并在涡轮罩5口部圆筒的束流作用下，向探测腔体窗口10及膜片47进行冲洗，冲洗时间根据具体情况进行设定，一般为10~40秒；

步骤三，系统控制涡轮7反转，带动清洗液3流动，在涡轮罩5口部圆筒的束流作用下，将探测腔体窗口10及膜片47附近的部分清洗液3抽吸，并从涡轮罩5腰部的开孔排出，抽吸时间根据具体情况进行设定，一般为5~20秒；

步骤四，控制探测腔体4提升至清洗池2的上方，保证在探测腔体窗口10前的30厘米距离内无任何遮挡物，放射源43、X射线探测器44、电源及信号处理电路板46开始工作进行测谱，测谱时间根据具体情况进行设定，一般为60~180秒，测谱结束后，对全谱进行面积求和得到总面积St，并计算是否满足清洗效果公式，若不满足则重复前述步骤再次清洗，若满足则认为已经清洗完毕，X荧光多元素分析仪通过常规的电气控制实现移动探测腔体4至测量流槽的位置，恢复仪器的正常测量状态；

其中清洗效果公式为：

                                                

式中：S₀为探测腔体窗口10及膜片47未被污染前在与测谱获得St的相同状态（探测腔体4的位置一致、测谱时间相等）下测谱并对全谱进行面积求和得到的总面积，可在仪器投入使用前或人为检测确认探测腔体窗口10及膜片47已经清洁后实际测量获得；A为经验系数，一般设置范围为0.8~1.3。

温度探测器8对清洗液3的温度进行监测，加热带12对清洗液3进行加热，温度探测器8与加热带12配合，通过常规的温度控制技术即可实现对清洗液3的温度控制，使清洗液3的温度被加热至处于较适宜的工作温度值。

本发明的有益效果是：

通过超声波的清洗及涡轮带动清洗液3的冲洗和抽吸，并配合以对清洗液3的温度控制，使得整体清洁效果达到最理想状态，同时设有对清洗效果的自动判断，实现整个清洗过程的自动化控制，无需人员对清洗结果进行监测；

在清洗池2上制有清洗液进料口1和清洗液出料口11，可以实现清洗液3的流动，时刻更新清洗液，从而实现达到最佳的清洗效果；而配合相应的阀门，也可以实现清洗液3在清洗池2内长期存放并反复使用，当使用一定次数后，清洗液3污浊至一定程度需要更换时，可以通过常规的电气控制，自动排出已经污浊的清洗液3后，再自动灌入新的清洗液3，从而达到节约的效果。

附图说明

图1是本发明的装置结构示意图（探测腔体窗口正对超声波发生器）

图2是本发明的装置结构示意图（探测腔体窗口正对涡轮）

图3是本发明中探测腔体的内部结构示意图；

图中：1 清洗液进料口，2 清洗池，3 清洗液，4 探测腔体，5 涡轮罩，6 电机，7 涡轮，8温度探测器，9 超声波发生器，10 探测腔体窗口，11 清洗液出料口，12 加热带，41 探测腔体壳，42 探测腔体前端盖，43 放射源，44 X射线探测器，45 屏蔽铅体，46 电源及信号处理电路板，47 膜片。

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及图2所示，在清洗池2的后侧制有清洗液进料口1，在清洗池2的底部制有清洗液出料口11，在清洗池2的底部装有加热带12。在清洗池2的前侧壁由上至下依次安装有涡轮罩5、温度探测器8、超声波发生器9。涡轮罩5的安装位置低于清洗液进料口1的高度，涡轮罩5的口部和根部成圆筒状，涡轮罩5口部圆筒的直径比涡轮罩5根部圆筒的直径大，涡轮罩5的腰部成喇叭状，在涡轮罩5的腰部开有可让清洗液3流过的孔。在涡轮罩5中安装有涡轮7，涡轮7的轴透过清洗池2的壁，由电机6驱动可以正转或反转。在涡轮罩5的下方位置安装有温度探测器8，在温度探测器8的下放位置安装有超声波发生器9。在探测腔体4的底端前侧开有探测腔体窗口10，当探测腔体窗口10正对涡轮7时，清洗液3能够淹没全部探测腔体窗口10；当探测腔体窗口10正对超声波发生器9时，探测腔体4的底端与加热带12之间留有一定的空隙。

