CN218848168U - 改进型氟化物自动测定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种改进型氟化物自动测定装置，包括机架和控制器，机架上设置有用于氟化物采样的双层采样机构、用于剪切滤膜的激光裁切机构、用于进行氟化物提取反应并检测的反应检测机构以及用于为反应检测机构提供反应用试剂的供液机构；所述机架上还设置有用于储存并将膜夹依次输送至双层采样机构、激光裁切机构、反应检测机构的膜夹储存输送机构；所述控制器的输出端分别与双层采样机构、激光裁切机构、反应检测机构和膜夹储存输送机构的受控端连接。本实用新型通过对膜夹储存输送机构、采样机构、裁切机构以及反应检测机构的改进，提高了氟化物的检测效率以及检测精度。

Description

改进型氟化物自动测定装置

技术领域

本实用新型涉及氟化物检测技术领域，特别是一种氟化物自动测定装置。

背景技术

环境空气中氟化物有气态氟和尘态氟两种，气态氟主要是氟化氢，含氟粉尘主要是冰晶石、萤石、氟化铝及磷石灰，污染主要来源于电解铝厂、磷肥厂和冰晶石厂等排放或逸散的气体和粉尘。人在氟化氢400～430mg/m³浓度下可引起急性中毒致死，长期吸入低浓度的氟及其化合物的气体和粉尘，能够影响各组织和器官的正常生理功能，甚至引起慢性氟中毒氟骨症，因此准确测定环境空气中的氟污染非常重要。

氟化物的检测过程主要包括样品的采样、分离、分析三个阶段。在氟化物采样后，需要将膜夹内的滤膜取出，将滤膜上的氟化物分离到溶液中，再对溶液中的氟化物进行分析测定。

本申请人自2018年开始研发氟化物自动测定仪，用于测量采集的氟化物浓度，并于2020年前后陆续提交了关于氟化物自动测定仪的多项专利申请，其中一项在先申请CN202022958083.9，公开了一种氟化物自动测定仪，包括机架以及控制器；所述机架上依次设置有用于对膜夹进行存储的储膜系统、用于进行滤膜采样的采样设备、用于将采样后滤膜进行剪切的剪切装置以及位于剪切装置下方用于对剪切后滤膜中氟化物进行提取测定的反应装置，位于储膜系统另一侧的机架上设置有膜夹自动推送设备，膜夹自动推送设备、采样设备、剪切装置和反应装置的受控端分别连接于控制器的输出端；该装置集膜夹的存储、膜夹的推送、滤膜的采样、滤膜的剪切、滤膜中氟化物的测定于一体，通过一个设备即可完成空气中氟化物测定的目的，能够在无人工看守的情况下实现对环境空气中的氟化物进行连续测定。

但是上述氟化物自动测定仪在使用时过程中发现如下问题：1)其膜夹的存储与输送采用的是下出料方式，膜夹依靠自身重力下落到储膜仓与可移动框体之间的膜夹出料间隙中，然后再通过推臂驱动机构将膜夹从出料间隙中推出；当出现膜夹卡滞时，设备便无法正常工作，导致效率比较低下；2)其反应装置中的超声波振荡器用于对反应罐内的溶液进行振荡，但是由于滤膜上氟化物提取对振荡频率以及反应温度有特殊要求，其振荡频率要求在40～60kHz之间，而处于此振荡频率之间的超声波振荡器其功率都在30W以上，但是由于反应罐内溶液较少，超声波振荡器在工作过程中反应罐内的溶液容易发生开锅问题，导致反应温度过高，无法保证检测环境；如降低功率，又会出现振动频率达不到要求的现象；因此采用超声波振荡器直接作用于反应罐内，很难使溶液同时满足氟化物的提取与反应所需的温度与振动频率的双重要求；3)其反应装置的储液囊与反应罐是上下连通式结构，中间通过阀门接通与关断，由于反应罐有大量滤膜碎片，因此在阀门接通与关断的过程中，容易出现滤膜碎片卡在阀门与反应罐内壁之间的情况，在下次使用时便会出现漏液问题；并且储液囊中长时间大量碎片堆积，使得阀门无法正常启闭，影响氟化物的检测精度。

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改进型氟化物自动测定装置，以避免排液处滤膜碎片卡滞问题，为氟化物的反应与提取提供恒定的温度与振荡频率，进一步为氟化物测定的准确性提供可靠保证。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案如下。

改进型氟化物自动测定装置，包括机架和控制器，机架上设置有用于氟化物采样的双层采样机构、用于剪切滤膜的激光裁切机构、用于进行氟化物提取反应并检测的反应检测机构以及用于为反应检测机构提供反应用试剂的供液机构；所述机架上还设置有用于储存并将膜夹依次输送至双层采样机构、激光裁切机构、反应检测机构的膜夹储存输送机构；所述控制器的输出端分别与双层采样机构、激光裁切机构、反应检测机构和膜夹储存输送机构的受控端连接。

上述改进型氟化物自动测定装置，所述膜夹储存输送机构包括竖直安装在测定仪机架上的储膜仓，储膜仓的一侧端面敞口设置，储膜仓后方的测定仪机架上设置有用于将储膜仓中储存的膜夹提升到出料端口的升降模组，储膜仓顶部一侧的测定仪机架上设置有承载单只膜夹的出料托盘，出料托盘上方的测定仪机架上设置有用于将膜夹从储膜仓出料端口横向拉出到出料托盘的横向平移模组，出料托盘后方的机架上设置有用于将出料托盘上的膜夹推送到测定仪采样机构的纵向平移模组；所述升降模组、横向平移模组和纵向平移模组的受控端分别与控制器的输出端连接。

