CN109661569B - 水分析装置 - Google Patents

Abstract

水分析装置(10)具有光源(23)和用于检测透明的测量比色杯(20)中的水样(21’)的光学参数的光检测器(46)。设置用于为比色杯腔(26)通气的通气回路，在通气泵(50)运行时在比色杯腔(26)中相对于大气存在至少2.0毫巴的压力差。装置壳体(14)形成比色杯腔(26)，比色杯腔通过盖结构(12)流体封闭。盖结构(12)和装置壳体(14)具有旋转闭合组装件(60)，使得盖结构(12)可以通过在装置壳体(14)上的旋转运动锁定或解锁。盖结构(12)和装置壳体(14)形成圆环形的、与旋转运动同轴的由弹性密封体(70’)形成的环形密封件(70)，密封体具有圆形密封唇(78)和相应的圆形肩座(72)，密封唇(78)通过大气压力差被压在所述圆形肩座上。

Description

水分析装置

技术领域

本发明涉及一种光学水分析装置，其具有光源和光检测器，用于检测透明测量比色杯中的水样的光学参数。本发明特别涉及一种过程浊度计。

背景技术

由WO2016/079259A1已知一种一般的水分析装置。该水分析装置具有比色杯腔，在该比色杯腔中布置测量比色杯。该水分析装置还具有用于为比色杯腔通气的通气回路，由此将防止形成冷凝物，特别是在测量比色杯上。通气回路在比色杯腔下游具有通气泵。比色杯腔在通气泵下游具有空气入口。提供了一种装置壳体，其形成了比色杯腔，并且提供了盖结构，其将比色杯腔相对于大气流体地封闭或屏蔽。该盖结构相对于装置壳体的流体密封是重要的，使得没有空气或随着空气没有灰尘和湿气会渗透到比色杯腔或装置内部，因为散射测量由此受到严重干扰。

盖结构必须易于打开，从而可以容易地访问比色杯腔和测量比色杯。

发明内容

本发明的目的是提供一种带有盖结构的水分析装置，该盖结构提供可靠的密封和易操作性。

根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的水分析装置实现。

装置壳体尤其形成并限定了比色杯腔，测量比色杯在测量操作中布置在该比色杯腔中。盖结构和装置壳体具有旋转闭合组装件，使得盖结构通过简单的旋转运动关闭，并且可以在必要时锁定在装置壳体上或者打开，必要时解锁。旋转运动可以是螺旋运动，但也可以是基本上纯圆周式的旋转运动。在任何情况下，盖结构在装置壳体上的固定或锁定通过关闭旋转运动产生。旋转运动可以由操作者容易地进行，并且在旋转运动情况下可以通过操作者施加相对高的旋转力来进行关闭运动和打开运动。

以这种方式，特别是可以实现盖结构在装置壳体上的免工具的关闭和打开。由此确保了易于操作，尤其是在维护作业期间。

一方面的装置壳体和另一方面的盖结构一起形成并限定圆环形的、与旋转运动同轴的环形密封件，这将确保关闭和锁定的盖结构情况下装置内部空间的流体密封。

环形密封件由柔性且弹性的密封体形成，该密封体一方面具有圆形密封唇，另一方面具有相应的圆形肩座。当操作通气泵时，比色杯腔中始终存在一定的相对于外部大气压的负压。密封唇被在通气泵运行期间在比色杯腔内部压力之上至少2毫巴的大气压力压到相应的圆形肩座上，由此产生、改进或完善环形密封件的密封效果。由此实际上可以排除大气空气从外部渗透到通气回路中，并且以这种方式排除灰尘和/或湿气进入通气回路。

另一方面，当关闭通气泵时，在一定的释放时间之后，在比色杯腔中形成大气压，使得在比色杯腔和周围大气之间不再存在压差。然后，圆形密封唇仅仅还松弛地位于圆形肩座上，从而可以容易地通过相应的开启旋转运动打开盖结构。因为即使在盖结构关闭期间，比色杯腔本来已直接与周围大气流体连接，并且在关闭过程中通气泵保持关断，因此在盖结构的关闭运动期间，密封唇仅松驰地位于相应的圆形肩座上，使得即使在关闭运动期间，密封唇和肩座之间的阻碍旋转运动的粘附较低，并且圆形关闭运动仅略微受阻。

