CN115055146B - 自动补液装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自动补液装置，所述自动补液装置包括：支撑架、补液件、封堵件和浮力驱动组件，补液件与支撑架相连，补液件具有储液腔室、排液通道和封堵腔室，储液腔室与排液通道相连通，封堵腔室与排液通道相连通，封堵件设在封堵腔室内，封堵件沿封堵腔室的延伸方向在第一位置和第二位置之间可移动，在第一位置，封堵件的至少部分位于排液通道内以用于封堵排液通道，在第二位置，封堵件打开排液通道，浮力驱动组件设在反应容器内且漂浮在反应容器内的溶液上，浮力驱动组件可随反应容器内溶液的液位变化上下浮动并驱动封堵件在第一位置和第二位置之间移动，从而实现补液件自动补液的效果。

Description

自动补液装置
技术领域
本发明涉及实验设备技术领域，尤其涉及一种自动补液装置。
背景技术
化学实验中的一些化学反应过程是在敞口的反应容器内进行反应，例如硫化镍通氧时的硫酸浸出反应、焙烧渣碱除砷反应、高冰镍硫酸浸出反应等浸出反应。部分常压浸出反应过程中，会蒸发大量的水，进而导致液位降低。不补充水分，会影响反应的浸出效果，经常补水又会消耗人力和精力。并且，在液位不易监测的情况下，还会出现加水量不易控制，液位不准确的情况发生。
相关技术中，市面上的恒定液位系统，多需要采用传感器测量液位高度，同时采用CPU控制补水量，来实现对液位的PID控制，需要一整套的液位控制与反馈调节系统，造价较高，同时由于浸出具有温度、酸度或者碱度以及湿度较高的情况，易于损坏，此外占空间也较大，因此在当前实验室里无法大规模使用。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的实施例提出一种自动补液装置，该自动补液装置避免使用复杂的电器元件来实现自动补液的效果，具有结构简单可靠、造价较低、占空间较小的特点。
本发明实施例的自动补液装置包括：支撑架、补液件、封堵件和浮力驱动组件，所述补液件与所述支撑架相连，所述补液件具有储液腔室、排液通道和封堵腔室，所述储液腔室的下端与所述排液通道的上端相连通，所述封堵腔室与所述排液通道相连通，所述封堵件设在所述封堵腔室内，所述封堵件沿所述封堵腔室的延伸方向在第一位置和第二位置之间可移动，在所述第一位置，所述封堵件的至少部分位于所述排液通道内以用于封堵所述排液通道，在所述第二位置，所述封堵件打开所述排液通道，所述浮力驱动组件设在反应容器内且漂浮在所述反应容器内的溶液上，所述浮力驱动组件可随所述反应容器内溶液的液位变化上下浮动并驱动所述封堵件在所述第一位置和所述第二位置之间移动。
本发明实施例的自动补液装置，通过封堵件在第一位置和第二位置之间的移动，以实现补液件补液的进行和停止。将浮力驱动组件设在反应容器内，浮力驱动组件在反应容器内溶液的浮力作用下漂浮在溶液上，浮力驱动组件随着反应容器内液位的变化上下浮动并带动封堵件在第一位置和第二位置之间移动，从而实现补液件自动补液的效果。
由此，本发明实施例的自动补液装置解决了实验室里浸出反应的补液问题。
在一些实施例中，所述浮力驱动组件包括浮动件和驱动件，所述浮动件漂浮在所述反应容器内的溶液上，所述浮动件与所述驱动件相连，所述驱动件通过磁力驱动所述封堵件在所述第一位置和所述第二位置之间移动。
在一些实施例中，所述驱动件为磁棒，所述封堵件为铁块。
在一些实施例中，还包括夹持件和限位套环，所述夹持件夹设在所述反应容器的周壁上，所述夹持件与所述限位套环相连，所述浮动件的下端具有插设在所述限位套环内的限位杆。
在一些实施例中，所述浮力驱动组件还包括伸缩杆，所述伸缩杆的上下两端分别与所述浮动件和所述驱动件相连。
