CN107376391A - 用于双重蒸馏设备的自动进液控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于双重蒸馏设备的自动进液控制装置，包括：第一液位传感器，设于一次蒸馏设备处用于检测一次蒸馏设备中的液位；第二液位传感器，设于二次蒸馏设备处用于检测二次蒸馏设备中的液位；给水泵，用于将储水设备中的原水送入一次蒸馏设备；控制器，分别与所述第一液位传感器、第二液位传感器及给水泵相连，并根据一次蒸馏设备中的液位及二次蒸馏设备中的液位情况控制调整所述给水泵的工作状态。还提供了一种用于双重蒸馏设备的自动进液控制方法，通过对双重蒸馏设备进行液位检测，利用传感器技术，实现根据不同液位自动对给水泵进行不同模式的控制，有效避免了干烧。

Description

用于双重蒸馏设备的自动进液控制装置及方法

技术领域

本发明涉及蒸馏水制备设备技术领域，特别涉及一种用于双重蒸馏设备的自动进液控制装置及方法。

背景技术

大多数实验室对实验用水都有所要求，纯水作为化学分析的基本条件之一，在分析检测之前，首先要制备出合乎分析要求的纯水。纯水的制备是指将原水中的悬浮性杂质、可溶性杂质和非可溶性杂质全部除净的水处理方法。

制备纯水有多种途径，根据不同的应用对象、分析方法和分析质量对纯水的纯净度、离子含量有不同的要求，蒸馏法、亚沸法、离子交换法均可达到这些用水要求，目前实验室通常使用的是离子交换法与蒸馏法。

离子交换法制备纯水的原理，是利用氢型和氢氧型的离子交换树脂层中可游离交换的离子与水中同性离子间的离子交换作用，将水中各种离子减少到最低程度甚至全部去除。从实质上看，带有活动性离子的固体树脂与周围溶液中的离子进行交换，对交换剂本身结构并没有物理性变化，只是一种吸附现象，在制出一定量合格的水之后，树脂吸附饱和，必须通过酸碱对树脂进行再生解吸，才能恢复其交换能力，继续使用树脂。由其方法原理，便可知离子交换法无法祛除水中的有机物。

离子交换法制备的纯水质量绝大程度上依赖于所选择的树脂，而且当祛除了水中的某种特定的离子时，很容易交换出另一种离子进入水中，比如钠离子的代入，虽然现在大部分实验室用的树脂兼顾减少水中阳性和阴性离子，但是水中仍会有残留的其他物质。更加无法避免的是，除了离子交换法无法祛除水中的有机物，树脂本身也会增加水中的有机物含量。而在痕量检测中，特别是使用MPT微波等离子体炬检测样品有机物含量时，离子交换法制备的纯水显然不能符合实验用水需求。

蒸馏法纯化水主要是根据水与杂质具有不同沸点，利用杂质和水蒸气在不同条件下蒸发而达到水与杂质的分离。通过蒸馏法获得的纯水可以消除原水中大部分的离子、部分有机物，二次蒸馏在一次蒸馏的基础上可以获得杂质含量更少的纯水。

石英双重纯水蒸馏器，可以方便的制备出各行业实验室需要的双蒸水(二次蒸馏水)。其主要由两个横式烧瓶蒸馏器组成，蒸馏器内采用电阻加热的方式使水达到沸点。需要处理的水经过第一次加热冷凝，得到一次蒸馏水，一次蒸馏水进入二次横式烧瓶，再次加热冷凝，最终得到二次蒸馏水。自来水作为冷凝水，先进入二次冷凝管的下进水口，经由上出水口流入一次冷凝管的下进水口，再经由一次冷凝管的上出水口流出。这种方式制备出的双蒸水，水在处理的过程中不与任何金属接触，因此制备的水纯度高。

传统的石英双重蒸馏设备使用自来水作为水源，其进液速率的控制通过手动的控制止水夹调整其水流流速来实现，因为手动控制的方式，很容易由于疏忽和反应延迟而造成设备干烧，为实验室安全带来隐患。

