CN204694687U - 实验室cod自动分析机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种实验室COD自动分析机器人，包括设置在消解管盘上用于存放待检测水样的多个消解管、自动加液系统、消解加热系统、冷却系统、滴定终点判断系统以及用于控制各系统完成实验操作步骤的控制器，所述控制器的输入端连接指令输入设备，控制器的输出端分别与自动加液系统、消解加热系统、冷却系统以及滴定终点判断系统连接，滴定终点判断系统的输出端还连接显示设备。本实用新型集自动加样、批量测定、自动分析功能于一体，采用重铬酸钾滴定法,可迅速测定水样COD，能够同时进行多个样品的测试，方便快捷，准确度高。

Description

实验室COD自动分析机器人

技术领域

本实用新型涉及分析仪器领域，尤其涉及一种用滴定方式连续测定多个水样的自动化设备。

背景技术

化学需氧量（简称COD）是水环境监测中最重要的有机污染综合指标之一，它是指水体中易被强氧化剂氧化的还原性物质所消耗的氧化剂的量，结果折成氧的量（以mg/L计），是表征水体中还原性物质的综合性指标。水中的还原性物质有各种有机物、亚硝酸盐、硫化物、亚铁盐等，但主要的是有机物，因此化学需氧量（COD）往往作为衡量水中有机物质含量多少的指标，化学需氧量越大说明水体受有机物的污染越严重。

GB11914-89《水质 化学需氧量的测定 重铬酸盐法》的检测原理是：在水样中加入一定量的重铬酸钾和催化剂硫酸银，在强酸介质中加热回流一定时间，部分重铬酸钾被水样中的可氧化物质还原，然后用硫酸亚铁铵滴定水样中未被还原的重铬酸钾，再根据硫酸亚铁铵的消耗量计算水样中重铬酸钾的剩余量，进一步获得水样中重铬酸钾的被还原量，最后根据重铬酸钾的被还原量计算水样COD的值。

    目前实验室用于分析水样中COD含量的仪器设备是主要有消解器和滴定仪，需要人工取样、加料并送入消解器，消解、冷却结束之后，放入滴定仪上测试，整个测试过程费时费力，并且只能进行单独测试，不能在同等条件下对相同水样的多个样本进行检测，再加上人为操作因素，使得检测结果准确度较低。

发明内容

本实用新型需要解决的技术问题是提供一种可以同时进行多个水样测试、准确度较高的COD自动分析机器人。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案如下。

实验室COD自动分析机器人，包括设置在消解管盘上用于存放待检测水样的多个消解管，还包括用于向消解管中滴加试剂的自动加液系统、用于对消解管中的溶液进行消解并加热的消解加热系统、用于冷却消解管中溶液的冷却系统、用于对消解管中的溶液进行滴定并判断滴定终点的滴定终点判断系统以及用于控制各系统完成实验操作步骤的控制器，所述控制器的输入端连接指令输入设备，控制器的输出端分别与自动加液系统、消解加热系统、冷却系统以及滴定终点判断系统连接，滴定终点判断系统的输出端还连接显示设备。

上述实验室COD自动分析机器人，所述自动加液系统包括蠕动泵、盛放试剂的试剂桶、滴管和机械手，所述蠕动泵、试剂桶和滴管之间通过试剂通道连通，滴管设置在机械手上，滴管与试剂桶之间的试剂通道中设置有用于控制滴管滴加量和滴加速度的电磁阀，电磁阀的受控端连接控制器的输出端。

上述实验室COD自动分析机器人，所述机械手包括用于控制向冷却系统中滴加试剂操作的上机械手、用于控制冷却系统运动路径的中机械手以及用于控制加液和滴定实验操作的下机械手；所述上机械手设置在冷却系统上方，上机械手设置有X轴、Y轴和Z轴；中机械手位于上机械手和下机械手之间，中机械手设置有Z轴；下机械手位于消解管上方，下机械手设置有X轴、Y轴和Z轴；所述上机械手、中机械手和下机械手的受控端连接控制器的输出端。

