CN203053910U - 一种液体恒流速在线分析监测装置 - Google Patents

Abstract

一种液体恒流速在线分析监测装置，它包括相互串联连接的恒流装置和测量装置及排水管，所述恒流装置中的恒流器壳体的顶部密封，底部设置通孔，中空管状的溢流管与通孔密封连接，并延伸至恒流器壳体的内部，溢流管底部与排水管连通。本实用新型结构简单、它能使流经传感器的液流流速恒定，不随管线压力发生变化，保障在线检测的数据客观、准确地反映出流体中成分的变化，并延长传感器使用寿命和测量精度。

Description

一种液体恒流速在线分析监测装置

技术领域

本实用新型涉及一种分析液体样品的测量装置，特别是一种适用于工业生产中液体实时在线检测系统中的样品分析测量装置。

背景技术

流体在线成分分析技术是近十年来得到迅猛发展的新兴产业，一般人们关注于非电量/电量转换、化学试剂、传感器技术和数学模型等技术难题，在实验室条件下，使用现有的在线分析测量装置通常能够获得较满意的实验效果，但是将实验室中的测量装置应用在工业现场就会出现一些问题，主要是仪器所使用的传感器易受到被测流体流速的影响。由于应用现场的管线压力是随机变化的，造成流过传感器的流速不断变化，而流速的不稳定将直接影响着测量数值的准确性，而且这种误差不易进行计算补偿。

对于连续在线测量装置，稳定流速的措施为利用针阀进行手动调节或利用减压阀自动调节。但是现场条件下手动调节针阀无法跟进随机的压力变化，易造成测量数据的波动。因此目前多使用减压阀稳定测量一侧的压力变化，但是测量装置易受到水源中杂质的沉积以及腐蚀、锈蚀的影响，使减压阀很容易失效，并且减压阀只能应用于平滑液流的变化，不可能在很宽的压力变化范围内保障出水恒定流速，尤其是压力较低时根本无法打开减压阀。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题是提供一种能够保持液体恒定流速的在线成分分析装置，该装置使流经传感器的液流流速恒定，不随管线压力发生变化，从而保障测量数据客观、准确。

本实用新型的技术问题是以下述技术方案实现的：

一种液体恒流速在线分析监测装置，它包括相互串接的恒流装置、测量装置及排水管；所述恒流装置包括恒流器壳体和溢流管，其中，恒流器壳体的顶部密封，底部设置通孔；溢流管设置在恒流器壳体内，其形状为中空管状，溢流管与所述通孔密封连接，其底部与排水管连通。

上述液体恒流速在线分析监测装置，所述测量装置由第一液流测量槽和第二液流测量槽组成，两个液流测量槽之间通过塑管Ⅳ连接，液流测量槽内安装由连接头固定的测量传感器，液流测量槽底部连通至排水管。

上述液体恒流速在线分析监测装置，所述测量传感器探头的部位设置汇流槽，汇流槽设置在第一液流测量槽内，其形状为漏斗状，测量传感器探头被漏斗包围。

上述液体恒流速在线分析监测装置，所述第二液流测量槽内设有浮子，顶部由堵头密封；所述浮子为陀螺状中空结构。

上述液体恒流速在线分析监测装置，所述恒流器壳体的顶部由恒流器顶盖密封，恒流器壳体的侧壁上缘设置脱气管，脱气管一端通至溢流管内，另一端连通至测量装置的顶部。

上述液体恒流速在线分析监测装置，它还设有一个过滤装置，所述过滤装置由过滤器壳体、过滤筒和滤芯构成；其中，所述过滤器壳体的一端为进液口，另一端与恒流装置连接；所述过滤器壳体内设置由过滤筒固定的滤芯；过滤器壳体的顶端由过滤器顶盖密封，底部连通至排水管。

本实用新型由于采用了上述技术方案，解决了在溶液测量中溶液流速、压力、杂质、气泡对溶液电化学测量准确性和精度的不利影响。使在线分析装置实现了对流体恒速、恒压的控制，保证生产过程中数据采集的科学性和可靠性。

