CN1423121A - 检验水中含有成分的计测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种检验水成分计测装置,特征在于,能不堵塞检验水供给喷管,还能顺利地向燃烧炉内供给空气,并且能在短时间内准确测定检验水中有机物完全燃烧所产生的二氧化碳气。检验水成分计测装置10的检验水用滴液装置20中,燃烧炉30内为了使检验水滴下所用的检验水滴液喷管21安装在燃烧炉30的上部31a(即燃烧炉本体31的上部31a)。将保护管23设置在检验水用滴液喷管21的外周以能容纳该检验水滴液喷管21。该保护管23的前端23a延伸至检验水用滴液喷管21的末端以下且成锐角,检验水用滴液喷管21的前端21a与保护管23的内表面24相接触。

Description

检验水中含有成分的计测装置

发明领域

本发明涉及检验水中含有成分的计测装置，尤其是涉及在以下方法中所用的检验水中含有成分的计测装置，即：在燃烧炉内以滴液状态供给由空气送入的检验水，使供入的检验水在燃烧炉内燃烧，将燃烧过程中产生的二氧化碳气体等从燃烧炉排出，然后检测有机碳(TOC)或总碳(TC)等的数值。

背景技术

如图5所示，在现有技术所述的二氧化碳气体计测装置100中，用供给泵101将检验水导入供给管102，然后将该检验水导入供给喷管103，该检验水从供给喷管103的前端103a以水滴106状态送入燃烧炉105中。

燃烧炉105的结构使加热器110加热反应器107和筒体108中的大量氧化铝球109，燃烧炉105内部温度保持在约850℃。因此，滴入燃烧炉105筒体108内部的水滴106充分燃烧，水滴106中含有的二氧化碳等气体成分以气体状态被抽出。

另一方面，从空气供给管113经空气导入管114将空气(下文称“载体空气”)导入燃烧炉105中，该载体空气从空气导入管114前端114a按箭头所示方向被供给到燃烧炉105内部。

该载体空气有以下目的：水滴106燃烧过程中所产生的气体经气体导入管115按箭头所示运送至燃烧炉105外部；该载体空气的另一个目的是供给燃烧所需的氧。

利用该载体空气进到气体导入管115中的气体与载体空气一并导入分析仪例如红外分析仪(图上未示出)。用该分析仪计测气体中目标气体的浓度，其计测结果以信号输出。

本发明中，检验水供给喷管103置于燃烧炉105内部，为使其在高温气氛下使用，多采用耐热性好的石英玻璃制造，防止其受热变形。

然而，石英玻璃制造的供给喷管103防水性能(即去除水分的性能)不够，供给喷管103前端103a粘附检验水时，若使检验水燃烧，则检验水中的蒸发残渣容易粘附在供给喷管103前端103a上，从而使供给喷管103堵塞。

为除去检验水中的无机碳而在检验水中加入盐酸时，燃烧炉105中会产生盐酸气氛。另外，如果把空气导入管114设置在燃烧炉105的低温部位，有被通过空气导入管114内部的空气冷却的倾向，因此含有盐酸的水滴容易粘附在空气导入管114的前端114a附近，特别是当空气导入管114为不锈钢材质时，粘附的含有盐酸的水滴会腐蚀空气导入管。

另外，虽然检验水通过供给泵101从供给喷管103以滴液状态送入燃烧炉105中，但从供给泵101到喷管滴加口103a之间的检验水接触不到空气(无空气相伴)的地方多，因此需要较长的运送时间(比本发明装置要长4-10分钟左右)。

本发明的目的是提供一种成分计测装置，以解决上述所有问题。该装置能防止检验水供给喷管堵塞和空气导入管前端附近腐蚀，并且能缩短检验水从供给泵到喷管滴加口的运送时间。

发明内容

为达到上述目的，本发明的第1项发明是一种检验水的成分计测装置，该计测装置是在燃烧炉内以滴液状态供给由空气送入的检验水，使该检验水在燃烧炉内燃烧，将燃烧过程中产生的气体排出燃烧炉，然后计测其成分的计测装置，其特征在于，将用于把检验水滴加到燃烧炉中的检验水用滴液喷管置于上述燃烧炉的顶部，该检验水用滴液喷管外部设有保护管，该保护管的前端延伸至检验水用滴液喷管末端以下且成锐角，且设置成使检验水用滴液喷管的前端与保护管的内表面相接触的状态。

