CN113640059A - 全自动的液体样品真空采集装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种全自动的液体样品真空采集装置及控制方法，装置中，进液管贯穿取样器顶端且伸入第一封闭中空部的下部以导入液体样品，进液管设有第一电动阀门，排样口设有第五电动阀门，缓冲器具有容纳气体的第二封闭中空部，联通管两端分别连通取样器和缓冲器，联通管设有连通取样器与大气环境的支路，支路设有第六电动阀门以控制支路连通或断开大气环境，第三电动阀门，其设在联通管位于取样器和真空压力传感器之间的位置，第四电动阀门设在联通管位于缓冲器和真空压力传感器之间的位置，液位传感器设在第一封闭中空部以测量液位数据。全自动的液体样品真空采集装置实现真空状态下，智能化、准确的对液体定量取样。

Description

全自动的液体样品真空采集装置及控制方法

技术领域

本发明涉及真空流体采集技术领域，尤其涉及一种全自动的液体样品真空采集装置及控制方法。

背景技术

在我国的各个产业领域，都存在着大量的真空流体采集工作，但是因为真空环境的原因，导致了采样工作的各种不便，现有的一些装置存在机械化程度不高、取样不精确、样品泄露等问题。为了克服现有技术的不足,本发明提供一种全自动液体样品真空采集装置及控制方法。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的目的是提供一种全自动的液体样品真空采集装置及控制方法，其可以实现真空状态下，智能化、准确的对液体定量取样；可以保证取样时真空度平稳，不发生被取样设备漏气等问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的一种全自动的液体样品真空采集装置包括：

取样器，其具有容纳液体样品的第一封闭中空部，

进液管，其贯穿所述取样器顶端且伸入所述第一封闭中空部的下部以导入液体样品，进液管设有第一电动阀门，

排样口，其设在所述取样器底部，所述排样口设有第五电动阀门，

缓冲器，其具有容纳气体的第二封闭中空部，

排气管，其包括伸入所述第一封闭中空部的上部的第一端和伸入所述第二封闭中空部的下部的第二端，所述排气管在第二封闭中空部靠近第二端位置处设有第七电动阀门，

真空泵，其连通所述缓冲器，所述真空泵和所述缓冲器之间设有第二电动阀门，

联通管，其两端分别连通取样器和缓冲器，所述联通管设有连通取样器与大气环境的支路，所述支路设有第六电动阀门以控制支路连通或断开大气环境，

真空压力传感器，其设于所述联通管以检测压力数据，

第三电动阀门，其设在所述联通管位于取样器和所述真空压力传感器之间的位置，

第四电动阀门，其设在所述联通管位于缓冲器和所述真空压力传感器之间的位置，

液位传感器，其设在所述第一封闭中空部以测量液位数据，

控制单元，其一端连接所述真空压力传感器、液位传感器，另一端连接第一至第七电动阀门和真空泵。

所述的一种全自动的液体样品真空采集装置中，响应于液位数据，控制单元控制第一电动阀门开启以及第六电动阀门和第五电动阀门的闭合，或者控制第一电动阀门闭合以及第六电动阀门和第五电动阀门开启，

响应于压力数据，控制单元控制真空泵做功以及第二电动阀门、第三电动阀门和第四电动阀门开启，或者，控制单元控制真空泵关闭以及第二电动阀门、第三电动阀门和第四电动阀门闭合。

所述的一种全自动的液体样品真空采集装置中，所述控制单元包括PLC控制装置。

所述的一种全自动的液体样品真空采集装置中，所述联通管两端分别连通取样器的顶部和缓冲器顶部。

所述的一种全自动的液体样品真空采集装置中，所述液位传感器包括自动液位计或视镜。

所述的一种全自动的液体样品真空采集装置中，所述第七电动阀门和第二电动阀门为气体单向阀。

所述的一种全自动的液体样品真空采集装置中，真空压力传感器设有真空压力表。

所述的一种全自动的液体样品真空采集装置的控制方法包括以下步骤，

开启第二电动阀门和真空泵以抽真空，真空压力传感器检测压力数据达到目标真空压力值后，关闭第二电动阀门和真空泵，打开第一电动阀门抽取液体样品，液体样品通过进液管自底部进入取样器；

