CN212341015U - 稳定液柱生成及防护装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于液体成分检测技术领域，特别涉及一种稳定液柱生成及防护装置。包括稳定液柱生成系统、防溅射系统及清洗与液体收集系统，其中稳定液柱生成系统用于将待检测液体样品生成稳定液柱；防溅射系统沿检测路径设置于稳定液柱生成系统的一侧；防溅射系统利用高速气流改变溅射液滴运动方向，完成液滴溅射防护；清洗与液体收集系统设置于稳定液柱生成系统的一侧，用于清洗装置被溅射液滴的污染处及收集液体样品和清洗水，同时进行排放。本实用新型能生成稳定的检测液柱，并能对液滴溅射现象进行有效防护，对检测过程产生的污染聚集现象进行清洗，可长时间实现免维护运行。
Description
技术领域
本实用新型属于液体成分检测技术领域，特别涉及一种稳定液柱生成及防护装置。
背景技术
随着工业生产中液体成分在线检测需求的增强，基于X射线荧光、激光诱导击穿光谱(LIBS)、红外光谱、中子活化等的液体成分在线检测技术与装备越来越得到人们的关注。无论采用哪种技术完成检测时，都需要对检测液体样品的检测形式与状态进行约束。LIBS检测技术具有测量速度快、检测元素种类多、检测环境友好等优点，使其成为最具发展潜力的检测技术之一。以LIBS液体样品成分检测为例，待检测液体样品需呈现稳定液柱形式，即液柱表面形状为稳定的圆柱状结构，液柱表面流速恒定，液体表面成分能代表整体样品成分。由于高温等离子体与待检测液体样品(001)相互作用时，将导致被检测液体发生溅射现象，将影响测量的稳定性。如何生成稳定的液柱流，并对溅射现象进行高效可靠的防护是LIBS液体成分检测需要攻克的关键技术之一。
本实用新型致力于解决稳定液柱生成及防护的问题，实用新型一种稳定液柱生成及防护装置。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种稳定液柱生成及防护装置，以实现生成稳定的液柱流，并对溅射现象进行高效可靠的防护。
为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种稳定液柱生成及防护装置，其特征在于，包括：
稳定液柱生成系统，用于将待检测液体样品生成稳定液柱；
防溅射系统，沿检测路径设置于稳定液柱生成系统的一侧；所述防溅射系统利用高速气流改变溅射液滴运动方向，完成液滴溅射防护；
清洗与液体收集系统，设置于稳定液柱生成系统的一侧，用于清洗溅射液滴及收集液体样品和清洗水。
所述稳定液柱生成系统包括进液接口、软管、漏斗组件及位置调整机构，其中进液接口、软管及漏斗组件由上至下依次连接，所述漏斗组件设置于位置调整机构上，且下端口设有喷流嘴；所述位置调整机构用于调整所生成的稳定液柱沿X和Y方向的空间位置。
所述防溅射系统包括环形气体氛围子系统、窗口气刀子系统、阵列风扇子系统及溅射收集件，其中环形气体氛围子系统设置于所述喷流嘴的外侧，用于喷射包围于所述稳定液柱外侧的环形气流；
所述窗口气刀子系统设置于所述稳定液柱的近端，且位于所述检测路径的上方；所述窗口气刀子系统喷射出面状的气流，且垂直于所述检测路径；
所述阵列风扇子系统设置于所述稳定液柱的远端，且位于所述检测路径的上方；所述阵列风扇子系统喷射出体状的气流，且垂直于所述检测路径；
所述溅射收集件设置于所述检测路径的下方，并且与所述阵列风扇子系统相对应；所述溅射收集件对所述阵列风扇子系统改变溅射方向的液滴完成收集。
所述环形气体氛围子系统包括环形罩及与环形罩连通的气管路，其中环形罩具有环形气室，所述环形气室的底部设有环形喷射口。
所述窗口气刀子系统包括线性气嘴及与所述线性气嘴连通的气管路。
所述阵列风扇子系统包括若干个高速风扇阵列；所述阵列风扇子系统覆盖检测光的光谱传输区域。
所述清洗与液体收集系统包括液体收集件、隔板、排放管、汇流件及面清洗子系统，其中液体收集件通过隔板分隔成清洗腔和收集腔，其中收集腔位于所述稳定液柱生成系统的下方；所述清洗腔位于所述窗口气刀子系统的下方；所述液体收集件和隔板上沿所述检测路径设有检测窗口；
