CN204594952U - 全自动滴定式化验机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种全自动滴定式化验机，该全自动滴定式化验机包括：多个药剂存储器，该多个药剂存储器用于存储滴定水样用的多种药剂；滴定装置，该滴定装置通过多个导管分别与多个药剂存储器相连接，滴定装置用于完成对水样的滴定操作；水样进水口，该水样进水口连接到外部待测水样源并通过导管与滴定装置相连接，用于将待检测水样输入到滴定装置内；废水存储器，该废水存储器与滴定装置下端的废水出口相连接，废水存储器用于存储由滴定装置排出的废水；和控制系统，该控制系统分别与多个药剂存储器、滴定装置、水样进水口和废水存储器相连接。本实用新型公开的滴定式化验机具有检测准确、结构简单和使用范围广的优点。

Description

全自动滴定式化验机

技术领域

本实用新型涉及水质检测领域，更具体地，涉及一种全自动滴定式化验机。

背景技术

工业生产、食品加工、医药及居民生活等各个领域，都离不开对水进行各种处理，水处理中重要的一个环节是水质检测。目前，水质检测主要有三种方法：第一种是传统的采用人工进行药剂滴定的方法，第二种是采用各种光电传感器等设备对水质进行实时检测，第三种是采用各种传感器和加药泵对水质进行检测。

第一种检测方法，即人工药剂滴定方法的优点是检测结果真实、可靠；缺点是，这种方法需要大量的专业人员全天候地、频繁地进行手工检测，同时取样工作可能存在各种危险。人工成本高、工作危险等危险，使得第一种检测方法的使用范围越来越小。

第二种检测方法，即采用各种传感器对水质进行实时检测，这种检测方法的优点是减少了人工的使用，降低检测成本；缺点是，使用传感器的检测设备容易被水样中的杂质污染，造成损坏和数值失准的问题。

第三种检测方法，即利用各种传感器和加药泵进行自动化验。其中滴定式化验包括两个重要环节：化验过程中的终点识别和标准液的滴加量的计量。其中：化验过程中的终点识别，以往采用的是识别颜色的颜色识别传感器，这些颜色识别传感器在滴定化验过程中颜色不变而以沉淀物的产生为终点的化验项目中则无法使用。另外，以往对滴入标准液的滴入和滴入量的计量，通常采用精密计量泵或蠕动泵，将标准液直接泵入水样中。这种计量方法的缺陷是：第一，从设备上，精密计量泵的成本很高；第二，计量方法上，精密计量泵是计量泵体内的腔体的变化量来表示泵出液体的体积，蠕动泵是计量蠕动轮转动的角度所碾压泵管内的体积来表示泵出的体积，所以容易受到气泡、泵管变形等的因素影响；第三，这种方法只能将输液导管直接插入到化验的水样中，这就造成了导管出口处的药剂与化验水样间的相互污染，且泵到水样之间会产生其它误差环节。所以，上述方法因为不能准确地计量滴加到水样中的试剂量而造成了检测误差，且有很大的局限性。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，根据本实用新型提供了一种全自动滴定式化验机，该全自动滴定式化验机包括：

多个药剂存储器，多个药剂存储器用于存储滴定水样用的多种药剂；

滴定装置，滴定装置通过多个导管分别与多个药剂存储器相连接，滴定装置用于执行对水样的滴定操作；

水样进水口，水样进水口连接到外部待测水样源并通过导管与滴定装置相连接，用于将待检测水样输入到滴定装置内；

废水存储器，废水存储器与滴定装置的下端的废水出口相连接，废水存储器用于存储由滴定装置排出的废水；和

控制系统，控制系统分别与多个药剂存储器、滴定装置、水样进水口和废水存储器相连接。

进一步地，滴定装置包括：

上盖，上盖设置有多个药剂滴嘴、液位电极、水样进水管和药剂液滴检测器，多个药剂滴嘴的进药嘴通过导管与多个药剂存储器相连接，且多个药剂滴嘴的出药嘴、液位电极、水样进水管和药剂液滴检测器设置在上盖的朝向滴定装置内部的一个侧面上并朝向滴定装置内部伸出，出药嘴的下端位于药剂液滴检测器的下端的上侧，药剂液滴检测器的下端位于液位电极的下端的上侧；