上述改进型氟化物自动测定装置，所述升降模组包括固定设置在机架上的升降支架，降支架的顶端固定设置有升降驱动电机，升降支架的上下两块端板之间通过轴承安装有升降丝杆，升降丝杆的顶端与升降驱动电机的输出轴连接；所述升降丝杆上螺纹连接有升降块；储膜仓中水平设有与升降块连接并在升降块带动下在储膜仓中升降的膜夹托板。

上述改进型氟化物自动测定装置，所述测定仪机架上左右对称设置两个储膜仓，两个储膜仓分别对应设置一套升降模组，所述横向平移模位于两个储膜仓之间的上方，出料托盘位于两个储膜仓的出料端口之间，纵向平移模组位于两个储膜仓之间的出料托盘后方。

上述改进型氟化物自动测定装置，所述双层采样机构包括上下平行设置的顶密封组件和安装板，安装板固定设置在测定仪机架上，顶密封组件和安装板之间通过固定设置在边角处的四根直线光轴固定连接；所述顶密封组件的中心连通设置竖直的采样管，顶密封组件和安装板之间还设置有套装在直线光轴上的底密封组件，顶密封组件和底密封组件之间设置有夹持膜夹的膜夹组件，膜夹组件为上下并列的双层式膜夹；所述安装板上固定设置有驱动电机，驱动电机的输出端连接有驱动底密封组件上下行走以实现膜夹组件的打开与闭合的驱动组件；所述安装板的中心开设有通孔，通孔内穿设有与采样管同轴线的抽风管，抽风管的顶端与底密封组件中心连通，抽风管的底端通过软管连接风机。

上述改进型氟化物自动测定装置，所述膜夹组件包括上下并列设置的上膜夹托盘和下膜夹托盘，下膜夹托盘通过四根第二弹簧设置在底密封组件的顶端面，下膜夹托盘的顶端面固定设置有中间密封组件，上膜夹托盘通过四根第二弹簧设置在中间密封组件的顶端面上；所述顶密封组件、中间密封组件和底密封组件的中心均开设有与膜夹上气流通孔大小相应、以供采样气体从采样管流向抽风管的过孔。

上述改进型氟化物自动测定装置，所述反应检测机构包括设置在测定仪机架上的标液组件、反应组件、测定组件和控制器，所述机架上还设置有用于控制反应组件在水平方向上移动的反应移动组件，反应组件与反应移动组件之间设置有为反应组件提供循环介质并回收反应废液的水箱组件，所述反应组件采用柱塞式侧出液方式向水箱组件中排放废液；所述控制器的输出端分别与标液组件、反应组件、测定组件、反应移动组件以及水箱组件的受控端连接。

上述改进型氟化物自动测定装置，所述反应移动组件包括横向固定安装在机架上的水平安装架，水平安装架的一侧固定设置有水平驱动电机，水平驱动电机的输出端轴连接横卧在水平安装架中并位于反应组件下方的丝杆，水平安装架中还滑动设置有与丝杆螺纹配装的移动块；所述水箱组件固定设置在移动块上。

上述改进型氟化物自动测定装置，所述水箱组件包括固定设置在移动块上的水箱，所述水箱的顶部敞口设置；水箱的一侧外壁上固定设置有与水箱内腔连通、用于将循环介质输送到反应组件的循环水泵，水箱的另一侧外壁上设置有排液泵；所述水箱的顶部架设有不锈钢滤网。

上述改进型氟化物自动测定装置，所述移动块上还固定设置有竖直安装架，竖直安装架背部与水箱固定连接，竖直安装架的顶端面上固定设置有与水箱连通、用于接收水箱输送的循环介质的反应器，反应器为内部设为空腔的长方体结构，反应器的外壁上安装有为反应器内循环介质提供振动频率的超声波振子；反应器中水平并列设置有竖直的、与反应器内腔不连通的第一反应杯和第二反应杯，伸出反应器底部的第一反应杯和第二反应杯的下部侧壁上分别设置有朝向旁侧水箱顶部不锈钢滤网的废液管；所述竖直安装架上设置有竖直向上、顶部伸入第一反应杯和第二反应杯下部用于控制废液管打开与关闭的柱塞式开关机构。

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。

本实用新型的膜夹储存输送机构采用举升方式进行出料，可以推动膜夹从储膜仓顺利滑出，结合光电传感器的监测，能够准确控制水平方向的横向平移模组和纵向平移模组相配合，将膜夹推送至测定仪的采样机构，克服了依靠重力出料容易出现膜夹卡滞的问题，从而可靠保证了氟化物自动测定仪能够连续稳定的进行检测，提高了工作效率。

