CN107064393B - 一种液相色谱仪检定中用于检查流量相关指标的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液相色谱仪检定中用于检查流量相关指标的装置，包括壳体，框架、注射器式容积管、恒力驱动机构；恒力驱动机构包括2根滑杆、滑块、至少一组恒力卷簧；框架固定于壳体内，在框架中部设有隔断支架；滑杆两端分别由框架一侧短框边和隔断支架固定，滑块套设在滑杆上，恒力卷簧末端和滑块连接；容积管内活塞杆末端抵在恒力驱动机构上；容积管前端设有三通，三通另外两个接口分别与液相色谱仪的管路和排液管相通，在排液管上设有电磁阀；框架一侧长框边设有至少2个光电传感器，光电传感器挡片一端折板所在平面位于光电传感器的发射端和接收端之间。本发明装置可在较短时间内完成流量设定误差和稳定性误差的指标检查。
Description
技术领域
本发明涉及一种液相色谱仪检定中用于检查流量相关指标的装置。
背景技术
目前，市场上现有的适用于液相色谱仪流速测定装置(0.2-10ml/min)是质量流量计，测得的流量为瞬时流量。质量流量计采用感热式测量，通过分体分子带走的分子质量多少从而来测量流量，不会因为气体温度、压力的变化从而影响到测量的结果。质量流量计是一个较为准确、快速、可靠、高效、稳定、灵活的流量测量仪表，在石油加工、化工等领域将得到更加广泛的应用，相信将在推动流量测量上显示出巨大的潜力。质量流量计不能控制流量，只能检测液体或者气体的质量流量，通过模拟电压、电流或者串行通讯输出流量值。而质量流量控制器是既可以检测又可以进行控制的仪表，质量流量控制器本身除了测量部分，还带有一个电磁调节阀或者压电阀，这样质量流量控制本身构成一个闭环系统，用于控制流体的质量流量。
而液相色谱仪检定规程中规定：用容量瓶接取排除液一定时间，称得所接液体质量，通过密度换算成体积，再除以时间得到流速，此法测得的流量为一定时间内的平均流量。因此，现有流量计并不适用于液相色谱仪的流量相关指标的检查。
发明内容
本发明的目的是针对现有流量计不适用于液相色谱仪的流量相关指标的检查的不足，提供一种基于容量法原理的便携、易于操作的装置，该装置适用于液相色谱仪检定中检查流量相关指标，符合液相色谱仪检定规程，可在较短时间内完成流量设定误差和稳定性误差的指标检查。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种液相色谱仪检定中用于检查流量相关指标的装置，包括壳体1，框架2、注射器式容积管3、恒力驱动机构；所述的恒力驱动机构包括2根滑杆4、滑块5、至少一组恒力卷簧；所述的框架2固定于壳体1内，沿宽度方向在框架2中部设有隔断支架6；所述的滑杆4的两端分别由框架2的其中一侧短框边和隔断支架6固定，所述的滑块5通过轴承套设在滑杆4上，每组恒力卷簧包括两个恒力卷簧7，两个恒力卷簧7分别对称设在滑杆4两侧，恒力卷簧7的末端和滑块5连接；在所述的隔断支架6上设有容积管固定槽，所述的容积管3通过容积管固定块8固定于容积管固定槽内，在容积管3内设有与其匹配的活塞杆9，活塞杆9的前端固定有密封圈(活塞杆在管内带有密封圈的一端叫做前端，另一端叫做末端)，活塞杆9的末端抵在恒力驱动机构上；在所述的容积管的前端设有三通10，三通10的另外两个接口分别与进液管和排液管相通，在排液管上设有电磁阀控制排液管的通断；在框架2的一侧长框边间隔设有至少2个光电传感器，在滑块4上固定有光电传感器挡片11，光电传感器挡片11一端的折板所在平面位于光电传感器的发射端和接收端之间，光电传感器挡片的折板随着滑块移动至光电传感器的发射端和接收端之间时，触发计时器开始或停止计时。