探测腔体4的内部结构如图3所示，在探测腔体壳41的底部前端安装有探测腔体前端盖42，在探测腔体壳41的底部中固定有屏蔽铅体45和电源及信号处理电路板46，在屏蔽铅体中安装有放射源43和X射线探测器44；电源及信号处理电路板46为X射线探测器44提供工作电源，并对X射线探测器44的输出信号进行处理，形成能谱，具体形成能谱以及对能谱进行面积求和等常规处理的方法在专利技术“在流检测多元素分析装置及方法”（专利号：200710010105.5）的公开文件中已有说明，已经是目前的公知技术。

本发明的具体应用方法是：

当X荧光多元素分析仪正常工作一定期限以后，通过常规的电气控制，使探测腔体4提升，移出正常的测量流槽，移动至清洗池2的上方，依如下步骤对探测腔体窗口10及膜片47进行清洗：

步骤一，控制使探测腔体4下沉至探测腔体窗口10正对超声波发生器9的位置，系统控制超声波发生器9工作，利用超声波在液体中的空化作用、加速度作用及直进流作用对探测腔体窗口10及膜片47进行清洗，清洗时间根据具体情况进行设定，一般为30~60秒；

步骤二，控制使探测腔体4提升至探测腔体窗口10正对涡轮7的位置，系统控制涡轮7正转，带动清洗液3流动，在涡轮罩5的作用下，部分清洗液3从涡轮罩5腰部的开孔进入，并在涡轮罩5口部圆筒的束流作用下，向探测腔体窗口10及膜片47进行冲洗，冲洗时间根据具体情况进行设定，一般为10~40秒；

步骤三，系统控制涡轮7反转，带动清洗液3流动，在涡轮罩5口部圆筒的束流作用下，将探测腔体窗口10及膜片47附近的部分清洗液3抽吸，并从涡轮罩5腰部的开孔排出，抽吸时间根据具体情况进行设定，一般为5~20秒；

步骤四，控制探测腔体4提升至清洗池2的上方，保证在探测腔体窗口10前的30厘米距离内无任何遮挡物，放射源43、X射线探测器44、电源及信号处理电路板46开始工作，即对空态进行测谱，测谱时间根据具体情况进行设定，一般为60~180秒，测谱结束后，对全谱进行面积求和得到总面积St，并计算是否满足清洗效果公式，若不满足则重复前述步骤再次清洗，若满足则认为已经清洗完毕，X荧光多元素分析仪通过常规的电气控制实现移动探测腔体4至测量流槽的位置，恢复仪器的正常测量状态；

其中清洗效果公式为：

 

式中：S₀为探测腔体窗口10及膜片47未被污染前在与测谱获得St的相同状态（探测腔体4的位置一致、测谱时间相等）下测谱并对全谱进行面积求和得到的总面积，可在仪器投入使用前或人为检测确认探测腔体窗口10及膜片47已经清洁后实际测量获得；A为经验系数，一般设置范围为0.8~1.3。

温度探测器8对清洗液3的温度进行监测，加热带12对清洗液3进行加热，温度探测器8与加热带12配合，通过常规的温度控制技术即可实现对清洗液3的温度控制，使清洗液3的温度被加热至处于较适宜的工作温度值。

清洗液3应根据污染物化学性质进行选择，对于水溶性污染物可选用水作为清洗液；对于脂溶性污染物可选用有机溶剂作为清洗液，如煤油；酸性污染物选用碱性溶液，如NaOH溶液；碱性物质选用酸性溶液，如HCl溶液；或者根据具体情况选用专用清洗液，如RT-808超声波清洗剂。清洗池2、涡轮罩5、涡轮7等的材质应选用耐清洗液3腐蚀的材料，如耐酸或耐碱的不锈钢材料。