本实用新型经旁路采样，溶液首先通过过滤器将大部分杂质滤除，然后流入恒流装置内的缓冲室减压，恒流装置内部压力与大气压力保持一致，采样溶液在此得到缓冲，降低来样压力或积累一定势能，如果液体流速过快、流量过大，缓冲室内液面超过溢流管顶端的溢流口后会流入排水管而导出系统，这样始终保持缓冲室中的液位不变。又因为溢流管的口径远大于进样的塑管，经过严密的科学实验和计算得出进样塑管与溢流管内径之比在1:3～5的范围内为最佳，从而保证了多余的液体经由排水管顺利的排出装置之外，最终实现恒流的目的。

由于缓冲室与测量装置之间的液位差，液体靠自身重力从出水口流入下一级测量装置，在流入测量装置的塑管口径和管路长度确定的条件下，恒流装置中恒定的液位就决定了传感器中流体的流速恒定，实现从恒流装置的出水口流出的溶液始终保持在一个恒定的压力和流速范围内，从而确保测量数据的可靠、稳定。在极端测试中当管道中流速和压力发生瞬时变化时浮子只是轻微变动，可以证明恒流装置起到很好的隔离保护作用。全部装置自动调节，不需要人为调节，可以延长传感器使用寿命，提高测量精度。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图；

图2是本实用新型原理示意图；

图3是过滤装置的结构示意图；

图4是恒流装置的结构示意图；

图5是测量装置的结构示意图。

图中各标号清单为：1、过滤装置，1-1、过滤器壳体，1-2、滤芯，1-3、过滤筒，1-4、过滤器顶盖，1-5、过滤止水阀，1-6、塑管Ⅰ，2、恒流装置，2-1、塑管Ⅲ，2-2、脱气管，2-3、溢流管，2-4、恒流器顶盖，2-5、管接件，2-7、恒流器壳体，3、测量装置，3-1、堵头，3-2、塑管Ⅳ，3-3、浮子，3-4、第二液流测量槽，3-5、测量传感器，3-6、连接头，3-7、止水阀、3-8、汇流槽，3-9、脱气管，3-10、第一液流测量槽，4、塑管Ⅱ，5、排水管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

如图1、2所示，本实用新型包括过滤装置1、恒流装置2、测量装置3，三部分装置分别通过螺丝固定在基板上。过滤装置1安装在采样旁路的最前端，恒流装置2安装在过滤装置1的下一级，测量装置3安装于旁路的最后一级。三部分装置之间通过1/4"白色塑管连通。取样时液体通过塑管Ⅰ1-6进入过滤装置1，滤出液由塑管Ⅱ4进入恒流装置2，过滤产生的废弃液通过排水管5排出。在恒流装置2内形成恒压、恒速的流体经塑管Ⅲ2-1流入测量装置3进行测量，产生的溢出液体沿溢流管2-3排入排水管5，恒流装置2与测量装置3之间通过脱气管连接，形成排气通路。从测量装置3流出的液体经塑管Ⅳ3-2排入排水管5。

本实用新型设置了脱气管，形成测量装置的排气通路，这是因为液流在恒流器中突然减压，溶液中的气体分子会缓慢的聚集释放出来，而气体的成分与溶液成份大不相同，如果传感器敏感测量部分周围有气泡会影响的测量值的准确性，所以测量槽顶部设置脱气管将释放到测量槽内的气体引导至恒流器，而恒流器与大气相通就会将气体自然排出。

如图3所示，过滤装置1包括过滤器壳体1-1、滤芯1-2、过滤筒1-3、过滤止水阀1-5、过滤器顶盖1-4、塑管Ⅰ1-6，过滤器壳体1-1内部有过滤室，外部背面有两个固定孔，由管接件和“O”型圈固定在基板上。滤芯1-2安装于过滤器壳体1-1内部的过滤室内，依靠过滤筒1-3卡紧固定，过滤器壳体1-1的底部安装过滤止水阀1-5接通至排水管5，过滤器壳体1-1的顶部与过滤器顶盖1-4 通过“O”型圈和螺纹连接。