优选的，对应容积管3内活塞杆9，在所述的滑块5上设有横向的螺纹调节孔和与其配合的调节螺母12构成调节机构，调节螺母12与活塞杆的末端接触，以此精确调整活塞杆和滑块相对位置，工作时，容积管活塞杆末端作用于调节螺母推动滑块滑动；在滑块5位于调节机构的一侧开有横向沟槽，在滑块5上设有纵向的穿过横向沟槽的螺纹锁紧孔以及与其配合的锁紧螺母13构成锁紧调节机构。
优选的，在滑块5一侧设有光电传感器挡片安装孔；所述的光电传感器挡片11设有槽型固定螺孔，以此微调挡片触发位置，触发计时器开始或停止计时。
具体的，光电传感器挡片11可以由支撑板和位于支撑板一端的折板组成，支撑板上设有槽型固定螺孔；在滑块5一侧设有小凸块，在小凸块上开有光电传感器挡片安装孔，通过螺丝将光电传感器挡片11固定在滑块5上。或所述的光电传感器挡片11由支撑板和分别位于支撑板两端的折板和弯折挡片组成，弯折挡片设有槽型固定螺孔，通过螺丝将光电传感器挡片11固定在滑块5上。
优选的，在隔断支架6上设有第一凹槽，在框架2的其中一侧短框边对应第一凹槽设有第二凹槽，滑杆4的两端分别置于第一凹槽和第二凹槽内并通过滑杆固定块14固定。进一步优选的，所述的第一凹槽和第二凹槽为弧形凹槽，以进一步提高滑杆4的安装稳定性。或在隔断支架6和框架2的其中一侧短框边分别设有定位孔，滑杆4的两端嵌在定位孔中固定。本发明中，滑杆也可以采用其他的固定方式。
优选的，所述的轴承为含油轴承或滚珠轴承，以实现滑块低摩擦滑行。
优选的，所述的框架2为金属框架或机械性能良好的塑料材质。
优选的，所述的隔断支架6的横截面为“凸”字型，使隔断支架6分别与框架2的两条长框边构成用于安装恒力卷簧的限位孔。
优选的，所述的恒力驱动机构包括1组恒力卷簧。每组恒力卷簧的两个规格相同，对称安置。
进一步优选的，所述的恒力驱动机构还包括至少1组备用恒力卷簧，优选为1组备用恒力卷簧。每组备用恒力卷簧包括两个备用恒力卷簧15，两个备用恒力卷簧15分别对称设在滑杆4两侧，备用恒力卷簧15的末端和隔断支架6连接。备用恒力卷簧的规格相同，对称安置。
本发明可以将备用恒力卷簧15的末端固定于滑块5上，通过搭配恒力卷簧以实现不同弹力，从而适用于不同体积的容积管。
所述的恒力卷簧7和备用恒力卷簧15通过固定轴16固定在框架2上，所述的固定轴16的两端由框架长框边和隔断支架6固定；在所述的固定轴16外套设有低摩擦轴套17。
技术人员可以调整光电传感器的数量，实现不同的测量要求。优选的，在框架2的一侧长框边间隔设有3个光电传感器，分别为第一光电传感器18、第二光电传感器19和第三光电传感器20；3个光电传感器通过传感器固定螺丝固定。3个光电传感器为独立的门型结构，发射端位于一侧，接收端位于另一侧，光电传感器挡片的折板随着滑块移动至发射端和接收端之间时，触发计时器开始或停止计时。本发明通过设计两段式光电传感器，实现精度模式和速度模式两种测量模式，方便用户在两种模式之间自由选择，用户可通过人机界面选择精度模式或速度模式。两种模式由电路部分逻辑程序控制：精度模式时，第一光电传感器18和第三光电传感器20处于工作状态，计时行程为d2，所用时间差为T2；速度模式时，第一光电传感器18和第二光电传感器19处于工作状态，计时行程为d1，所用时间差为T1，行程d2>d1，所以T1<T2。通过d1、d2长度比例的合理设置，可以实现速度模式单次测量的时间比精度模式快数倍，精度模式单次测量的精确度比速度模式高一个数量级。