所述排放管设置于所述收集腔的底部；所述汇流件设置于所述清洗腔的底部，并且与所述排放管连通；
所述面清洗子系统设置于所述液体收集件的外侧，用于清洗所述隔板。
所述面清洗子系统包括分路块及设置于所述分路块上的阵列清洗嘴，所述阵列清洗嘴穿过所述液体收集件上设有的通孔容置于所述清洗腔内；所述分路块与供水管路连接。
所述供水管路上设有介质电磁阀和节流阀。
所述的稳定液柱生成及防护装置，其特征在于，还包括基础部件，所述基础部件包括底板和外罩，其中外罩罩设于所述底板上，形成容置腔；所述稳定液柱生成系统、防溅射系统及清洗与液体收集系统设置于所述容置腔内。
本实用新型具有以下有益效果及优点：
1.本实用新型能够生成适用于LIBS液态样品检测的稳定液柱。
2.本实用新型能够对强烈的液滴溅射有效起到防护作用。
3.本实用新型能够对检测过程中产生的溅射污染物聚集现象进行清洗，可实现设备长时间免维护运行。
附图说明
图1为本实用新型稳定液柱生成及防护装置的结构示意图；
图2为本实用新型稳定液柱生成及防护装置的俯视图；
图3为本实用新型中液体收集件的结构示意图；
图4为图3的左视图；
图5为本实用新型中面清洗子系统的结构示意图；
图6为本实用新型中固体样品定位机构的结构示意图。
图中：100为稳定液柱生成系统，101为进液接口，102为软管，103为漏斗组件，104为位置调整机构，200为防溅射系统，201为环形气体氛围子系统，202为窗口气刀子系统，203为阵列风扇子系统，204为溅射收集件，300为清洗与液体收集系统，301为液体收集件，302为隔板，303为排放管，304为汇流件，305为面清洗子系统，3051为进水口，3052为介质电磁阀，3053为节流阀，3054为分路块，3055为阵列清洗嘴，306为检测窗口，400为固体样品定位机构，401为V型定位件，402为定位底座，500为基础部件，501为底板，502为外罩，001为液体样品，002为稳定液柱，003为清洗水，004为固体样品，005为检测路径，M为光谱传输区域，A为清洗腔，B为收集腔。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。
如图1所示，本实用新型提供的一种稳定液柱生成及防护装置，包括：稳定液柱生成系统100、防溅射系统200及清洗与液体收集系统300，其中稳定液柱生成系统100用于将待检测液体样品001生成稳定液柱002；防溅射系统200沿检测路径005设置于稳定液柱生成系统100的一侧；防溅射系统200利用高速气流改变溅射液滴运动方向，完成液滴溅射防护；清洗与液体收集系统300设置于稳定液柱生成系统100的一侧，用于清洗装置被溅射液滴的污染处及收集液体样品001和清洗水003，同时进行排放。
在上述实施例的基础上，如图1所示，稳定液柱生成及防护装置还包括基础部件500，基础部件500是整个设备的安装基础。基础部件500包括底板501和外罩502，其中外罩502罩设于底板501上，形成容置腔；稳定液柱生成系统100、防溅射系统200及清洗与液体收集系统300设置于容置腔内。外罩502在检测路径上开有窗口，用于检测光谱传播。底板501是其他部件的安装基础，外罩502将其他部件包含其中，起到防护和美观作用。
本实用新型的实施例中，如图1所示，稳定液柱生成系统100包括进液接口101、软管102、漏斗组件103及位置调整机构104，其中进液接口101、软管102及漏斗组件103由上至下依次连接，漏斗组件103设置于位置调整机构104上，且下端口设有喷流嘴；位置调整机构104用于调整所生成的稳定液柱002沿X和Y方向的空间位置。
具体地，进液接口101为待检测液体样品001和清洗水003的输入口，进液接口101上端与进液管路相连接，下端与软管102相连接，进液接口101固定在外罩502上。漏斗组件103为上端粗，下端细的收口形状，其主要功能是完成待检测液体样品001的整形约束；漏斗组件103的上端与软管102相连接，下端为可更换式喷流嘴，通过更换喷流嘴可改变所生成稳定液柱002的直径。位置调整机构104采用现有位移台技术，完成漏斗组件103在X和Y方向的位移调整，从而实现稳定液柱002在空间上的位置调整。