在上述本发明的检验水中含有成分的计测装置中，检验水用滴液喷管外部设有保护管，用该保护管保护检验水用滴液喷管，保护管的前端延伸至检验水滴液喷管末端以下，检验水用滴液喷管的前端与保护管的内表面相接触。

因此，从检验水用滴液喷管前端滴下的检验水流至保护管内表面，流至保护管内表面的检验水流至保护管前端，一边从保护管的前端向燃烧炉内滴加该检验水一边使其燃烧。如果长期使用，从检验水中产生的蒸发残渣会粘附在该保护管前端周围，然而，因保护管的构成是将检验水用滴液喷管容纳在其中，所以其管径较大(较粗)，即使检验水燃烧过程中从检验水中产生的蒸发残渣粘附在保护管前端周围，也不会造成保护管堵塞。

本发明的第2项发明的特征在于，在上述保护管外周壁下部附近装上圆板状分隔部件将燃烧炉内部分成上、下两部分。

由于安装了上述分隔部件，使燃烧炉内上部附近的低温部分和燃烧炉下部的高温部分隔开，其结果是燃烧炉内部温度不均匀性减少，从而提高检验水的燃烧效率。

本发明第3项发明的特征在于，上述空气通过上述检验水用滴液喷管供给到上述燃烧炉内。

通过检验水用滴液喷管使空气供给到燃烧炉内，能使检验水用滴液喷管内的检验水在空气作用下迅速流至检验水用滴液喷管前端。因此，能使检验水高效地从检验水用滴液喷管前端流至保护管内表面，并在检验水滴入燃烧炉内时，检验水能够以小水滴的形式滴入。

因此，本发明装置能够使滴下的检验水滴很好地完全燃烧，可以确保在较短时间内获得计测检验水中气体所必须的气体量。

本发明第4项发明的特征在于，上述检验水用滴液喷管由聚四氟乙烯(特氟隆(teflon))制成，上述保护管由石英玻璃制成。

检验水用滴液喷管由防水性良好的聚四氟乙烯制成，因此能使检验水完全从检验水用滴液喷管前端排出，从而防止检验水粘附在检验水滴液喷管前端。

因此，燃烧检验水水滴时，检验水用滴液喷管前端不易粘附蒸发残渣物，从而能防止检验水用滴液喷管前端堵塞。

另一方面，保护管由耐热性良好的石英玻璃制成，因此即使保护管在燃烧炉内部被加热至高温也能防止保护管前端受热熔化，使检验水从保护管前端顺利地滴下，从而使检验水高效率地供至燃烧炉内。

本发明第5项发明的特征在于，用于把软水(zero water)供给至检验水用滴液喷管的软水供给管与供给检验水的检验水供给管连通。

本发明中，为洗涤检验水用滴液喷管和保护管，调整计测装置的零点(设定初始值)，有必要给检验水用滴液喷管和保护管供给软水。现有技术中，提供检验水的检验水供给管兼用作软水供给管。如果兼用检验水供给管，软水则必须流经整个检验水供给管，因此造成软水的流路过长。

本发明第5项发明中将软水供给管与检验水供给管连通，这样能使软水有专用流路，因此能缩短软水供水管的长度，减少洗涤检验水用滴液喷管和保护管及调整成分计测装置零点(设定初始值)的时间。

附图说明

图1是本发明检验水成分计测装置的整体简图。

图2是同一计测装置的燃烧炉和检验水用滴液装置纵切面图。

图3是同一计测装置的重要部分纵切面图。

图4是其它实施例所涉及的相同装置的重要部分纵切面图。

图5是现有技术中二氧化碳气体计测装置的重要部分纵切面图。图中符号说明

10：成分计测装置

11：第一供给泵

12：第一检验水供给管(检验水供给管)

13：第二供给泵

14：盐酸槽

15：无机碳去除槽

17：第三供给泵

18：第二检验水供给管(检验水供给管)