优选的，所述的三通10的另外两个接口分别经液相管线接头与用于连接液相色谱仪的进液管和排液管相通。在所述的壳体1的两侧设有两个管线固定端口，在进液管的进液端和排液管的出液端分别设有穿板二通，并由管线固定端口固定，分别用于连接液相色谱仪的管路和外部排液管路。
所述的壳体1的材质为金属或塑料材质，壳体主要起支撑、固定作用，同时起到美化外观作用。优选的，所述的壳体1设有观察窗21用于观察容积管3运行状态。所述的壳体1上设有显示窗口，用来设置参数和显示数值。壳体上设有按键用来输入，也可以通过显示窗口触摸输入。壳体上可以保留数据交换接口(USB、串口、打印机等)。
优选的，所述的注射器式容积管3为玻璃注射器式容积管。
本发明装置工作原理：事先标定出容积管在两个工作状态下光电传感器之间的体积(V)；测定时，关闭电磁阀，液体在液相色谱仪的压力下经进液管泵入容积管，容积管内的活塞杆末端作用于调节螺母，推动滑块向外滑动，滑块带动光电传感器挡片，经过容积管上第一光电传感器时，光电传感器触发计时器开始工作，一段时间后，容积管的活塞杆经过第二光电传感器或第三光电传感器时，触发计时器结束工作，得出精确的时间，按照公式：流速＝体积/时间，算出流速。测定结束后，控制系统触发电磁阀打开，容积管内的液体在恒力驱动机构的压力驱动下通过排液管排出，至活塞杆前端回弹到底时，电磁阀关闭。可进行下一次测定。整个滑动过程中由恒力卷簧提供恒定拉力，此拉力不随滑动行程变化。因此作用于活塞杆末端的力也恒定，以此保证活塞内部压力恒定。
装置标定程序原理：该装置电路内置两个时间计时程序，第一个用于测量挡片在两个光电传感器之间的运行时间t，第二个用于测量多次循环测量的总时间t总。标定程序一般进行多次连续循环测量以达到较高准确度。假设进行10次连续循环测量。第一个时间计时程序分别测出10次测量的t(分别为t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7、t8、t9、t10)，第二个时间计时程序测出从第一次循环挡片经过第一个光电传感器开始到第11次循环挡片经过第一个光电传感器为止的时间t总，该时间t总内从排液口流出的液体经管线引入一个适当容器，用电子天平分别测量容器接收液体之前的净重m1和接收液体之后的总重m2，算出重量差m(m＝m2-m1)，按照公式算出所接液体的体积V总(V＝m/ρT)。按照下述公式计算出容积管有效行程的体积V：
其中，ρT表示温度T下的液体密度。
和现有技术相比，本发明的有益效果：
1、使用恒力驱动，使得容积管的压力较为恒定，避免了压力对流量准确度的影响。
2、使用可更换式容积管，可以根据不同流量范围使用相应的容积管。
3、自动控制电磁阀开启泄压，可连续自动测定而不需人为干预。
4、恒力驱动采用多组恒力卷簧的独特设计，通过搭配恒力卷簧以实现不同弹力，可以针对不同的容积管提供相适应的拉力，从而适用于不同体积的容积管。
5、独特的光电传感器两段式设计，使得用户可在精度模式和速度模式之间自由选择。
6、特有的标定方法，使得计量溯源不再困难。
附图说明
图1为本发明液相色谱仪检定中用于检查流量相关指标的装置的示意图；
图2为本发明液相色谱仪检定中用于检查流量相关指标的装置内部结构的正视图；
图3为图2的右视图；
图4为本发明液相色谱仪检定中用于检查流量相关指标的装置中滑块的结构示意图；
图5为本发明液相色谱仪检定中用于检查流量相关指标的装置中恒力卷簧的安装示意图；
图6为本发明液相色谱仪检定中用于检查流量相关指标的装置中恒力卷簧的安装示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1
如图1-6所示，一种液相色谱仪检定中用于检查流量相关指标的装置，包括壳体1，框架2、注射器式容积管3、恒力驱动机构。
