CN112005096A - 流通池、组件和方法 - Google Patents

Abstract

与具有测量表面的分析装置一起使用的流通池，可以将要测量的流体样品接收到测量表面上，该流通池包括：壳体，其包括用于连接至分析装置的接口；流体腔室，其设置在壳体中，所述流体腔室包括侧壁，所述侧壁至少部分地限定用于接收多相流体样品的内部体积；以及开口，所述开口布置成当壳体连接到分析装置时将在内部腔室体积中接收的多相流体样品提供给分析装置的测量表面；和搅拌装置。搅拌装置包括搅拌机构，该搅拌机构适于搅拌流体腔室的内部容积内的多相流体样本，并使流体通过开口并在开口内运动，从而将流体提供给分析装置的测量表面。搅拌机构通过隔离壁与内部容积隔开。

Description

流通池、组件和方法

技术领域

本发明涉及一种流通池，一种用于测量多相流体样品的性质的组件以及一种用于测量多相流体样品的性质的方法。

背景技术

分析装置用于测量材料的性质，以确保材料具有特定的成分或性质。某些分析装置的测量表面放置有样品以便进行测量。这通常要求样品处于特定的相(例如固体或液体)并且要均匀，以确保可以读取读数以确保读数准确并代表整个样品。如果样品是多相流体(例如，包含多于一个相的流体)并且可能恢复到某种状态，则这可能特别困难。其中单个组件(或组件组)分开或分布不均匀，因为这可能会妨碍测量。

使用光学分析装置进行光学测量通常在制造过程中被作为质量控制系统的一部分，特别是在多相流体中容易出现这个问题。这些问题会减慢生产过程并增加成本。例如，在许多饮料生产过程中(例如，由浓缩液、咖啡和碳酸饮料生产果汁)，必须使用折光仪和其他光学测量设备对批次进行测试，以确保多相流体中的每种成分都足够并处于所需的浓度。在许多多相流体的情况下，例如浓缩汁中的果汁，对特定成分的量有最低要求，并且读数不准确导致需要包含过量的特定成分，这通常是昂贵的，尤其是大批量生产时。对于浓缩果汁来说，尤其如此，因为流体中的微粒和油会阻碍光学测量，导致读数可能不准确，并可能引起污染问题，需要额外清洁。在精度至关重要的情况下，例如在生产用于药物产品的药物组合物或成分时，可能需要重复进行测量，这很昂贵，尤其是在连续流程中。

已知具有包括用于流体的腔室并且可以附接到折射计的流通池。在这些系统中，可以通过外部泵将流体泵入流通池，在此可以获取折射率读数。但是，这些系统无法有效地将多相流体保持在均匀或充分混合的状态，而当它们在流通池中时，流通池容易受到污染，特别是在多相流体包含油和沉淀颗粒的情况下。在流通池中流体无法自由流动的部分中，尤其是在流体流动停滞的拐角和表面附近，尤其如此。这些现有设计也不适用于多种多相流体，例如碳酸流体，并且由于使用外部泵送设备而通常昂贵。因此，本发明的目的是解决上述问题。

发明内容

在本发明的第一方面，提供了一种与分析装置一起使用的流通池，该流通池具有测量表面，待测量的流体样品可以被接收到该测量表面上。流通池包括壳体，该壳体包括用于连接至分析装置的接口；设置在壳体中的流体腔，所述流体腔室包括：侧壁，所述侧壁至少部分地限定用于接收多相流体样品的内部体积；以及开口，所述开口布置成当壳体连接到分析装置时将在所述内部腔室体积中接收的多相流体样品提供给分析装置的测量表面；和搅拌装置。搅拌装置包括搅拌机构，该搅拌机构适于搅拌流体腔室的内部容积内的多相流体样本，并使流体通过开口并在开口内运动，从而将流体提供给分析装置的测量表面。搅拌机构通过隔离壁与内部容积隔开。

因此，实施例提供了一种流通池(换句话说，是一种流体样本接收池或装置)，其适于与分析装置或样本测量装置一起使用，该分析装置的表面可以接收流体，并且要在其表面上进行测量。因此，流通池的实施例可以用作分析装置的附加件或附件，并且因此可以有利地改造为现有的分析装置。流通池包括主体或壳体，该主体或壳体可以具有用于与分析装置接口的连接或附接装置，从而允许流通池和分析装置互连并充当单个单元。在一些实施例中，界面可以是表面，或者可以包括用于将元件保持在适当位置的附接元件。流通池还包括带有侧壁的流体腔，至少部分地由侧壁限定的内部容积或腔体(可以存在部分地限定内部容积的其他元件，例如上壁(天花板)或隔离壁的一部分)，以及开口，开口可延伸穿过侧壁(在一些实施例中为壳体)，以将腔室流体连接至外部测量表面(因此该开口可终止于外壁或外表面)。主体或壳体还包括与腔室的内部容积流体连通的开口或孔(因此可以认为是腔室的一部分)，并且当流通池通过接口连接到分析装置时，它与分析装置的测量表面对齐，从而在测量表面和流体腔室之间存在流体连接。流通池还包括至少一个(在一些实施例中，多个，例如2、3或更多个)搅拌或混合装置或设备，其可以部分或全部位于壳体中，并且包括搅拌/混合机构、装置或元件。搅拌机构的位置和布置使其可以搅拌或搅动流体腔室内的多相流体(或实际上是任何流体)，因此，可以使流体通过开口在腔室内部或周围流动，并穿过开口在表面上方或上方流动，从而允许分析装置测量流体。换句话说，搅拌机构的作用可提供泵送作用，该泵送作用引起流体在包括开口的腔室内流动，从而混合多相流体并改善流体成分的均匀性或混合性。流通池还包括将搅拌机构与内部容积分隔开的阻隔离壁或盖，从而保护该机构免受多相流体的影响，并减少了由于与搅拌机构的组件相互作用而造成污染的风险。