采样机构采用双层方式，并结合采样管和抽风管采用上下直通的采样进风方式，可使采样气体中的氟化物快速附着在上下两层滤膜上，大大提高了氟化物采样的准确性。

反应检测机构采用柱塞式侧排液结构，避免了排液处滤膜碎片卡滞问题，而且水箱采用上敞口设置，方便废液中滤膜碎片的收集与清理；本实用新型通过设置循环介质和反应器，同时将反应杯内置在反应器的循环介质中，当采用超声波振子提供振动频率时，通过循环介质对反应杯中的溶液进行降温处理，实现了为反应器内的溶液提供恒定温度和恒定振动频率的目的，有效防止了大功率超声波振子直接作用于反应杯而导致杯内溶液开锅的问题出现，进一步为氟化物测定的准确性提供了可靠保证。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图一；

图2为本实用新型的结构示意图二；

图3为本实用新型所述膜夹储存输送机构的结构示意图；

图4为本实用新型所述双层采样机构的分解图；

图5为本实用新型所述膜夹组件的结构示意图；

图6为本实用新型所述反应检测机构的结构示意图；

图7为本实用新型所述反应检测机构的内部结构示意图；

图8为本实用新型所述膜夹的结构示意图一；

图9为本实用新型所述膜夹的结构示意图二。

其中：

1.机架，

2.控制器，

3.膜夹储存输送机构，31.储膜仓，311.滑槽，32.升降模组，321.升降支架，322.升降丝杆，323.升降驱动电机，324.升降块，325.膜夹托板，326.出料端口，327.光电传感器，33.横向平移模组，331.横推板，34.纵向平移模组，341.纵推板，35.出料托盘；

4.双层采样机构，41.采样管，42.顶密封组件，421.顶下压紧块，43.安装板，44.底密封组件，441.底上压紧块，442.底下集气块，45.抽风管，46.风机，47.驱动电机，48.丝杆，49.压紧组件，410.第一弹簧，411.下膜夹托盘，412.上膜夹托盘，413.第二弹簧，414.直线光轴，415.膜夹，416.密封圈，417.指示杆，418.光电传感器，419.流量计，420.中间密封组件，4201.中上压紧块；

5.激光裁切机构，

6.供液机构，

7.反应检测机构，71.标液组件，711.标液杯，712.倒U型支架，72.反应移动组件，721.水平安装架，722.水平驱动电机，723.丝杆，724.移动块，725.竖直安装架，726.光电传感器；73.反应组件，731.反应器，7311.进液管，7312.溢流管，732.注液头，733.第一反应杯，734.第二反应杯，735.废液管，736.开关机构，7361.升降电机，7362.杯塞主体，7363.杯塞盖，7364.密封圈，737.搅拌电机，738.搅拌叶轮，739.超声波阵子；74.测定组件，741.升降模组，742.电极，743.传感器，744.电极保护杯；75.水箱，751.加水口，752.不锈钢滤网，753.循环水泵，754.排液泵，755.液位传感器。

8.膜夹，81.上盖，811.环形凹槽，812.上盖通孔，82.下盖，821.环形凸起，822.下盖通孔，83.滤膜。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步详细说明。

一种改进型氟化物自动测定装置，如图1至图2所示，包括机架1、控制器2、膜夹储存输送机构3、双层采样机构4、激光裁切机构5、反应检测机构7、供液机构6以及废膜夹收集仓，控制器的输出端分别与双层采样机构、激光裁切机构5、反应检测机构7和膜夹储存输送机构3的受控端连接，用于控制各机构协调作业，完成膜夹的输送、氟化物样本的采集、滤膜的剪切、氟化物的提取与检测等作业。

膜夹储存输送机构3用于储存膜夹，并在控制器指令下将膜夹依次输送至双层采样机构、激光裁切机构5、反应检测机构7和废膜夹收集仓。

膜夹为采样用介质，其密封性能对于氟化物检测的准确非常重要。本实用新型为保证膜夹密封性能，对膜夹8的结构进行了改进，具体结构如图8和图9所示，包括上盖81和下盖82，上盖嵌装卡设在下盖82中；滤膜83位于上盖与下盖之间。

本实施例中，上盖和下盖均为方形结构，上盖81的中心开设有上盖通孔812，下盖82的中心开设有下盖通孔822，上盖通孔和下盖通孔均为圆形孔。上盖通孔和下盖通孔的设置，用于测定仪对附着有氟化物的滤膜83进行采样和剪切。

为提高上盖与下盖夹持滤膜后的密封性能，本实用新型在靠近上盖通孔的上盖81底端面上设置了环形凹槽811，如图8所示；在对应环形凹槽的下盖上端面上设置了环形凸起821，如图9所示；环形凸起与环形凹槽相配装，以压紧滤膜。本实施例中，环形凹槽和环形凸起均为圆环状。

下盖顶端面上开设有定位槽，定位槽用于对滤膜和上盖进行定位。下盖的顶端面与定位槽的内侧壁交界处设置有若干指向定位槽内侧的限位卡边，每一限位卡边与定位槽的内侧壁之间形成上盖定位槽，上盖的侧壁上设置有若干与上盖定位槽相适配的凸缘，限位卡边的底端面与凸缘的顶端面紧密接触，用于将上盖卡紧在下盖中。

采用该膜夹装夹滤膜时，直接将滤膜放置在下盖上，然后将上盖扣放在滤膜上方，通过下压并使下盖的环形凸起卡装在上盖的环形凹槽中，同时上盖嵌装到下盖的定位槽中，下盖的限位卡边将上盖的边沿卡紧；即可完成装夹工作。其通过环形凹槽与环形凸起的卡装结构实现了滤膜的夹紧操作，保证了滤膜与膜夹之间的气密性，进一步保证了后续的采样精准度。