本实用新型的实施例中，如图1-2所示，防溅射系统200包括环形气体氛围子系统201、窗口气刀子系统202、阵列风扇子系统203及溅射收集件204，其中环形气体氛围子系统201设置于喷流嘴的外侧，用于喷射包围于稳定液柱002外侧的环形气流；窗口气刀子系统202设置于稳定液柱002的近端，且位于检测路径005的上方；窗口气刀子系统202喷射出面状的气流，且垂直于检测路径005；阵列风扇子系统203设置于稳定液柱002的远端，且位于检测路径005的上方；阵列风扇子系统203喷射出体状的气流，且垂直于检测路径005；溅射收集件204设置于检测路径005的下方，并且与阵列风扇子系统203相对应；溅射收集件204对阵列风扇子系统203改变溅射方向的液滴完成收集。
具体地，环形气体氛围子系统201包括环形罩及与环形罩连通的气管路，气管路上设有电磁阀和节流阀；环形罩具有环形气室，环形气室的底部设有环形喷射口。环形罩与的漏斗组件103同心，并将漏斗组件103的喷流嘴包含其中。环形喷射口喷射出气流的形状为圆环柱体，将检测处的所生成的稳定液柱002包含其内。当气体介质为惰性气体时(例如：氩气)，能够在检测位置形成一个保护气体氛围，能够极大提高检测信号的信噪比。
具体地，窗口气刀子系统202包括线性气嘴及与线性气嘴连通的气管路，气管路上设有电磁阀和节流阀，其中线性气嘴的出气形状为线段，其喷射出气流的形状为面状。线性气嘴垂直于检测路径，且位于稳定液柱002的近端进行布置。线性气嘴喷出高速气流方向与液滴溅射方向垂直，能够改变液滴的溅射方向，对近端的液滴溅射进行防护。
具体地，阵列风扇子系统203包括若干个高速风扇阵列，高速风扇垂直于检测路径，且位于稳定液柱002的远端进行布置。阵列风扇子系统203吹出气流的形状为体状，气流方向与液滴溅射方向垂直，能够对远端的溅射液滴进行防护。通常阵列风扇子系统203需能覆盖检测光的光谱传输区域M，如图2所示。
溅射收集件204布置在阵列风扇子系统203的正下方，对阵列风扇子系统203改变溅射方向的液滴完成收集。溅射收集件204采用快速压紧机构(现有技术)固定在底板501下端，方便清洗维护。
本实用新型的实施例中，如图1-4所示，清洗与液体收集系统300包括液体收集件301、隔板302、排放管303、汇流件304及面清洗子系统305，其中液体收集件301通过隔板302分隔成清洗腔A和收集腔B，其中收集腔B位于稳定液柱生成系统100的下方；清洗腔A位于窗口气刀子系统202的下方；液体收集件301和隔板302上沿检测路径005设有检测窗口306，用于检测光谱传播；排放管303设置于收集腔B的底部；汇流件304的上端与清洗腔A的底部连通，下端与排放管303连通，汇流件304的主要功能是将液体收集件301清洗腔A收集的溅射液滴和清洗水003汇流至排放管303，完成排放。面清洗子系统305设置于液体收集件301的外侧，用于清洗隔板302。
本实用新型的实施例中，如图5所示，面清洗子系统305包括分路块3054及设置于分路块3054上的阵列清洗嘴3055，阵列清洗嘴3055穿过液体收集件301上设有的通孔容置于清洗腔A内；分路块3054与供水管路连接。
进一步地，供水管路上设有介质电磁阀3052和节流阀3053。介质电磁阀3052控制清洗水003通断，节流阀3053控制清洗水003的流量和流速。通过分路块3054将一路水管路分流成多路水路，每一水路末端连接一个清洗嘴3055。面清洗子系统305喷出的清洗水003液流指向隔板302，主要完成隔板302上检测窗口处溅射聚集物的清洗。
本实用新型的实施例中，如图6所示，本实用新型提供的一种稳定液柱生成及防护装置，还包括固体样品定位机构400，固体样品定位机构400完成固体样品004相对于稳定液柱002的空间定位，为固体样品004提供位置基准。