其次，若希望使用双重蒸馏设备对已经经过处理的水进行再次纯化时，用现有的装置难以实现进液。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于双重蒸馏设备的自动进液控制装置及方法，以解决现有的装置在对已经经过处理的水进行再次纯化时难以实现进液的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于双重蒸馏设备的自动进液控制装置，包括：

第一液位传感器，设于一次蒸馏设备处用于检测一次蒸馏设备中的液位；

第二液位传感器，设于二次蒸馏设备处用于检测二次蒸馏设备中的液位；

给水泵，用于将储水设备中的原水送入一次蒸馏设备；

控制器，分别与所述第一液位传感器、第二液位传感器及给水泵相连，并根据一次蒸馏设备中的液位及二次蒸馏设备中的液位情况控制调整所述给水泵的工作状态。

较佳地，所述控制器还分别通过第一开关及第二开关与一次蒸馏设备及二次蒸馏设备内的电加热器件电连接，并根据一次蒸馏设备中的液位及二次蒸馏设备中的液位情况控制所述第一开关及第二开关的通断以避免干烧。

较佳地，所述第一开关及第二开关分别为一固态继电器。

较佳地，所述给水泵为蠕动泵，所述储水设备通过蠕动泵管与一次蒸馏设备的进水口相连通，所述蠕动泵设于所述蠕动泵管处，所述蠕动泵将储水设备中的原水通过蠕动泵管送入所述一次蒸馏设备。

较佳地，还包括流量传感器，用于监测冷却水设备至冷凝管之间的冷却水的流量，并反馈流量信息至所述控制器以使所述控制器根据冷却需要调整冷却水的流量。

较佳地，所述原水为自来水、蒸馏水或去离子水。

较佳地，所述控制器根据一次蒸馏设备中的液位及二次蒸馏设备中的液位情况控制调整所述给水泵的工作状态为关闭、高速、低速或正常。

本发明还提供了一种用于双重蒸馏设备的自动进液控制方法，用于如上所述的装置中，包括：

通过控制器获取所述第一液位传感器检测的一次蒸馏设备内的液位及第二液位传感器检测的二次蒸馏设备内的液位；

根据获取的液位情况控制调整所述给水泵的工作状态如下：

当一次蒸馏设备及二次蒸馏设备的液位均偏低时，或当一次蒸馏设备的液位偏低而二次蒸馏设备的液位正常时，或当一次蒸馏设备的液位偏低而二次蒸馏设备的液位偏高时，控制所述给水泵高速运转；

当一次蒸馏设备的液位正常而二次蒸馏设备的液位偏低时，或当一次蒸馏设备及二次蒸馏设备的液位均正常时，控制所述给水泵正常运转；

当一次蒸馏设备的液位正常而二次蒸馏设备的液位偏高时，或当一次蒸馏设备及二次蒸馏设备的液位均偏高时，控制所述给水泵关闭；

当一次蒸馏设备的液位偏高而二次蒸馏设备的液位偏低时，或当一次蒸馏设备水位偏高而二次蒸馏设备水位正常时，控制所述给水泵低速运转。

较佳地，还包括：所述控制器通过流量传感器监测冷却水设备至冷凝管之间的冷却水的流量，当流量为0时，控制一次蒸馏设备及二次蒸馏设备内的电加热器件断电以避免干烧。

较佳地，还包括：控制器根据获取的液位情况控制调整一次蒸馏设备及二次蒸馏设备内的电加热器件的工作状态如下：

当一次蒸馏设备及二次蒸馏设备的液位均偏高或正常时，或当一次蒸馏设备的液位偏高而二次蒸馏设备的液位正常时，控制所述一次蒸馏设备及二次蒸馏设备内的电加热器件均处于工作状态；

当一次蒸馏设备及二次蒸馏设备的液位均偏低时，或当一次蒸馏设备的液位正常而二次蒸馏设备的液位偏高时，或当一次蒸馏设备的液位偏低而二次蒸馏设备的液位正常时，控制所述一次蒸馏设备内的电加热器件处于停止加热状态，以及控制所述二次蒸馏设备内的电加热器件处于工作状态；