20：检验水用滴液装置

21：检验水用滴液喷管

21a：检验水用滴液喷管前端

23：保护管

23a：保护管前端

24：保护管内表面

25：保护管外周壁

26：水滴

27：分隔部件

30：燃烧炉

31：燃烧炉本体

31a：燃烧炉本体上部

31b：燃烧炉本体底部

31c：燃烧炉本体底部开口

32：反应器

33：筛孔

35：氧化铝球

36：加热器

40：气体导入管

41：气体流入管

42：冷凝器

43：电子冷却器

44：过滤器

45：红外分析仪

50：空气给气管

51：止逆阀

52：流量计

53：流量控制阀

54：过滤器

56：软水供给管

57：软水泵

具体实施方式

下面根据附图详细说明本发明涉及的检验水成分计测装置的实施方案。

图1是本发明涉及的检验水成分计测装置的整体简图，图2是同一计测装置燃烧炉和检验水用滴液装置的纵切面图，图3是同一计测装置重要部分的纵切面图，图4是其它实施例所涉及的同一计测装置重要部分的纵切面图，图5是现有二氧化碳气体计测装置重要部分的纵切面图。

图1所示的检验水成分计测装置10中，第一供给泵11将检验水送入第一检验水供给管12，同时，第二供给泵13将盐酸从盐酸槽14送入第一检验水供给管12。导入第一检验水供给管12的检验水及盐酸流入无机碳清除槽15，同时从空气供给管16将空气导入无机碳清除槽15。在无机碳清除槽15中除去检验水中的无机碳后，第三供给泵17将该检验水经第二检验水供给管(检验水供给管)18导入检验水用滴液装置20中。该检验水从检验水用滴液装置20前端滴入燃烧炉30并在其中燃烧。

通过检验水用滴液喷管21导入燃烧炉30内部的载体空气将燃烧过程中产生的气体经气体导入管40送入气体流入管41，然后经冷凝器42、电子冷却器43及过滤器44导入红外分析仪45，在该红外分析仪45中检测气体中所含二氧化碳气体的浓度，其检测结果以信号形式输出。

下面根据图2～图4详细说明该计测装置10的检验水用滴液装置20和燃烧炉30。

如图2所示，燃烧炉30中装有筒状的燃烧炉本体31，检验水用滴液喷管21装在该燃烧炉本体31的上端31a，反应器32装在燃烧炉本体31的底部31b，燃烧炉本体31的底部开口31c通过筛孔33与反应器32连通。

燃烧炉本体31底部31b和反应器32内部装入氧化铝球35(例如5.5kg)作为蓄热球，加热器36装在反应器32的外周。

在反应器32内部和燃烧炉本体31的底部31b装入氧化铝球35作为蓄热球能使反应器32内部和燃烧炉本体31底部31b的蓄热量增加，因此检验水水滴滴入反应器32内时，反应器32内部温度和燃烧炉本体31底部31a的温度不下降而能保持在设定温度。

另外，燃烧炉30由RA-333(美国标准ASTM B718、美军标准AMS5717)型特殊合金制成，因此反应器32能做成大容积的(例如约5.5L)。

通常使用的燃烧炉容积为200～300ml，因此，普通燃烧炉的检验水测定量为1～50μml/次，而本发明燃烧炉30的检验水测定量为1～4ml/次，比普通燃烧炉的检验水测定量大20～4,000倍，并且对混入悬浮物的检验水也能测定。

如图2和图3所示，检验水用滴液装置20中，为了把检验水滴入至燃烧炉30的检验水用滴液喷管21安装在燃烧炉30的上端31a(即燃烧炉本体31的上端31a)。将保护管23安设在检验水用滴液喷管21的外周以能容纳该检验水滴液喷管21。该保护管23的下端23a延伸至比检验水用滴液喷管21的末端还低且成锐角，检验用滴液喷管21的前端21a与保护管23的内表面24接触。

因此，如图3所示，从检验水用滴液喷管21前端21a滴下的检验水流至保护管23的内表面24，使流至该内表面24的检验水流到保护管23的下端23a，然后检验水以水滴26的形式从底部23a滴到燃烧炉30内的氧化铝球35上，能使该水滴26完全燃烧。

此时，在保护管23的下端23a粘附有检验水的状态下，检验水也可能燃烧，但是，由于保护管23收容检验水用滴液喷管21，因此其体积较大，即使燃烧产生的蒸发残渣物粘附在保护管23的下端23a也不会造成保护管23堵塞。