在一些实施例中，所述排液通道沿竖直方向延伸，所述封堵腔室沿第一方向延伸，所述排液通道的延伸方向与所述封端腔室的延伸方向之间的夹角大于40°且小于50°。
在一些实施例中，所述储液腔室的周壁上设有刻度层，所述排液通道上设有调节阀。
在一些实施例中，还包括搅拌组件，所述搅拌组件包括搅拌棒、连接杆和多个耙刺，所述搅拌棒的下端设有多个搅拌桨，所述连接杆与所述搅拌棒相连，多个所述耙刺沿所述连接杆的长度方向间隔分布在所述连接杆上。
在一些实施例中，所述搅拌棒的长度方向与所述连接杆的长度方向之间的夹角大于30°且小于90°，所述耙刺的长度方向与水平方向之间的夹角大于30°且小于60°。
在一些实施例中，还包括驱动电机，所述驱动电机的输出轴与所述搅拌棒相连。
附图说明
图1是本发明实施例的自动补液装置的示意图。
图2是本发明实施例的自动补液装置的补液件的示意图。
图3是本发明实施例的自动补液装置的浮力驱动组件示意图。
图4是本发明实施例的自动补液装置的封堵件在第一位置的示意图。
图5是本发明实施例的自动补液装置的封堵件在第二位置的示意图。
图6是本发明实施例的自动补液装置的搅拌组件的示意图。
附图标记：
支撑架1、
补液件2、储液腔室201、排液通道202、封堵腔室203、
封堵件3、
浮力驱动组件4、浮动件401、驱动件402、限位杆403、伸缩杆404、
夹持件5、限位套环6、调节阀7、
搅拌组件8、搅拌棒801、连接杆802、耙刺803、搅拌桨804。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图描述本发明实施例的自动补液装置。
如图1至图3所示，本发明实施例的自动补液装置包括：支撑架1、补液件2、封堵件3和浮力驱动组件4。
补液件2与支撑架1相连，补液件2具有储液腔室201、排液通道202和封堵腔室203。储液腔室201的下端与排液通道202的上端相连通，封堵腔室203与排液通道202相连通。封堵件3设在封堵腔室203内，封堵件3沿封堵腔室203的延伸方向在第一位置和第二位置之间可移动。在第一位置，封堵件3的至少部分位于排液通道202内以用于封堵排液通道202。在第二位置，封堵件3打开排液通道202。浮力驱动组件4设在反应容器内且漂浮在反应容器内的溶液上，浮力驱动组件4可随反应容器内溶液的液位变化上下浮动并驱动封堵件3在第一位置和第二位置之间移动。
其中，如图1所示，支撑架1包括支撑柱、支撑杆和支撑平台，支撑平台上用于放置反应容器以进行浸出反应实验。支撑柱的下端与支撑平台相连，支撑柱竖直设置。支撑杆沿上下方向可滑动地设在支撑杆上，支撑杆的右端具有套环。补液件2插设在套环内，补液件2位于反应容器的上方，补液件2内存储有反应容器内补液所需的液体。
可选地，如图1和图2所示，补液件2包括漏斗部、导管部和封堵部。储液腔室201位于漏斗部内，漏斗部的上下两端具有开口。排液通道202位于导管部，导管部的上端与漏斗部的下端相连，以使排液通道202与储液腔室201相连通。封堵腔室203位于封堵部，封堵部倾斜设置，封堵部的下端与导管部相连，以使封堵腔室203与排液通道202相连。
进一步地，如图4和图5所示，封堵件3可滑动地设在封堵腔室203内。如图4所示，封堵件3处于第一位置，封堵件3的一部分位于封堵腔室203内，封堵件3的另一部分位于排液通道202内并将排液通道202封堵。如图5所示，封堵件3处于第一位置，封堵件3将排液通道202打开，以使储液腔室201内的液体通过排液通道202排出，以实现向反应容器内补充液体。
因此，当反应容器内的溶液正产反应过程中，封堵件3处于第一位置。当反应容器需要补液时，封堵件3处于第二位置。