具体地，固体样品定位机构400包括定位底座402及设置于定位底座402上的V型定位件401，V型定位件401相对于定位底座402沿Z向进行位置调整，可适用于不同尺寸固体样品004的定位。定位底座402通过定位基准固定在底板501上，保证固体样品004的检测点与液体样品001的检测点位置相同。在无标准液体样品情况时，可用标准固体样品作为检测基准样品。固体样品定位机构400主要功能是实现标准固体样品的准确定位。
本实用新型的工作原理是：
本实用新型提供的稳定液柱生成及防护装置是实现液体样品001在线检测的关键装备与技术之一，它可以产生液体样品001检测所需的稳定液柱流，同时对液滴溅射进行高效防护。液柱生成系统100与待检测的液体样品001的进料管路相连，利用重力静压原理，对液体样品001进行整形约束，最终生成适用于LIBS液体检测的稳定液柱002。防溅射系统200采用压缩空气或高速风扇产生高速气流，高速气流布置在检测路径上，气流方向与液滴溅射运动方向垂直相交，从而改变溅射液滴运动方向，完成液滴的溅射防护。清洗与液体收集系统300利用高速水流的冲击作用，完成对溅射污染物的清洗。清洗与液体收集系统300还完成对测量后液体样品001或清洗水003的收集作用。固体样品定位机构400主要完成固体样品004的空间定位，为固体样品004提供位置基准。
本实用新型提供的稳定液柱生成及防护装置具体工作流程如下：
开启防溅射系统200，即分别打开环形气体氛围子系统201、窗口气刀子系统202和阵列风扇子系统203。
液体样品001上料，利用液柱生成系统100生成稳定液柱002。
采用LIBS检测技术完成液体样品001检测。
清洗水003上料，完成液柱生成系统100清洗，开启面清洗子系统305，对隔板窗口进行清洗。
进行下一液体样品001测量。
本实用新型所述的稳定液柱生成及防护装置并不仅适用于LIBS检测技术，还适用于需要对稳定液柱检测的其它技术。同时本装置可与多路器设备联合使用，实现对多种液体样品001分时在线测量。
本实用新型能生成稳定的检测液柱，并能对液滴溅射现象进行有效防护，对检测过程产生的污染聚集现象进行清洗，可长时间实现免维护运行。本实用新型适用于基于LIBS等实时在线检测技术的液体检测工作。
以上所述仅为本实用新型的实施方式，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本实用新型的保护范围内。
Claims (10)
1.一种稳定液柱生成及防护装置，其特征在于，包括：
稳定液柱生成系统(100)，用于将待检测液体样品(001)生成稳定液柱(002)；
防溅射系统(200)，沿检测路径(005)设置于稳定液柱生成系统(100)的一侧；所述防溅射系统(200)利用高速气流改变溅射液滴运动方向，完成液滴溅射防护；
清洗与液体收集系统(300)，设置于稳定液柱生成系统(100)的一侧，用于清洗溅射液滴及收集液体样品(001)和清洗水。
2.根据权利要求1所述的稳定液柱生成及防护装置，其特征在于，所述稳定液柱生成系统(100)包括进液接口(101)、软管(102)、漏斗组件(103)及位置调整机构(104)，其中进液接口(101)、软管(102)及漏斗组件(103)由上至下依次连接，所述漏斗组件(103)设置于位置调整机构(104)上，且下端口设有喷流嘴；所述位置调整机构(104)用于调整所生成的稳定液柱(002)沿X和Y方向的空间位置。
3.根据权利要求2所述的稳定液柱生成及防护装置，其特征在于，所述防溅射系统(200)包括环形气体氛围子系统(201)、窗口气刀子系统(202)、阵列风扇子系统(203)及溅射收集件(204)，其中环形气体氛围子系统(201)设置于所述喷流嘴的外侧，用于喷射包围于所述稳定液柱(002)外侧的环形气流；
所述窗口气刀子系统(202)设置于所述稳定液柱(002)的近端，且位于所述检测路径(005)的上方；所述窗口气刀子系统(202)喷射出面状的气流，且垂直于所述检测路径(005)；
所述阵列风扇子系统(203)设置于所述稳定液柱(002)的远端，且位于所述检测路径(005)的上方；所述阵列风扇子系统(203)喷射出体状的气流，且垂直于所述检测路径(005)；
