CN107228826B - 一种用于火焰原子荧光光谱仪的双曲涡旋式传输室 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于火焰原子荧光光谱仪的双曲涡旋式传输室，其包括传输室本体和雾化器固定套筒，传输室本体内设置有一体成型的双曲线旋转收缩单元和球体涡旋混合单元，双曲线旋转收缩单元一端与雾化器固定套筒连接，另一端与球体涡旋混合单元连接；在靠近雾化器固定套筒侧的双曲线旋转收缩单元一端还与废液自动排出结构连接；球体涡旋混合单元顶部与阵列火焰汇聚式原子化器连接，球体涡旋混合单元底部与导流管一端连接；导流管另一端连接至双曲线旋转收缩单元与废液自动排出结构连接处，且导流管呈倾斜设置。本发明混合均匀，能有效提高雾化气体的混合效率、原子化火焰稳定，并可以量化生产，可以广泛在原子光谱分析仪器领域中应用。

Description

一种用于火焰原子荧光光谱仪的双曲涡旋式传输室

技术领域

本发明涉及一种原子光谱分析仪器领域，特别是关于一种用于火焰原子荧光光谱仪的双曲涡旋式传输室。

背景技术

火焰原子荧光光谱仪，突破了氢化物发生法原子荧光光谱仪原理上的限制，拓展了原子荧光仪器的检测元素，可以测试Au、Ag、Cu、Cd、Zn、Cr、Co、Ni、Pb、Fe、In、Mn、Hg、Te等元素，特别是在测试微量金方面，取得了显著的成果。用火焰法测试Au时，其灵敏度已经超过石墨炉原子吸收方法，并且线性范围大大超过石墨炉原子吸收方法，但其运行费用却远远低于石墨炉原子吸收方法。

火焰原子荧光光谱仪检测范围宽，完全能够满足更多微量元素的测试，并将替代部分进口原子光谱仪器。被广泛应用于冶金、矿山、地质找矿、应急事件处理、石油化工、轻工、农林、土肥、环保、饲料、生物、医药、卫生疾控、科研、教学、食品、保健品、环境以及电子电器等各个领域的重金属、贵金属和有色金属元素的测定。

雾化室是火焰原子荧光光谱仪原子化系统的核心零部件，其作用是使样品元素与燃气进行充分混合。市面上已有的雾化室存在以下缺点：1、结构上，老的雾化室由腔室、腔室内的隔层等构成，隔层将腔室分为上下层，隔层为斜平面结构，和雾化气体直接碰撞，易产生液体凝结，影响雾化气体的传输效率。2、燃气入口在雾化室侧面，燃气只有一个喷射口，和雾化气体混合不均匀，影响燃烧后的火焰的稳定性。3、材料上没有特殊处理，容易产生液体挂壁，影响雾化气体的传输效率。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种用于火焰原子荧光光谱仪的双曲涡旋式传输室，其混合均匀，能有效提高雾化气体的混合效率，进而提高燃烧后的火焰的稳定性，并可以量化生产。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种用于火焰原子荧光光谱仪的双曲涡旋式传输室，其特征在于包括传输室本体和雾化器固定套筒，所述传输室本体内设置有一体成型的双曲线旋转收缩单元和球体涡旋混合单元，所述双曲线旋转收缩单元一端与所述雾化器固定套筒连接，另一端与所述球体涡旋混合单元连接；在靠近所述雾化器固定套筒侧的所述双曲线旋转收缩单元一端还与废液自动排出结构连接；所述球体涡旋混合单元顶部与所述阵列火焰汇聚式原子化器连接，所述球体涡旋混合单元底部与导流管一端连接；所述导流管另一端连接至所述双曲线旋转收缩单元与所述废液自动排出结构连接处，且所述导流管呈倾斜设置。