膜夹储存输送机构3的结构如图3所示，包括储膜仓31、升降模组32、横向平移模组33、纵向平移模组34和出料托盘35，升降模组32、横向平移模组33和纵向平移模组34的受控端分别与控制器的输出端连接，在控制器指令下协调动作。

为了便于不同性质氟化物采样膜夹的存储，本实施例中，储膜仓31、升降模组32分别设置两组，两组储膜仓31共用一套横向平移模组33、纵向平移模组34和出料托盘35，其结构如图3所示；具体为：两个储膜仓左右对称设置在测定仪机架上，两个储膜仓分别对应设置一组升降模组32，横向平移模组33位于两个储膜仓之间的上方，出料托盘35位于两个储膜仓的出料端口326之间，纵向平移模组34位于两个储膜仓之间的出料托盘35后方。

储膜仓31竖直安装在测定仪机架上，用于储存膜夹；储膜仓的顶部为出料端口，用于向外输送单只膜夹。为方便向储膜仓中放置膜夹，可将储膜仓31的一侧端面敞口设置，待膜夹放入后，再采用侧板封住储膜仓。

出料托盘35用于承载从左侧储膜仓或者右侧储膜仓取出的单只膜夹，其顶端面与储膜仓的出料端口顶端面平齐。

升降模组32与储膜仓31配对安装，本实用新型中，升降模组32设置在储膜仓31后方的测定仪机架上，用于将储膜仓中储存的膜夹提升到储膜仓顶部的出料端口。

升降模组32包括固定设置在机架上的升降支架321，升降支架321的顶端固定设置有升降驱动电机323，升降支架321的上下两块端板之间通过轴承安装有升降丝杆322，升降丝杆322的顶端与升降驱动电机的输出轴连接；升降丝杆上螺纹连接有升降块324。

储膜仓中水平设有膜夹托板325，用于托放膜夹；储膜仓后端面上纵向开设有穿过孔，穿过孔与升降块的上下行走路径相对应；膜夹托板325与升降块通过连杆固定连接，连杆穿接在穿过孔中。膜夹托板325能够在升降块带动下在储膜仓中升降，从而带动其上的膜夹向上或向下行走。

本实用新型中，为准确感应膜夹是否到达出料端口，在储膜仓的出料端口处设置了光电传感器，光电传感器的输出端连接控制器的输入端，用于将检测到膜夹的信号发送给控制器，以便控制器控制升降模组32、横向平移模组33和纵向平移模组34协调作业完成膜夹的取出与推送。

当储膜仓中的膜夹全部取出后，升降模组将带动膜夹托板下行到储膜仓的最底部，为防止升降模组下行超限，在升降支架的下端板处也设置了光电传感器327，如图3所示，用于检测升降块是否下行到最低位。

横向平移模组33位于出料托盘上方的测定仪机架上，横跨两个储膜仓，用于将膜夹从储膜仓出料端口处横向拉出到出料托盘35上。

横向平移模组33包括水平横向设置的横向支架，横向支架的一侧端部固定设置有横向平移驱动电机，横向支架的左右两块端板之间通过轴承安装有水平横向丝杆，水平横向丝杆的一端与横向平移驱动电机的输出轴连接；水平横向丝杆上螺纹连接有横向移动块，横向移动块的下方设置有横推板331。横推板331底端面的左右两侧边沿处分别设置有挂边，用于钩挂储膜仓出料端口处的单只膜夹。

纵向平移模组34位于出料托盘35后方的机架上，用于将出料托盘35上的单只膜夹推送到测定仪的采样机构，采样完成后继续将膜夹推入剪切机构，完成剪切后推入废膜仓。

纵向平移模组34包括水平纵向设置的纵向支架，纵向支架的一侧端部固定设置有纵向平移驱动电机，纵向支架的前后两块端板之间通过轴承安装有水平纵向丝杆，水平纵向丝杆的一端与纵向平移驱动电机的输出轴连接；水平纵向丝杆上螺纹连接有纵向移动块，纵向移动块的上方设置有纵推板341，纵推板341在出料托盘35上方前后移动，将出料托盘上的单只膜夹推送到测定仪的采样机构中，采样完成后继续将膜夹推入剪切机构，完成剪切后推入废膜仓。

膜夹储存输送机构用于储存膜夹时，首先通过控制器控制升降模组32将升降块移动到最低位，此时膜夹托板325也位于储膜仓的最底部，此时底部的光电传感器检测到升降块到位，向控制器发出信号，控制器控制升降模组32停止工作；随后便可将整理好的膜夹从储膜仓侧面敞口放入到膜夹托板325上；其次，控制器控制升降模组32提升升降块，随着升降块的上行，膜夹托板上最上方的膜夹率先达到储膜仓的出料端口326；此时出料端口的光电传感器检测到膜夹后，将信号发送给控制器，控制器控制升降模组停止动作，同时控制横向平移模组33动作，将横推板移动到出料端口处；当出料端口处的光电传感器检测到横推板到达时，向控制器发送信号，控制器控制横向平移模组停止动作，同时再控制升降模组继续向上移动一个膜夹厚度的距离，使最顶层膜夹紧贴横推板底端面，并使横推板的挂边钩挂住膜夹的外侧边，此后，控制器反向驱动横向平移模组33，横向平移模组带动横推板将其钩挂的膜夹拉出后放置在出料托盘35上；然后，控制器控制纵向平移模组34动作，通过纵推板331推动出料托盘上的单只膜夹纵向移动到测定仪的采样机构中进行采样；随后控制纵向平移模组34复位；即完成单只膜夹的输送作业。

