CN203310844U - 一种改性沥青中sbs掺入量的自动化分析装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种改性沥青中SBS掺入量的自动化分析装置，包括四个试剂瓶，一个分析瓶，一个收集瓶，一个清洗瓶，一个分析瓶塞，一个密封瓶塞，四个定量泵送模块、一个管路分配模块、一个恒温搅拌模块、一个电位测量模块、一只机械手、一个自动清洗模块和一台控制主机。本实用新型大大减小了人为误差对分析结果的影响，使分析结果更加准确;由于在分析装置在分析过程启动后不需人为干预，同时也降低了改性沥青中SBS掺入量的分析实验的成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种测定物质含量的分析装置，特别是一种改性沥青中SBS掺入量的自动化分析装置。
背景技术
SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)高分子橡塑类聚合物改性沥青，是指在普通沥青中，通过采用高速剪切工艺使SBS均匀分散于沥青相中，起到空间网络作用，以增强沥青的弹性，改善沥青的高低温力学性能。大量研究和实践表明，SBS改性沥青无论从高温、低温性能、弹性恢复性能，还是感温性能几个方面，都有明显的优势。当前，聚合物改性沥青已成为改善沥青路用品质的有效途径和发展方向，聚合物改性沥青的用量迅猛增长，比例将达道路沥青总量的15%左右。近年来随着国家加大对公路建设投资的力度，SBS改性沥青以其优良的路用性能得到普遍重视和深入开发，使其在我国及世界范围内的沥青改性剂中所占的比例逐渐增加，目前已达到50%以上。SBS改性沥青中SBS改性剂的含量是最主要、最敏感的因素，对改性沥青的最终性能起决定作用，SBS的掺加量直接影响SBS改性沥青的技术指标。目前，国内外的道路用SBS改性沥青的SBS掺加量一般为3～5%(质量比)，当SBS含量不足时，难以形成连续空间网状结构，从而导致改性沥青的性能无法达到预期的目标，大打折扣，严重时会导致改性沥青的不稳定或者在使用过程中的降解，严重地影响工程质量。
目前，对于改性沥青中SBS掺入量分析，还停留在主要是手动操作各种检测环节的阶段。分析过程中，涉及的很多需要准确定量的操作。而手动操作时，由于操作者的熟练程度和认知水平的不同，以及其它偶然因素的影响，分析结果的误差很大，而且重复性差。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种自动化、高精度的改性沥青中SBS掺入量的自动化分析装置，解决手动操作分析结构误差大、重复性差的问题。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是:一种改性沥青中SBS掺入量的自动化分析装置，包括四个带瓶塞的试剂瓶、一个分析瓶、一个用于收集工作过程中的非试剂溶液的收集瓶、一个用于盛放清洗剂的清洗瓶、一个用于选择注入所述分析瓶试剂类型的管路分配模块、机械手:
所述管路分配模块包括一个五通电动阀和控制所述五通电动阀开合的五通电动阀控制器，所述五通电动阀包括四路输入管道和一路输出管道，所述五通电动阀控制器与控制主机连接;
所述四个试剂瓶均分别与一条试剂泵送管道和一条气压平衡管道连通，四条试剂泵送管道各通过一个定量泵送模块分别与所述五通电动阀的四路输入管道连通，所述五通电动阀的输出管道与用于在注入试剂和观测电位时段密封分析瓶的分析瓶塞上的试剂注入孔连通;
所述分析瓶塞上开设有一个用于与气压平衡管道连通的安装孔，各气压平衡管道上均安装有二位二通电磁阀，各二位二通电磁阀均与所述控制主机连接;所述分析瓶塞上还安装有一个电位观测电极，所述电位观测电极与用于观测所述分析瓶中溶液电位值的电位观测模块连接，所述电位观测模块与所述控制主机连接;
所述分析瓶下方安装有用于对所述分析瓶内溶液保持恒温和进行搅拌的恒温搅拌模块，所述恒温搅拌模块与所述控制主机连接，所述恒温搅拌模块可以同时或独立使用恒温和搅拌功能;
所述控制主机控制所述机械手抓取、移动、摆放、开启、盖上分析瓶塞和在恒温时段用于密封分析瓶的密封瓶塞;