因此，实施例提供了一种可用于精确测量多相流体的性质的装置。通过提供一种具有搅拌机构的搅拌装置，该搅拌机构设置为使腔室内的流体移动或流过该开口并使其流过该开口，从而使流体在测量表面上传播，从而确保多相流体保持均匀，在进行测量时可混溶或充分混合(例如，组分保持混合或悬浮在溶液中)的位置，从而可以精确测量流体的性质。特别是，布置搅拌装置以搅拌容纳在腔室中的流体确保了腔室中的所有流体可以保持运动(即，保持移动)，并减少了易于形成流体的任何固定流体区域的可能性。这也降低了污染的风险，因为多相流体的成分不太可能覆盖流体腔室的内表面(例如，侧壁)和测量表面。进而，这也减少或消除了对清洁的需求，这是特别有利的，特别是相对于现有技术的系统而言，在现有技术的系统中，外部泵将流体泵送通过池，但是不对池内的流体进行直接作用。

例如，对于光学分析装置(例如折光仪)，这些旨在测量纯溶液(具有完全溶解组分的溶质)；但是，当溶质包含不溶的成分(例如固体)时，这些成分的存在会对光学分析仪测量溶质的能力产生不利影响。这可能包括通过接触、粘附或静电荷的作用使不沉降颗粒表面；沉淀覆盖或掩盖测量表面的颗粒；或从溶液和涂层表面出来的油(例如乳液中的油)。多相溶液的一个例子是果汁，它可以包含香精油和果肉成分。从而，流通池的布置有助于降低精油(通常是有色且粘稠的，因此会严重干扰测量，尤其是光学测量，例如折射率)以及浆液成分覆盖测量表面和流通池其他部分的风险。对于碳酸饮料，也可用于去除气体。

此外，通过使用隔离壁可以防止由于搅拌机构作用于腔室内流体而导致污染或损坏的任何增加的风险。因此，该隔离壁将机构(特别是机构的任何运动部分和/或复杂部分)分开，否则该机构特别容易受到污染。这样，内部容积可以没有搅拌机构的运动部件或易于损坏的部件。

鉴于上述优点，本发明的实施例提供了可用于加速测量的流通池，从而减少了处理时间并因此降低了成本。与现有设备相比，流通池还提供了更准确的测量结果，在某些情况下，例如在需要最低含量的特定化合物的情况下，这反过来又可以降低成本。

多相流体(或多组分流体)是指包含多个相的流体，它们可以包括不同的物理状态(例如，包含固体或气体的液体)或具有相同物理状态但至少部分不溶混的组分(例如乳液，例如水中的油)。在一些实施例中，多相流体是包括多个液相的液体(例如乳剂，例如水中的油)或包含固体或气体的液体。从而，在一些实施例中，流通池与分析装置一起使用，以测量多相流体的性质，例如光学性质，多相流体选自含固体液体(例如，沉降固体颗粒(悬浮液)或不沉降的颗粒(胶体))、至少两种不混溶的液体的混合物，或含气液体(溶解气体和不溶解气体)。例如，多相流体可以包括碳酸化液体，含咖啡的液体或果汁流体样品。

隔离壁或隔离层用于将流体腔室内的流体与搅拌机构分开。因此，搅拌装置的所有运动或功能部件可以通过隔离壁或隔离层与流体腔的内部容积分开。因此，隔离壁是流体不可渗透的，但是在一些实施例中可以允许混合力通过。因此，搅拌机构以及在一些实施例中的搅拌装置可以邻近流体腔室，但是通过隔离壁与内部容积分离(在内部容积之外)。在一些实施例中，隔离层是流体腔室的侧壁。因此，搅拌机构可适于通过流体腔室的侧壁来搅拌流体腔室的内部容积内的流体。在一些实施例中，搅拌装置包括盖，并且该盖限定隔离壁。换句话说，搅拌装置具有将搅拌机构与流体腔室的内部容积分开的盖或壳体部分。因此，隔离壁可以是搅拌装置的一部分。这可以是侧壁的补充或替代。

在搅拌装置包括盖并且盖限定隔离壁的实施例中，盖可以至少部分地限定流体腔室。换句话说，盖可以与流体腔室的侧壁连续(即形成流体密封)，以便至少部分地界定或限定流体腔室的内部容积。在一些实施例中，这是有利的，因为这允许搅拌装置直接作用于流体腔室内的流体而不会受到侧壁的干扰(例如，能量损失)。在一些实施例中，隔离壁也可以被成形和/或定位以便避免干扰围绕腔室的流体的流动。例如，在流体腔室是涡流腔室，圆形腔室，球形腔室或圆锥形腔室的情况下，盖可以与侧壁连续以限定腔室的形状(即不中断形状)。在一实施例中，流体腔室的侧壁或其他壁(例如，顶壁或底壁)包括孔，并且搅拌装置定位在孔中或穿过孔。因此，例如在维护的情况下，搅拌装置可以容易地进入腔室并从腔室中移除。