双层采样机构4用于氟化物的采样，其结构如图4所示，包括自上而下依次设置的顶密封组件42、膜夹组件、底密封组件44、驱动组件和安装板43，其中，顶密封组件42和安装板43上下平行设置，安装板43固定设置在机架上。

顶密封组件42和安装板43之间通过固定设置在边角处的四根直线光轴414固定连接，底密封组件44位于顶密封组件42和安装板43之间，并套装在直线光轴414上，膜夹组件位于底密封组件44上方。

安装板上固定设置有驱动电机47，驱动电机47的输出端连接驱动组件，用于驱动底密封组件上下行走，以实现膜夹组件的打开与闭合。

顶密封组件42的中心连通设置竖直的采样管41，安装板43的中心开设有通孔，通孔内穿设有抽风管45，抽风管45与采样管同轴线设置，抽风管45的顶端与底密封组件44中心连通，抽风管45的底端通过软管连接风机46，形成上下直通式风道。

本实施例中，膜夹组件为上下并列的双层式膜夹；其结构如图4和图5所示，包括上下并列设置的上膜夹托盘412和下膜夹托盘411，下膜夹托盘411通过四根第二弹簧413设置在底密封组件44的顶端面，下膜夹托盘411的顶端面固定设置有中间密封组件420，上膜夹托盘412通过四根第二弹簧413设置在中间密封组件420的顶端面上；上述顶密封组件42、中间密封组件420和底密封组件44的中心均开设有过孔，该过孔与膜夹上气流通孔大小相应，以供采样气体从采样管41流向抽风管45。

为提高采样时的密封性能，本实用新型在顶密封组件42的底端面上设置了顶下压紧块421，中间密封组件420的顶端面上设置了中上压紧块4201，在压紧上膜夹时，顶下压紧块421会伸入到上膜夹托盘412中，中上压紧块4201也会伸入上膜夹托盘412中，顶下压紧块421与中上压紧块4201上下夹持压紧上膜夹；同时，底密封组件44的顶端面上设置了底上压紧块441，在压紧下膜夹时，底上压紧块441伸入下膜夹托盘411中，将下膜夹压紧在中间密封组件420底端面上。为进一步提高密封性能，本实施例在中上压紧块4201和底上压紧块441的顶端面上均设置了密封圈416，在压紧膜夹的同时，包裹在膜夹边缘，有效防止了采样气体的逃逸。

驱动组件用于在驱动电机的作用下，驱动底密封组件44上下移动，从而实现膜夹组件的打开与闭合。膜夹组件闭合时，可进行采样操作；膜夹组件打开时，可进行膜夹的更换。

驱动组件包括丝杆48、压紧组件49和第一弹簧410，其中，压紧组件49位于底密封组件44与安装板43之间，并滑动设置在直线光轴414上，驱动电机47固定设置在安装板底端面上，丝杆48底端穿过安装板，与驱动电机的输出端轴连接；丝杆48顶端穿过压紧组件，并与压紧组件螺纹连接；第一弹簧410套装在压紧组件49与底密封组件44之间的直线光轴上。

为提高灵活性，本实用新型设置两个压紧组件49，每个压紧组件分别套设在位于同侧的两根直线光轴上，如图4所示；相应的，驱动电机和丝杆的数量也分别为两套，分别驱动两个压紧组件。

驱动电机在向上顶紧膜夹的过程中，为防止用力过紧，本实用新型在压紧组件的顶端面上还固定设置了指示杆417，指示杆竖直向上，依次穿过底密封组件44和顶密封组件42，位于顶密封组件上方的指示杆顶部设置有上下限位标签，顶密封组件的顶端面上设置有光电传感器418，用于捕捉限位标签；限位传感器的输出端连接测定仪控制器的输入端，控制器的输出端连接驱动电机的受控端。

该限位标签的设置位置与压紧组件的上下行程相吻合，当膜夹被夹紧时，下方限位标签正好被光电传感器捕捉到，光电传感器将此信号发送给测定仪控制器，控制器便控制驱动电机停止动作。当膜夹打开时，上方限位标签正好被光电传感器捕捉到，光电传感器将此信号发送给测定仪控制器，控制器便控制驱动电机停止动作。

本实用新型中，在抽风管45中还通过三通阀安装了流量计419，用于计量流过的采样气体量。

本实用新型用于氟化物的采样时，控制器控制驱动电机动作，压紧组件上行，通过底密封组件和顶密封组件的配合将膜夹组件压紧，采样管与抽风管之间形成密封气流通道；控制器启动风机，采样气体从采样管依次通过上膜夹、下膜夹和抽风管后，从风机排出；采样气体中的氟化物便附着在膜夹中的滤膜上，通过上下两次过滤，能够将采样气体中的氟化物全部采集，提高了采样精度。

当需要更换膜夹时，控制器控制驱动电机反向动作，压紧组件下行，底密封组件、下膜夹托盘、上膜夹托盘和顶密封组件依次分离，将膜夹裸露出来；控制器控制纵向平移模组34将膜夹从上膜夹托盘和下膜夹托盘中推送到剪切机构，升降模组32和横向平移模组33配合进行膜夹的更换。