与检验水用滴液喷管21上端连通的第二检验水供给管18在检验水用滴液喷管21的上游侧与空气给气管50连通。该空气给气管50上装有止逆阀51、流量计52、流量控制阀53及过滤器54。

因此，空气按箭头所示送入空气给气管50后，经过滤器54、流量控制阀53、流量计52及止逆阀51进入检验水用滴液喷管21，然后从检验水用滴液喷管21的前端21a送入燃烧炉30内。

因此，空气经检验水用滴液喷管21进入燃烧炉30后能将检验水用滴液喷管21内的检验水迅速输送至检验水用滴下喷管21的前端21a，并且能很好地将检验水从检验水用滴液喷管21的前端21a送至保护管23的内表面24。

因此，将检验水滴入燃烧炉30内时，如图3所示，检验水以小水滴26的粒状滴下，滴下的检验水水滴26能够很好地完全燃烧，从而确保短时间内获得计测二氧化碳气体所必需的气体量。

具体地说，如现有技术所述，用普通二氧化碳气体计测装置计测二氧化碳气体所需时间为10～15分钟，本发明的计测装置10能将检测时间控制在4～6分钟。

另外，第二检验水供给管18中，提供软水(例如自来水)的软水供给管56与第三供给泵17下游侧连通，在该软水供给管56中设置软水泵57。

因此，驱动软水泵57后就能将软水导入软水供给管56，再从软水供给管56将软水导入第二检验水供给管18。因此，软水经第二检验水供给管18进入检验水用滴液喷管21，然后使该软水从检验水用滴液喷管21的前端21a滴入燃烧炉30内。

因此，通过将软水供给管56与第二检验水供给管18连通，在洗涤检验水用滴液喷管和保护管，或调节计测装置零点(设定初始值)时，软水就没有必要流经第一和第二检验水供给管12、18。

因此，无需使软水流经必要以上长度的流路，能缩短洗涤检验水用滴液喷管21和保护管23及调节计测装置零点(设定初始值)的时间。

本发明中，如图4所示，空心保护管23外表面25下端23a附近能安装圆板状的分隔部件27使燃烧炉30分为上、下部分。安装该分隔部件能使燃烧炉内低温部分(燃烧炉上部附近)与高温部分(燃烧炉下部附近)分隔，由此减少燃烧炉内的温度不均，检验水水滴26能很好地燃烧，从而能消除燃烧不均匀导致的二氧化碳生成不均和计测装置测定值的波动。

该分隔部件27可以由不锈钢、铬镍合金、铂或石英板等材质形成，要使其能用弹簧销等简单地进行安装。

另外，优选厚度为1～2mm左右的薄板，通过形成薄板能得到高温无法传至检验水用滴液喷管21的效果。

检验水用滴液喷管21由防水性能良好的聚四氟乙烯制成，因此能使检验水完全从检验水用滴液喷管21的前端21a排出，从而能防止检验水粘附在检验水滴液喷管21的前端21a。

因此，能防止检验水水滴燃烧时蒸发残渣物粘附在检验水用滴液喷管21的前端21a，从而能防止检验水用滴液喷管21的前端21a堵塞。

另外，保护管23为耐热性良好的石英玻璃管，因此即使保护管23在燃烧炉30内部被加热到高温也能防止保护管23前端23a受热熔化，可以使检验水从保护管23的前端23a顺利滴下，从而使检验水高效率地供至燃烧炉30内。

并且，如果用化学发光型氮量计量仪代替红外分析仪45，该计测装置还能用作总氮量计量仪(因为能获得的检验水量较大，所以能达到测定所需的足够的浓度)。

另外，在上述实施方案中说明了以下例子，即计测装置10具有盐酸槽14和从盐酸去除无机碳的无机碳去除槽15，计测使检验水通过盐酸槽14和无机碳去除槽15而去除了无机碳的二氧化碳气的浓度。但本发明不局限于该实施例，不具有盐酸槽14和无机碳去除槽15，也能测定未去除无机碳的二氧化碳气的浓度。

如上所述，根据本发明第1项发明的成分计测装置，在检验水用滴液喷管外部设置保护管，用该保护管保护检验水用滴液喷管，并且保护管的前端延伸至检验水用滴液喷管末端的下方，检验水用滴液喷管前端与保护管内表面相接触。