在一实施例中，流体腔室的侧壁布置成将容纳在内部容积中的多相流体引向开口。这可以促进在测量表面上的流动，并可以减少腔室内所需的流体样本量。

搅拌装置被布置成直接作用在容纳在流体腔室内的流体上。换句话说，搅拌装置布置成直接向腔室中的流体提供力或直接作用于腔室中的流体。可替代地，搅拌装置可以布置成作用在例如流体腔上，该流体腔又作用在容纳在其中的流体上。例如，该装置可以使流体腔室振动，从而使其中的流体振动。在一些实施例中，搅拌装置可以位于流体腔室的开口附近。以此方式，搅拌装置可以搅拌腔室内的流体(包括开口)以及位于测量表面上的流体。在搅拌装置提供方向力的情况下，搅拌装置可进一步布置成将力朝向开口并且因此朝向测量表面引导。

在一实施例中，搅拌装置包括适于使用声波搅拌多相流体样品的装置。换句话说，搅拌装置是声波混合器，因此可以使用声波搅拌流体。这种装置的使用是特别有利的，因为它们提供了可以直接作用在流体腔室内的流体上并且可以有效地搅拌流体的搅拌装置。这些也可以有利地用作定向搅拌装置(即，提供沿特定方向作用的力的装置)以在流体内产生定向流动。方向力可包括主要沿单个方向(例如，沿单个轴)传播的力，或更一般而言，不是在所有方向上均等分散的力。例如，这种力可能导致流体沿特定方向流动。

在一实施例中，搅拌装置包括超声波发生器。因此，在一些实施例中，搅拌装置是超声搅拌器或探头，并且搅拌机构包括超声换能器，例如压电换能器或电容性换能器。这是特别有利的，因为这能够使流体保持均匀或充分混合的形式，并提供在腔室内移动流体的有效方式。特别是，它们可以提供比常规叶轮或基于桨叶的混合更好的流动性质，因为生成流动所需的样品更少，混合更有效，可以产生更多的湍流，同时仍然提供定向流动。这至少是因为超声波搅拌装置能够提供方向力(例如，通过使用声聚焦或消声壳体)，该方向力可以在流体中产生运动而无需与流体直接接触。其次，超声波的施加会引起流体的空化，从而产生比简单的流体流动所产生的更大的搅拌。这也降低了多相流体的组分或相粘附到流通池和/或分析装置的组分上的可能性，特别是因为空化可以到达使用传统混合器否则不能提供充分混合的流动的区域。因此，在一些实施例中，可能存在气蚀现象。这可以例如通过增加提供给超声探头或在超声探头处可用的功率并因此增加振动水平来引入。在另一实施例中，超声搅拌装置(和/或控制装置或单元)可适于例如通过减小功率来避免流体的气蚀。这样可以避免测量精度方面的潜在问题。例如，可以在初始混合步骤中使用空化，然后降低功率以在实际测量步骤中避免空化。而且，与常规混合器相比，不需要直接接触，从而降低了污染的风险。超声波是指该装置产生高频声波，该声波会引起流体，特别是液体中的振动。例如，具有大于18kHz，可选地为20-400kHz并且进一步可选地为40-80kHz的频率的声波。在一实施例中，超声设备包括超声换能器或超声产生机构。换能器或产生机构可以部分地封闭在包含消音材料的壳体中，其中壳体和消音材料具有穿过其中的开口，以允许超声波沿特定方向从壳体中通过。所述开口可以由用作声波的窗口的盖覆盖(即，其允许超声波通过)。盖因此可以用作隔离壁或隔离壁的一部分。通常，盖由抵抗超声波能量的侵蚀作用的材料形成。这可以但不是唯一地由玻璃或金属材料形成。超声换能器或超声产生机构可以包括压电元件(例如，由压电晶体形成的元件)以及连接到电源和控制器的电极。

在一些实施例中，流通池包括多个搅拌装置。当这些结合起来作用以提供搅拌时，这可能是特别有利的。例如，多个搅拌装置(例如，第一和第二搅拌装置)可以布置为同相工作。这可以产生互补的抽吸或混合作用。备选地，搅拌装置可适于沿相反方向引导流体。例如，这可以用于在搅拌装置之间产生振荡运动。当搅拌装置是产生声音的搅拌装置，特别是超声搅拌装置时，这是特别有利的。例如，两个超声搅拌装置可以同相工作，以沿相同方向(例如，围绕流体腔室)产生正压力波。在另一实施例中，两个超声搅拌装置可以是异相的(反相的)，因此来自一个的力可以用来改变另一个引起的流动。例如，来自一个的高压波可以抵消来自另一个的低压波(例如，通过使设备隔开特定的距离)。

在一实施例中，流体腔室是具有中心轴的流动或涡旋(即涡流或旋风)腔室；和其中，所述搅拌装置适于使多相流体样品绕所述涡流腔室的中心轴流动。涡流腔室、涡旋腔室或旋风腔室是指单元被配置为使得流体以基本上圆周运动的方式围绕室流动。例如，腔室可具有中心轴和侧壁，该侧壁形成围绕轴线延伸的连续表面，通常侧壁具有围绕轴线的凹入形状。这样的腔室的示例包括具有圆柱形、两端尖的椭圆棱柱形、球形或圆锥形(例如，截头圆锥形)形状的腔室，其中侧壁是弯曲的并且围绕中心轴延伸。涡流腔室，涡流腔室或旋风腔室中的侧壁布置成使得流动的流体被侧壁围绕轴线引导。腔室还可具有布置成使流体绕壁流动(例如，通过提供沿切线方向的流动)的入口或搅拌机构，从而引起涡旋或涡旋。在这种情况下，根据测量表面的位置，可以在侧壁上提供开口，或者在一些实施例中，开口可以设置在腔室的中心轴上和底部，腔室布置成引导流体流围绕中心轴并且在测量表面上方。例如，在腔室具有截头圆锥形或圆锥形的情况下，开口位于中心轴上并围绕中心轴的下表面上，并且截头圆锥形或圆锥形的锥度朝向开口逐渐变细。

