CN105651736A - 散射式浊度计 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种散射式浊度计(100)，其具有用于测量流体样本中、优选液体样本中的浊度的筒形瓶(10)。瓶(10)包括透明瓶体(12)，所述透明瓶体包括透明的平的底部入口窗(16)和具有圆形出口窗(20)的透明筒体(14)。瓶(10)具有筒形光学遮蔽部(30)，所述筒形光学遮蔽部在筒体(14)处被设置在筒体(14)的轴向长度的一部分上。遮蔽部(30)在轴向上被布置为与用作出口窗(20)的无遮蔽筒形部相邻，遮蔽部(30)光学地阻挡从瓶(10)的外侧进入。光学遮蔽部(30)被轴向地设置在筒体(14)的出口窗(20)之上。光学遮蔽部避免了测量光束被液体样本的边界层和/或被瓶盖反射并且不直接照射散射光检测装置。

Description

散射式浊度计
技术领域
本发明涉及实验室或过程的散射式浊度计，其用于测量透明的样本瓶中的流体样本、例如饮用水的浊度。
背景技术
散射式浊度计确定悬浮在流体中的固体或其他颗粒的浓度，所述流体通常能够是液体、气体或气液混合物。US8724107B2公开了一种具有筒形浊度计瓶的散射式浊度计，所述瓶包括透明的平的底部入口窗，测量光束通过所述入口窗轴向地进入瓶内部。瓶筒体的轴向中间部分限定了透明出口窗，被悬浮固体颗粒散射的光通过所述出口窗径向地离开瓶内部。筒形出口窗被环形集光单元径向地环绕，所述集光单元与检测被散射和收集的光的光传感器光学地配合。仅由在相关流体体积内被散射的光产生的主要光信号较小，使得如有可能，应避免产生次要信号的任何干扰光。
瓶体在筒体处具有筒形光学遮蔽部，所述遮蔽部在轴向上位于底部入口窗和圆形出口窗之间。该遮蔽部确保了在瓶的底部入口窗处被颗粒层散射的散射光不能直接地照射集光单元。在轴向上位于圆形出口窗之外的瓶上部部分中，未设置遮蔽部，这是因为来自底部入口窗的散射光在瓶体和周围环境之间的边界处被该边界完全反射。
瓶体具有由瓶盖封闭的顶部开口，所述瓶盖能够是浊度计的一部分以提供流体密封的瓶内部。测量光束在瓶盖内壁处能够被向下反射并且由此能够直接或间接地被引导到集光单元和/或光学浊度传感器，从而能够产生次要信号。在实验室浊度计中，瓶通常不会完全充满液体样本，使得测量光束也能够在液体和气体的边界层处被向下反射。
在饮用水应用中，通过在流体样本中散射，测量光束的强度仅在最小程度上减小，使得被反射的测量束导致次要信号比主要信号强几十倍。
在实验室浊度计中，对于每次测量都更换瓶，使得瓶被手动地从浊度计的瓶室中取出。如果瓶被放下到硬表面上，那么底部入口窗的外部可能被硬表面划伤。划痕可能导致经过底部入口窗处划痕的测量光束的强的光学部分，由此导致强的次要信号。
由于瓶在实验室浊度计中被手动地更换，因此不能避免指印导致光学部分和散射。指印因此能够产生次要信号并且使浊度计测量结果不正确。
发明内容
本发明的一个目标在于提供一种散射式浊度计，并且特别地提供避免了次要信号的浊度计瓶。
利用具有权利要求1的特征的散射式浊度计以及利用具有根据权利要求11的特征的筒形浊度计瓶来解决该目标。
根据权利要求1，所述散射式浊度计具有筒形浊度计瓶并且具有产生测量光束的测量光源。测量光束通过瓶体的平的且平面的底部入口窗被轴向地引导到瓶内部中。光源产生能够具有任何合适波长的合适的电磁辐射。浊度计还具有散射光检测装置，用于接收和检测被悬浮在流体样本中的颗粒散射并且与测量光束的纵向大致成直角地散射的光。
瓶包括具有圆形出口窗的透明筒体，所述出口窗在轴向上与光检测装置对齐。瓶在筒体处具有轴向上位于筒体的出口窗之上的筒形光学遮蔽部。遮蔽部能够被设置为轴向上与用作出口窗的瓶体无遮蔽部分相邻。遮蔽部能够从圆形出口窗的顶部边缘轴向地延伸到瓶体的顶端，使得圆形出口窗之上的整个顶部部分被遮蔽。
如果测量光束被液体表面或瓶盖表面向下反射到瓶内部，则在瓶的被遮蔽顶部部分中反射光束不能离开瓶，使得能够排除反射光束可能直接照射光检测装置的任何部分。在瓶体的下部中，被反射光束由于锐角的反射角而被完全反射并且由此被向下引导到入口窗，被反射光束通过所述入口窗离开瓶。在圆形出口窗之上的瓶体顶部部分处设置光学遮蔽部在饮用水应用中是特别有用的，这是由于由浊度引起的测量光束弱化能够非常低，使得被反射的测量光束仍然能够具有高的强度。