激光裁切机构5用于剪切膜夹中附着有氟化物的滤膜，使剪切后的滤膜碎片落入到反应检测机构中，便于氟化物的提取。激光裁切机构5主要包括激光头以及激光移动模组，激光移动模组实现水平面内的横向和纵向移动，在控制器指令下带动激光头移动，激光头向滤膜夹中的滤膜产生切割作用，分割成碎片，分割后的滤膜碎片直接落入反应检测机构中。

反应检测机构7用于进行氟化物的提取、反应并检测，本实用新型中反应检测机构采用柱塞式结构，其结构如图6和图7所示，包括设置在测定仪机架上的标液组件71、反应移动组件72、反应组件73、测定组件74和水箱组件，控制器的输出端分别与上述各组件的受控端连接，控制各组件协调作业，完成氟化物的提取与反应作业。

本实用新型中，反应移动组件72用于控制反应组件73在水平方向上移动，使反应组件中的两个反应杯顺序完成试剂加注、滤膜碎片接收以及电极检测。

反应移动组件72包括水平安装架721、水平驱动电机722、丝杆723、移动块724和竖直固定架725。水平安装架721横向固定安装在机架上，水平驱动电机722固定设置在水平安装架的一侧，水平驱动电机722的受控端连接控制器的输出端；丝杆723横卧在水平安装架中，并位于反应组件下方，丝杆723的一端与水平驱动电机的输出端轴连接，丝杆723的另一端与水平安装架721通过轴承连接；移动块724滑动设置在水平安装架721中，并与丝杆螺纹配装，在水平驱动电机的作用下在丝杆上左右移动，如图7所示。

水箱组件和竖直固定架725均固定设置在移动块724上，且竖直安装架725背部与水箱75固定连接。

水箱组件用于为反应组件提供循环介质，并回收反应废液；反应组件采用柱塞式侧出液方式向水箱组件中排放废液。

本实用新型中，水箱组件包括固定设置在移动块724上的水箱75，水箱的顶部敞口设置，水箱的顶部架设有不锈钢滤网752，用于过滤反应组件排出废液中的滤膜碎片，以便及时清理；不设置不锈钢滤网的一侧为水箱的加水口751，方便向水箱中加注循环介质，如图6所示。本实施例中，循环介质为水。

水箱的一侧外壁上固定设置有循环水泵753，循环水泵753的进液口通过管道与水箱内腔连通，循环水泵753的出液口通过管道与反应组件连通，循环水泵753的受控端连接控制器的输出端，用于在控制器指令下将循环介质输送到反应组件，循环介质的设置能够保证反应组件所需的反应温度和振动频率。本实施例中，水箱的侧壁上还设置有液位传感器755，如图6所示，用于检测水箱中循环介质的液位。

水箱设置不锈钢滤网的顶部与反应组件的出液口上下相对，用于收集反应后排出的废液以及从反应组件溢流出的循环介质。水箱另一侧外壁的底部设置有排液泵754，排液泵754与水箱内腔连通，排液泵的受控端与控制器的输出端连接，用于在控制器指令下将废液排出水箱，保持水箱内循环介质的量恒定。

反应组件包括反应器731、注液头732、柱塞式的开关机构736、超声波振子739和搅拌机构。

反应器731固定设置在竖直安装架725的顶端面上，为内部设为空腔的长方体结构，反应器内腔731与水箱连通，用于接收水箱输送的循环介质。

反应器731底部设置有向内腔输入循环介质的进液管7311，进液管7311与循环水泵753出液口连接的管道连通；反应器731顶部设置有供循环介质溢出的溢流管7312，溢流管7312为出口朝向水箱顶部的弯管，如图6所示。

反应器731中水平并列设置有竖直的第一反应杯733和第二反应杯734，如图6所示；第一反应杯733和第二反应杯734与反应器内腔不连通，也即反应器中的循环介质与反应杯内腔中的反应溶液在反应过程中不会混同；本实用新型中，第一反应杯733和第二反应杯734的顶端向上伸出反应器731，方便对接注液头和测定组件的电极；第一反应杯733和第二反应杯734的底端向下伸出反应器731。

伸出反应器底部的第一反应杯733和第二反应杯734的下部侧壁上分别设置有废液管735；废液管倾斜向下设置，出液口朝向旁侧水箱的不锈钢滤网。

柱塞式开关机构736竖直向上设置在竖直安装架上，柱塞式开关机构736顶部伸入第一反应杯733和第二反应杯734下部，用于控制废液管的打开与关闭。

本实用新型中，开关机构736的结构如图7所示，包括固定设置在竖直安装架725内的升降电机7361，升降电机的受控端连接控制器的输出端；升降电机7361的输出轴连接插装在反应杯内的杯塞主体7362，杯塞主体7362的顶端配装有杯塞盖7363，杯塞主体7362和杯塞盖7363的圆周壁上分别嵌装有密封圈7364，防止反应杯内腔中的反应溶液泄露。

当反应杯进行反应作业时，在控制器指令下，升降电机控制杯塞主体7362和杯塞盖7363上行，封闭废液管735；当反应作业完毕后，在控制器指令下，升降电机控制杯塞主体7362和杯塞盖7363下行，使反应杯内腔与废液管连通，反应杯中的反应溶液和滤膜碎片便可通过废液管流向水箱。