所述溅射收集件(204)设置于所述检测路径(005)的下方，并且与所述阵列风扇子系统(203)相对应；所述溅射收集件(204)对所述阵列风扇子系统(203)改变溅射方向的液滴完成收集。
4.根据权利要求3所述的稳定液柱生成及防护装置，其特征在于，所述环形气体氛围子系统(201)包括环形罩及与环形罩连通的气管路，其中环形罩具有环形气室，所述环形气室的底部设有环形喷射口。
5.根据权利要求3所述的稳定液柱生成及防护装置，其特征在于，所述窗口气刀子系统(202)包括线性气嘴及与所述线性气嘴连通的气管路。
6.根据权利要求3所述的稳定液柱生成及防护装置，其特征在于，所述阵列风扇子系统(203)包括若干个高速风扇阵列；所述阵列风扇子系统(203)覆盖检测光的光谱传输区域(M)。
7.根据权利要求3所述的稳定液柱生成及防护装置，其特征在于，所述清洗与液体收集系统(300)包括液体收集件(301)、隔板(302)、排放管(303)、汇流件(304)及面清洗子系统(305)，其中液体收集件(301)通过隔板(302)分隔成清洗腔(A)和收集腔(B)，其中收集腔(B)位于所述稳定液柱生成系统(100)的下方；所述清洗腔(A)位于所述窗口气刀子系统(202)的下方；所述液体收集件(301)和隔板(302)上沿所述检测路径(005)设有检测窗口(306)；
所述排放管(303)设置于所述收集腔(B)的底部；所述汇流件(304)设置于所述清洗腔(A)的底部，并且与所述排放管(303)连通；
所述面清洗子系统(305)设置于所述液体收集件(301)的外侧，用于清洗所述隔板(302)。
8.根据权利要求7所述的稳定液柱生成及防护装置，其特征在于，所述面清洗子系统(305)包括分路块(3054)及设置于所述分路块(3054)上的阵列清洗嘴(3055)，所述阵列清洗嘴(3055)穿过所述液体收集件(301)上设有的通孔容置于所述清洗腔(A)内；所述分路块(3054)与供水管路连接。
9.根据权利要求8所述的稳定液柱生成及防护装置，其特征在于，所述供水管路上设有介质电磁阀(3052)和节流阀(3053)。
10.根据权利要求1-9任一项所述的稳定液柱生成及防护装置，其特征在于，还包括基础部件(500)，所述基础部件(500)包括底板(501)和外罩(502)，其中外罩(502)罩设于所述底板(501)上，形成容置腔；所述稳定液柱生成系统(100)、防溅射系统(200)及清洗与液体收集系统(300)设置于所述容置腔内。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111965168A (zh) * | 2020-08-20 | 2020-11-20 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种稳定液柱生成及防护装置 |
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2020
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN111965168A (zh) * | 2020-08-20 | 2020-11-20 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种稳定液柱生成及防护装置 |
| CN111965168B (zh) * | 2020-08-20 | 2024-09-10 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种稳定液柱生成及防护装置 |
| CN115791758A (zh) * | 2023-02-09 | 2023-03-14 | 合肥金星智控科技股份有限公司 | 一种电解液中金属元素快速检测装置及检测方法 |
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