溢流槽，溢流槽的上表面开口、下表面设置有溢流槽排水口，且溢流槽排水口通过导管与废水存储器相连接，上盖配合在溢流槽的上表面开口中，使得出药嘴、液位电极、水样进水管和药剂液滴检测器能够被容纳在溢流槽内；和

化验杯，化验杯的上表面开口、底面设置有化验杯排水口，且化验杯排水口通过导管与废水存储器相连接，化验杯的上部的一部分穿过溢流槽的底面设置在溢流槽的内部，使得液位电极和水样进水管能够延伸到化验杯中。

进一步地，药剂液滴检测器为红外线对射管或激光对射管，包括发射器和接收器，且发射器和接收器在滴定装置内部相向设置。

进一步地，液位电极包括高液位电极、低液位电极和接地电极。

进一步地，多个药剂滴嘴设置在滴嘴压盖上，滴嘴压盖配合在上盖中形成的凹部中。

进一步地，化验杯排水口处设置有排水电磁阀，排水电磁阀包括排水阀板和排水电磁线圈，其中，排水阀板设置在排水电磁线圈的上部且位于化验杯的内部，排水电磁线圈设置在化验杯外部，排水阀板和排水电磁线圈用于根据化验杯内的水样水位的高低控制化验杯排水口的关闭。

进一步地，化验杯侧面的下部设置有颜色识别光源和颜色识别器，且颜色识别光源和颜色识别器分别与控制系统相连接以用于实时地对化验杯中的水样的颜色、颜色浓度和沉淀进行识别。

进一步地，滴定装置还包括搅拌器，搅拌器的一端与上盖相连接、另一端伸入到化验杯内部，以用于对化验杯内的水样进行搅拌。

进一步地，多个导管中的每一个均设置有药剂驱动泵和单向阀，且药剂驱动泵与控制系统相连接。

进一步地，水样进水口通过进水三通装置分别经由导管与滴定装置和废水存储器相连接，且水样进水口连接到外部待测水样源的导管上设置有水样进水增压泵，从进水三通装置连接到滴定装置的导管上设置有取样电磁阀，从进水三通装置连接到废水存储器的导管上设置有导管冲洗电磁阀，其中，水样进水增压泵、取样电磁阀和导管冲洗电磁阀分别与控制系统相连接。

进一步地，废水存储器通过导管与外部废水收集容器相连接，废水存储器与外部废水收集容器相连接的导管上设置有废水增压泵，且废水增压泵与控制系统相连接。

根据本实用新型实施例的全自动滴定化验机具有以下优点：1.将进药嘴与水样完全分离，避免了接触式的污染；2.由于试剂加入量的计量点为试剂将进入水样时的最后一瞬间，不再有其它环节，也就避免了各种误差，提高了计量的精确性；3.结构简单，使用范围广。

附图说明

本实用新型的上述及其它方面和特征将从以下结合附图对实施例的说明清楚呈现，其中：

图1为根据本实用新型实施例的全自动滴定式化验机的结构示意图；

图2为根据本实用新型实施例的全自动滴定式化验机的滴定装置的结构示意图；和

图3为根据本实用新型实施例的全自动滴定方法的液滴半径测量示意图。

具体实施方式

下面参照附图详细描述本实用新型的说明性、非限制性实施例，对根据本实用新型的全自动滴定式化验机及其全自动滴定方法进行进一步说明。

图1是根据本实用新型实施例的全自动滴定式化验机的结构示意图，该全自动滴定式化验机包括多个药剂存储器1、滴定装置2、水样进水口3、废水存储器4和控制系统5。根据本实用新型的全自动滴定式化验机，水样由水样进水口3进入滴定装置2，使用多个药剂存储器1中的多种药剂对滴定装置2中的水样进行滴定，滴定完成后，废水排入废水存储器4。