所述清洗瓶通过清洗管道与清洗泵连接，所述清洗泵通过清洗泵控制模块与所述控制主机连接;
所述清洗泵通过清洗管道与固定在所述收集瓶瓶口上方的清洗头连接。
与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果为:本实用新型大大减小了人为误差对分析结果的影响，使分析结果更加准确;由于在分析装置在分析过程启动后不需人为干预，同时也降低了改性沥青中SBS掺入量的分析实验的成本。
附图说明
图1为本实用新型一实施例结构框图;
图2为本实用新型一实施例结构原理图;
图3为本实用新型一实施例定量泵送模块结构框图;
图4(a)为本实用新型一实施例磁力搅拌式恒温搅拌模块结构框图;图4(b)本实用新型一实施例机械搅拌式恒温搅拌模块结构框图;
图5为本实用新型一实施例清洗泵控制模块结构框图;
图6为本实用新型一实施例自动清洗模块清洗头结构示意图。
具体实施方式
如图1和图2所示，本实用新型采用的改性沥青中SBS掺入量的自动化分析装置包括:四个试剂瓶，一个分析瓶，一个收集瓶，一个清洗瓶，一个分析瓶塞，一个密封瓶塞，四个定量泵送模块、一个管路分配模块、一个恒温搅拌模块、一个电位测量模块、一只机械手、一个自动清洗模块和一台控制主机。四个试剂瓶分别用于盛放A试剂、B试剂、C试剂、D试剂四种试剂，在四个试剂瓶的瓶塞上，均分别安装有一条试剂泵送管道和一条气压平衡管道，在气压平衡管道上，安装在一个二位二通电磁阀，二位二通电磁阀受控制主机控制;分析瓶用作样品与试剂的混合、反应及电位测量的环境;收集瓶用于收集工作过程中的非试剂溶液，包括:在进行自动清洗时，用于收集清洗头喷出的清洗剂和在正式往分析瓶注入试剂前，对试剂泵送管道进行注满操作过程中，用于收集因试剂泵送管道注满而从试剂泵注入管道出口溢出的试剂。清洗瓶用于盛放清洗剂;分析瓶塞用于在注入试剂和观测电位时段密封分析瓶，在该分析瓶塞上安装有一条试剂注入管道、一条气压平衡管道和一个电位观测电极，在该气压平衡管道上，安装有一个二位二通电磁阀，该二位二通电磁阀受控制主机控制;该密封瓶塞用于在恒温时段密封分析瓶;该四个定量泵送模块分别用于精确定量泵送A试剂、B试剂、C试剂、D试剂四种试剂，该四个定量泵送模块的启动、停止、泵送速率、泵送体积均受该控制主机控制，控制主机对四个定量泵送模块的控制相互独立;管路分配模块包括一个五通电动阀和一个五通电动阀控制器，该五通电动阀包括四路输入管道，一路输出管道;四路输入管道分别与该四个定量泵送模块的输出管道相连;一路输出管道连接至该分析瓶塞;该管路分配模块用于选择注入该分析瓶的试剂类型;恒温搅拌模块用于对分析瓶内溶液的恒温与搅拌，恒温搅拌模块的恒温点可由该控制主机按需调整;恒温搅拌模块的恒温范围为10℃-100℃;电位测量模块用于观测分析瓶中溶液的电位值，电位测量模块与安装在分析瓶塞上的电位观测电极相连;机械手可根据主机命令抓取、移动、摆放、开启、盖上分析瓶塞和密封瓶塞，机械手的移动方向至少包括水平、竖直两个方向;自动清洗模块用于清洗分析过程中与分析瓶中溶液存在接触目的对象，包括电位观测电极和伸入分析瓶内的试剂注入管道;控制主机通过控制总线与四个定量泵送模块、管路分配模块、恒温搅拌模块、电位测量模块、机械手以及该自动清洗模块相连;控制主机包括一块触摸屏，本自动化分析装置的工作参数可通过该触摸按需设置;控制主机可根据从该电位测量模块获得的观测值，实时调整该各定量泵送模块的泵送速率和泵送量，该控制主机可按预设工作流程自动完分析过程，分析完成后该控制主机自动输出分析结果，并将分析装置恢复至可以重新开始进行下一次分析的预备状态。
所述试剂泵送管道材质为聚四氟乙烯。
所述电位观测电极可以是铂电极，金电极或银电极。
如图3所示，所述定量泵送模块包括定量注射器、步进电机、减速器、步进电机驱动器、定量泵送控制器和二位三通电磁阀，所述定量泵送控制器与所述控制主机连接，所述二位三通电磁阀输出口与所述五通电动阀输入管道连通，所述定量泵送控制器与所述二位三通电磁阀线圈、步进电机驱动器连接，所述二位三通电磁阀输入口与所述定量注射器输出口连通，所述步进电机控制器控制所述步进电机，所述步进电机通过所述减速器控制所述定量注射器。