当二次蒸馏设备的液位均偏低时，控制所述一次蒸馏设备内的电加热器件处于工作状态，以及控制所述二次蒸馏设备内的电加热器件处于停止加热状态。

本发明具有以下有益效果：

(1)通过对双重蒸馏设备进行液位检测，利用传感器技术的应用，实现根据不同液位自动对给水泵进行不同模式的控制，有效避免了干烧；

(2)将蠕动泵作为给水泵与二次蒸馏设备连用，通过控制器对蠕动泵进行控制，实现对二次蒸馏设备的横式烧瓶液位较好的自动控制；

(3)实现了对任意储水设备中水进行纯化处理；

(4)并且在人机操作方面也得到很大的改善，防止了诸如“干烧”、“冷却水未开”等情况带来的安全隐患。

附图说明

图1为本发明优选实施例提供的装置结构图。

具体实施方式

以下将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本发明的一部分实例，并不是全部的实例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

为了便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例作进一步的解释说明，且各个实施例不构成对本发明实施例的限定。

本实施例提供了一种用于双重蒸馏设备的自动进液控制装置，具体包括：

第一液位传感器，设于一次蒸馏设备处用于检测一次蒸馏设备中的液位；

第二液位传感器，设于二次蒸馏设备处用于检测二次蒸馏设备中的液位；

给水泵，用于将储水设备中的原水送入一次蒸馏设备；

控制器，分别与所述第一液位传感器、第二液位传感器及给水泵相连，并根据一次蒸馏设备中的液位及二次蒸馏设备中的液位情况控制调整所述给水泵的工作状态。

其中，上述的控制器还分别通过第一开关及第二开关与一次蒸馏设备及二次蒸馏设备内的电加热器件电连接，并根据一次蒸馏设备中的液位及二次蒸馏设备中的液位情况控制所述第一开关及第二开关的通断以避免干烧。

具体地，上述的给水泵设为蠕动泵，而储水设备通过蠕动泵管与一次蒸馏设备的进水口相连通，蠕动泵设于所述蠕动泵管处。工作时，所述蠕动泵将储水设备中的原水通过蠕动泵管送入所述一次蒸馏设备

在进一步优选的实施例中，该装置还包括流量传感器，用于监测冷却水设备至冷凝管之间的冷却水的流量，并反馈流量信息至控制器以使控制器根据冷却需要调整冷却水的流量。

进行进液控制时，上述的控制器根据一次蒸馏设备中的液位及二次蒸馏设备中的液位情况控制调整所述给水泵的工作状态为关闭、高速、低速或正常。其中，高速是指以第一预设转速进行给水，正常是指以第二预设转速进行给水，低速是以第三预设转速进行给水，这里的第一预设转速大于第二预设转速，第二预设转速大于第三预设转速。对具体使用的不同给水泵，本领域技术人员可根据其类型及产品型号具体设置上述的第一预设转速、第二预设转速及第三预设转速。

本实施例还提供了一种用于双重蒸馏设备的自动进液控制方法，用于如上所述的装置中，该方法包括：

通过控制器获取所述第一液位传感器检测的一次蒸馏设备内的液位及第二液位传感器检测的二次蒸馏设备内的液位；

根据获取的液位情况控制调整所述给水泵的工作状态如下：

当一次蒸馏设备及二次蒸馏设备的液位均偏低时，或当一次蒸馏设备的液位偏低而二次蒸馏设备的液位正常时，或当一次蒸馏设备的液位偏低而二次蒸馏设备的液位偏高时，控制所述给水泵高速运转；

当一次蒸馏设备的液位正常而二次蒸馏设备的液位偏低时，或当一次蒸馏设备及二次蒸馏设备的液位均正常时，控制所述给水泵正常运转；

当一次蒸馏设备的液位正常而二次蒸馏设备的液位偏高时，或当一次蒸馏设备及二次蒸馏设备的液位均偏高时，控制所述给水泵关闭；

当一次蒸馏设备的液位偏高而二次蒸馏设备的液位偏低时，或当一次蒸馏设备水位偏高而二次蒸馏设备水位正常时，控制所述给水泵低速运转。

这种控制方法是一种简化的模糊控制方法，控制原理简单，易于实现，通过简单的控制器即可实现，利于推广设置。

优选的，该方法还包括：所述控制器通过流量传感器监测冷却水设备至冷凝管之间的冷却水的流量，当流量为0时，控制一次蒸馏设备及二次蒸馏设备内的电加热器件断电以避免干烧。