优选地，遮蔽部在近遮蔽部侧具有吸光结构。吸光结构吸收入射测量光束的大部分能量，使得由此弱化的被反射测量光束在进一步向下行进穿过瓶时具有显著减小的强度。
根据本发明的一个优选实施例，遮蔽部由附接到透明瓶体外部的遮蔽片提供。遮蔽片能够被胶合到透明瓶体的外表面。遮蔽片促使使用者在遮蔽区域处触摸瓶体，使得避免了在圆形出口窗处和底部入口窗处的指印。遮蔽片能够印刷有书写信息或印刷有图画文字，以使使用者清楚应该仅在遮蔽部分处触摸瓶。
根据本发明的一个优选实施例，遮蔽部被设置在瓶体圆周的至少270°上而不是被设置在瓶体的整个圆周上，使得控制窗由无遮蔽区域限定。在透明瓶体外部的遮蔽片的情况下，遮蔽片的周长比瓶筒体的外周长小几毫米，使得确保遮蔽片的圆周边缘不会重叠并由此不能产生局部径向隆起，所述隆起可能会导致瓶与测量光束的非平行对齐。
特别地在实验室应用中，控制窗允许可视地控制样本液体在瓶内的液位。样本液体在瓶内的正确液位是重要的，以确保样本液体的液位在竖直方向上不会过低并且不会离圆形出口窗过近，以避免测量光束在边界层处被反射而可能直接照射测量光检测装置。
优选地，遮蔽部被设置在瓶体的竖直范围的上三分之一中。
根据本发明的另一方面，光入口窗被一个或更多个轴向间隔单元环绕。轴向间隔单元能够例如由三个或更多个小的竖直脚突限定，所述脚突使入口窗保持与瓶直立所处的表面竖直地间隔开。在瓶体被竖直地放下到可能是硬的或被硬颗粒覆盖的地表面上时，轴向间隔单元避免入口窗被划伤。通常，本发明的该方面不限于具有光学遮蔽部的瓶体，而也能够被设置到不具有光学遮蔽部的瓶体。
优选地，轴向间隔单元由环绕入口窗的圆形凸部提供，使得由入口窗、圆形凸部和地表面包围的空间基本上是封闭的。在竖直取向的瓶立在水平表面上时，入口窗由此被保护不受环境的灰尘、粉末等影响。
瓶在瓶体顶部处具有开口。根据本发明的另一方面，瓶开口被限定从瓶筒体向外径向突出的凸缘环的圆形凸缘环绕。圆形凸缘用作用于固定瓶盖或用于使瓶封闭且固定在浊度计瓶室中的固定结构。
优选地，瓶凸缘的轴向厚度比瓶筒体的径向厚度大。通常，瓶体由玻璃制成并且由管材料形成。现有技术的瓶的凸缘因此通常在轴向上不比瓶筒体的径向厚度厚。在实验室浊度计中，瓶体通过将圆形固定凸缘轴向地夹持到浊度计相应部分的夹持环而被固定到浊度计侧的瓶架。
通过使凸缘区域的瓶体材料两次折叠，能够增大圆形夹持凸缘的厚度，使得凸缘的轴向厚度能够显著地增大并且几乎能够翻倍。夹持力能够相应地增大，使得能够在没有破坏圆形固定凸缘的危险的情况下实现将瓶体液体密封地固定在浊度计中和在浊度计处。
根据本发明的一个优选实施例，入口窗的材料与瓶筒体的材料不同。这两种材料能够被选择为与对相应瓶部分的机械和物理要求完美匹配。透明筒体和入口窗的窗体在它们各自的边缘部分处能够融合到一起。
附图说明
参照附图描述本发明的一个实施例，在附图中：
图1示意性地示出了具有瓶的散射式浊度计，所述瓶被固定在浊度计的瓶室中，
图2示出了图1的浊度计的瓶的侧视图，
图3示出了图2的瓶的纵向横截面，
图4示出了图3的瓶的入口窗的放大图，
图5示出了图3的瓶的圆形凸缘的放大图，和
图6示出了图2的瓶的透视图。
具体实施方式
图1示意性示出了散射式浊度计100，其用于确定流体样本27中、优选地液体样本27中的浊度。本浊度计100为实验室浊度计，使得对于每次浊度测量都更换瓶10。浊度计100具有筒形浊度计瓶10、测量光源40和散射光检测装置42。浊度计瓶10竖直取向，但是通常也能够取向另外的取向。所有空间术语参照如图1所示的竖直取向。
测量光源40产生测量光束41，所述测量光束能够是具有任何合适类型的电磁辐射的光束。测量光束41通过瓶10的入口窗16轴向地进入瓶内部。测量光束41被分散在样本27中的固体颗粒散射，并且散射光由环形的散射光检测装置42检测。散射光检测装置42能够包括环形的光学反射器件和对由测量光源40产生的电磁辐射敏感的光传感器。
瓶10由瓶体12、限定了瓶10底壁的入口窗体15和围绕顶部瓶开口13的圆形凸缘18所限定，所述瓶体12具有由玻璃制成的透明筒体14。入口窗体15限定了入口窗16并且可以由与瓶筒体14的玻璃不同的玻璃制成。筒形瓶10具有纵向的瓶轴线11，其与测量光束41同轴地共线。