恒温搅拌模块可以为磁力搅拌式(见图4(a))或机械搅拌式(见图4(b));其中，磁力搅拌式恒温搅拌模块包括搅拌子、搅拌子驱动线圈、制冷片、制冷片与线圈控制器、温度传感器，制冷片与线圈控制器控制所述制冷片和搅拌子驱动线圈，制冷片与线圈控制器与控制主机、温度传感器连接;机械式恒温搅拌模块包括搅拌桨、直流电机、制冷片、制冷片、电机控制器、温度传感器;所述制冷片为高温半导体制冷片，制冷片与电机控制器控制制冷片和直流电机，直流电机带动搅拌桨转动，制冷片与电机控制器与控制主机、温度传感器连接;搅拌子或搅拌桨放置在分析瓶内。
如图5所示，所述清洗泵控制模块包括用于控制清洗泵的直流电机驱动器、与所述直流电机驱动器连接的清洗泵控制器、与所述清洗泵控制器连接的用于计量清洗泵转速的转速计数器，所述清洗泵控制器与所述控制主机连接，所述转速计数器安装在所述清洗泵上;所述转速计数器计数得到清洗泵的转速并将转速提交至清洗泵控制器;所述清洗泵控制器根据设置的清洗泵转速与清洗泵当前的转速实时调整清洗泵的转速。
如图6所示，所述清洗头包括三个以上均匀环绕所述电位观测电极的喷嘴和三个以上均匀环绕所述五通电动阀输出管道的喷嘴，该清洗头的全部喷嘴的轴线在竖直方向下倾一定的角度以利于清洗，该下倾角度在30°-60°之间;所述清洗头周围安装有一个圆柱形防护筒，防护筒用于防止清洗剂飞溅，并保证清洗过程产生的液体均能流入收集瓶。
以下结合附图2对详细阐述本实用新型装置的工作步骤:
1、准备分析用试剂、试样和设置工作参数。配制A试剂、B试剂、C试剂和D试剂四种试剂，分别置于试剂瓶A、试剂瓶B、试剂瓶C、试剂瓶D中;往分析瓶中加入改性沥青试样;往清洗瓶中加入清洗剂;在控制主机界面输入基本工作参数:包括改性沥青试样的质量m、C试剂的浓度c、标定参数、A试剂、B试剂、C试剂、D试剂试的泵送量和初始泵送速率、搅拌速率、恒温温度和恒温时间、清洗剂流速和清洗时间等。
2、充满试剂泵送管道和试剂注入管道。机械手将分析瓶塞置于清洗头上，依次启动定量泵送模块A、定量泵送模块B、定量泵送模块C、定量泵送模块D，管路分配模块的输入相应依次切换，用A试剂、B试剂、C试剂、D试剂将相应的试剂泵送管道充满;启动定量泵送模块时，待前一种试剂的试剂泵送管道充满后，停止该试剂的泵送，接着启动下一种试剂的泵送;试剂注入管道用D试剂充满，充满后，停止定量泵送模块D;在从试剂注入管道加液的过程中，二位二通电磁阀开启，否则关闭(实施以下步骤时，对二位二通电磁阀的操作要求与本处相同)。
3、向分析瓶注入A试剂。机械手将分析瓶塞盖于分析瓶上;管路分配模块切换至试剂泵送管道A，然后启动定量泵送模块A，注入确定量的A试剂，注入A试剂时，同时启动搅拌功能;注入完成后，停止定量泵送模块A，管路分配模块的输入切换至试剂泵送管道D，然后启动定量泵送模块D，用确定量的D试剂冲洗试剂注入管道，然后停止定量泵送模块D。
4、恒温处理。机械手将分析瓶塞复位至初始位置，然后将密封瓶塞盖于分析瓶上;启动恒温功能，恒温时间到点后，停止恒温功能。
5、向分析瓶注入B试剂。机械手将密封瓶塞复位至初始位置，然后将分析瓶塞盖于分析瓶上。管路分配模块切换至试剂泵送管道B，然后启动定量泵送模块B，注入确定量的B试剂;注入完成后，停止定量泵送模块B，管路分配模块的输入切换至试剂泵送管道D，然后启动定量泵送模块D，用确定量的D试剂冲洗试剂注入管道，然后停止定量泵送模块D。
6、用C试剂充满试剂注入管道并复位C试剂的泵送记录。机械手将分析瓶塞置于清洗头上。管路分配模块的输入切换至试剂泵送管道C，然后启动定量泵送模块C，注入一定量的C试剂，使用C试剂充满试剂注入管道后，停止定量泵送模块C;机械手将分析瓶塞盖于分析瓶上。控制主机复位C试剂的泵送量并准备开始记录C试剂的泵送量。
7、用C试剂分析瓶内溶液。启动定量泵送模块C，按设定速率往分析瓶注入C试剂;注入C试剂的同时，控制主机实时记录电位观测模块的观测值和定量泵送模块C的泵送量，控制主机根据监测到的电位值的变化快慢控制定量泵送模块C的泵送速率;电位值变化越快，定量泵送模块C的泵送速率越低;泵送足够量的C试剂后，停止定量泵送模块C并停止搅拌功能，管路分配模块的输入切换至试剂泵送管道D，然后启动定量泵送模块D，用确定量的D试剂冲洗试剂注入管道，然后停止定量泵送模块D。
