CN108918343A - 一种溶液密度定向检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种溶液密度定向检测装置，包括可沿着导向杆(2)移动的浮球(4)，所述浮球(4)置于外壳(1)内的空腔中，远离导向杆(2)的一端且在外壳(1)内依次设置有信号触发器(6)和信号接触器(9)，外壳(1)的侧表面(3)开有与空腔连通的溶液进出口(12)。本发明解决了浓缩溶液密度检测问题，实现装置连续生产，减少了浓缩溶液质量不稳定性，在经济价值创造效率上稳步提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种溶液密度检测装置，特别是溶液浓缩装置的密度检测装置。
背景技术
现有工业生产，经常出现溶液浓缩工序，但目前没有很好的在线监控手段，常用的方式是人工使用密度计检测溶液密度，达到需要的要求，即将溶液排出进入到下一工序。然后，在浓缩设备中继续添加稀溶液，再次进行浓缩。该过程无法实现检测人员一直持续检测，通常检测间隔在半个小时或一个小时检测一次。如果检测不及时，会对流程工业生产连续性造成影响同时导致质量不稳定。
例如湿法磷酸浓缩过程中，需要把23％稀磷酸循环浓缩蒸发为46％浓磷酸；作为后续磷酸二铵产品生产的中间产品，其质量分数控制为46％；若质量分数低于46％，则后续工艺中带入大量多余水分，影响磷酸二铵的生产控制指标和形成的粒子外观，易发生质量事故；质量分数过高，极大地浪费资源，不利于后续磷酸二铵生产指标控制。当前条件下没有很好的与该工序相适应的测量检测装置和系统，基本采用人工取样测比重方式，而随着控制指标的波动，该方式在操作过程中存在很大的时间偏差(半小时或一小时取一次样品)，取样频率高，若工人忙于其他事，未及时取样，则会造成质量分数过高的问题，该种方法使产品质量分数一直处于波动状态，不利于质量控制，严重影响产品质量,但目前尚未发现有更好的方法解决此问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种溶液密度定向检测装置，解决浓缩溶液密度检测问题，实现装置连续生产，减少浓缩溶液质量不稳定性，在经济价值创造效率上稳步提高。
本发明的技术方案如下：
一种溶液密度定向检测装置，包括可沿着导向杆移动的浮球，所述浮球置于外壳内的空腔中，远离导向杆的一端且在外壳内依次设置有信号触发器和信号接触器，外壳的侧表面开有与空腔连通的溶液进出口。
优选地，所述导向杆的一端固定连接在外壳上，另一端为自由端。
优选地，所述浮球为一沿着自身轴线开有导向通道的圆柱体。
所述信号触发器和信号接触器组成开关结构，其中信号触发器为可移动执行件，信号接触器带有固定的触点。
作为一种选择，所述信号触发器置于密封导向套筒的环形槽内，信号触发器为一圆盘件，其厚度小于环形槽的厚度，信号触发器的一个端面与T形硬质导线相连。
作为一种选择，所述信号接触器置于绝缘防水保护盒内，包括一对常开的触点。
作为一种选择，所述溶液进出口为多条平行于导向杆且等宽间隔分布在外壳侧表面的方形槽口。
作为一种选择，所述圆柱体包括位于外侧的环形抽真空腔，环形抽真空腔内侧为溶液填充腔。
作为一种选择，导向杆上至少有一个弹性凸起，弹性凸起所在位置的截面外径大于导向通道内径。
本发明与现有技术相比，具有以下特点：
(1)替代了传统的人工取样分析产品质量分数的方式，无需人为干预，避免了因取样间隔时间长或者忘记取样带来的质量问题，实现质量控制的自动化和连续化生产，避免取样带来的生产间断；
(2)信号接触器与信号触发器构成开关，从而控制一个简单的电流回路。开关的形式可以为各种现有开关形式，其中信号触发器就是开关中的动作执行元件，信号接触器就是开关中的固定触点，二者接触时表示开关打开，输出信号，启动控制系统，此时，比如泵开始输送介质；不接触时，不输出信号。信号接触器一旦被信号触发器触发，即可形成回路输出电信号，该电信号可与溶液的排出和添加控制系统联锁，达到某一质量分数时自动排出浓缩溶液，然后自动添加稀溶液；