进一步地，该方法还包括：控制器根据获取的液位情况控制调整一次蒸馏设备及二次蒸馏设备内的电加热器件的工作状态如下：

当一次蒸馏设备及二次蒸馏设备的液位均偏高或正常时，或当一次蒸馏设备的液位偏高而二次蒸馏设备的液位正常时，控制所述一次蒸馏设备及二次蒸馏设备内的电加热器件均处于工作状态；

当一次蒸馏设备及二次蒸馏设备的液位均偏低时，或当一次蒸馏设备的液位正常而二次蒸馏设备的液位偏高时，或当一次蒸馏设备的液位偏低而二次蒸馏设备的液位正常时，控制所述一次蒸馏设备内的电加热器件处于停止加热状态，以及控制所述二次蒸馏设备内的电加热器件处于工作状态；

当二次蒸馏设备的液位均偏低时，控制所述一次蒸馏设备内的电加热器件处于工作状态，以及控制所述二次蒸馏设备内的电加热器件处于停止加热状态。

其中，这里的液位偏低是指检测的液位低于预设最低阈值，液位偏高是指检测的液位高于预设最高阈值，液位正常是指液位处于预设最低阈值、预设最高阈值或两者中间处。特别注意的是，对于一次蒸馏设备和二次蒸馏设备其对应的预设最低阈值及预设最高阈值是根据实际需要预先设置存储在控制器中的，对于一次蒸馏设备和二次蒸馏设备其对应的预设最低阈值可以相同也可以不同，同理，对于一次蒸馏设备和二次蒸馏设备其对应的预设最高阈值可以相同也可以不同。

下面结合一应用例并配合图1说明本实施例提供的用于双重蒸馏设备的自动进液控制装置的具体工作情况：

如图1所示，本例中提供的自动进液控制装置包括：储水设备1、蠕动泵3、蠕动泵管2、第一液位传感器51、第二液位传感器52、控制器7、流量传感器21，其用于对双重蒸馏设备进行进液控制。本实施例中对应使用的双重蒸馏设备包括一次横式烧瓶4、二次横式烧瓶11，一次横式烧瓶4和二次横式烧瓶11的水位器处分别安装第一液位传感器51、第二液位传感器52。控制器7分别通过第一开关23及第二开关24控制一次横式烧瓶4内的加热丝101及二次横式烧瓶11内的加热丝102。此外，该装置应用的双重蒸馏设备中冷却设备的冷却水开关20连接一次横式烧瓶4的冷凝管进口8；一次横式烧瓶4的冷凝管出口9连接二次横式烧瓶11的冷凝管进口12；一次横式烧瓶4的蒸馏水出口15连接二次横式烧瓶11的一次蒸馏水进口17；二次横式烧瓶11的蒸馏水出口16连接二次蒸馏后的储存设备。

其中，如图1所示，一次横式烧瓶4还包括原水溢出口14及原水进口13，二次横式烧瓶11还包括原水溢出口18及冷凝管出口19；加热丝分别通过电源线22与对应的开关电连接。控制器7的a，c，f端为控制信号输出端，而b，e，d为数据输入端。信号输出端及输入端分别通过数据线6与各设备电连接。其中，第一液位传感器51、第二液位传感器52分别连接e端和b端，以将液位信息传输给控制器7，控制器7根据不同液位选择不同的控制指令，分别控制蠕动泵3的泵速与一次横式烧瓶4、二次横式烧瓶11内加热丝101的第一开关23和加热丝102的第二开关24。这里的一次横式烧瓶4作为上述的一次蒸馏设备使用，二次横式烧瓶11作为上述的二次蒸馏设备使用。而上述的第一开关23及第二开关24分别为一固态继电器。