8、计算分析结果。控制主机根据记录的电位观测值，判定出电位观测值的变化速率的跃变点并由此跃变点的时刻确定该时刻C试剂的泵送量V。然后，控制主机根据改性沥青试样的质量m、C试剂的浓度c、C试剂的泵送量V和设置的标定参数按一定的计算公式计算出分析结果，分析结果输出至控制主机屏幕。
9、自动清洗。机械手将分析瓶塞置于清洗头上。启动清洗泵。控制主机根据设定的清洗时间，控制机械手按一定的速率往上提分析瓶塞，当电极与试剂注入管道均移出清洗范围时，清洗完成，停止清洗泵;机械手将分析瓶塞复位至初始位置。此时，一个自动化操作周期结束。每次自动化操作结束后，操作者应当手动清洁收集瓶。
Claims (8)
1.一种改性沥青中SBS掺入量的自动化分析装置，包括四个带瓶塞的试剂瓶、一个分析瓶、一个用于收集工作过程中的非试剂溶液的收集瓶、一个用于盛放清洗剂的清洗瓶、一个用于选择注入所述分析瓶试剂类型的管路分配模块、机械手，其特征在于:
所述管路分配模块包括一个五通电动阀和控制所述五通电动阀开合的五通电动阀控制器，所述五通电动阀包括四路输入管道和一路输出管道，所述五通电动阀控制器与控制主机连接;
所述四个试剂瓶均分别与一条试剂泵送管道和一条气压平衡管道连通，四条试剂泵送管道备通过一个定量泵送模块分别与所述五通电动阀的四路输入管道连通，所述五通电动阀的输出管道与用于在注入试剂和观测电位时段密封分析瓶的分析瓶塞上的试剂注入孔连通;
所述分析瓶塞上开设有一个用于与气压平衡管道连通的安装孔，各气压平衡管道上均安装有二位二通电磁阀，各二位二通电磁阀均与所述控制主机连接;所述分析瓶塞上还安装有一个电位观测电极，所述电位观测电极与用于观测所述分析瓶中溶液电位值的电位观测模块连接，所述电位观测模块与所述控制主机连接;
所述分析瓶外安装有用于对所述分析瓶内溶液保持恒温和进行搅拌的恒温搅拌模块，所述恒温搅拌模块与所述控制主机连接;
所述控制主机控制所述机械手抓取、移动、摆放、开启、盖上分析瓶塞和在恒温时段用于密封分析瓶的密封瓶塞;
所述清洗瓶通过清洗管道与清洗泵连接，所述清洗泵通过清洗泵控制模块与所述控制主机连接;
所述清洗泵通过清洗管道与固定在所述收集瓶瓶口上方的清洗头连接。
2.根据权利要求1所述的改性沥青中SBS掺入量的自动化分析装置，其特征在于，所述试剂泵送管道材质为聚四氟乙烯。
3.根据权利要求1所述的改性沥青中SBS掺入量的自动化分析装置，其特征在于，所述电位观测电极为铂电极、金电极或银电极中的一种。
4.根据权利要求1所述的改性沥青中SBS掺入量的自动化分析装置，其特征在于，所述恒温搅拌模块恒温范围为10℃-100℃。
5.根据权利要求1所述的改性沥青中SBS掺入量的自动化分析装置，其特征在于，所述清洗头包括三个以上均匀环绕所述电位观测电极的喷嘴和三个以上均匀环绕所述五通电动阀输出管道的喷嘴。
6.根据权利要求1或5所述的改性沥青中SBS掺入量的自动化分析装置，其特征在于，所述清洗头周围安装有一个圆柱形防护筒。
7.根据权利要求1所述的改性沥青中SBS掺入量的自动化分析装置，其特征在于，所述定量泵送模块包括定量注射器、减速器、步进电机、步进电机控制器、定量泵送控制器、二位三通电磁阀，所述定量泵送控制器与所述控制主机连接，所述二位三通电磁阀输出口与所述五通电动阀输入管道连通，所述定量泵送控制器与所述二位三通电磁阀线圈、步进电机驱动器连接，所述二位三通电磁阀输入口与所述定量注射器输出口连通，所述步进电机控制器控制所述步进电机，所述步进电机通过所述减速器控制所述定量注射器。
8.根据权利要求1所述的改性沥青中SBS掺入量的自动化分析装置，其特征在于，所述清洗泵控制模块包括用于控制清洗泵的直流电机驱动器、与所述直流电机驱动器连接的清洗泵控制器、与所述清洗泵控制器连接的用于计量清洗泵转速的转速计数器，所述清洗泵控制器与所述控制主机连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20131127 |
|
| CX01 | Expiry of patent term |