(3)由于浮球置于外壳中且被导向杆所约束，浓缩溶液的流动仅通过溶液进出口进出外壳，降低了液体流动因素对浮球本身的影响，使得浮球处于相对稳定的液体环境中，减少误触发的情况，提高精度；
(4)溶液进出口为多条平行于外壳轴线方向的窄缝，由于是沿着外壳体周向侧表面间隔分布，能在一定程度上避免溶液在外壳体轴线方向的流动干扰；
(5)浮球采用固定体积的空腔结构，其内空腔中填充不同密度的标准液体，从而避免针对不同质量浓度浓缩溶液需更换不同形状、材质、体积实心浮球的麻烦。只需根据浓缩溶液的触发条件计算浮球的质量，从而在其中填充一定量的标准液体，获得具有特定质量的浮球。进一步，为了避免加热环境对标准液体的干扰，在浮球内增加一层抽真空层；
(6)导向杆与浮球配合，实现在特定方向上的触发功能，而触发器与接触器各自采用密封导向套筒和绝缘防水保护盒进行保护，避免溶液的干扰。
(7)导向杆上设置的弹性凸起作用是当浮球触发信号接触器时可以保持稳定触发，不会伴随溶液液面的起伏导致时断时续的情况出现，当浮力大于浮球的自重时，浮球移动过程中压缩导向杆上的弹性凸起直至浮球完全通过弹性凸起，此时，弹性凸起恢复原状，由于弹性凸起的外径大于浮球导向通道的内径，浮球此时被限位，不会伴随液面的浮动而浮动，只有待溶液的密度减小到临界点时，才会在自重和液面起伏的作用下再次压缩弹性凸起。弹性凸起的位置设置在浮球刚好触发接触器时浮球下端面与导向杆相交处。
本发明以控制浓缩溶液密度为核心，与常规的通过浮球控制液位不同，若浓缩溶液密度达不到规定值，不管液位高低，浮球不上浮，无法触发连锁，仅当密度达到要求时浮球才会上浮。本发明中，浮球可根据待测量的溶液专门定制，包括外形体积，以及材质、重量等，是本发明的一个关键，当然也可以采用固定的浮球，但在其中填充不同密度、体积的填充溶液。本发明还可扩展到不同的待测液体，定制不同的浮球，不局限于测量浓磷酸，其它液体密度也可检测。
附图说明
图1为本发明的结构原理图；
图2为本发明的工作状态图；
图3为图1中溶液进出口的局部放大示意图；
图4和图5为浮球的结构示意图；
图6为导向杆上的弹性凸起结构示意图。
具体实施方式
如图1～图5所示，一种溶液密度定向检测装置，包括可沿着导向杆2移动的浮球4，浮球4置于外壳1内的空腔中，远离导向杆2的一端且在外壳1内依次设置有信号触发器6和信号接触器9，信号接触器9通过导线10与控制系统的接口连接。外壳1的侧表面3开有与空腔连通的溶液进出口12，溶液进出口12为多条平行于导向杆2且等宽间隔分布在外壳1侧表面的方形槽口。导向杆2的一端固定连接在外壳1上，另一端为自由端。浮球4为一沿着自身轴线开有导向通道13的圆柱体14。圆柱体14包括位于外侧的环形抽真空腔15，环形抽真空腔内侧为溶液填充腔16，圆柱体14的上端面为一个与圆柱体14螺纹连接的端盖，可打开后向填充腔16中注入标准溶液。信号触发器6置于密封导向套筒5的环形槽内，密封导向套筒5位于外壳1内，为一端面开孔圆柱结构，其开孔的内环面上开有环形槽，部分内环面作为浮球4的导向面，信号触发器6为一圆盘件，其厚度小于环形槽的厚度，使得信号触发器6可以在环形槽内沿厚度方向上下移动，向上时依靠浮球4的端面触发，向下时依靠自身自重下落。信号触发器6的一个端面与T形硬质导线7相连，即T形的下端与该端面相连，T形硬质导线7的竖直段导线穿过密封导向套筒5与水平段导线相连，上端的水平段导线用作与信号接触器9的两个静触点接触。信号接触器9置于绝缘防水保护盒8内，包括两个静触点，当浮球4触发信号触发器6时，信号触发器6带动T形硬质导线7与信号接触器9的触点接触实现回路的连通，输出信号。