这些实施例中，提供涡流腔室、涡旋腔室或旋风腔室是特别有利的，因为搅拌装置可用于使流体连续地围绕腔室流动，而不需要大量样品(例如，样品连续流入腔室)，而且，这样的布置提供了可能发生污染的低流量或无流量的最小点(例如，拐角、缝隙等)。

在另一实施例中，搅拌机构适于在多相流体样本上提供方向力，以使多相流体样本绕旋流，涡旋或旋风腔室流动，方向力的方向与旋流、旋涡或旋风腔室的中心轴相切。通过沿切线方向提供力，这会导致流体围绕腔室流动。因此，搅拌装置基本上用作泵送构件，该泵送构件在腔室内提供流体泵送作用。对于产生声音的搅拌器，特别是超声波搅拌装置，这是特别有利的，因为定向流动不仅会导致流体在腔室周围流动，而且还会因振动/声波而引起其他湍流，从而改善了多相流体的均匀性。在另一实施例中，流通池可以进一步包括第二搅拌装置，该第二搅拌装置包括搅拌机构，其中第一和第二搅拌装置的搅拌机构布置成使得多相流体样品绕涡流腔室的中心轴流动。在另一实施例中，第一和第二搅拌装置的搅拌机构分别适于在多相流体样品上提供方向力，以使多相流体样品绕涡流腔室的中心轴流动。方向力的方向与涡流腔室相切。因此，第一和第二搅拌装置可位于腔室周围，以提供沿相同方向(即围绕流体腔室的圆周的相同方向)作用在流体上的切向方向力。因此，可以在腔室周围产生更强大的一致流动。

在另一实施例中，流通池还包括流体入口，该流体入口流体地连接到流体腔室，用于向腔室提供多相样品。在流体腔室是涡流腔室和/或具有圆柱形，球形或圆锥形腔室的实施例中，流体入口可以与涡流腔室的中心轴相切。以这种方式，进入腔室的流体可能已经在运动中，以便提供围绕腔室的一些流动。在一些实施例中，入口也可以用作流体出口。在其他实施例中，流通池还包括流体出口。

在另一实施例中，壳体包括位于流体腔室的开口周围的密封表面，并且适于当设备抵靠分析装置的测量表面定位时使开口密封，其中开口与测量表面流体连通。在另一实施例中，流体腔室的开口延伸穿过壳体的一部分，壳体适于相对于分析装置产生密封，从而将开口密封在测量表面周围或上方。

在一实施例中，流体腔室的流体体积小于10mL，例如1mL至10mL。体积小于10mL或更少(特别是1mL至10mL)的流体腔室具有读数更可靠的优点，因为它们需要更少的新样品来净化/稀释先前的样品。较小的流体腔室将需要较少的搅拌(例如超声波能量)以保持样品均匀。

在一实施例中，所述流通池还包括设置成与所述流体腔室的内部容积连通的另一测量装置。在一些实施例中，这是pH探头，其可用于测量流体腔室内的流体的pH。对于酸度/碱度的测量很重要的液体，例如工程切削液和果汁(例如橙汁)，这尤其有利。

在本发明的第二方面，提供了一种用于测量多相流体样本的性质的组件，该组件包括分析装置，该分析装置包括用于接收要测量的流体样本的测量表面；流通池连接到分析装置。流通池包括：壳体；设置在壳体中的流体腔室，该流体腔室包括侧壁，该侧壁限定了用于容纳多相流体样品的内部容积和开口；搅拌装置，包括搅拌机构，该搅拌机构适于在流体腔室的内部容积内搅拌多相流体样品，该搅拌机构通过隔离壁与内部容积分开。流体腔室的开口被定位成流体连接流体腔室和测量表面。因此，可以将流通池布置成具有设置在测量表面上方的开口，使得流体腔室和测量表面流体连通。流通池适于使得搅拌装置引起流体运动通过开口或在开口内。

在一实施例中，第二方面提供的流通池是根据本文公开的任何实施例的流通池。在另一实施例中，分析装置是光学性质测量装置。例如，分析装置可以是折光仪，用于测量浊度的设备，光谱测量设备或颜色测量设备。在另一实施例中，分析装置是折光仪，测量表面是棱镜表面。在一些实施例中，测量表面可以是基本平坦的。在另一个实施方案中，分析装置可以进一步适于测量pH或可以用于滴定。因此，在一些实施例中，分析装置可以测量光学性质，例如折射率和pH。

在本发明的第三方面，提供了一种用于测量多相流体样品的性质的方法，该方法包括：提供根据第二方面的组件；以及向流通池的流体腔室提供多相流体样本；在流体腔室内搅拌多相流体样品，以使多相流体样品流过测量表面；在测量表面上测量多相流体样品的性质。