液位传感器测量液位数据得到液体样品达到设定高度时，关闭第一电动阀门、第三电动阀门和第四电动阀门，开启第六电动阀门以大气连通，待内外压力平衡后，开启第五电动阀门，通过排样口将液体样品排出装置外。

所述的控制方法中，抽真空前，关闭第一电动阀门、第五电动阀门和第六电动阀门后，开启第二电动阀门、第三电动阀门和第四电动阀门，启动真空泵开始抽真空，真空压力传感器检测压力数据达到目标真空压力值后，自动关闭第二电动阀门，真空泵停机，待压力稳定预定时刻，如真空压力值波动超出预定波动值，再次启动真空泵直到真空压力值波动小于预定波动值。

所述的控制方法中，当第四电动阀门关闭时，通过控制第七电动阀门的开闭以调节取样器的压力。

在上述技术方案中，本发明提供的一种全自动的液体样品真空采集装置，具有以下有益效果：与现有技术相比，全自动的液体样品真空采集装置通过包含压力传感器、液位传感器、阀门及PLC控制装置的控制单元智能化控制运行，降低了人力资源的消耗，提高了采集工作的稳定性和效率，也提高了装置的使用寿命。装置具有三重保护机制：空腔保护，气流方向保护，液位保护，空腔保护中，设置缓冲器，防止取样过度对真空泵造成损坏，气流方向保护中，第二电动阀门为气体流向由装置内到外的气体单向阀，防止因故导大气内流而造成真空度变化，从而确保取样准确。液位保护中，液位传感器能够实时监测液位变化并控制进液装置关闭，防止因取样过量导致液体样品流向缓冲器。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的全自动的液体样品真空采集装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

参见图1所示，在一个实施例中，本发明的一种全自动的液体样品真空采集装置包括，

取样器1，其具有容纳液体样品的第一封闭中空部，

进液管7，其贯穿所述取样器1顶端且伸入所述第一封闭中空部的下部以导入液体样品，进液管7设有第一电动阀门12，

排样口11，其设在所述取样器1底部，所述排样口11设有第五电动阀门18，

缓冲器2，其具有容纳气体的第二封闭中空部，

排气管8，其包括伸入所述第一封闭中空部的上部的第一端和伸入所述第二封闭中空部的下部的第二端，所述排气管8在第二封闭中空部靠近第二端位置处设有第七电动阀门17，

真空泵3，其连通所述缓冲器2，所述真空泵3和所述缓冲器2之间设有第二电动阀门13，

联通管9，其两端分别连通取样器1和缓冲器2，所述联通管9设有连通取样器1与大气环境的支路10，所述支路10设有第六电动阀门16以控制支路10连通或断开大气环境，

真空压力传感器5，其设于所述联通管9以检测压力数据，

第三电动阀门14，其设在所述联通管9位于取样器1和所述真空压力传感器5之间的位置，

第四电动阀门15，其设在所述联通管9位于缓冲器2和所述真空压力传感器5之间的位置，

液位传感器6，其设在所述第一封闭中空部以测量液位数据，

控制单元，其一端连接所述真空压力传感器5、液位传感器6，另一端连接第一至第七电动阀门17和真空泵3。

所述的一种全自动的液体样品真空采集装置的优选实施例中，响应于液位数据，控制单元控制第一电动阀门12开启以及第六电动阀门16和第五电动阀门18的闭合，或者控制第一电动阀门12闭合以及第六电动阀门16和第五电动阀门18开启，