进一步，所述雾化器固定套筒内侧采用凸台式结构；在所述雾化器固定套筒中心位置处设置有进气通道，所述进气通道的出口与设置在凸台上的喷雾器喷嘴连通，所述喷雾器喷嘴位于所述双曲线旋转收缩单元内；所述进气通道的入口端与载气通道和样品通道连接；在所述雾化器固定套筒的凸台上，围绕所述喷雾器喷嘴周向间隔设置有若干燃气喷孔。

进一步，所述双曲线旋转收缩单元依次由入口段、收缩段、喉道和扩散段一体成型；所述入口段采用圆柱型结构，所述入口段一端与所述雾化器固定套筒连接，所述入口段另一端与所述收缩段的大端连接，所述收缩段的小端经所述喉道和扩散段与所述球体涡旋混合单元连接，所述入口段与所述收缩段之间与所述废液自动排出结构连接。

进一步，所述球体涡旋混合单元采用球形腔体。

进一步，所述传输室本体上设置有安装孔。

进一步，所述传输室本体上设置有与所述球体涡旋混合单元顶部连通的连接端口，该连接端口用于与所述阵列火焰汇聚式原子化器连接。

进一步，所述双曲涡旋式传输室采用疏水材料制成。

进一步，所述双曲涡旋式传输室的设置如下：1)双曲线旋转收缩单元的收缩段和扩散段采用两段不同单叶双曲面，它们顶点相同，离心率不同，收缩段离心率小于扩散段离心率；2)设置收缩段尺寸：设入口段直径为D，收缩段的大端直径与入口段直径相同，则收缩段的大端直径也为D，收缩段的小端直径与喉道直径相同，喉道直径为1/2.5D～1/4D；结合入口段输入流量、输入压力、输出压力以及气雾混合效果，确定收缩段长度；3)根据收缩段的大端直径、喉道直径和收缩段长度，结合双曲线的焦点在X轴上时的方程，采用待定系数法求出参数b值，进而得到收缩段曲线表达式：令收缩段的大端半径为x，则2x＝D；喉道半径为a，收缩段长度为y，将这些参数代入双曲线的焦点在X轴上时的方程：x²/a²-y²/b²＝1；进而求出参数b，得到收缩段曲线表达式；4)为了保证导流管的导流效果和燃气和待测样品气溶胶的混匀效果，球体涡旋混合单元的球体半径大于0.8D，小于D。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明双曲涡旋式传输室采用双曲线旋转收缩单元和球体涡旋混合单元构成，根据雾化器的流量，设计双曲线的曲率和球体半径。双曲线旋转收缩单元提高了雾化气体的传输效率；球体涡旋混合单元使雾化气体经过双曲线旋转收缩结构后再度扩张，形成旋涡式气体传输方式，雾化气体得到充分的均匀混合，提高了雾化气体的混合效率。2、本发明设置多个燃气喷孔，均匀围绕在雾化器喷嘴周围，和雾化气体混合更加均匀，提高了雾化气体的混合效率，提高了燃烧后的火焰的稳定性。3、本发明的双曲涡旋式传输室采用疏水材料制成，不易产生液体挂壁，提高了雾化气体的传输效率。4、本发明在球体涡旋混合单元底部与双曲线旋转收缩单元和废液自动排出结构连接处，设置有导流管，通过导流管将球体涡旋混合单元产生的废液排出。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的雾化器固定套筒内侧示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明提供一种用于火焰原子荧光光谱仪的双曲涡旋式传输室，其包括传输室本体1和雾化器固定套筒2，传输室本体1采用一端开口式结构，位于开口端设置有雾化器固定套筒2。传输室本体1内设置有一体成型的双曲线旋转收缩单元3和球体涡旋混合单元4，双曲线旋转收缩单元3一端与雾化器固定套筒2连接，另一端与球体涡旋混合单元4连接。在靠近雾化器固定套筒2侧的双曲线旋转收缩单元3一端还与废液自动排出结构连接。球体涡旋混合单元4顶部与阵列火焰汇聚式原子化器连接，球体涡旋混合单元4底部与导流管5一端连接；导流管5另一端连接至双曲线旋转收缩单元3与废液自动排出结构连接处，且导流管5呈倾斜设置，位置由球体涡旋混合单元4向双曲线旋转收缩单元3与废液自动排出结构连接处逐渐降低。使用时，根据空气动力学气体传输原理，燃气和待测样品气溶胶在双曲线旋转收缩单元3进行初步混合后，传输至球体涡旋混合单元4，利用空气动力学气体涡旋原理，在球体涡旋混合单元4燃气和待测样品气溶胶进一步充分混合均匀后，进入阵列火焰汇聚式原子化器。