以这种方式，以相对简单的手段构成水分析装置，其封闭比色杯腔的盖结构当通气泵关闭时可以通过简单且相对低阻力的旋转运动来打开或关闭。

原则上，密封体可以设置在装置壳体上，并且相应的圆形肩座设置在密封体上。然而，优选地，密封体设置在盖结构上，并且圆形肩座设置在装置壳体上。

优选地，闭合组装件设计为卡口闭合。卡口闭合提供了通过相对小的旋转运动(例如小于100°)执行打开或关闭过程的可能性。

根据一种优选配置，密封体具有夹紧环，该夹紧环径向夹紧到圆柱形支撑表面上。

特别优选地，夹紧环从外侧夹紧到位于径向内部的圆柱形支撑表面。以这种方式，密封体到相关主体上(即盖结构上或装置壳体上)的圆柱形支撑表面上的应用相对简单。特别是，以这种方式，密封体的更换相对简单且在操作上安全。

优选地，肩座在横截面上看呈凸形而且倒圆地设计。肩座在横截面上形成为使得密封唇大面积地或全面地抵靠在肩座上，并且即使压力差相对较低也不会从肩座上抬起。以这种方式，还长期实现高密封效果和密封质量。

优选地，比色杯腔空气入口具有气动节流元件，通过比色杯腔空气入口为比色杯腔用干燥空气通气。这基本上是指在空气流通时具有一定节流效果并以这种方式在上游侧和下游侧之间产生压力差的所有元件。由此，在通气泵和气动节流元件之间建立了过压，并且在气动节流元件的下游建立了负压，使得当通气泵运行时，在比色杯腔中总是存在负压。气动节流元件可以例如是膜，其虽然可透过空气，但防止水从比色杯腔流出。

优选地，测量比色杯固定在盖结构上，使得当盖结构打开并从装置壳体移除时，也将比色杯从比色杯腔移除。以这种方式，测量比色杯易于移除和清洁。测量比色杯可以容易可拆卸地固定到盖结构上，使得比色杯可以容易地从盖结构取下并清洁或更换。此外，以这种方式，在将盖结构从装置壳体移除之后，也更容易接近比色杯腔。

根据一种优选实施方案，水分析装置是过程浊度计。在浊度计的情况下，必须无条件防止灰尘进入比色杯腔，因为浊度测量的光学有用信号非常小并且由于非常少的灰尘已经可以严重失真。在用于浊度测量的过程装置中，将水样连续泵送通过测量比色杯。如果水样比比色杯腔中的空气更冷，这将导致比色杯腔中存在的空气水分冷凝。

在通气回路中，优选设置吸湿剂，通过吸湿剂不断地为通气回路空气除去水分。通过可靠的密封结构防止从周围大气不断地向通气回路添加新的水分，使得吸湿剂的耗尽间隔可以非常长。

附图说明

在下文中，将参考附图更详细地解释本发明的实施例。在图中：

图1示出了示意性呈现的水分析装置的纵向剖视图，其在装置壳体中具有由盖结构封闭的通气回路，并且

图2示出盖结构和装置壳体之间的环形密封件的放大视图。

具体实施方式

图1示意性地示出了水分析装置10，它在此形成为过程浊度计，并用于测量和确定透明圆柱形测量比色杯20的比色杯内部21中的水样21’的浊度，所述测量比色杯20优选地由透明无色玻璃制成。水分析装置10在此是处理装置，但原则上也可以设计为实验室装置。水分析装置特别适用于具有高相对湿度或绝对湿度的环境。

水分析装置10在结构上基本上由装置壳体14、将装置壳体14流体密封地封闭的盖结构12、通气泵50和在通气泵50下游的干燥单元52组成，它们布置在装置壳体14的外部。