在一实施例中，测量表面是折光仪的棱镜表面，并且其中在测量表面上测量多相流体样品的性质的步骤包括测量多相流体样品的折射率。

在一个实施方案中，多相流体是包含另外的固体，液体或气体组分的液体。在一实施例中，多相流体样品选自含固体的液体(例如，沉降的固体颗粒(悬浮液)或非沉降的颗粒(胶体))，至少两种不混溶液体的混合物，或含气体的液体(溶解和/或未溶解的气体)。例如，多相流体可以包括碳酸化液体，含咖啡的液体或果汁流体样品。这可以包括碳酸液体，含咖啡液体或果汁液体样品。当与果汁一起使用时，本文公开的方法，组件和流通池特别有效，因为它们可以具有许多可以沉降或覆盖表面的成分(包括微粒和精油)。

附图说明

现在将参考附图详细讨论本发明的特定实施例，其中：

图1示出了根据本发明实施例的流通池和分析装置的透视图；

图2示出了根据本发明实施例的流通池和分析装置的剖视图；

图3示出了根据本发明实施例的流通池和分析装置的从平面图的剖视图；

图4示出了用于本发明实施例的搅拌装置的剖视图；

图5示出了根据本发明实施例的流通池和分析装置的剖视图；和

图6示出了根据本发明实施例的流通池和分析装置的剖视图。

相同的部件使用相同的附图标记。例如，流通池在本文中被赋予附图标记110、210和310。

具体实施例

图1-3显示了一个组件100，该组件包括折光仪150形式的分析装置和连接到折光仪150上的流通池110。折光仪150包括壳体，其包含光源和用于测量折射率的其他组件(未示出)，棱镜155限定了平坦的测量表面155a，多相流体样本可以被接收在该平坦的测量表面155a上，并且棱镜板156围绕棱镜155，从而仅暴露平坦的测量表面155a。棱镜板156具有比平坦的测量表面155a高的平坦的上表面156a和倾斜表面156b，该倾斜表面156b从上表面156a延伸到棱镜155的测量表面155a以将流体引导向测量表面155a。

流通池110包括壳体115，壳体115包括具有侧壁116的流体腔室120，该侧壁116在流体腔室120内限定内部容积120a。壳体还包括下表面117，该下表面117用作用于连接至折光仪150的接口，并且对应于其被接收到的棱镜板156的上表面156a的形状。因此，流通池110位于棱镜板上表面156，特别是壳体115的下表面117的顶部。还提供了附接机构(未示出)，该附接机构将流通池110固定至折光仪150以防止在使用期间任何相对运动。壳体还包括入口118和出口119，入口118和出口119从壳体115的外部延伸到流体腔室120，从而允许流体进入流体腔室120。

流体腔室120(在图2和图3中可见)由于其大致圆柱形的形状(更准确地说，它是圆柱形的腔室，该圆柱形具有两端尖的椭圆形横截面-即两端尖的椭圆棱柱形)以及搅拌装置的布置而成为涡流腔室，这将在下面更详细地说明。侧壁116是弯曲的(凹形的)，以便围绕和沿沿圆柱体纵向定义的中心轴(A)(即通过每个两端尖的椭圆形横截面的中心点)以大体上圆形的运动引导流体围绕流体腔室120流动–如图3中的箭头F所示。流体腔室120还包括位于腔室120的底部的开口125。在该实施例中，开口125在流体腔室120的侧壁116之间延伸，并且因此围绕中心轴A在流体腔室120的整个宽度上延伸。由于流通池110设置在折光仪150的顶部，因此开口125在折光仪150的棱镜155和流通池110的流体腔室120之间提供流体连通。此外，由于开口125的直径大于棱镜155的测量表面155a的宽度，所以开口125也与棱镜板156的倾斜表面156b连通。结果，棱镜板表面156b通过将流体引向测量表面155a而有助于流体流动。

流通池110还包括两个超声探头130，它们用作搅拌装置，用于搅拌流体腔室120的内部容积120a内的流体样本。超声探头130每个都通过壳体的侧壁116中的孔114定位。在该实施例中，每个探头130被配置为提供方向力(即，主要沿单个方向行进的力)，如下面更详细地说明的。在这个实施例中，探头130每个都布置在流体腔室120的相对侧上(如图3最佳所示)，并且每个探头130被布置成提供与流体腔室120的大致圆柱形结构和中心轴A相切的方向力。这样，通过将流体腔室120和探头130的形状设置为在彼此相同的方向(即，从平面图看为顺时针方向)上提供方向切向力，这将导致流体以基本上圆周运动的方式在流体腔室120周围流动，同时也流过测量表面155a。超声探头130的使用还意味着，除了由空化作用引起的流体流动引起的湍流和混合之外，还将存在其他湍流和混合。声波/压力波的传播以及由声波引起的振动，从而进一步改善了流体的均匀性或混合性，特别是在朝向设备中心的区域中。

此外，在该实施例中，孔114和探头130位于流体腔室120的底部，邻近开口125。以此方式，探头130能够搅拌内部容积120a内的流体以及流经开口125并位于棱镜155的测量表面155a上的棱镜155的切向和倾斜表面156b上的流体。这导致在测量表面155a和棱镜板倾斜表面156b上的更有效的流动性质和更少的污染风险(例如，由于颗粒的沉降或不溶混液体的分离的结果)。

每个超声探头130的结构如图4所示。可以看出，每个探头130具有细长主体131，该细长主体131包括隔音材料131a，开放的前端或尖端132b以及相对的后端132a。在敞开的前端132b处，设置有由玻璃窗形成的盖133，该盖133允许声音从中通过。朝向探头130的前端132b，主体131容纳有搅拌机构137，该搅拌机构137由一个或多个压电板139(即由压电晶体形成的板)和设置在压电板139的两侧的两个电极138构成。电极138借助于电线或电缆136连接到电源(未示出)。控制单元(未示出)控制搅拌机构137的致动。