上述实施例中，雾化器固定套筒2内侧采用凸台式结构。在雾化器固定套筒2中心位置处设置有进气通道6，进气通道6的出口与设置在凸台上的喷雾器喷嘴7连通，喷雾器喷嘴7位于双曲线旋转收缩单元3内。进气通道6的入口端与载气通道和样品通道连接，载气通道与样品通道呈垂直设置。在雾化器固定套筒2的凸台上，围绕喷雾器喷嘴7周向间隔设置有若干燃气喷孔8(如图2所示)。使用时，待测样品和载气分别经样品通道和载气通道进入喷雾器喷嘴7内，喷雾器喷嘴7将待测样品雾化后喷入双曲涡旋式传输室，燃气经若干燃气喷孔8均匀喷入双曲涡旋式传输室，使待测样品与燃气在双曲涡旋式传输室内进行充分均匀混合形成气溶胶。其中，本实施例中载气为空气。

上述实施例中，双曲线旋转收缩单元3依次由入口段9、收缩段10、喉道11和扩散段12一体成型。入口段9采用圆柱型结构，入口段9一端与雾化器固定套筒2连接，入口段9另一端与收缩段10的大端连接，收缩段10的小端经喉道11和扩散段12与球体涡旋混合单元4连接，待测样品和燃气气溶胶在截面不断减小时将进行混合，在喉道11处混合较为充分。扩散段12与球体涡旋混合单元4的反射面构成扩散腔，球体涡旋混合单元4的反射面有利于气雾流向阵列火焰汇聚式原子化器。入口段9与收缩段10之间与废液自动排出结构连接。

上述各实施例中，球体涡旋混合单元4采用球形腔体，在球形腔体内，燃气和待测样品气溶胶进一步混合均匀。

上述各实施例中，传输室本体1上设置有与球体涡旋混合单元4顶部连通的连接端口，该连接端口用于与阵列火焰汇聚式原子化器连接，使球体涡旋混合单元4内混合均匀的燃气和待测样品气溶胶进入阵列火焰汇聚式原子化器。

上述各实施例中，传输室本体1上设置有安装孔，便于将整个原子化系统安装在现有设备上。

上述各实施例中，双曲涡旋式传输室采用疏水材料制成，不易产生液体挂壁，提高了雾化气体的传输效率。

其中，双曲涡旋式传输室的设置如下：

1)双曲线旋转收缩单元3的收缩段10和扩散段12采用两段不同单叶双曲面，它们顶点相同，离心率不同，收缩段10离心率小于扩散段12离心率；由于扩散段12使流体逐渐减速，减小了湍流度，所以压力损失较小，保障混合效果。

2)设置收缩段10尺寸：设入口段9直径为D，收缩段10的大端直径与入口段9直径相同，则收缩段10的大端直径也为D，收缩段10的小端直径与喉道11直径相同，喉道11直径为1/2.5D～1/4D。结合入口段9输入流量、输入压力、输出压力以及气雾混合效果，确定收缩段10长度。

3)根据收缩段10的大端直径、喉道11直径和收缩段10长度，结合双曲线的焦点在X轴上时的方程，采用待定系数法求出参数b值，进而得到收缩段10曲线表达式：

令收缩段10的大端半径为x，则2x＝D；喉道11半径为a，收缩段10长度为y，将这些参数代入双曲线的焦点在X轴上时的方程：

x²/a²-y²/b²＝1；

进而求出参数b，得到收缩段10曲线表达式。

4)为了保证导流管5的导流效果和燃气和待测样品气溶胶的混匀效果，球体涡旋混合单元4的球体半径大于0.8D，小于D。

上述各实施例仅用于说明本发明，各部件的结构、尺寸、设置位置及形状都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (7)