根据本实用新型实施例的全自动滴定式化验机包括多个药剂存储器1，该多个药剂存储器1用于存储进行水样滴定的多种药剂。在本实用新型的图1所示的实施例中，全自动滴定式化验机设置有三个药剂存储器，分别为，用于存储第一药剂的第一药剂存储器、用于存储第二药剂的第二药剂存储器和用于存储第三药剂的第三药剂存储器，其中，第一药剂为无色、定量的辅助药剂，无需对滴定装置2内水样的沉淀或颜色进行检测，只需要将预定量的药剂滴入滴定装置2即可；第二药剂与水样会发生有色或有沉淀反应，但并不是标定水样化验参数的标准液，所以需要对滴定装置2内的沉淀和颜色进行监视和控制；第三药剂为滴定水样的标准液，需要实时地对滴定装置2内的沉淀和颜色进行监视。然而，本领域技术人员应当理解，本实用新型的全自动滴定式化验机所采用的药剂存储器和药剂的数量不限于此，多个药剂存储器的具体数量可以根据全自动滴定式化验机的使用环境和使用目的进行设计，并且在不同的滴定环境中也可以对多个药剂存储器进行选择使用，以节约机器的运行成本。滴定装置2通过多个导管分别与多个药剂存储器1相连接，用于执行对水样的滴定操作。水样进水口3连接到外部待测水样源(图中未示出)并通过导管与滴定装置2相连接，用于将待检测的水样输入到滴定装置内以进行滴定。废水存储器4与滴定装置2下端的废水出口相连接，用于存储由滴定装置2排出的废水，防止废水外流而造成环境污染。控制系统5分别与上述多个药剂存储器1、滴定装置2、水样进水口3和废水存储器4相连接，用于控制对水样的滴定操作，并且根据滴定装置2检测到的滴定数据计算水样的水质化验结果。

参照图2，根据本实用新型实施例的全自动滴定式化验机的滴定装置2进一步包括上盖21、溢流槽22和化验杯23。

上盖21设置有多个药剂滴嘴、液位电极213、水样进水管215和药剂液滴检测器214。

多个药剂滴嘴的数量与多个药剂存储器1的数量相配合，通过多个导管与药剂存储器1相连通以将药剂存储器1中的药剂滴入滴定装置2内。例如，多个药剂存储器1的数量与多个药剂滴嘴的数量相同，并且多个药剂存储器中的每一个分别与多个药剂滴嘴中的相应的一个相连接。多个药剂滴嘴包括进药嘴211和出药嘴212，如图2所示。进药嘴211通过药剂导管与药剂存储器1相连接，出药嘴212朝向滴定装置2的内部，用于将药剂导出到滴定装置2内部。

液位电极213用于对滴定装置2内部的液位进行检测，将检测数据发送到控制系统5，从而根据液位的高低控制滴定操作的进行。

药剂液滴检测器214用于对从出药嘴212下滴的药剂滴的下滴速度、穿过药剂液滴检测器214所形成的水平线区域所需的时间Δt及下滴的药剂液滴的滴数进行检测，将检测结果发送到控制系统5，从而精确地计算药剂滴定过程所使用的药剂的总量。

参照图3，控制系统5计算滴入药剂的半径及水样水质化验结果或全碱度等化验项目的计算公式分别为公式(1)和公式(2)：

$\frac{{(2R-B)}^2}{2g(A-R-a)}=\mathrm{\Δ}{t}^2---\left(1\right)$

C＝V1×N×1000/V  (2)

公式(1)中，R为每滴药剂滴入时的半径，g为重力加速度，△t为每滴药剂经过药剂液滴检测器214所需的时间,A为出药嘴212下端到药剂液滴检测器214的检测光线区域的上侧的距离，B为药剂液滴检测器214的检测光线的直径，a为出药嘴212的直径。利用该公式可以计算出药剂液滴的半径，从而对滴定过程使用的药剂体积的计算更加精确，进而提高了水质检测的精确度。公式(2)中，C为水质化验结果或其它化验项目的结果，V1为所用药剂体积，N为所用药剂的当量浓度，V为化验杯23中的水样的体积。