本实用新型中，搅拌机构设置在开关机构上，用于在反应过程中对反映杯中的反应溶液进行搅拌。搅拌机构的结构如图7所示，包括搅拌电机737和搅拌叶轮738，搅拌电机737固定设置在杯塞主体7362内，搅拌电机的受控端连接控制器的输出端；搅拌叶轮738位于反应杯内腔中，搅拌叶轮的转轴与杯塞盖7363通过密封轴承装配，搅拌电机的输出轴穿过杯塞主体7362的顶端，通过联轴器连接搅拌叶轮738的转轴。

超声波振子739安装在反应器的外侧壁上，用于提供振动频率。当超声波振子工作时，会将超声波传入到循环介质中，进而传送给反应杯的溶液中，提供氟化物提取所需的振动频率。在此过程中，超声波产生热量会加热循环介质，控制器便可根据检测到的循环介质的温度值，启动循环水泵加快循环介质的流动，对反应器中的循环介质进行降温，进一步降低反应杯中溶液的温度，可靠保证了反应所需的温度。

注液头732固定设置在测定仪的机架上，当反应器左右移动时，用于在控制器指令下分别向第一反应杯和第二反应杯中注入反应所需试剂。

为准确控制反应器的移动位置，方便定位第一反应杯和第二反应杯，本实施例在水平安装架721的侧壁上设置有光电传感器726，两个光电传感器的位置分别对应第一反应杯和第二反应杯，光电传感器的输出端均与控制器的输入端连接；控制器通过光电传感器监测移动块的位置，判断第一反应杯和第二反应杯的位置。

标液组件71的结构如图6和图7所示，包括固定设置在机架上的倒U型支架712，倒U型支架712的顶端固定设置有盛装标准溶液的标液杯711。倒U型支架712还方便了水箱组件左右移动时，为排水泵提供行走空间。

测定组件74的结构如图6和图7所示，包括固定设置在测定仪机架上的升降模组741，升降模组的受控端连接控制器的输出端，升降模组的动作端连接有电极742，竖直安装架725上还固定设置有电极保护杯744，电极保护杯744与反应器731并列设置，用于在不进行氟化物检测时放置电极，进而保护电极。本实施例中，升降模组741的底端还设置了传感器743，传感器的输出端连接控制器的输入端，传感器用于感应电极保护杯是否正好位于电极下方，以便于升降模组能够准确地将电极下放到电极保护杯中。

供液机构6用于为反应检测机构提供反应用试剂，包括标液储备箱、缓冲液储备箱、盐酸储备箱、氢氧化钠储备箱等；各储备箱通过相应加液泵加入到反应杯中。

废膜夹收集仓设置在位于激光裁切机构一侧的机架上，用于对剪切后废弃膜夹进行收集，膜夹储存输送机构能够将经过激光裁切机构剪切后废弃膜夹推入到废膜夹收集仓内。

本实用新型用于测定环境空气中的氟化物时，其具体工作流程如下。

S1.制作标准溶液，并绘制标准曲线。

将标液储备箱中的浓液加注到标液杯中，制成标准溶液备用；在测试前期，控制器控制注液头将标准溶液加入到反应杯中，通过电极测量不同浓度氟化物的电压值，绘制出标准曲线。

然后将反应杯清洗干净后待检测使用。

S2.氟化物采样。

膜夹储存输送机构将两个储膜仓中的膜夹分别输送上膜夹托盘和下膜夹托盘中，双层采样机构的压紧组件将膜夹组件压紧，启动风机，被采样气体进入采样管后，依次经上层膜夹、下层膜夹采集后，通过抽风管经风机排出测定仪；采样气体中的氟化物便附着在两个膜片上。

S3.氟化物的提取。吸附有氟化物的滤膜经激光裁切机构剪切后，落入到反应器的第一反应杯和第二反应杯中；控制器控制开关机构中的升降电机将杯塞主体上行以封闭废液管，使反应杯内腔形成反应空间；然后控制器控制水平驱动电机动作，依次将第一反应杯和第二反应杯顺序移动到注液头下方，控制器再启动注液头732分别向第一反应杯和第二反应杯中注入相关试剂。

控制器启动循环水泵753，将水箱中的循环介质泵入到反应器731中；然后，控制器控制超声波振子739工作，提供振动频率；与此同时，启动搅拌电机737工作，对反应杯中的反应溶液和滤膜碎片进行搅拌，保证反应杯内的溶液能够充分地将采样滤膜上的氟化物提取出来。

S4.氟化物的测定。控制器首先控制升降模组将电极提起；然后通过控制水平移动电机带动反应器移动，将第一反应杯位于电极下方，然后控制升降模组将电极下行移动至第一反应杯内，由电极对反应杯内的溶液进行测定；测定完毕后电极将测定结果反馈至控制器，通过控制器对测定结果进行分析。然后再顺次完成第二反应杯内的氟化物的测定。

S5.测定完成后，控制器控制升降电机动作，带动杯塞主体和杯塞盖下行，打开废液管入口，使反应杯和废液管连通，此时带有滤膜碎片的反应溶液便全部经废液管流入水箱，不会存留在杯塞主体与反应杯内壁之间，防止了再次使用时漏液现象的发生。