1.一种用于火焰原子荧光光谱仪的双曲涡旋式传输室，其特征在于包括传输室本体和雾化器固定套筒，所述传输室本体内设置有一体成型的双曲线旋转收缩单元和球体涡旋混合单元，所述双曲线旋转收缩单元一端与所述雾化器固定套筒连接，另一端与所述球体涡旋混合单元连接；在靠近所述雾化器固定套筒侧的所述双曲线旋转收缩单元一端还与废液自动排出结构连接；所述球体涡旋混合单元顶部与阵列火焰汇聚式原子化器连接，所述球体涡旋混合单元底部与导流管一端连接；所述导流管另一端连接至所述双曲线旋转收缩单元与所述废液自动排出结构连接处，且所述导流管呈倾斜设置；

所述双曲涡旋式传输室的设置如下：1)双曲线旋转收缩单元的收缩段和扩散段采用两段不同单叶双曲面，它们顶点相同，离心率不同，收缩段离心率小于扩散段离心率；2)设置收缩段尺寸：设入口段直径为D，收缩段的大端直径与入口段直径相同，则收缩段的大端直径也为D，收缩段的小端直径与喉道直径相同，喉道直径为1/2.5D～1/4D；结合入口段输入流量、输入压力、输出压力以及气雾混合效果，确定收缩段长度；3)根据收缩段的大端直径、喉道直径和收缩段长度，结合双曲线的焦点在X轴上时的方程，采用待定系数法求出参数b值，进而得到收缩段曲线表达式：令收缩段的大端半径为x，则2x＝D；喉道半径为a，收缩段长度为y，将这些参数代入双曲线的焦点在X轴上时的方程：x²/a²-y²/b²＝1；进而求出参数b，得到收缩段曲线表达式；4)为了保证导流管的导流效果和燃气和待测样品气溶胶的混匀效果，球体涡旋混合单元的球体半径大于0.8D，小于D。

2.如权利要求1所述的一种用于火焰原子荧光光谱仪的双曲涡旋式传输室，其特征在于：所述雾化器固定套筒内侧采用凸台式结构；在所述雾化器固定套筒中心位置处设置有进气通道，所述进气通道的出口与设置在凸台上的喷雾器喷嘴连通，所述喷雾器喷嘴位于所述双曲线旋转收缩单元内；所述进气通道的入口端与载气通道和样品通道连接；在所述雾化器固定套筒的凸台上，围绕所述喷雾器喷嘴周向间隔设置有若干燃气喷孔。

3.如权利要求1所述的一种用于火焰原子荧光光谱仪的双曲涡旋式传输室，其特征在于：所述双曲线旋转收缩单元依次由入口段、收缩段、喉道和扩散段一体成型；所述入口段采用圆柱型结构，所述入口段一端与所述雾化器固定套筒连接，所述入口段另一端与所述收缩段的大端连接，所述收缩段的小端经所述喉道和扩散段与所述球体涡旋混合单元连接，所述入口段与所述收缩段之间与所述废液自动排出结构连接。

4.如权利要求1所述的一种用于火焰原子荧光光谱仪的双曲涡旋式传输室，其特征在于：所述球体涡旋混合单元采用球形腔体。

5.如权利要求1所述的一种用于火焰原子荧光光谱仪的双曲涡旋式传输室，其特征在于：所述传输室本体上设置有安装孔。

6.如权利要求1所述的一种用于火焰原子荧光光谱仪的双曲涡旋式传输室，其特征在于：所述传输室本体上设置有与所述球体涡旋混合单元顶部连通的连接端口，该连接端口用于与所述阵列火焰汇聚式原子化器连接。

7.如权利要求1所述的一种用于火焰原子荧光光谱仪的双曲涡旋式传输室，其特征在于：所述双曲涡旋式传输室采用疏水材料制成。