可选地，如图1和图3所示，通过设置浮力驱动组件4以驱动封堵件3在第一位置与第二位置之间移动。浮力驱动组件4设在反应容器内，浮力驱动组件4漂浮在反应容器内的溶液上，浮力驱动组件4随着反应容器内液位的变化而上下浮动。
需要理解的是，当反应容器内溶液的液位处于初始液位状态时，封堵件3位于第一位置。当反应容器内溶液的液位下降时(反应过程中水分蒸发导致的液位下降)，浮力驱动组件4向下移动，浮力驱动组件4驱动封堵件3从第一位置移动至第二位置，从而打开排液通道202为反应容器内溶液进行补液。补液过程中，反应容器内液位逐渐回升，以使浮力驱动组件4向上移动，浮力驱动组件4驱动封堵件3从第二位置朝第一位置的方向移动。待补液完成后，封堵件3重新回到第一位置以将排液通道202封堵，补液件2停止补液。因此，封堵件3随着液位的变化以打开和封堵排液通道202，从而实现补液件2自动补液的效果。
本发明实施例的自动补液装置，通过封堵件3在第一位置和第二位置之间的移动，以实现补液件2补液的进行和停止。将浮力驱动组件4设在反应容器内，浮力驱动组件4在反应容器内溶液的浮力作用下漂浮在溶液上，浮力驱动组件4随着反应容器内液位的变化上下浮动并带动封堵件3在第一位置和第二位置之间移动，从而实现补液件2自动补液的效果。
在一些实施例中，如图1至图5所示，浮力驱动组件4包括浮动件401和驱动件402，浮动件401漂浮在反应容器内的溶液上，浮动件401与驱动件402相连，驱动件402通过磁力驱动封堵件3在第一位置和第二位置之间移动。
可以理解的是，如图1所示，浮动件401在反应容器内溶液的浮力的作用下漂浮在溶液上，浮动件401随着反应容器内液位的变化上下浮动。浮动件401与驱动件402相连，以使浮动件401上下浮动时，浮动件401带动驱动件402上下移动。
其中，如图4所示，当反应容器内的液位处于初始液位状态时，驱动件402与封堵件3处于脱吸状态，封堵件3在自身体积和重力的作用下，封堵件3的一部分位于封堵腔室203内，封堵件3的另一部分位于排液通道202内。如图5所示，当反应容器内的液位下降后，驱动件402靠近封堵件3，驱动件402与封堵件3处于吸引状态，封堵件3在磁力的作用下从第一位置移动至第二位置。
可选地，如图1所示，浮动件401设在反应容器内，浮动件401仅随着反应容器内液位的变化上下浮动。驱动件402与浮动件401相连，驱动件402位于浮动件401的上方。如图4所示，当反应容器内的液位处于初始液位状态时，驱动件402位于封堵件3的上方。待溶液反应过程中水分蒸发导致液位下降时，驱动件402下移并逐渐靠近封堵件3，以使驱动件402与封堵件3之间的吸力逐渐增大并驱动封堵件3从第一位置朝第二位置移动。
具体地，如图1至图3所示，驱动件402为磁棒，封堵件3为铁块。磁棒沿上下方向设置，磁棒的下端与浮动件401相连。铁块的截面形状为平行四边形，铁块的上端面和下端面分别与封堵腔室203的上壁面和下壁面相接触。
在一些实施例中，如图1所示，还包括夹持件5和限位套环6，夹持件5夹设在反应容器的周壁上，夹持件5与限位套环6相连，浮动件401的下端具有插设在限位套环6内的限位杆403。
可以理解的是，如图1所示，反应容器为烧杯，夹持件5夹设在烧杯的周壁上，方便拆除，以使浮力驱动组件4可以安装在不同类型的反应容器上。限位杆403插设在限位套环6内，以使浮动件401和驱动件402竖直漂浮在液面上，随液位变化上下浮动，确保浮力驱动组件4驱动封堵件3的可靠性和稳定性。