这里的储水设备1可根据需要设置为任意的形状及通过任何合适的材料制备得到，此处不限制其具体结构形式及材料。

原水(可以是自来水、蒸馏水、去离子水等)储存在储水设备1中，蠕动泵3用于将原水通过蠕动泵管2传输到一次横式烧瓶4的水位器内。安装方法是，蠕动泵管3的一端放入储水设备1中，另一端套在一次横式烧瓶的水位器的顶端。

双重蒸馏设备启动前，也即在一次横式烧瓶4内加热器(加热丝)进行加热前，控制器通过流量传感器检测液位信息，通过流量传感器21会自动检测冷凝水是否处于开启状态，从而保障制备双重蒸馏的效率。如果冷凝用的冷却水未打开，则流量传感器21将反馈给控制器，禁止加热丝进行工作。当冷却水打开后，控制器会根据两个横式烧瓶里的液面状态，选择不同的泵速以及加热丝101及102对应的开关状态，控制整个系统进行工作。

正常条件下，控制器打开一次蒸馏器的加热丝，对一次横式烧瓶4内原水进行加热，原水达到沸点后，水蒸气在冷凝管凝结，一次蒸馏水通过一次横式烧瓶的蒸馏水出口15流入二次横式烧瓶的一次蒸馏水进口17，液位传感器52检测到二次横式烧瓶11水位到达合适水位，控制器打开二次蒸馏设备内加热丝10，开始对一次蒸馏水进行加热，水分子蒸发后又经过冷凝最终得到二次蒸馏水。

储水设备1中的原水液体通过蠕动泵管2与蠕动泵3相连通，工作时，通过蠕动泵3选择不同的速率将储水设备1中的液体抽取并泵入双重蒸馏设备的一次横式烧瓶4，继而进入二次蒸馏设备11，最终得到二次蒸馏水。第一液位传感器51、第二液位传感器52分别将两个蒸馏设备内的液位信息发送至控制器7进行液位信息识别后，根据预先设定的不同模式，选择控制命令，控制信息传送给蠕动泵3，做出不同的控制动作，即调节蠕动泵的泵速，以保证一次横式烧瓶4和二次横式烧瓶11中的水位在正常的范围内，防止干烧。

具体地，根据液位传感器检测到的不同的液位信息，分为以下几种情况：

一次横式烧瓶4的水位(也即液位)偏低，二次横式烧瓶11水位偏低；

一次横式烧瓶4的水位偏低，二次横式烧瓶11水位正常；

一次横式烧瓶4的水位偏低，二次横式烧瓶11水位偏高；

一次横式烧瓶4的水位正常，二次横式烧瓶11水位偏低；

一次横式烧瓶4的水位正常，二次横式烧瓶11水位正常；

一次横式烧瓶4的水位正常，二次横式烧瓶11水位偏高；

一次横式烧瓶4的水位偏高，二次横式烧瓶11水位偏低；

一次横式烧瓶4的水位偏高，二次横式烧瓶11水位正常；

一次横式烧瓶4的水位偏高，二次横式烧瓶11水位偏高。

这里蠕动泵以不同的速率控制原水从储水设备中传输到水位器的速率，对应上述情况则有以下几种控制动作，具体参见表一：

表一：不同水位与控制动作对应表

此外，在储水设备1中原水量不足，液位检测处于偏低的情况下，蠕动泵3高速运作以后半分钟内，液位值还在减小的话，此时控制器7断开第一开关23、第二开关24使得加热丝断电，从而防止“干水灼烧”的情况。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，对本发明所做的变形或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述的权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于双重蒸馏设备的自动进液控制装置，其特征在于，包括：