所述的恒力驱动机构包括2根滑杆4、滑块5、一组恒力卷簧和一组备用恒力卷簧；所述的框架2固定于壳体1内，沿宽度方向在框架2中部设有隔断支架6，隔断支架6的横截面为“凸”字型，使隔断支架6分别与框架2的两条长框边构成用于安装恒力卷簧的限位孔；在隔断支架6上设有第一凹槽，在框架2的其中一侧短框边对应第一凹槽设有第二凹槽，第一凹槽和第二凹槽为弧形凹槽，滑杆4的两端分别置于第一凹槽和第二凹槽内并通过滑杆固定块14固定；所述的滑块5通过轴承套设在滑杆4上；每组恒力卷簧包括两个恒力卷簧7，每组备用恒力卷簧包括两个备用恒力卷簧15，在滑杆4两侧的限位孔内通过固定轴16固定1个恒力卷簧7和1个备用恒力卷簧15，恒力卷簧7的末端和滑块5连接，备用恒力卷簧15的末端和隔断支架6连接。其中，固定轴16的两端由框架长框边和隔断支架6固定，固定轴16外套设有低摩擦轴套17。在所述的滑块5设有凸块和小凸块，在凸块中设有横向的螺纹调节孔和与其配合的调节螺母12构成调节机构；在凸块位于调节机构的一侧开有横向沟槽，在凸块内设有纵向的穿过横向沟槽的螺纹锁紧孔以及与其配合的锁紧螺母13构成锁紧调节机构。在小凸块上开有光电传感器挡片安装孔。
在所述的隔断支架6上设有容积管固定槽；所述的容积管3通过容积管固定块8固定于容积管固定槽内，在容积管3内设有与其匹配的活塞杆9，活塞杆9的前端固定有密封圈，活塞杆9的末端抵在恒力驱动机构上的调节螺母12上；在所述的容积管的前端设有三通10，三通10的另外两个接口分别经液相管线接头与进液管和排液管相通，在排液管上设有电磁阀控制排液管的通断；在进液管的进液端和排液管的出液端分别设有穿板二通，穿板二通分别由壳体1的两侧设有的管线固定端口固定，分别用于连接液相色谱仪的管路和外部排液管路。
在框架2的一侧长框边间隔设有3个光电传感器，分别为第一光电传感器18、第二光电传感器19和第三光电传感器20；3个光电传感器通过传感器固定螺丝固定。3个光电传感器为独立的门型结构，发射端位于一侧，接收端位于另一侧。光电传感器挡片11由支撑板和位于支撑板一端的折板组成，光电传感器挡片11的支撑板上设有槽型固定螺孔将光电传感器挡片固定在滑块5的小凸块上，光电传感器挡片11的折板随着滑块移动至发射端和接收端之间时，触发计时器开始或停止计时。
所述的壳体1的材质为金属或塑料材质。壳体1设有观察窗21用于观察容积管3运行状态。壳体1上设有显示窗口，用来设置参数和显示数值。壳体1上设有按键用来输入，也可以通过显示窗口触摸输入。壳体1上可以保留数据交换接口(USB、串口、打印机等)。
所述的框架2为金属框架。
所述的注射器式容积管3为玻璃注射器式容积管。
所述的轴承为含油轴承或滚珠轴承。
本实施例装置工作原理：事先标定出容积管在两个工作状态下光电传感器之间的体积(V)；测定时，关闭电磁阀，液体在液相色谱仪的压力下经进液管泵入容积管，容积管内的活塞杆末端作用于调节螺母，推动滑块向外滑动，滑块带动光电传感器挡片，经过容积管上第一光电传感器时，光电传感器触发计时器开始工作，一段时间后，容积管的活塞杆经过第二光电传感器或第三光电传感器时，触发计时器结束工作，得出精确的时间，按照公式：流速＝体积/时间，算出流速。测定结束后，控制系统触发电磁阀打开，容积管内的液体在恒力驱动机构的压力驱动下通过排液管排出，至活塞杆前端回弹到底时，电磁阀关闭。可进行下一次测定。整个滑动过程中由恒力卷簧提供恒定拉力，此拉力不随滑动行程变化。因此作用于活塞杆末端的力也恒定，以此保证活塞内部压力恒定。