上述实验室COD自动分析机器人，所述消解加热系统包括数量与消解管数量相应的磁力搅拌器和设置在磁力搅拌器与消解管之间的加热器，磁力搅拌器的搅拌子伸入消解管中，磁力搅拌器和加热器的受控端连接控制器的输出端。

上述实验室COD自动分析机器人，所述冷却系统包括消解过程中与消解管对接设置的冷凝箱以及分别对冷凝箱和消解管进行冷却的第一风机和第二风机，所述冷凝箱位于消解管上部，冷凝箱中设置有数量与消解管数量相应的冷凝管，第一风机设置在冷凝箱左侧，第二风机设置在消解管盘左侧。

上述实验室COD自动分析机器人，所述冷凝管的底部包裹有与消解管密封连接的连接套和密封圈。

上述实验室COD自动分析机器人，所述滴定终点判断系统包括设置在消解管上方的直线模组、设置在直线模组中的终点判断传感器以及与终点判断传感器连接的终点判断传感器在线仪表，所述终点判断传感器在下机械手控制下运动，终点判断传感器在线仪表的输出端连接显示设备。

由于采用了以上技术方案，本实用新型所取得技术进步如下。

本实用新型集自动加样、批量测定、自动读数功能于一体，采用重铬酸钾滴定法, 可迅速测定水样COD，能够同时进行多个水样的测试，方便快捷，准确度高。采用本实用新型进行水样的检测，整个测试过程仅取样需要手工完成，其他过程均由设备自动完成，极大地减轻了人工操作强度，缩短了测试时间，可以有效地节省企业的用工人数，缩减人工成本，提高工作效率。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型所述自动加液系统的结构示意图；

图3为本实用新型所述消解加热系统的结构示意图；

图4为本实用新型所述冷却系统的结构示意图；

图5为本实施例的部分结构示意图。

其中：1.第一风机，1’第二风机，2.冷凝箱，3.冷凝管，4.终点判断传感器，5.直线模组，6.消解管盘，7.消解管，8.加热器，9.试剂桶，10.显示设备，11.试剂通道，12.蠕动泵，13. 控制器，14.磁力搅拌器，15.下机械手X轴，16.下机械手Y轴，17.下机械手Z轴。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本实用新型进行进一步详细说明。

参见图1，一种实验室COD自动分析机器人，包括设置在消解管盘6上的多个消解管7，消解管用于存放待检测水样。本实施例中，消解管盘中共设置有25个消解管，可同时对25个水样进行检测，消解管可适应高低温，极速冷却时不会开裂。在本实用新型中，为方便线缆、管道以及各部件的固定，可设置机架，消解管盘固定设置在机架的中部，如图5所示。

本实用新型的机架上还设置有自动加液系统、消解加热系统、冷却系统以及滴定终点判断系统，机架的一侧设置有指令输入设备、控制器13和显示设备10，控制器的输入端连接指令输入设备，控制器的输出端分别与自动加液系统、消解加热系统、冷却系统以及滴定终点判断系统连接，滴定终点判断系统的输出端连接显示设备，控制器也与显示设备连接，进行滴定过程的状态显示。指令输入设备可以为鼠标、键盘等，显示设备可以为显示器；当然，指令输入设备和显示设备可用一台触摸显示屏代替。

自动加液系统用于向消解管中滴加试剂，其结构如图2所示，包括蠕动泵12、盛放试剂的试剂桶9、滴管和机械手，蠕动泵、试剂桶和滴管之间通过试剂通道11连通，滴管设置在机械手上，滴管与试剂桶之间的试剂通道中设置有电磁阀，用于完成分液，并控制滴管滴加量和滴加速度，电磁阀的受控端连接控制器的输出端。