可选地，如图1所示，夹持件5呈倒U型，限位套环6经杆与夹持件5相连，限位套环6的中心轴线沿竖直方向设置。浮动件401为耐腐蚀耐高温材质的浮子，浮动件401的下端具有限位杆403，限位杆403沿竖直方向可滑动地插设在限位套环6内。
因此，本发明实施例的自动补液装置，利用浮子、磁棒和铁块之间的联动以控制储液腔室201内的液体进入反应容器内，结构简单，造价较低，避免使用复杂的电子液位控制和反馈调节系统。
在一些实施例中，如图1和图3所示，浮力驱动组件4还包括伸缩杆404，伸缩杆404的上下两端分别与浮动件401和驱动件402相连。
其中，将浮动件401与驱动件402通过伸缩杆404相连，以使浮动件401与驱动件402之间的距离可调，使用上较为灵活，也使浮力驱动组件4能够适应不同浸出反应的溶液的液位。
可选地，如图3所示，伸缩杆404沿上下方向设置，伸缩杆404的上端与磁棒的下端相连，伸缩杆404的下端与浮子的上端相连。进一步地，如图1所示，夹持件5上的限位套环6有两个，限位杆403插设在其中位于浮子下方的限位套环6内，伸缩杆404插设在其中位于浮子上方的限位套环6内，从而使浮力驱动组件4竖直漂浮在液面上，提高浮力驱动组件4漂浮的平稳性。
在一些实施例中，如图1和图2所示，排液通道202沿竖直方向延伸，封堵腔室203沿第一方向延伸，排液通道202的延伸方向与封端腔室的延伸方向之间的夹角大于40°且小于50°。
可以理解的是，第一方向与竖直方向之间的夹角大于40°且小于50°，封堵腔室203内的封堵件3在脱离驱动件402的磁吸后，以便于封堵件3从第二位置滑动至第一位置对排液通道202进行封堵。
可选地，如图1和图2所示，封堵腔室203位于排液通道202的左侧，排液通道202的延伸方向与封端腔室的延伸方向之间的夹角为45°。
在一些实施例中，如图2所示，储液腔室201的周壁上设有刻度层(图中未示出)，排液通道202上设有调节阀7。
其中，补液件2的漏斗部为透明材质，刻度层设在储液腔室201的周壁上。在反应容器内溶液反应结束后，可根据刻度变化以记录反应过程中所补充溶液的量。
可选地，如图2所示，调节阀7设在排液通道202的上端，调节阀7用于控制补液过程中液体的流速。
在一些实施例中，如图1和图6所示，还包括搅拌组件8，搅拌组件8包括搅拌棒801、连接杆802和多个耙刺803，搅拌棒801的下端设有多个搅拌桨804，连接杆802与搅拌棒801相连，多个耙刺803沿连接杆802的长度方向间隔分布在连接杆802上。
可以理解的是，反应容器内溶液的浸出反应的过程中需通过搅拌棒801搅拌溶液以提高反应效率。反应过程中水分蒸发会产生大量气泡，导致液面上堆积大量泡沫，泡沫会影响实验人员观察反应容器内液位的实际高低。因此，通过在搅拌棒801上设置耙刺803，利用耙刺803对气泡施加交叉剪切力，从而达到刺破气泡的效果，避免泡沫在液面上堆积。并且，耙刺803为物理消泡，不引入化学消泡剂，对浸出反应无影响。
可选地，如图6所示，搅拌桨804为两个，两个搅拌桨804对称设置在搅拌棒801的左右两侧，搅拌桨804用于提高搅拌效率。连接杆802位于搅拌桨804的上方，连接杆802为两个，两个连接杆802对称设置在搅拌棒801的左右两侧。每个连接杆802上均设有四个耙刺803，四个耙刺803沿连接杆802的长度方向间隔布置。此外，搅拌桨804、连接杆802和耙刺803的数量根据实际使用情况而定。
在一些实施例中，如图1和图6所示，搅拌棒801的长度方向与连接杆802的长度方向之间的夹角大于30°且小于90°，耙刺803的长度方向与水平方向之间的夹角大于30°且小于60°。可以理解的是，将连接杆802和耙刺803均倾斜设置，以提高耙刺803刺破气泡的有效性。