在壳体内部，水分析装置10具有由杯形比色杯腔壳体28限定的比色杯腔26，在该比色杯腔中设置测量比色杯20，并且具有测量腔30，该测量腔在外部围绕比色杯腔壳体28并且本身又被杯形测量腔壳体32在外部界定。测量腔壳体32和比色杯腔壳体28以及测量比色杯20都设计成杯形的。

水分析装置10具有通气回路，用于壳体内部的通气，以防止在测量腔30和比色杯腔26中湿气在局部表面处冷凝。

过程水分析装置10配备有样品入口40和样品出口38，水样通过样品入口和样品出口连续或不连续地流入测量比色杯20的比色杯内部21或从其中再次流出。测量比色杯20设置在比色杯腔26内，它通过通气回路用干燥空气连续通气。

比色杯腔26基本上由杯形透明比色杯腔壳体28形成，并由盖结构12封闭。测量比色杯20悬挂在盖结构12上并通过法兰螺母22可拆卸地固定。在测量比色杯20的开口套环和盖结构12的主体18上的环形凸缘之间布置有环形密封环24，其确保在该区域中的流体密封。

液体的浊度是水样21’中固体颗粒浓度的量度。通过轴向地将从光源23沿纵向光轴13轴向发射的光束引入测量比色杯20并通过相对于纵轴13以90°的角度测量由水样21’散射的光束的光强度来测量浊度，其中通过环形光学元件44收集散射光并供给光学浊度传感器46。环形光学元件44和浊度传感器46布置在测量腔30中。

盖结构12基本上由环形主盖18组成，该主盖18具有中心开口15和封闭中心开口15的中心盖16，中心盖16与主盖18旋紧。中心盖16由不透明塑料制成的盖体16’形成，并且在外侧具有样品入口40和样品出口38。外侧样品入口40经由盖体16’中的管线引导到内侧样品入口36，水样通过该内侧样品入口流入中心开口15并流入比色杯内部21。外侧样品出口38通过盖体16’中的管线引导到内侧样品出口34，水样通过内侧样品出口通过中心开口15流出比色杯内部21。在主盖18和中心盖16之间设置轴向环形密封件42，它确保比色杯内部21的比色皿内部空间相对于外侧大气的流体密封。

主盖18由不透明塑料制成的复杂的主盖体18’组成，并且特别地具有封闭组装件60和环形密封件70，两者在功能上分别与装置壳体14上的相应部件配合。

封闭组装件60在此设计为卡口闭合，并且在盖侧具有多个轴向卡口齿64，所述轴向卡口齿在图1所示的锁定关闭位置中分别接合在相应的壳体侧卡口接片62后面。封闭组装件60设计为使得打开或关闭运动仅形成15°至30°的角度，特别优选地为20°。

通气回路具有：电动通气泵50；在下游接于其上的具有分子筛的被动干燥单元52；罐形测量腔30，来自干燥单元52的空气通过壳体底部中的装置入口54流入所述罐形测量腔中；比色杯腔26，来自测量腔30的空气通过罐形比色杯腔壳体28底部中的多个空气入口25流入所述比色杯腔中；以及装置空气出口56，干燥空气从这里通过管线流向通气泵50。

在设置在比色杯腔壳体28的底部的空气入口25中分别设置有气动节流元件25’，它们由透气膜形成，然而它们对于水分子是不可透过的。节流元件25’在通气泵50运行时提供一位数至低的三位数的毫巴范围的压力降，使得在测量腔30中相对于大气压力PA存在一定的过压，并且在比色杯腔26中相对于大气存在一定的负压。在任何情况下，在通气泵50运行时，比色杯腔压力PI比水分析装置10外部的大气压力PA低至少几毫巴。

环形密封件70在图2中详细示出。它基本上由盖侧轴向环形接片74、固定到环形接片74上的具有圆形密封唇78的密封体70’和壳体侧的圆形的相应肩座72形成，柔性密封唇78以其近端唇缘表面76放置在该肩座上。肩座72在横截面中是凸的和倒圆的，特别是在图2中可以清楚地看到。倒圆在半径上的大小使得密封唇78全面地抵靠在肩座72上。