如图4和图5，浮球4为圆柱体，轴线位置开有导向通道13，其体积和材质根据溶液腐蚀性质以及浮力大小计算决定。
作为另一种选择，在针对不同质量分数的浓缩液检测时，无需更换浮球，只需打开端盖，向其中加入不同体积的标准溶液(即填满填充腔16或部分填充)，或者不同质量分数的标准溶液，使得浮球4的质量能够满足需求。
根据牛顿第二定理，忽略溶液流动带来的扰动，当浮球4受力平衡时，浮力等于重力，有下列公式；液体密度×重力比例系数×浮球体积＝浮力＝质量×重力比例系数。
使用时，将该装置放入待测溶液11中特定位置(浮球4完全浸没在浓缩溶液中，但密封导向套筒5下端面距离浓缩溶液表面有一段距离)，当溶液还是稀溶液时，检测浮球4因重力大于浮力，浮球4无法上浮；当溶液逐渐浓缩，密度增加，浮力增大，当浮力等于重力时，检测浮球4开始悬浮于待测溶液11中；溶液继续浓缩，密度继续增加，浮力继续增大，浮力大于重力，检测浮球4沿着导向杆2上浮，接触信号触发器6，并将其顶起向上运动，与信号触发器6相连的T形硬质导线7向上运动，接触信号接触器9，形成回路，产生电信号，电信号输出与外面自动控制系统连锁，即可将达到要求的浓缩溶液排走，同时添加稀溶液，之后继续该浓缩循环过程。
如图6所示，导向杆2上开有一非贯穿的槽口18，槽口18内点焊弹性凸起的两端在导向杆2上，确保弹性凸起可以向槽口18内侧以及外侧移动。弹性凸起包括一弧形凸起，其两端为非完整圆柱面。当导向杆2上增加一弹性凸起后，若浮力大于浮球4的自重时，浮球4移动过程中压缩导向杆2上的弹性凸起直至浮球4完全通过弹性凸起，此时，弹性凸起恢复原状，由于弹性凸起的外径大于浮球导向通道13的内径，浮球4此时被限位，不会伴随液面的浮动而向下移动，只有待溶液的密度减小到临界点时，才会在自重和液面起伏的作用下再次压缩弹性凸起。弹性凸起的位置设置在浮球刚好触发接触器时浮球4下端面与导向杆2相交处。
Claims (9)
1.一种溶液密度定向检测装置，其特征在于：包括可沿着导向杆(2)移动的浮球(4)，所述浮球(4)置于外壳(1)内的空腔中，远离导向杆(2)的一端且在外壳(1)内依次设置有信号触发器(6)和信号接触器(9)，外壳(1)的侧表面(3)开有与空腔连通的溶液进出口(12)。
2.根据权利要求1所述的一种溶液密度定向检测装置，其特征在于：所述导向杆(2)的一端固定连接在外壳(1)上，另一端为自由端。
3.根据权利要求1所述的一种溶液密度定向检测装置，其特征在于：所述浮球(4)为一沿着自身轴线开有导向通道(13)的圆柱体(14)。
4.根据权利要求1所述的一种溶液密度定向检测装置，其特征在于：所述信号触发器(6)和信号接触器(9)组成开关结构，其中信号触发器(6)为可移动执行件，信号接触器(9)带有固定的触点。
5.根据权利要求1所述的一种溶液密度定向检测装置，其特征在于：所述信号触发器(6)置于密封导向套筒(5)的环形槽内，信号触发器(6)为一圆盘件，其厚度小于环形槽的厚度，信号触发器(6)的一个端面与T形硬质导线(7)相连。
6.根据权利要求1所述的一种溶液密度定向检测装置，其特征在于：所述信号接触器(9)置于绝缘防水保护盒(8)内，包括一对常开的触点。
7.根据权利要求1所述的一种溶液密度定向检测装置，其特征在于：所述溶液进出口(12)为多条平行于导向杆(2)且等宽间隔分布在外壳(1)侧表面的方形槽口。
8.根据权利要求3所述的一种溶液密度定向检测装置，其特征在于：所述圆柱体(14)包括位于外侧的环形抽真空腔(15)，环形抽真空腔内侧为溶液填充腔(16)。
9.根据权利要求1所述的一种溶液密度定向检测装置，其特征在于：所述导向杆(2)上至少有一个弹性凸起，弹性凸起所在位置的截面外径大于导向通道(13)内径。
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