响应于压力数据，控制单元控制真空泵3做功以及第二电动阀门13、第三电动阀门14和第四电动阀门15开启，或者，控制单元控制真空泵3关闭以及第二电动阀门13、第三电动阀门14和第四电动阀门15闭合。

所述的一种全自动的液体样品真空采集装置的优选实施例中，所述控制单元包括PLC控制装置。

所述的一种全自动的液体样品真空采集装置的优选实施例中，所述联通管9两端分别连通取样器1的顶部和缓冲器2顶部。

所述的一种全自动的液体样品真空采集装置的优选实施例中，所述液位传感器6包括自动液位计或视镜。

所述的一种全自动的液体样品真空采集装置的优选实施例中，所述第七电动阀门17和第二电动阀门13为气体单向阀。

所述的一种全自动的液体样品真空采集装置的优选实施例中，真空压力传感器5设有真空压力表4。

在一个实施例中，真空采集装置包括取样单元、抽真空单元及控制单元。抽真空单元包括缓冲器、真空泵、进气管、排气管和第二电动阀门。控制单元包括压力传感器、液位传感器、第一电动阀门、第二电动阀门、第三电动阀门、第四电动阀门、第五电动阀门、第六电动阀门以及PLC控制装置组成。PLC控制装置与压力传感器、液位传感器、以及各个电动阀门无线连接。

在一个实施例中，液体样品真空采集装置,包括取样器1、缓冲器2、真空泵3、真空压力表4、真空压力传感器5、液位传感器6，如自动液位计、进液管7、排气管8，如气体单向阀、排样口11以及第一电动阀门12、第二电动阀门13，如气体单向阀、第三电动阀门14、第四电动阀门15、第五电动阀门18、第六电动阀门16、第七电动阀门17，如气体单向阀。

在一个实施例中，取样器1、液位传感器6，取样器1的底部通过管道连接第五电动阀门18，第五电动阀门18的另一端连接排样口11，取样器1的顶部连接第一电动阀门12，第一电动阀门12的另一端连接进液管7，进液管7的另一端延伸至取样器1的内腔底部，取样器1的顶部分别通过管道连接第三电动阀门14、第六电动阀门16，第三电动阀门14的另一端连接真空压力表4、真空压力传感器5及第四电动阀门15，第四电动阀门15的另一端与缓冲器2的顶部连接，管道的一部分为排气管8，管道的另一部分为进气管9，排气管8的另一端插入取样器1的内腔，进气管9的另一端延伸至缓冲器2的内腔底部，第二电动阀门13的一端连接排气管10，排气管10的一端插入缓冲器2的内腔，第二电动阀门13的一端通过管道连接真空泵3。

在一个实施例中，第一电动阀门12连接液位传感器6，当采样量达到设定值后，由液位传感器6给出信号，命令第一电动阀门12关闭，停止取样。

在一个实施例中，第五电动阀门18连接真空压力传感器5：排样时，第六电动阀门16打开，取样器内外大气联通，这时真空压力传感器5给出信号，命令第五电动阀门18开启，开始排样。

在一个实施例中，第五电动阀门18连接液位传感器6：排样结束后，液位传感器6给出信号，命令第五电动阀门18关闭，停止排样。

在一个实施例中，取样单元主要由取样器1、真空压力表4、真空压力传感器5、液位传感器6、进液管7、排气管8、排样口11以及第一电动阀门12、第三电动阀门14、第四电动阀门15、第五电动阀门18及第六电动阀门16组成。抽真空单元主要由缓冲器2、真空泵3、进气管9、排气管10和第二电动阀门13组成。控制单元主要由压力传感器5、液位传感器6、第一电动阀门12、第二电动阀门13、第三电动阀门14、第四电动阀门15、第五电动阀门18、第六电动阀门16以及PLC控制装置组成。