水样进水管215用于连接水样进水口3与滴定装置2，将水样输入到滴定装置2内部。同时，药剂滴嘴的出药嘴212、液位电极213、水样进水管215和药剂液滴检测器214均设置在上盖21的朝向滴定装置2内部的一个侧面上并朝向滴定装置内部伸出，容纳在滴定装置2的内部，从而完成对液滴的检测。在滴定装置2的内部，出药嘴212的下端位于药剂液滴检测器214的下端的上侧，药剂液滴检测器214的下端位于液位电极213的下端的上侧，在滴定过程中，液位电极213与水样的液位接触，并控制滴定装置2内水样的液位高度。而出药嘴212和药剂液滴检测器214与水样的液位不接触，从而避免了对出药嘴212的接触式污染。

溢流槽22的上表面开口、下表面设置有溢流槽排水口221。溢流槽排水口221通过导管与废水存储器4相连接，用于盛放从化验杯23溢出的水样并排出到废水存储器4。上盖21配合在溢流槽22的上表面开口中，使得出药嘴212、液位电极213、水样进水管215和药剂液滴检测器214可以被容纳在溢流槽22内部，进一步地使得液位电极213和水样进水管215被容纳在化验杯23内部。

化验杯23的上表面开口、底面设置有化验杯排水口，并且化验杯排水口通过导管与废水存储器4相连接，同时化验杯23的上部的一部分穿过溢流槽22的底面而被容纳在溢流槽22内部。化验杯23上部的一部分设置在溢流槽22内部，使得液位电极和水样进水管可以延伸到化验杯中，从而使得从化验杯23溢流的水样进入溢流槽，通过多次的溢流操作可以对化验杯23进行全面的清洗，降低检测环境的污染。化验杯底面设置化验杯排水口，用于将清洗化验杯23的水样以及滴定结束后的废水排出化验杯23。例如，为了进一步增强化验杯的稳定性，化验杯23也可以设置在底座24上，底座24具有保持滴定装置2整体稳定性的作用。

药剂液滴检测器214可以为红外线对射管或激光对射管，包括发射器和接收器，并且发射器和接收器在滴定装置2内相向设置。滴定过程中，打开药剂液滴检测器214，使得药剂液滴穿过该药剂液滴检测器214时，药剂液滴检测器214检测并记录每一滴液滴经过时所需的时间Δt以及滴定过程所使用的液滴数量，然后传送到控制系统5，控制系统5根据该数据计算出滴定过程所使用的药剂总量。因为药剂液滴检测器214是在液滴滴入水样的最后一瞬间记录液滴经过该处所用的时间Δt，所以避免了计量点与水样之间的环节所造成的误差，例如，药剂导管变形、挥发性气泡和泄露等原因造成的误差。

进一步地，液位电极213包括高液位电极、低液位电极和接地电极，并且高液位电极的下端设置在低液位电极的下端的上侧。向化验杯23内输入水样时，当水位到达高液位电极时，对化验杯23进行排水，且保持到排空所需时间后，再次输入水样，再次排空。重复操作2到3次。该操作是为了对化验杯23进行清洗而设置，当留取水样时，水位由高位电极排空到地位电极时，立即停止，从而使得化验杯内水样的液位高度稳定在低液位电极处，化验过程中，被滴定的水样的体积是固定值。如上所述，低液位电极用于确定化验过程中化验杯23内水样的值。

优选地，多个药剂滴嘴设置在滴嘴压盖上，该滴嘴压盖配合在上盖21中形成的凹部中，使得出药嘴212被容纳在溢流槽22中。该方案便于将药剂滴嘴21从滴定装置上取下清洗，防止长时间使用后，药剂滴嘴间的相互污染。

进一步地，在化验杯排水口处设置排水电磁阀，该排水电磁阀包括排水阀板231和排水电磁线圈232。排水阀板231设置在排水电磁线圈232的上部、化验杯23的内部，排水电磁线圈232设置在化验杯23的外部。当滴定装置2内水位到达高液位电极时，排水电磁线圈232通电，使得排水阀板231向上移动，打开化验杯排水口，从而使化验杯23内的水样通过导管进入废水存储器4；当滴定装置2内的水位到达低液位电极时，排水电磁线圈232断电，排水阀板231在重力的作用下回落，使得化验杯排水口关闭，保持化验杯23内的水量。该排水电磁阀的设计使得对化验杯23内水位的控制完全由控制系统5完成，使得化验杯23内的水样体积具有更高的可控制性，保证检测结果的准确性。