如图4所示，恒流装置3包括恒流器壳体2-7、溢流管2-3、恒流器顶盖2-4、管接件2-5、塑管Ⅲ2-1、脱气管2-2、塑管固定件2-6，恒流器壳体2-7的顶部密封，底部设置通孔，正面两侧有两个固定孔依靠螺丝固定在基板上，由有机玻璃制成的溢流管2-3的上端从恒流器壳体2-7底部的孔深入恒流器壳体内部，延伸至适当长度，连接处由粘合剂粘接，溢流管2-3的下端接入排水管5形成溢流通道。恒流器顶盖2-4通过粘合剂固定于恒流器壳体2-7顶部。与过滤装置1连接的塑管Ⅱ4和与测量装置3连接的塑管Ⅲ2-1分别通过管接件2-5安装于恒流器壳体2-7两侧的通孔内，形成流体的进出的通路。由聚四氟乙烯制成的脱气管2-2一端通过塑管固定件2-6连接到恒流器壳体2-7侧面的通孔内，另一端连接到第一液流测量槽3-10内，形成测量装置3的排气通路。

如图5所示，测量装置3包括第一液流测量槽3-10、第二液流测量槽3-4、堵头3-1、连接头3-6、浮子3-3、汇流槽3-8、塑管Ⅳ3-2、测量止水阀3-7、测量传感器3-5，第一液流测量槽3-10和第二液流测量槽3-4分别依靠螺丝通过正面的两个孔固定连接到基板上，每个液流测量槽侧面分别设置两个孔位，塑管Ⅳ3-2分别在孔位内由管接件和“O”型圈与液流测量槽紧密连接。两个液流测量槽之间依次连接形成水路的进口和出口。液流测量槽的顶部开有孔位，其中可设置测量传感器3-5，安装于空位的堵头3-1和连接头3-6为可选件，当安装测量传感器3-5时由连接头3-6与液流测量槽密闭连接，在不安装传感器时通过安装堵头3-1保证液流测量槽的密闭性。第一液流测量槽3-10的顶部有一个孔位，用于连接恒流装置2中脱气管3-9的一端形成排气通路。第一液流测量槽3-10内设置左右两个测量室，左测量室安装余氯/二氧化氯传感器，右测量室安装温度传感器，汇流槽3-8安装于余氯/二氧化氯传感器的探头处。第二液流测量槽3-4内设置左右两个测量室，浮子3-3安装于左测量室用于观察液体流速，右测量室安装pH测量传感器。测量止水阀3-7安装于第一液流测量槽3-10和第二液流测量槽3-4的底部连通排水管5。

本实用新型中的浮子为陀螺状中空结构，可以漂浮在水面上，会随液流流速的变化而上下浮动，除起稳定作用外，其置于测量槽内使对液流流速变化情况更加直观。

以下对本实用新型的工作原理作进一步说明：

通过塑管Ⅰ1-6取水样，流入过滤装置1后经过滤芯1-2的过滤，滤液通过塑管Ⅱ4流入恒流装置2，废弃的水经过滤止水阀1-5流入排水管5，水样在恒流装置2内部汇集，并保持恒定的液面高度。如果流速过快流量过大，缓冲室内液面超过溢流管2-3的顶部溢流口，就会流入溢流管2-3而导出系统，缓冲室中的水因为液位差靠自身重力从塑管Ⅲ2-1流入测量装置3，从而实现流出的水样始终保持在一个恒定的压力和流速范围内。流入测量装置3内的水样首先通过第一液流测量槽3-10右测量室内的测量传感器3-5，在进入左测量室时通过汇流槽3-8，汇流槽3-8汇集流过测量室中的液体，将液流通径变小使液体加速通过传感器探头，此处实用的余氯/二氧化氯传感器的精度会受测量溶液流速的影响，设置汇流槽以提高测量精度。液体中的气泡会在第一液流测量槽3-10顶部聚集并通过脱气管3-9排出至恒流装置2。液体从第一液流测量槽3-10通过塑管Ⅳ3-2流入第二液流测量槽3-4，在第二液流测量槽内经过右测量室内测量传感器3-5的测量后流入左测量室并推动浮子3-3以直观地反应系统中液体的流速，最后通过塑管Ⅳ3-2流入排水管5，当系统关闭时可以通过液流测量槽底部的测量止水阀3-7排出测量室内多余的液体。