所述的一种全自动的液体样品真空采集装置的控制方法包括以下步骤，

开启第二电动阀门13和真空泵3以抽真空，真空压力传感器5检测压力数据达到目标真空压力值后，关闭第二电动阀门13和真空泵3，打开第一电动阀门12抽取液体样品，液体样品通过进液管7自底部进入取样器1；

液位传感器6测量液位数据得到液体样品达到设定高度时，关闭第一电动阀门12、第三电动阀门14和第四电动阀门15，开启第六电动阀门16以大气连通，待内外压力平衡后，开启第五电动阀门18，通过排样口11将液体样品排出装置外。

取样过程中，由PLC控制装置实现智能监控，能够在减少损耗的情况下，智能化、准确的定量取样，且能保证取样时真空度平稳，不发生漏气等问题，效果显著。

所述的控制方法的优选实施方式中，抽真空前，关闭第一电动阀门12、第五电动阀门18和第六电动阀门16后，开启第二电动阀门13、第三电动阀门14和第四电动阀门15，启动真空泵3开始抽真空，真空压力传感器5检测压力数据达到目标真空压力值后，自动关闭第二电动阀门13，真空泵3停机，待压力稳定预定时刻，如真空压力值波动超出预定波动值，再次启动真空泵3直到真空压力值波动小于预定波动值。

所述的控制方法的优选实施方式中，当第四电动阀门15关闭时，通过控制第七电动阀门17的开闭以调节取样器1的压力。

所述的控制方法的优选实施方式中，取样控制中，在PLC控制装置设定一个目标真空压力值，第二电动阀门13打开，命令启动真空泵，开始对装置内抽真空，使装置内存在负压。当达到真空压力设定值后，先命令关闭第二电动阀门13，然后关闭真空泵，停止抽真空。待装置内气压稳定后，打开第一电动阀门12，开始通过系统真空度从被取样设备中抽取液体样品，液体样品通过进液管7自底部进入取样器1；进液时可以同步开启光源12，通过视镜13观察液位情况；待液体样品达到设定高度时，通过液位传感器6给出关闭第一电动阀门12的命令；待系统稳定后，关闭第三电动阀门14和第四电动阀门15，开启第六电动阀门16，将系统与大气连通，待内外压力平衡后，开启第五电动阀门18，通过排样口11将液体样品排出装置外。完成一次取样的工作。

所述的控制方法的优选实施方式中，稳定真空度控制中，关闭系统第一电动阀门12、第五电动阀门18、第六电动阀门16，开启第二电动阀门13、第三电动阀门14、第四电动阀门15，启动真空泵，开始抽真空，待系统真空度达到设定值，关闭第二电动阀门13；为保证系统有稳定的真空度，上述抽真空过程可以重复2-3次。

所述的控制方法的优选实施方式中，排样控制中，

一个实施例中，真空泵系统自动启停控制，PLC中输入一个真空压力值，启动抽真空命令，第一电动阀门12、第五电动阀门18、第六电动阀门16自动关闭，第二电动阀门13开启，系统自动检测各个阀门的开度情况，各阀门开度正确后，真空泵自动启动，开始抽真空；待真空压力值(真空由压力传感器5测量真空压力值)达到设定值后，自动关闭第二电动阀门13，系统自动检测各个阀门的开度情况，各阀门开度正确后，真空泵停机。

待系统压力稳定60秒，如果真空压力值波动较大，再次启动抽真空系统；如果真空压力值波动较小，将进行下一步取样工作。

一个实施例中，进液自动启停，在系统真空状态下，在PLC中输入启动进样命令，第一电动阀门12开启，液体样品由进液管7进入取样器，待液位高度达到设定值，液位传感器6给出停止进样命令，第一电动阀门12关闭，完成从被取样设备中的取样过程。

一个实施例中，排样自动启停，在系统真空状态下，在PLC中输入启动排样命令，第三电动阀门14、第四电动阀门15自动关闭，第六电动阀门16开启，使取样器与大气连通，待内外压力平衡后，开启第五电动阀门18，完成排样工作。