第一液位传感器，设于一次蒸馏设备处用于检测一次蒸馏设备中的液位；

第二液位传感器，设于二次蒸馏设备处用于检测二次蒸馏设备中的液位；

给水泵，用于将储水设备中的原水送入一次蒸馏设备；

控制器，分别与所述第一液位传感器、第二液位传感器及给水泵相连，并根据一次蒸馏设备中的液位及二次蒸馏设备中的液位情况控制调整所述给水泵的工作状态。

2.根据权利要求1所述的用于双重蒸馏设备的自动进液控制装置，其特征在于，所述控制器还分别通过第一开关及第二开关与一次蒸馏设备及二次蒸馏设备内的电加热器件电连接，并根据一次蒸馏设备中的液位及二次蒸馏设备中的液位情况控制所述第一开关及第二开关的通断以避免干烧。

3.根据权利要求2所述的用于双重蒸馏设备的自动进液控制装置，其特征在于，所述第一开关及第二开关分别为一固态继电器。

4.根据权利要求1所述的用于双重蒸馏设备的自动进液控制装置，其特征在于，所述给水泵为蠕动泵，所述储水设备通过蠕动泵管与一次蒸馏设备的进水口相连通，所述蠕动泵设于所述蠕动泵管处，所述蠕动泵将储水设备中的原水通过蠕动泵管送入所述一次蒸馏设备。

5.根据权利要求1所述的用于双重蒸馏设备的自动进液控制装置，其特征在于，还包括流量传感器，用于监测冷却水设备至冷凝管之间的冷却水的流量，并反馈流量信息至所述控制器以使所述控制器根据冷却需要调整冷却水的流量。

6.根据权利要求1所述的用于双重蒸馏设备的自动进液控制装置，其特征在于，所述原水为自来水、蒸馏水或去离子水。

7.根据权利要求1所述的用于双重蒸馏设备的自动进液控制装置，其特征在于，所述控制器根据一次蒸馏设备中的液位及二次蒸馏设备中的液位情况控制调整所述给水泵的工作状态为关闭、高速、低速或正常。

8.一种用于双重蒸馏设备的自动进液控制方法，用于如权利要求1至7任意一项所述的装置中，其特征在于，包括：

通过控制器获取所述第一液位传感器检测的一次蒸馏设备内的液位及第二液位传感器检测的二次蒸馏设备内的液位；

根据获取的液位情况控制调整所述给水泵的工作状态如下：

当一次蒸馏设备及二次蒸馏设备的液位均偏低时，或当一次蒸馏设备的液位偏低而二次蒸馏设备的液位正常时，或当一次蒸馏设备的液位偏低而二次蒸馏设备的液位偏高时，控制所述给水泵高速运转；

当一次蒸馏设备的液位正常而二次蒸馏设备的液位偏低时，或当一次蒸馏设备及二次蒸馏设备的液位均正常时，控制所述给水泵正常运转；

当一次蒸馏设备的液位正常而二次蒸馏设备的液位偏高时，或当一次蒸馏设备及二次蒸馏设备的液位均偏高时，控制所述给水泵关闭；

当一次蒸馏设备的液位偏高而二次蒸馏设备的液位偏低时，或当一次蒸馏设备水位偏高而二次蒸馏设备水位正常时，控制所述给水泵低速运转。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：所述控制器通过流量传感器监测冷却水设备至冷凝管之间的冷却水的流量，当流量为0时，控制一次蒸馏设备及二次蒸馏设备内的电加热器件断电以避免干烧。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：控制器根据获取的液位情况控制调整一次蒸馏设备及二次蒸馏设备内的电加热器件的工作状态如下：

当一次蒸馏设备及二次蒸馏设备的液位均偏高或正常时，或当一次蒸馏设备的液位偏高而二次蒸馏设备的液位正常时，控制所述一次蒸馏设备及二次蒸馏设备内的电加热器件均处于工作状态；

当一次蒸馏设备及二次蒸馏设备的液位均偏低时，或当一次蒸馏设备的液位正常而二次蒸馏设备的液位偏高时，或当一次蒸馏设备的液位偏低而二次蒸馏设备的液位正常时，控制所述一次蒸馏设备内的电加热器件处于停止加热状态，以及控制所述二次蒸馏设备内的电加热器件处于工作状态；

当二次蒸馏设备的液位均偏低时，控制所述一次蒸馏设备内的电加热器件处于工作状态，以及控制所述二次蒸馏设备内的电加热器件处于停止加热状态。