如上所述，每个探头130都穿过流通池110壳体115侧壁116中的孔114。更具体地，探头130被布置成使得它们以其前端或尖端132b面向流体腔室120的内部容积的方式延伸穿过孔114。而且，在该实施例中，探头130被布置成使得探头130的盖133与限定流体腔室120的侧壁116的内表面齐平或基本齐平。以这种方式，盖133用作流体腔室120的内部容积(以及内部容积中包含的任何流体)与搅拌机构之间的隔离壁。该隔离壁可保护机构免受流体侵害，并减少了可能发生污染的表面。

在使用中，流通池110可以接收多相流体。在一些实施例中，这可以是连续的多相流体流，连续的多相流体流出出口119，或者可以是离散量的多相流体。

在离散样品的情况下，多相流体可通过入口118提供给流体腔室120。在一些实施例中，入口118和出口119可以在流体被提供给腔室120之后被密封。一旦被接收在腔室中，超声探头130就由控制器致动以搅拌流体。由探头130施加的方向力导致泵送作用，该泵送作用作用在腔室120内包含的流体上并使流体流动。由于流体腔室120的形状和探头130的切向布置，泵送动作引起围绕腔室120的定向流(由箭头F表示)，通过开口125并穿过测量表面155a。流体的这种运动将有助于确保多相流体保持均匀或充分混合，并减少流体成分粘附到流体腔室120的表面和折射计的成分的机会。此外，使用超声探头意味着空化还可以产生进一步的随机混合，这有助于进一步提高流体混合的效果。这也具有清洁功能，因为它将导致附着在表面上的组件脱落。

当流体在腔室120周围流动并流过测量表面155a时，可以激活折光仪150以测量流体的性质，例如流体的折射率。由于流体是均匀的或充分混合的，因此所进行的测量将非常准确，并且可以代表整个流体。在情况下，可以调节提供给探头130的功率以避免在测量阶段期间的气蚀。

一旦完成测量，就可以通过出口119将流体从流体腔室120中排出。取决于流体的性质，在去除流体时保持搅拌，保持均匀性或混合并降低污染的风险可能是有利的。然而，对于所有的多相流体来说，这可能不是必需的，例如，流体在流向出口119或从出口119流出的运动可能足以在短时间移除期间保持均质或混合。流体的去除可以包括用第二清洗流体例如水冲洗腔室120，或者可以简单地包括例如通过施加真空来去除流体。由于降低了污染的可能性，在一些实施例中，可以通过引入新的多相流体样品来去除流体。

可替代地，可以通过入口118向腔室120中提供多相流体的连续流(因此，也可以是从出口119流出的流体的连续流)。当以这种方法使用时，探头130可以被连续地致动并保持流体从中流过。例如，连续流动可用于测试大量的单一类型的流体。

在图5中描绘了本发明的第二实施例，其中在折射计250上有流通池210。流通池包括壳体215，流体腔室220位于壳体215中。流体腔室220包括作为壳体215的内表面的侧壁216和内部容积。腔室220是圆柱形的，并且具有位于圆柱体的下端面的开口225。流通池210还设有入口218和出口219，入口218和出口219延伸穿过壳体215并穿过侧壁216以与流体腔室220连通。在这个实施例中，入口218向垂直于中心轴的腔室220的底部(即，邻近开口225)提供流体流。出口119设置在流体腔室220的顶部，该顶部垂直于流体腔室的中心轴(即，穿过圆柱体的每个圆形横截面的轴线)。以这种方式，流体的流动在该实施例中，入口118和出口119也位于圆柱形流体腔室220的相对侧。

流通池210还包括超声探头230形式的搅拌装置。探头230具有与探头230相同的结构，因此包括搅拌机构(不可见)和用作隔离壁的盖233。在该实施例中，探头230位于流体腔室220的顶部，向下面对流体腔室220的内部容积。特别是，探头230通过设置在壳体215顶部中的孔214定位，孔214延伸穿过流体腔室220的顶壁。因此，探头230可以插入到与流体腔室220的内部容积220a相邻的位置。探头230以盖233定向，该盖233与流体腔室220的顶部形成连续的壁，并且位于流体腔室220的内部容积和搅拌机构之间。通过提供连续的表面，可以提供收集点和死流的角和边缘的数量减少了，因此降低了污染的风险。此外，与前述实施例一样，盖233因此在位于流体腔室220中的流体与搅拌机构之间形成隔离壁。在该实施例中，腔室220的宽度类似于探头230的宽度，因此探头230可以在腔室220的整个宽度上作用于流体，从而促进有效混合。

如上所述，流通池210位于折光仪250上。折光仪250包括在其上表面上限定测量表面255a的棱镜255和围绕棱镜255的棱镜板256。在该实施例中，棱镜板256的上表面256b与测量表面255a在同一平面中，从而它们限定平坦的表面。流通池210的开口225位于棱镜255的正上方，而接口217(在这种情况下为壳体215的下表面)与棱镜板256的上表面256b形成密封。

该流通池210的使用与第一实施例类似，因为多相流体通过入口218进入流体腔室220。探头230将搅拌腔室220内的流体，以引起流体的运动和均匀化或混合，并且可以通过折光仪250来测量流体的光学性质。当多相流体连续流入腔室220时，此实施例特别有效。