在本实用新型中，试剂桶共设置有六个，分别盛放蒸馏水、硫酸银的硫酸溶液、高浓度重铬酸钾溶液、低浓度重铬酸钾溶液、高浓度硫酸亚铁铵溶液和低浓度硫酸亚铁铵溶液。蠕动泵用于为试剂桶中试剂提供流动动力，蠕动泵对应试剂桶设置有六个，六个蠕动泵分两列设置在机架右侧，左列自上而下分别控制低浓度硫酸亚铁铵溶液、高浓度硫酸亚铁铵溶液、蒸馏水，右列自上而下分别控制高浓度重铬酸钾溶液、低浓度重铬酸钾溶液、硫酸银的硫酸溶液。蠕动泵在控制器的控制下完成加液操作。

机械手用于在控制器的控制下完成加液、冷却和滴定运动途径的控制，具体包括上机械手、中机械手和下机械手。

上机械手设置在冷却系统上方的机架上，用于控制向冷却系统中滴加试剂时滴管的运动途径；上机械手设置有X轴、Y轴和Z轴，如图2所示，上机械手通过在X轴、Y轴上移动控制水平方向，在Z轴上移动控制升降高度，参与向冷凝管中加入蒸馏水的操作。

中机械手设置在机架的中央后侧，用于控制冷却系统的运动路径，并位于上机械手和下机械手之间；中机械手设置有Z轴，控制整个冷凝箱的升降高度运动。

下机械手设置在消解管上方的机架上，用于控制向消解管中加液的滴管运动途径和滴定时电极的运动途径；下机械手设置有X轴、Y轴和Z轴，可控制水平和垂直方向，下机械手参与加液、滴定以及电极测定的操作。

消解加热系统用于对消解管中的溶液进行消解并加热，其结构如图3所示，包括磁力搅拌器14和加热器8，磁力搅拌器和加热器的受控端连接控制器的输出端。磁力搅拌器设置在机架的最底部，磁力搅拌器的搅拌子伸入消解管中，用于对消解管中的溶液进行搅拌，促进消解过程。磁力搅拌器的数量与消解管数量相应，本实施例中共设置25个磁力搅拌器。加热器设置在磁力搅拌器与消解管之间，用于对消解管内的溶液进行加热。

冷却系统用于冷却消解管中溶液，其结构如图4所示，包括冷凝箱2、第一风机1和第二风机1’，第一风机设置在冷凝箱左侧，第二风机设置在消解管盘左侧，冷凝箱2位于消解管7上部。

冷凝箱2中设置有冷凝管3，冷凝管的数量与消解管数量相应，本实施例中共设置有25个冷凝管。冷凝管的底部包裹有连接套和密封圈，连接套可固定冷凝管，连接套采用氟橡胶制作，可起减震和调整冷凝管平整度的作用；密封圈位于连接套下方，可保证消解过程中冷凝管与消解管之间的密闭连接。

本实用新型在消解过程中，冷却系统的冷凝箱与消解管处于对接状态，用于冷却消解管内溶液；第一风机位于机箱左侧，与冷凝箱2对接，用于冷却冷凝箱；第二风机位于消解管盘左侧，与消解管盘中的消解管对接，用于冷却消解管。

滴定终点判断系统用于对消解管中的溶液进行滴定，并判断滴定终点。滴定终点判断系统包括直线模组5、终点判断传感器4和终点判断传感器在线仪表，直线模组设置在消解管上方的机架上，终点判断传感器设置在直线模组中并受下机械手控制运动，并在滴定过程中伸入消解管内。终点判断传感器在线仪表的输出端连接显示设备，用于将测试结果传输到显示设备上进行直观显示。

本实用新型的工作过程如下所述。

手工取样于消解管中，选择测试方式并启动控制器。控制下机械手和蠕动泵，使下机械手和蠕动泵配合向消解管中加入蒸馏水、重铬酸钾溶液和硫酸银溶液。经搅拌加热冷却后用硫酸亚铁铵溶液滴定，滴定结束，得到硫酸亚铁铵溶液浓度。之后进行测试流程，中机械手运动，将冷凝箱与消解管对接，同时冷凝箱左侧与第一风机对接，消解管左侧与第二风机对接，经消解管中的搅拌子转动并开始加热。