化验杯23侧面的下部可以设置有颜色识别光源233和颜色识别器234，且颜色识别光源233和颜色识别器234分别与控制系统5相连接。颜色识别光源233用于照亮化验杯23内的水样，颜色识别器234用于识别滴定过程中化验杯23内水样的颜色和沉淀情况。当向化验杯23内的水样滴入药剂后，每滴入一滴，静置一段时间后，使用颜色识别器234对化验杯23内水样的颜色、颜色浓度和沉淀情况进行一次识别，当所识别到的颜色和颜色浓度与用户预先设定的标准值一致时，停止滴定过程，并由控制器5计算结果。若所识别到的颜色和颜色浓度与用户预先设定的标准值不一致，则继续滴定。

进一步地，滴定装置2还包括搅拌器216。该搅拌器216的一端与上盖21相连接、另一端伸入到化验杯23内部，以用于对化验杯23内的水样进行搅拌操作。通过采用搅拌器216方案，可以加速化验杯23内水样与药剂的混合，加快反应速度。

多个药剂存储器1与多个药剂滴嘴相连接的多个导管中的每一个均设置有药剂驱动泵11和单向阀12，并且药剂驱动泵11与控制系统5相连接。由多个药剂存储器1向滴定装置2传送药剂时，控制系统5控制打开药剂驱动泵11，由药剂驱动泵11将药剂逐滴泵入滴定装置。单向阀12用于保证药剂只能单向流动，防止药剂回流，且将微小的、分散的挥发性气泡聚集起来，整体排除。

进一步地，水样进水口3通过进水三通装置分别经由导管与滴定装置2和废水存储器相连接，并且在水样进水口3连接到外部待测水样源的导管上设置水样进水增压泵31，用于将外部水样源的水样泵入导管。从进水三通装置连接到滴定装置2的导管上设置有取样电磁阀32，用于控制由水样进水口3进入滴定装置2的水样的水量和流速等。从进水三通装置连接到废水存储器4的导管上设置有导管冲洗电磁阀33，用于在滴定化验前打开该导管冲洗电磁阀33，将外部待测水样源到化验装置之间的管路中的残留水冲洗掉，确保对滴定装置2进行冲洗的水样和滴定化验留取的水样是实际需要化验的水样，避免管道中残留水对化验结果的影响。水样进水口3、导管冲洗电磁阀33和取样电磁阀分别与控制系统5相连接，分别在控制系统5的控制下运行。

进一步地，废水存储器4通过导管与外部废水收集容器相连接，且废水存储器与外部废水收集容器(图中未示出)相连接的导管上设置有废水增压泵41，且该废水增压泵41与控制系统5相连接，用于将废水存储器4内的废水泵出到外部废水收集容器。

根据本实用新型的上述全自动滴定式化验机的自动滴定方法为：打开水样进水口3，使得水样通过导管进入滴定装置2；将多个药剂存储器1中的药剂分别输入到滴定装置，从而对滴定装置的下部化验杯23中的水样进行滴定；滴定完成后，将滴定装置2中的水样排出到废水存储器4，同时由控制系统5对记录的滴定数据进行处理、存储和发送。

尽管对本实用新型的典型实施例进行了说明，但是显然本领域技术人员可以理解，在不背离本实用新型的精神和原理的情况下可以进行改变，其范围在权利要求书以及其等同物中进行了限定。

Claims (11)