图6显示了另一实施例，其中存在一个组件300，该组件300包括一个位于折光仪350表面顶部的流通池310。流通池310和折光仪350类似于先前实施例，例如流通池310包括壳体315，在壳体315内限定了具有侧壁316，内部容积320a和开口325的流体腔室320。探头330也与图4的那些相同，因为它们具有包含在探头壳体内的搅拌机构337。折光仪350的相似之处在于它包括一个限定测量表面355a的棱镜355，并具有一个围绕棱镜356的棱镜板356。棱镜板356具有平坦的上表面356a和倾斜表面356b，并且布置成使得倾斜表面356b紧邻测量表面355a并且朝向测量表面355a倾斜。然而，在该实施例中，流通池310的壳体315与折光仪的壳体成一体，使得它们限定单个装置300，其中接口是整体连接的一部分。

该实施例在许多其他方面也与图1至5的不同，包括流体腔室320的形状和构造以及诸如探头330之类的相关组件。特别是，流通池310的腔室320具有倒锥形形状(即，其具有锥形形状，但是最大直径在腔室320的底部，而最窄的直径在腔室320的顶部。开口325设置在流体腔室320的底部，即，倒圆锥形状的最宽处。弯曲壁316提供涡流腔室设计，该涡流腔室设计鼓励流体流向圆周运动。此外，在该实施例中，入口318设置在流体腔室320中的中间高度附近，并且偏离由圆锥形(即切向)限定的中心轴，当注入到腔室中的流体将开始跟随围绕流体腔室320的侧壁316时，这鼓励围绕流体腔室的流动。

在该实施例中，探头330被容纳在设置在壳体315中的孔314内，但是这些孔314不穿过流体腔室316的侧壁316。相反，孔314在流体腔室320的外部。因此，当探头330被接收到孔314中时，每个探头330的搅拌机构337通过盖333和侧壁315与流体腔室320的内部容积分开，盖333和侧壁315一起提供了隔离壁。在该实施例中，在孔314的点处的流体腔室320的侧壁316足够薄，使得搅拌机构仍可以搅拌流体腔室320内的流体。此外，在该实施例中，探头330相对于圆锥形的中心轴成一定角度，从而指向腔室320和开口325的底部。由于探头330的定向性质，这导致邻近或在测量表面上的流体的更多搅拌，从而增加了该区域周围的流体流动和搅拌。而且，尽管从图6的横截面中看不到，但是每个探头330都偏离中心轴(如果从平面图观察)，使得方向力基本上是切向的，从而进一步促进了旋转流动。在该实施例中的另一个区别是出口319位于圆锥形的尖端(即，在流体腔室320的顶部)。由于当流体被拉动或推过出口319时可旋转，流体为流体腔室320提供清洁功能，因此这是有利的。

尽管在上述实施例中，搅拌装置130、230、330是超声探头，但是应当理解，其他类型的搅拌装置将是合适的。例如，其他基于声音的搅拌机制可用于搅拌流体，同时被隔离壁隔开。

类似地，尽管在以上实施例中使用了折光仪150、250、350，但是应当理解，可以使用其他测量装置来测量测量表面上的流体的性质。例如，光学分析装置，例如用于浊度测量，光谱测量或颜色测量的光学装置。

通过研究附图，公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时可以理解和实现所公开的实施例的其他变型。例如：

在本发明的实施例中使用的搅拌装置可以被布置为连续地搅拌流体流，或者在其他实施例中，搅拌装置可提供间歇搅拌，例如以便破坏流体流动并引起进一步的湍流和混合。

尽管隔离壁被示为在超声探头的前部的单个覆盖层或与侧壁组合的覆盖，但是应当理解，可以存在隔离壁的其他构造。类似地，搅拌装置的位置可以不与侧壁或顶壁齐平，并且可以延伸超过流体腔室的侧壁或壁的顶部。在这样的实施例中，盖可以例如接触侧壁或顶壁的内表面和/或可以在搅拌装置的壳体的一部分上延伸。在其他实施例中，盖可以包围搅拌机构的一侧以上，或者可以完全包围搅拌机构。

Claims (15)

1.一种与分析装置(150、250、350)一起使用的流通池(110、210、310)，所述分析装置(150、250、350)具有测量表面(155a、255a、355a)，可以在所述测量表面(155a、255a、355a)上接收要测量的多相流体，所述流通池(110、210、310)包括：

壳体(115、215、315)，其包括用于连接至分析装置(150、250、350)的接口(117、217)；

流体腔室(120、220、320)，其设置在壳体(115、215、315)中，所述流体腔室(120、220、320)包括侧壁(116、216、316)，所述侧壁(116、216、316)至少部分地限定用于容纳多相流体的内部容积(120a、220a、320a)和开口(125、225、325)，所述开口(125、225、325)设置成当所述壳体(115、215、315)的接口(117、217)连接到所述分析装置(150、250、350)时，将容纳在所述内部容积(120a、220a、320a)中的多相流体提供给所述分析装置(150、250、350)的测量表面(155a、255a、355a)；和

搅拌装置(130、230、330)，其包括搅拌机构(137、237、337)，所述搅拌机构(137、237、337)适于搅拌所述流体腔室(120、220、320)的内部容积(120a、220a、320a)内的多相流体，并导致流体移动通过所述开口(125、225、325)或在开口内移动，从而将流体提供给分析装置(150、250、350)的测量表面(155a、255a、355a)，