弹性密封体70’基本上由夹紧环80和薄唇状密封唇78构成，夹紧环以其近端内周表面77被推动和夹紧到环形接片74的相应圆柱形远端支撑表面75上。在环形密封件70的区域中不设置任何用于改善密封效果的油脂，因此环形密封件70绝对不含油脂。

只要通气泵50运行，在比色杯腔26中相对于大气压力PA就存在负压，该负压实际上同样也在密封唇78的近端唇缘表面76上的圆形肩座72的区域中存在。因此，密封唇78整个表面被压在肩座72上，从而在此产生非常好的流体密封。

如果通气泵50不再运行，则在一定时间之后在比色杯腔26中出现或多或少的大气压力，使得密封唇78仅还松驰地抵靠在肩座72上。结果，于是在密封唇78和肩座72之间不再有明显的静摩擦，使得盖结构12容易被抓握，在打开方向上旋开并且最终可以从装置壳体14移除。

在关闭过程期间，即当将盖结构12放置在装置壳体14上并沿关闭方向旋转时，排气泵50关闭，使得即使在关闭过程期间也确保密封唇78仅松驰地抵靠在圆形肩座72上并且只存在小的摩擦力。一旦关闭过程结束，就可以接通排气泵50，使得在比色杯腔26中产生负压，密封唇78通过该负压吸附在肩座72上。

如果在测量操作期间在密封环24的区域中发生泄漏或测量比色杯20变得不密封，则在过压下流入比色杯腔26中的液体可以容易地通过环形密封件70流走，因为那时测量腔内部压力PI大于大气压力PA。以这种方式，防止试样液体流入水分析装置10的其他部分中并可能在那里造成损坏和破坏。

Claims (7)

1.一种水分析装置(10)，其具有光源(23)和用于检测透明的测量比色杯(20)中的水样(21’)的光学参数的光检测器(46)，所述水分析装置具有：

比色杯腔(26)，测量比色杯(20)布置在所述比色杯腔中，

用于为比色杯腔(26)通气的通气回路，其中，所述通气回路具有比色杯腔(26)、在比色杯腔(26)下游的通气泵(50)以及在通气泵(50)下游的比色杯腔空气入口(25)，其中，在通气泵(50)运行期间在比色杯腔(26)中相对于大气存在至少2.0毫巴的压力差，以及

盖结构(12)和装置壳体(14)，其中，所述装置壳体(14)形成比色杯腔(26)，所述比色杯腔通过盖结构(12)流体地封闭，其中：

所述盖结构(12)和装置壳体(14)具有闭合组装件(60)，使得盖结构(12)可以通过在装置壳体(14)上的旋转运动锁定或解锁，并且

所述盖结构(12)和装置壳体(14)形成圆环形的、与旋转运动同轴的环形密封件(70)，所述环形密封件由弹性的密封体(70’)形成，所述密封体具有圆形密封唇(78)和相应的圆形肩座(72)，所述密封唇(78)通过大气压力差被压在所述圆形肩座上。

2.根据权利要求1所述的水分析装置(10)，其中，所述闭合组装件(60)设计为卡口闭合。

3.根据权利要求1或2所述的水分析装置(10)，其中，所述密封体(70’)具有夹紧环(80)，所述夹紧环径向夹紧到圆柱形支撑表面(75)上。

4.根据权利要求1或2所述的水分析装置(10)，其中，所述肩座(72)在横截面上呈凸形而且倒圆地设计。

5.根据权利要求1或2所述的水分析装置(10)，其中，所述比色杯腔空气入口(25)具有气动节流元件(25’)。

6.根据权利要求1或2所述的水分析装置(10)，其中，所述测量比色杯(20)固定在所述盖结构(12)上。

7.根据权利要求1或2所述的水分析装置(10)，其中，所述水分析装置(10)是过程浊度计。

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