因此，从检验水用滴液喷管前端滴下的检验水流至保护管内表面，再从保护管前端流出，检验水从保护管前端滴入到燃烧炉内，并在其中燃烧。

此时，检验水在粘附在保护管前端的状态下燃烧，但因保护管要能够收容检验水用滴液喷管，因此其管径较大(较粗)，因此即使检验水燃烧过程中产生的检验水蒸发残渣物粘附在保护管前端内壁上也不会造成保护管堵塞。

因此，该计测装置能防止保护管堵塞，使检验水以适当的速度供给到燃烧炉中，从而实现高精度计测检验水中二氧化碳气的效果。

因此，滴下的检验水水滴中的有机物能充分燃烧，结果是能100％转化成二氧化碳气，在较短的时间内能将最大浓度的二氧化碳气送入红外分析仪中，因此该装置有在短时间内准确计测的效果。

另外，根据第2项发明记载的成分计测装置，分隔部件的存在使燃烧炉内的温度不均减小，从而能使检验水水滴26较好地燃烧，因此，该装置具有由消除燃烧不均导致的二氧化碳生成不均和计测装置测定值波动的效果。

本发明第3项发明有以下效果，通过检验水用滴液喷管使空气通入燃烧炉内，能使检验水用滴液喷管内的检验水在空气作用下迅速送至检验水用滴液喷管前端。因此，能使检验水很好地从检验水用滴液喷管前端流至保护管内表面，并能使检验水以小水滴的形式滴入燃烧炉内。

因此，滴下的检验水水滴能够充分燃烧，从而确保在较短的时间内获得计测检验水中二氧化碳气所必需的气体量，因此，该计测装置具有短时间内准确测定检验水中二氧化碳气的效果。

本发明的第4项发明具有以下效果，检验水用滴液喷管由聚四氟乙烯制成，该聚四氟乙烯防水性能良好，因此能使检验水完全从检验水用滴液喷管前端排出，从而防止检验水粘附在检验水滴液喷管前端。

因此，燃烧检验水水滴时，检验水用滴液喷管前端不会粘附蒸发残渣，从而能防止检验水用滴液喷管前端堵塞。

另外，由于能防止保护管堵塞，使检验水以适当的速度供给到燃烧炉中，因此具有高精度计测检验水中二氧化碳气的效果。

另外，保护管由石英玻璃制成，该石英玻璃耐热性良好，因此即使保护管在燃烧炉内部被加热至高温也能防止保护管前端受热熔化，使检验水从保护管前端顺利滴下，从而使检验水高效率地送入燃烧炉内。

另外，由于检验水能够很好地供至燃烧炉内，因此，该装置具有高精度计测检验水中二氧化碳气的效果。

本发明第5项发明具有以下效果，将软水供给管与检验水供给管连通，这样能获得通入软水的专用流路，因此能缩短软水供给管的长度，有减少洗涤检验水用滴液喷管和保护管及调整成分计测装置零点(设定初始值)所需时间的效果。

Claims (5)

1.一种检验水中含有成分的计测装置，该计测装置是在燃烧炉内以滴液状态供给由空气送入的检验水，使该检验水在燃烧炉内燃烧，将燃烧过程中产生的气体排出燃烧炉，然后计测检验水中含有成分的计测装置，

其特征在于，将用于把检验水滴加到上述燃烧炉中的检验水用滴液喷管置于燃烧炉的顶部，该检验水用滴液喷管外部设有保护管，该保护管的前端延伸至检验水用滴液喷管末端以下且成锐角，且设置成使检验水用滴液喷管的前端与保护管的内表面相接触的状态。

2.权利要求1所述的计测装置，其特征在于，在上述保护管外周壁下部附近设置圆板状分隔部件将燃烧炉内部分成上、下两部分。

3.权利要求1或2所述的计测装置，其特征在于，上述空气通过上述检验水用滴液喷管供给到上述燃烧炉内。

4.权利要求1～3中任意一项所述的计测装置，其特征在于，上述检验水用滴液喷管由聚四氟乙烯制成，上述保护管由石英玻璃制成。

5.权利要求1～4中任意一项所述的计测装置，其特征在于，用于向所述检验水用滴液喷管供给软水的软水供给管与用于供给所述检验水的检验水供给管连通。

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