最后应该说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本申请中的实施例，本领域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它实施例，都属于本申请保护的范围。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (10)

1.一种全自动的液体样品真空采集装置，其特征在于，其包括：

取样器，其具有容纳液体样品的第一封闭中空部，

进液管，其贯穿所述取样器顶端且伸入所述第一封闭中空部的下部以导入液体样品，进液管设有第一电动阀门，

排样口，其设在所述取样器底部，所述排样口设有第五电动阀门，

缓冲器，其具有容纳气体的第二封闭中空部，

排气管，其包括伸入所述第一封闭中空部的上部的第一端和伸入所述第二封闭中空部的下部的第二端，所述排气管在第二封闭中空部靠近第二端位置处设有第七电动阀门，

真空泵，其连通所述缓冲器，所述真空泵和所述缓冲器之间设有第二电动阀门，

联通管，其两端分别连通取样器和缓冲器，所述联通管设有连通取样器与大气环境的支路，所述支路设有第六电动阀门以控制支路连通或断开大气环境，

真空压力传感器，其设于所述联通管以检测压力数据，

第三电动阀门，其设在所述联通管位于取样器和所述真空压力传感器之间的位置，

第四电动阀门，其设在所述联通管位于缓冲器和所述真空压力传感器之间的位置，

液位传感器，其设在所述第一封闭中空部以测量液位数据，

控制单元，其一端连接所述真空压力传感器和液位传感器，另一端连接第一至第七电动阀门和真空泵。

2.根据权利要求1所述的一种全自动的液体样品真空采集装置，其特征在于，响应于液位数据，控制单元控制第一电动阀门开启以及第六电动阀门和第五电动阀门的闭合，或者控制第一电动阀门闭合以及第六电动阀门和第五电动阀门开启，

响应于压力数据，控制单元控制真空泵做功以及第二电动阀门、第三电动阀门和第四电动阀门开启，或者，控制单元控制真空泵关闭以及第二电动阀门、第三电动阀门和第四电动阀门闭合。

3.根据权利要求1所述的一种全自动的液体样品真空采集装置，其特征在于，所述控制单元包括PLC控制装置。

4.根据权利要求1所述的一种全自动的液体样品真空采集装置，其特征在于，所述联通管两端分别连通取样器的顶部和缓冲器顶部。

5.根据权利要求1所述的一种全自动的液体样品真空采集装置，其特征在于，所述液位传感器包括自动液位计或视镜。

6.根据权利要求1所述的一种全自动的液体样品真空采集装置，其特征在于，所述第七电动阀门和第二电动阀门为气体单向阀。

7.根据权利要求1所述的一种全自动的液体样品真空采集装置，其特征在于，真空压力传感器设有真空压力表。

8.权利要求1-7中任一项所述的一种全自动的液体样品真空采集装置的控制方法，其特征在于，其包括以下步骤，

开启第二电动阀门和真空泵以抽真空，真空压力传感器检测压力数据达到目标真空压力值后，关闭第二电动阀门和真空泵，打开第一电动阀门抽取液体样品，液体样品通过进液管自底部进入取样器；

液位传感器测量液位数据得到液体样品达到设定高度时，关闭第一电动阀门、第三电动阀门和第四电动阀门，开启第六电动阀门以大气连通，待内外压力平衡后，开启第五电动阀门，通过排样口将液体样品排出装置外。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，抽真空前，关闭第一电动阀门、第五电动阀门和第六电动阀门后，开启第二电动阀门、第三电动阀门和第四电动阀门，启动真空泵开始抽真空，真空压力传感器检测压力数据达到目标真空压力值后，自动关闭第二电动阀门，真空泵停机，待压力稳定预定时刻，如真空压力值波动超出预定波动值，再次启动真空泵直到真空压力值波动小于预定波动值。

10.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，当第四电动阀门关闭时，通过控制第七电动阀门的开闭以调节取样器的压力。

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