加热完成后，进行冷却流程，风机开始工作，同时上机械手运动，从冷凝管上端加入蒸馏水，将冷凝箱冷却至室温。然后，中机械手运动，使冷凝箱与消解管分离。

反应完成后，下机械手运动，使终点判断传感器浸没在待测液中，滴加硫酸亚铁铵溶液，当电极感应溶液电压突变时，信号传至控制器，控制器发出指令，蠕动泵停止工作，下机械手提升终点判断传感器。

结束测试，终点判断传感器在线仪表自动输出数据，并通过显示设备进行显示。

Claims (7)

1.实验室COD自动分析机器人，包括设置在消解管盘（6）上用于存放待检测水样的多个消解管（7），其特征在于：还包括用于向消解管中滴加试剂的自动加液系统、用于对消解管中的溶液进行消解并加热的消解加热系统、用于冷却消解管中溶液的冷却系统、用于对消解管中的溶液进行滴定并判断滴定终点的滴定终点判断系统以及用于控制各系统完成实验操作步骤的控制器（13），所述控制器的输入端连接指令输入设备，控制器的输出端分别与自动加液系统、消解加热系统、冷却系统以及滴定终点判断系统连接，滴定终点判断系统的输出端还连接显示设备（10）。

2.根据权利要求1所述的实验室COD自动分析机器人，其特征在于：所述自动加液系统包括蠕动泵（12）、盛放试剂的试剂桶（9）、滴管和机械手，所述蠕动泵、试剂桶和滴管之间通过试剂通道连通，滴管设置在机械手上，滴管与试剂桶之间的试剂通道中设置有用于控制滴管滴加量和滴加速度的电磁阀，电磁阀的受控端连接控制器的输出端。

3.根据权利要求2所述的实验室COD自动分析机器人，其特征在于：所述机械手包括用于控制向冷却系统中滴加试剂操作的上机械手、用于控制冷却系统运动路径的中机械手以及用于控制加液和滴定实验操作的下机械手；所述上机械手设置在冷却系统上方，上机械手设置有X轴、Y轴和Z轴；中机械手位于上机械手和下机械手之间，中机械手设置有Z轴；下机械手位于消解管上方，下机械手设置有X轴、Y轴和Z轴；所述上机械手、中机械手和下机械手的受控端连接控制器的输出端。

4.根据权利要求1所述的实验室COD自动分析机器人，其特征在于：所述消解加热系统包括数量与消解管数量相应的磁力搅拌器和设置在磁力搅拌器（14）与消解管之间的加热器（8），磁力搅拌器的搅拌子伸入消解管中，磁力搅拌器和加热器的受控端连接控制器的输出端。

5.根据权利要求1所述的实验室COD自动分析机器人，其特征在于：所述冷却系统包括消解过程中与消解管对接设置的冷凝箱以及分别对冷凝箱（2）和消解管进行冷却的第一风机（1）和第二风机（1’），所述冷凝箱位于消解管上部，冷凝箱中设置有数量与消解管数量相应的冷凝管（3），第一风机设置在冷凝箱左侧，第二风机设置在消解管盘左侧。

6.根据权利要求5所述的实验室COD自动分析机器人，其特征在于：所述冷凝管的底部包裹有与消解管密封连接的连接套和密封圈。

7.根据权利要求1所述的实验室COD自动分析机器人，其特征在于：所述滴定终点判断系统包括设置在消解管上方的直线模组（5）、设置在直线模组中的终点判断传感器（4）以及与终点判断传感器连接的终点判断传感器在线仪表，所述终点判断传感器在下机械手控制下运动，终点判断传感器在线仪表的输出端连接显示设备。