过滤装置与管线连接的进液口采用了小口径软管，避免了样品因传输造成的测量滞后，滤芯开口向下，截留了流体中较大的颗粒物，并随着不断聚集重力增大，而沉积在过滤装置的下部，可通过随时打开下部的过滤止水阀进行排放。

测量装置中两个液流测量槽内分别安装了余氯/二氧化氯传感器、pH测量传感器，温度传感器和浮子流量计。管路中流体的流通方式保证测量装置内传感器始终浸没在水体中；装置设计了与各种传感器匹配的安装螺纹，并保持其拆卸更换与维修的方便性；其中由重力型流量浮子和指示刻度形成的指示装置使流速直观可见，从而使装置具有流速的可视性。流体中的溶解性气体在压力减小和温度上升时会释放出气体，这些气体随时间累积会充满测量室，因为气体的成分与测量液体的成份大不相同，如果传感器测量部分周围有气泡，会影响测量值的准确性，所以必须排出。本装置利用恒流装置的缓冲室中溢流产生的疏空压力，使气体沿直接与恒流装置连接的脱气管排出测量室，保障传感器的正常工作。当测量装置内部出现细小的颗粒物集聚时通过开启下方的测量止水阀进行排泄，或必要时进行调试操作。

较大口径的排水管将所有各点的调试和运行水流进行集合排出系统的外部。

整个系统可以通过基板固定到墙壁上或机柜内形成一个整套系统，安装施工极为方便。

Claims (6)

1.一种液体恒流速在线分析监测装置，其特征在于，它包括相互串接的恒流装置（2）、测量装置（3）及排水管（5）；所述恒流装置（2）包括恒流器壳体（2-7）和溢流管（2-3），其中，恒流器壳体（2-7）的顶部密封，底部设置通孔；溢流管（2-3）设置在恒流器壳体（2-7）内，其形状为中空管状，溢流管与所述通孔密封连接，溢流管（2-3）底部与排水管（5）连通。

2.根据权利要求1所述的液体恒流速在线分析监测装置，其特征在于，所述测量装置（3）由第一液流测量槽（3-10）和第二液流测量槽（3-4）组成，两个液流测量槽之间通过第四塑管(3-2）连接，液流测量槽内安装由连接头（3-6）固定的测量传感器（3-5），液流测量槽底部连通至排水管（5）。

3.根据权利要求2所述的液体恒流速在线分析监测装置，其特征在于，所述测量传感器（3-5）探头的部位设置汇流槽（3-8）；所述汇流槽设置在第一液流测量槽内，其形状为漏斗状，测量传感器探头被漏斗包围。

4.根据权利要求3所述的液体恒流速在线分析监测装置，其特征在于，所述第二液流测量槽（3-4）内设有浮子（3-3），顶部由堵头（3-1）密封；所述浮子为陀螺状中空结构。

5.根据权利要求4所述的液体恒流速在线分析监测装置，其特征在于，所述恒流器壳体（2-7）的顶部由恒流器顶盖（2-4）密封，恒流器壳体（2-7）的侧壁上缘设置脱气管（2-2），脱气管（2-2）一端通至溢流管内，另一端连通至测量装置（3）的顶部。

6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的液体恒流速在线分析监测装置，其特征在于，它还设有一个过滤装置（1），所述过滤装置由过滤器壳体（1-1）、过滤筒（1-3）和滤芯（1-2）构成；其中，所述过滤器壳体的一端为进液口，另一端与恒流装置连接；所述过滤器壳体内设置由过滤筒（1-3）固定的滤芯（1-2）；过滤器壳体（1-1）的顶端由过滤器顶盖（1-4）密封，底部连通至排水管(5)。

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