其中，搅拌机构通过隔离壁(133、233、316、333)与内部容积(120a、220a、320a)分离。

2.根据权利要求1所述的流通池(110、210、310)，其中所述隔离壁(133、233、316、333)是所述流体腔室(120、220、320)的侧壁(316)。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的流通池(110、210、310)，其中，所述搅拌装置(130、230、330)包括盖(133、233、333)，并且所述隔离壁(133、233、316、333)包括所述盖。

4.根据前述权利要求中任一项所述的流通池(110、210、310)，其中所述流体腔室(120、220、320)的侧壁包括孔，并且其中所述搅拌装置(130、230、330)位于孔中或穿过孔。

5.根据前述权利要求中任一项所述的流通池(110、210、310)，其中所述流体腔室(120、220、320)的侧壁(116、216、316)布置成将多相流体流的至少一部分引向所述开口(125、225、325)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的流通池(110、210、310)，其中，所述搅拌装置(130、230、330)适于使用声波来搅拌多相流体，可选地，其中，所述搅拌装置(130、230、330)包括超声波发生器。

7.根据前述权利要求中任一项所述的流通池(110、210、310)，其中，所述流体腔室(120、220、320)是具有中心轴的涡流腔室；并且其中所述搅拌装置(130、230、330)适于使多相流体围绕涡流腔室的中心轴流动，可选地，其中所述搅拌装置(130、230、330)适于在多相流体上提供方向力，以使多相流体在涡流腔室周围流动，所述方向力的方向与所述涡流腔室的中心轴相切。

8.根据权利要求7所述的流通池(110、210、310)，其中，所述流通池(110、210、310)还包括第二搅拌装置(130、230、330)，所述第二搅拌装置(130、230、330)包括搅拌机构(137、237、337)，以及第一搅拌装置和第二搅拌装置(130、230、330)的搅拌机构(137、237、337)布置成使得多相流体绕着所述涡流腔室的中心轴流动，

可选地，其中第一搅拌装置和第二搅拌装置(130、230、330)的搅拌机构(137、237、337)每个都适于在多相流体上提供方向力，以使得多相流体围绕所述涡流腔室的中心轴流动，所述方向力的方向在与所述涡流腔室相切的方向上。

9.根据权利要求7或8所述的流通池(110、210、310)，其中所述流体腔室(120、220、320)的开口(125、225、325)位于所述涡流腔室的中心轴上。

10.根据前述权利要求中任一项所述的流通池(110、210、310)，其中所述流体腔室(120、220、320)具有大致圆柱形、球形、圆锥形或两端尖的椭圆棱柱形。

11.根据前述权利要求中任一项所述的流通池(110、210、310)，还包括：

流体入口，其流体地连接到所述流体腔室(120、220、320)，用于向腔室提供样品；和/或

密封表面，其位于所述流体腔室(120、220、320)的开口(125、225、325)周围，适于当装置靠着所述分析装置(150、250、350)的测量表面(155a、255a、355a)定位且所述开口(125、225、325)与所述测量表面(155a、255a、355a)流体连通时，密封所述开口(125、225、325)。

12.一种用于测量多相流体样品的性质的组件，所述组件包括：

分析装置(150、250、350)，其包括用于接收要测量的流体的测量表面(155a、255a、355a)；和

流通池(110、210、310)，其连接到所述分析装置(150、250、350)，所述流通池(110、210、310)包括：

壳体(115、215、315)；

流体腔室(120、220、320)，其设置在壳体(115、215、315)中，所述流体腔室(120、220、320)包括侧壁(116、216、316)，所述侧壁(116、216、316)限定用于容纳多相流体的内部容积(120a、220a、320a)和开口(125、225、325)；和

搅拌装置(130、230、330)，其包括搅拌机构(137、237、337)，所述搅拌机构(137、237、337)适于搅拌所述流体腔室(120、220、320)的内部容积(120a、220a、320a)内的多相流体，所述搅拌机构(137、237、337)通过隔离壁(133、233、316、333)与所述内部容积(120a、220a、320a)分开，

其中所述开口(125、225、325)定位成将所述流体腔室(120、220、320)与所述测量表面(155a、255a、355a)流体连接且其中所述流通池(110、210、310)适于使得所述搅拌装置(130、230、330)引起流体移动通过所述开口(125、225、325)或在所述开口(125、225、325)内移动。

13.根据权利要求12所述的组件，

其中所述分析装置(150、250、350)是光学性质测量装置，可选地，其中所述分析装置(150、250、350)是折光仪(150、250、350)；和/或

其中，所述流通池(110、210、310)是根据权利要求1至11中任一项所述的流通池(110、210、310)。

14.一种用于测量多相流体(5)的性质的方法，所述方法包括：

提供根据权利要求12至13所述的组件；

向所述流通池(110、210、310)的流体腔室(120、220、320)提供多相流体；

在所述流体腔室(120、220、320)中搅拌多相流体，以使多相流体样品流过所述测量表面(155a、255a、355a)；以及

在所述测量表面(155a、255a、355a)上测量多相流体的性质。

15.根据权利要求14所述的方法，

其中，所述测量表面(155a、255a、355a)是折光仪(150、250、350)的棱镜表面(155a、255a、355a)，并且其中在所述测量表面(155a、255a、355a)上测量多相流体的性质的步骤包括测量多相流体(5)的折射率；和/或

其中多相流体选自：含固体的液体、至少两种不混溶的液体的混合物或含气体的液体。

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