应用实例：

将该系统应用于分析某铁矿反浮选精矿的X荧光多元素分析仪器上，因该种矿浆主要结垢成分为淀粉等有机质与矿浆中钙离子形成的钙化物，因此选用清洗液为浓度5%的磷酸溶液，温度设定为40℃；

超声波发生器由超声波换能器及驱动电源构成，为从某专业超声波清洗设备生产厂商定制的配套产品，超声波频率为32KHz，功率密度为1.5W/cm²；

设定清洗时间为30秒，冲洗时间为20秒，抽吸时间为10秒，测谱时间为120秒，A=0.95；

经过试用，效果非常理想。

Claims (3)

1.一种适合于X荧光多元素分析仪测量的超声波自动清洗装置，其特征是：

在清洗池2的后侧制有清洗液进料口1，在清洗池2的底部制有清洗液出料口11，在清洗池2的底部装有加热带12；在清洗池2的前侧壁由上至下依次安装有涡轮罩5、温度探测器8、超声波发生器9；在涡轮罩5中安装有涡轮7，涡轮7的轴透过清洗池2的壁，由电机6驱动可以正转或反转；在探测腔体4的底端前侧开有探测腔体窗口10；当探测腔体窗口10正对涡轮7时，清洗液3能够淹没全部探测腔体窗口10；当探测腔体窗口10正对超声波发生器9时，探测腔体4的底端与加热带12之间留有一定的空隙。

2.根据权利要求1的一种适合于X荧光多元素分析仪测量的超声波自动清洗装置，其特征在于：

涡轮罩5的口部和根部成圆筒状，涡轮罩5口部圆筒的直径比涡轮罩5根部圆筒的直径大，涡轮罩5的腰部成喇叭状，在涡轮罩5的腰部开有可让清洗液3流过的孔。

3.应用权利要求1的一种适合于X荧光多元素分析仪测量的超声波自动清洗装置的使用方法，其特征是：

当X荧光多元素分析仪正常工作一定期限以后，通过常规的电气控制，使探测腔体4提升，移出正常的测量流槽，移动至清洗池2的上方，依如下步骤对探测腔体窗口10及膜片47进行清洗：

步骤一，控制使探测腔体4下沉至探测腔体窗口10正对超声波发生器9的位置，系统控制超声波发生器9工作，对探测腔体窗口10及膜片47进行清洗；

步骤二，控制使探测腔体4提升至探测腔体窗口10正对涡轮7的位置，系统控制涡轮7正转，带动清洗液3流动，部分清洗液3从涡轮罩5腰部的开孔进入，并在涡轮罩5口部圆筒的束流作用下，向探测腔体窗口10及膜片47进行冲洗；

步骤三，系统控制涡轮7反转，带动清洗液3流动，在涡轮罩5口部圆筒的束流作用下，将探测腔体窗口10及膜片47附近的部分清洗液3抽吸，并从涡轮罩5腰部的开孔排出；

步骤四，控制探测腔体4提升至清洗池2的上方，保证在探测腔体窗口10前的30厘米距离内无任何遮挡物，放射源43、X射线探测器44、电源及信号处理电路板46开始工作进行测谱，测谱结束后，对全谱进行面积求和得到总面积St，并计算是否满足清洗效果公式，若不满足则重复前述步骤再次清洗，若满足则认为已经清洗完毕，X荧光多元素分析仪通过常规的电气控制实现移动探测腔体4至测量流槽的位置，恢复仪器的正常测量状态；

其中清洗效果公式为：

式中：S₀为探测腔体窗口10及膜片47未被污染前在与测谱获得St的相同状态（探测腔体4的位置一致、测谱时间相等）下测谱并对全谱进行面积求和得到的总面积，可在仪器投入使用前或人为检测确认探测腔体窗口10及膜片47已经清洁后实际测量获得；A为经验系数，一般设置范围为0.8~1.3。

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