本实施例通过设计两段式光电传感器，实现精度模式和速度模式两种测量模式，方便用户在两种模式之间自由选择，用户可通过人机界面选择精度模式或速度模式。两种模式由电路部分逻辑程序控制：精度模式时，第一光电传感器18和第三光电传感器20处于工作状态，计时行程为d2，所用时间差为T2；速度模式时，第一光电传感器18和第二光电传感器19处于工作状态，计时行程为d1，所用时间差为T1，行程d2>d1，所以T1<T2。通过d1、d2长度比例的合理设置，可以实现速度模式单次测量的时间比精度模式快数倍，精度模式单次测量的精确度比速度模式高一个数量级。
装置标定程序原理：该装置电路内置两个时间计时程序，第一个用于测量挡片在两个光电传感器之间的运行时间t，第二个用于测量多次循环测量的总时间t总。标定程序一般进行多次连续循环测量以达到较高准确度。假设进行10次连续循环测量。第一个时间计时程序分别测出10次测量的t(分别为t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7、t8、t9、t10)，第二个时间计时程序测出从第一次循环挡片经过第一个光电传感器开始到第11次循环挡片经过第一个光电传感器为止的时间t总，该时间t总内从排液口流出的液体经管线引入一个适当容器，用电子天平分别测量容器接收液体之前的净重m1和接收液体之后的总重m2，算出重量差m(m＝m2-m1)，按照公式算出所接液体的体积V总(V＝m/ρT)。按照下述公式计算出容积管有效行程的体积V：
其中，ρT表示温度T下的液体密度。
本实施例中通过电路板上的芯片来实现光电传感器触发、计时器和电磁阀的开关，将数据进行处理并输出，为现有技术。光电传感器的触发模式多种，由暗到明或者由明到暗，可根据具体情况选型。为现有技术。
实施例2
调整滑杆4的固定方式，其他同实施例1。
滑杆4的固定方式：在框架2的其中一侧短框边和隔断支架6和设有定位孔，滑杆4的两端嵌在定位孔中并进行固定。
实施例3
调整光电传感器挡片11的固定方式，其他同实施例1。
光电传感器挡片11的固定方式：滑块5上不设小凸块，而是对图6所示的光电传感器挡片11进行改造，将光电传感器挡片11支撑板的另一端弯折成“L”型的弯折挡片，通过弯折挡片上的槽型固定螺孔，采用螺丝将光电传感器挡片11固定在滑块5上。光电传感器挡片的折板所在平面位于光电传感器的发射端和接收端之间，光电传感器挡片的折板随着滑块移动至光电传感器的发射端和接收端之间时，触发计时器开始或停止计时。
Claims (9)
1.一种液相色谱仪检定中用于检查流量相关指标的装置，其特征在于包括壳体(1)，框架(2)、注射器式容积管(3)、恒力驱动机构；所述的恒力驱动机构包括2根滑杆(4)、滑块(5)、至少一组恒力卷簧、至少1组备用恒力卷簧；所述的框架(2)固定于壳体(1)内，沿宽度方向在框架(2)中部设有隔断支架(6)；所述的滑杆(4)的两端分别由框架(2)的其中一侧短框边和隔断支架(6)固定，所述的滑块(5)通过轴承套设在滑杆(4)上，每组恒力卷簧包括两个恒力卷簧(7)，两个恒力卷簧(7)分别对称设在滑杆(4)两侧，恒力卷簧(7)的末端和滑块(5)连接；在所述的隔断支架(6)上设有容积管固定槽，所述的容积管(3)通过容积管固定块(8)固定于容积管固定槽内，在容积管(3)内设有与其匹配的活塞杆(9)，活塞杆(9)的前端固定有密封圈，活塞杆(9)的末端抵在恒力驱动机构上；对应容积管(3)内活塞杆(9)，在所述的滑块(5)上设有横向的螺纹调节孔和与其配合的调节螺母(12)构成调节机构，调节螺母(12)与活塞杆的末端接触；在滑块(5)位于调节机构的一侧开有横向沟槽，在滑块(5)上