1.一种全自动滴定式化验机，包括：

多个药剂存储器，所述多个药剂存储器用于存储滴定水样用的多种药剂；

滴定装置，所述滴定装置通过多个导管分别与所述多个药剂存储器相连接，所述滴定装置用于执行对水样的滴定操作；

水样进水口，所述水样进水口连接到外部待测水样源并通过导管与所述滴定装置相连接，用于将待检测水样输入到所述滴定装置内；

废水存储器，所述废水存储器与所述滴定装置的下端的废水出口相连接，所述废水存储器用于存储由所述滴定装置排出的废水；和

控制系统，所述控制系统分别与所述多个药剂存储器、所述滴定装置、所述水样进水口和所述废水存储器相连接。

2.根据权利要求1所述的全自动滴定式化验机，其特征在于，所述滴定装置包括：

上盖，所述上盖设置有多个药剂滴嘴、液位电极、水样进水管和药剂液滴检测器，所述多个药剂滴嘴的进药嘴通过导管与所述多个药剂存储器相连接，且所述多个药剂滴嘴的出药嘴、所述液位电极、所述水样进水管和所述药剂液滴检测器设置在所述上盖的朝向所述滴定装置内部的一个侧面上并朝向所述滴定装置内部伸出，所述出药嘴的下端位于所述药剂液滴检测器的下端的上侧，所述药剂液滴检测器的下端位于所述液位电极的下端的上侧；

溢流槽，所述溢流槽的上表面开口、下表面设置有溢流槽排水口，且所述溢流槽排水口通过导管与所述废水存储器相连接，所述上盖配合在所述溢流槽的上表面开口中，使得所述出药嘴、所述液位电极、所述水样进水管和所述药剂液滴检测器能够被容纳在所述溢流槽内；和

化验杯，所述化验杯的上表面开口、底面设置有化验杯排水口，且所述化验杯排水口通过导管与所述废水存储器相连接，所述化验杯的上部的一部分穿过所述溢流槽的底面设置在所述溢流槽的内部，使得所述液位电极和所述水样进水管能够延伸到所述化验杯中。

3.根据权利要求2所述的全自动滴定式化验机，其特征在于，所述药剂液滴检测器为红外线对射管或激光对射管，包括发射器和接收器，且所述发射器和所述接收器在所述滴定装置内部相向设置。

4.根据权利要求2所述的全自动滴定式化验机，其特征在于，所述液位电极包括高液位电极、低液位电极和接地电极。

5.根据权利要求2所述的全自动滴定式化验机，其特征在于，所述多个药剂滴嘴设置在滴嘴压盖上，所述滴嘴压盖配合在所述上盖中形成的凹部中。

6.根据权利要求2所述的全自动滴定式化验机，其特征在于，所述化验杯排水口处设置有排水电磁阀，所述排水电磁阀包括排水阀板和排水电磁线圈，其中，所述排水阀板设置在所述排水电磁线圈的上部且位于所述化验杯的内部，所述排水电磁线圈设置在所述化验杯外部，所述排水阀板和所述排水电磁线圈用于根据所述化验杯内的水样水位的高低控制所述化验杯排水口的关闭。

7.根据权利要求2所述的全自动滴定式化验机，其特征在于，所述化验杯侧面的下部设置有颜色识别光源和颜色识别器，且所述颜色识别光源和所述颜色识别器分别与所述控制系统相连接以用于实时地对所述化验杯中的水样的颜色、颜色浓度和沉淀进行识别。

8.根据权利要求2所述的全自动滴定式化验机，其特征在于，所述滴定装置还包括搅拌器，所述搅拌器的一端与所述上盖相连接、另一端伸入到所述化验杯内部，以用于对所述化验杯内的水样进行搅拌。

9.根据权利要求1所述的全自动滴定式化验机，其特征在于，所述多个导管中的每一个均设置有药剂驱动泵和单向阀，且所述药剂驱动泵与所述控制系统相连接。

10.根据权利要求1所述的全自动滴定式化验机，其特征在于，所述水样进水口通过进水三通装置分别经由导管与所述滴定装置和所述废水存储器相连接，且所述水样进水口连接到外部待测水样源的导管上设置有水样进水增压泵，从所述进水三通装置连接到所述滴定装置的导管上设置有取样电磁阀，从所述进水三通装置连接到所述废水存储器的导管上设置有导管冲洗电磁阀，其中，所述水样进水增压泵、所述取样电磁阀和所述导管冲洗电磁阀分别与所述控制系统相连接。

11.根据权利要求1所述的全自动滴定式化验机，其特征在于，所述废水存储器通过导管与外部废水收集容器相连接，所述废水存储器与所述外部废水收集容器相连接的导管上设置有废水增压泵，且所述废水增压泵与所述控制系统相连接。