如图2所示，在竖直方向上看时，瓶10被分成三个竖直部分23、20、21，即底部部分23、出口窗20和顶部部分21。瓶顶部部分21具有筒形光学遮蔽部30。圆形出口窗20对于散射光是透明的并且在轴向上与散射光检测装置42对齐。底部部分23未被遮蔽但是通常也能够被遮蔽。
瓶顶部部分21的遮蔽部30由遮蔽片32来提供，所述遮蔽片通过胶合附接到透明瓶体12的外表面。遮蔽片32的内表面具有黑色且吸光的结构34，其吸收由测量光束41的反射产生的入射光中的大部分。如能够在图2中最好地看出的，遮蔽片32未被设置在瓶体12的整个圆周上而是设置在大约350°上，使得遮蔽片32的圆周边缘留下在它们之间打开的控制窗38。控制窗38允许从瓶外部侧向地可视地监控液体样本27在瓶10中的填充液位。遮蔽片32可以具有印刷信息36。
如能够在图4中最好地看出的，由环绕入口窗16的圆形凸部17限定的轴向间隔单元19保护入口窗体15不被划伤。入口窗体15的外表面55与水平地表面56竖直地移置开一段轴向位移，该轴向位移与竖直间隔单元的0.4mm到1.5mm的延长部X16相同。
如能够在图5中最好地看出的，圆形凸缘18具有轴向厚度X18，该厚度为瓶筒体14的径向厚度X14的大约170％。
如能够在图1中看出的，瓶10被带螺纹的夹持环50固定在浊度计100的瓶室中，所述夹持环50被固定到带螺纹的固定部分52，从而限定了瓶盖。固定部分52限定了瓶内部的水平顶壁26。
由测量光源40产生的光束41通过入口窗16轴向地进入瓶内部。光束41被分散在液体样本27中的颗粒散射。如果液体样本27为饮用水，则光束强度的仅非常小的部分被散射。通过出口窗20水平地离开瓶10的散射光被散射光检测装置42接收。其余的测量光束41在液体表面24处以及顶壁26处被反射，使得光束强度的较高部分被向下反射。瓶10的顶部部分22处的遮蔽部30避免了被反射的测量光束能够直接照射散射光检测装置42。

Claims (11)

1.一种散射式浊度计(100)，具有筒形浊度计瓶(10)，所述瓶(10)包括：
透明瓶体(12)，其包括透明的平的底部入口窗(16)和具有圆形出口窗(20)的透明筒体(14)，
筒形光学遮蔽部(30)，其在所述筒体(14)处被设置在所述筒体(14)的轴向长度的一部分上并且在轴向上与用作所述出口窗(20)的无遮蔽筒部相邻，所述遮蔽部(30)光学地将内部与所述瓶(10)的外部阻隔，
其中，所述光学遮蔽部(30)被轴向地设置在所述筒体(14)的出口窗(20)之上。
2.如权利要求1所述的散射式浊度计(100)，其中所述遮蔽部(30)在近遮蔽部侧具有吸光结构(34)。
3.如前述权利要求之一所述的散射式浊度计(100)，其中所述遮蔽部(30)由遮蔽片(32)提供，所述遮蔽片附接到所述透明瓶体(12)的外部。
4.如前述权利要求之一所述的散射式浊度计(100)，其中所述遮蔽部(30)被设置在所述瓶体(12)的圆周的至少270°上而没有被设置在所述瓶体(12)的整个圆周上，使得控制窗(38)由所述无遮蔽区域限定。
5.如前述权利要求之一所述的散射式浊度计(100)，其中所述遮蔽部(30)至少被设置在所述瓶体(12)的上三分之一中。
6.如前述权利要求之一所述的散射式浊度计(100)，其中所述入口窗(16)由一个或更多个轴向间隔单元(19)环绕。
7.如前述权利要求之一所述的散射式浊度计(100)，其中所述间隔单元(19)由环绕所述入口窗(16)的圆形凸部(17)提供。
8.如前述权利要求之一所述的散射式浊度计(100)，其中所述瓶(10)在所述瓶体(12)的顶部具有开口(13)并且所述开口(13)由圆形凸缘(18)环绕。
9.如权利要求8所述的散射式浊度计(100)，其中所述凸缘(18)的轴向厚度(X18)比所述瓶筒体(14)的径向厚度(X14)大。
10.如前述权利要求之一所述的散射式浊度计(100)，其中所述入口窗(16)的窗体(15)的材料与所述瓶筒体(14)的材料不同。
11.一种用于散射式浊度计(100)的筒形浊度计瓶(10)，所述瓶(10)包括前述权利要求之一的特征。
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