设有纵向的穿过横向沟槽的螺纹锁紧孔以及与其配合的锁紧螺母(13)构成锁紧调节机构；在所述的容积管的前端设有三通(10)，三通(10)的另外两个接口分别与进液管和排液管相通，在排液管上设有电磁阀控制排液管的通断；在框架(2)的一侧长框边间隔设有至少2个光电传感器，在滑块(5)上固定有光电传感器挡片(11)，光电传感器挡片(11)一端的折板所在平面位于光电传感器的发射端和接收端之间，光电传感器挡片的折板随着滑块移动至光电传感器的发射端和接收端之间时，触发计时器开始或停止计时。
2.根据权利要求1所述的液相色谱仪检定中用于检查流量相关指标的装置，其特征在于在滑块(5)一侧设有光电传感器挡片安装孔；所述的光电传感器挡片(11)设有槽型固定螺孔。
3.根据权利要求1所述的液相色谱仪检定中用于检查流量相关指标的装置，其特征在于在隔断支架(6)上设有第一凹槽，在框架(2)的其中一侧短框边对应第一凹槽设有第二凹槽，滑杆(4)的两端分别置于第一凹槽和第二凹槽内并通过滑杆固定块(14)固定；或在隔断支架(6)和在框架(2)的其中一侧短框边设有定位孔，滑杆(4)的两端嵌在定位孔中固定。
4.根据权利要求3所述的液相色谱仪检定中用于检查流量相关指标的装置，其特征在于所述的第一凹槽和第二凹槽为弧形凹槽。
5.根据权利要求1所述的液相色谱仪检定中用于检查流量相关指标的装置，其特征在于所述的壳体(1)的材质为金属或塑料材质；所述的壳体(1)设有观察窗(21)；所述的三通10的另外两个接口分别经液相管线接头与用于连接液相色谱仪的进液管和排液管相通；在所述的壳体(1)的两侧设有两个管线固定端口，在进液管的进液端和排液管的出液端分别设有穿板二通，并由管线固定端口固定；所述的框架(2)为金属框架；所述的注射器式容积管(3)为玻璃注射器式容积管；所述的轴承为含油轴承或滚珠轴承。
6.根据权利要求1所述的液相色谱仪检定中用于检查流量相关指标的装置，其特征在于所述的隔断支架(6)的横截面为“凸”字型，使隔断支架(6)分别与框架(2)的两条长框边构成用于安装恒力卷簧的限位孔。
7.根据权利要求1所述的液相色谱仪检定中用于检查流量相关指标的装置，其特征在于所述的恒力驱动机构包括1组恒力卷簧；所述的恒力驱动机构包括1组备用恒力卷簧；每组备用恒力卷簧包括两个备用恒力卷簧(15)，两个备用恒力卷簧(15)分别对称设在滑杆(4)两侧，备用恒力卷簧(15)的末端和隔断支架(6)连接。
8.根据权利要求7所述的液相色谱仪检定中用于检查流量相关指标的装置，其特征在于所述的恒力卷簧(7)和备用恒力卷簧(15)通过固定轴(16)固定在框架(2)上，所述的固定轴(16)的两端由框架长框边和隔断支架(6)固定；在所述的固定轴(16)外套设有低摩擦轴套(17)。
9.根据权利要求1所述的液相色谱仪检定中用于检查流量相关指标的装置，其特征在于在框架(2)的一侧长框边间隔设有3个光电传感器，分别为第一光电传感器(18)、第二光电传感器(19)和第三光电传感器(20)；3个光电传感器通过传感器固定螺丝固定。
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2017
- 2017-05-19 CN CN201710359052.1A patent/CN107064393B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN107064393A (zh) | 2017-08-18 |
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