可选地，如图6所示，搅拌棒801的长度方向与连接杆802的长度方向之间的夹角为80°，连接杆802的下端与搅拌棒801相连。耙刺803的长度方向与水平方向之间的夹角为50°，以使耙刺803随搅拌棒801同步转动时，可交叉消泡，提高消泡的效率。
在一些实施例中，如图1所示，还包括驱动电机(图中未示出)，驱动电机的输出轴与搅拌棒801相连。驱动电机设在支撑架1上，驱动电机的输出轴的中心轴线与搅拌棒801的中心轴线共轴。驱动电机运行，搅拌棒801绕自身的中心轴线转动。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，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；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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，除非另有明确的限定。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“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管已经示出和描述了上述实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种自动补液装置，其特征在于，包括：
支撑架；
补液件，所述补液件与所述支撑架相连，所述补液件具有储液腔室、排液通道和封堵腔室，所述储液腔室的下端与所述排液通道的上端相连通，所述封堵腔室与所述排液通道相连通；
封堵件，所述封堵件设在所述封堵腔室内，所述封堵件沿所述封堵腔室的延伸方向在第一位置和第二位置之间可移动，在所述第一位置，所述封堵件的至少部分位于所述排液通道内以用于封堵所述排液通道，在所述第二位置，所述封堵件打开所述排液通道；
浮力驱动组件，所述浮力驱动组件包括浮动件、驱动件和伸缩杆，所述伸缩杆的上下两端分别与所述浮动件和所述驱动件相连，所述驱动件为磁棒，所述封堵件为铁块，所述浮动件设在反应容器内且漂浮在所述反应容器内的溶液上，所述浮动件随所述反应容器内溶液的液位变化上下浮动，所述驱动件通过磁力驱动所述封堵件在所述第一位置和所述第二位置之间移动。
2.根据权利要求1所述的自动补液装置，其特征在于，还包括夹持件和限位套环，所述夹持件夹设在所述反应容器的周壁上，所述夹持件与所述限位套环相连，所述浮动件的下端具有插设在所述限位套环内的限位杆。
3.根据权利要求1所述的自动补液装置，其特征在于，所述排液通道沿竖直方向延伸，所述封堵腔室沿第一方向延伸，所述排液通道的延伸方向与所述封堵腔室的延伸方向之间的夹角大于40°且小于50°。
4.根据权利要求1所述的自动补液装置，其特征在于，所述储液腔室的周壁上设有刻度层，所述排液通道上设有调节阀。
5.根据权利要求1所述的自动补液装置，其特征在于，还包括搅拌组件，所述搅拌组件包括搅拌棒、连接杆和多个耙刺，所述搅拌棒的下端设有多个搅拌桨，所述连接杆与所述搅拌棒相连，多个所述耙刺沿所述连接杆的长度方向间隔分布在所述连接杆上。
6.根据权利要求5所述的自动补液装置，其特征在于，所述搅拌棒的长度方向与所述连接杆的长度方向之间的夹角大于30°且小于90°，所述耙刺的长度方向与水平方向之间的夹角大于30°且小于60°。
7.根据权利要求5所述的自动补液装置，其特征在于，还包括驱动电机，所述驱动电机的输出轴与所述搅拌棒相连。
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