电极在测定完成后，会将测试的电压值上传到测定仪控制器，控制器根据第一步绘制的标准曲线对应计算出滤膜中氟化物的浓度。

S6.激光裁切机构裁剪完成的膜夹，会在膜夹储存输送机构的推动下，送入到废膜夹收集仓进行收集。

Claims (10)

1.改进型氟化物自动测定装置，包括机架(1)和控制器(2)，其特征在于：机架上设置有用于氟化物采样的双层采样机构(4)、用于剪切滤膜的激光裁切机构(5)、用于进行氟化物提取反应并检测的反应检测机构(7)以及用于为反应检测机构提供反应用试剂的供液机构(6)；所述机架上还设置有用于储存并将膜夹依次输送至双层采样机构、激光裁切机构(5)、反应检测机构(7)的膜夹储存输送机构(3)；所述控制器的输出端分别与双层采样机构、激光裁切机构(5)、反应检测机构(7)和膜夹储存输送机构(3)的受控端连接。

2.根据权利要求1所述的改进型氟化物自动测定装置，其特征在于：所述膜夹储存输送机构(3)包括竖直安装在测定仪机架上的储膜仓(31)，储膜仓(31)的一侧端面敞口设置，储膜仓(31)后方的测定仪机架上设置有用于将储膜仓中储存的膜夹提升到出料端口的升降模组(32)，储膜仓顶部一侧的测定仪机架上设置有承载单只膜夹的出料托盘(35)，出料托盘上方的测定仪机架上设置有用于将膜夹从储膜仓出料端口横向拉出到出料托盘(35)的横向平移模组(33)，出料托盘(35)后方的机架上设置有用于将出料托盘(35)上的膜夹推送到测定仪采样机构的纵向平移模组(34)；所述升降模组(32)、横向平移模组(33)和纵向平移模组(34)的受控端分别与控制器的输出端连接。

3.根据权利要求2所述的改进型氟化物自动测定装置，其特征在于：所述升降模组(32)包括固定设置在机架上的升降支架(321)，降支架(321)的顶端固定设置有升降驱动电机(323)，升降支架(321)的上下两块端板之间通过轴承安装有升降丝杆(322)，升降丝杆(322)的顶端与升降驱动电机的输出轴连接；所述升降丝杆上螺纹连接有升降块(324)；储膜仓中水平设有与升降块连接并在升降块带动下在储膜仓中升降的膜夹托板(325)。

4.根据权利要求3所述的改进型氟化物自动测定装置，其特征在于：所述测定仪机架上左右对称设置两个储膜仓，两个储膜仓分别对应设置一套升降模组(32)，所述横向平移模组(33)位于两个储膜仓之间的上方，出料托盘(35)位于两个储膜仓的出料端口(326)之间，纵向平移模组(34)位于两个储膜仓之间的出料托盘(35)后方。

5.根据权利要求1所述的改进型氟化物自动测定装置，其特征在于：所述双层采样机构(4)包括上下平行设置的顶密封组件(42)和安装板(43)，安装板(43)固定设置在测定仪机架上，顶密封组件(42)和安装板(43)之间通过固定设置在边角处的四根直线光轴(414)固定连接；所述顶密封组件(42)的中心连通设置竖直的采样管(41)，顶密封组件(42)和安装板(43)之间还设置有套装在直线光轴(414)上的底密封组件(44)，顶密封组件(42)和底密封组件(44)之间设置有夹持膜夹的膜夹组件，膜夹组件为上下并列的双层式膜夹；所述安装板上固定设置有驱动电机(47)，驱动电机(47)的输出端连接有驱动底密封组件上下行走以实现膜夹组件的打开与闭合的驱动组件；所述安装板(43)的中心开设有通孔，通孔内穿设有与采样管同轴线的抽风管(45)，抽风管(45)的顶端与底密封组件(44)中心连通，抽风管(45)的底端通过软管连接风机(46)。

6.根据权利要求5所述的改进型氟化物自动测定装置，其特征在于：所述膜夹组件包括上下并列设置的上膜夹托盘(412)和下膜夹托盘(411)，下膜夹托盘(411)通过四根第二弹簧(413)设置在底密封组件(44)的顶端面，下膜夹托盘(411)的顶端面固定设置有中间密封组件(420)，上膜夹托盘(412)通过四根第二弹簧(413)设置在中间密封组件(420)的顶端面上；所述顶密封组件(42)、中间密封组件(420)和底密封组件(44)的中心均开设有与膜夹上气流通孔大小相应、以供采样气体从采样管(41)流向抽风管(45)的过孔。

7.根据权利要求1所述的改进型氟化物自动测定装置，其特征在于：所述反应检测机构(7)包括设置在测定仪机架上的标液组件(71)、反应组件(73)、测定组件(74)和控制器，所述机架上还设置有用于控制反应组件(73)在水平方向上移动的反应移动组件(72)，反应组件与反应移动组件之间设置有为反应组件提供循环介质并回收反应废液的水箱组件，所述反应组件采用柱塞式侧出液方式向水箱组件中排放废液；所述控制器的输出端分别与标液组件(71)、反应组件(73)、测定组件(74)、反应移动组件(72)以及水箱组件的受控端连接。

8.根据权利要求7所述的改进型氟化物自动测定装置，其特征在于：所述反应移动组件(72)包括横向固定安装在机架上的水平安装架(721)，水平安装架的一侧固定设置有水平驱动电机(722)，水平驱动电机的输出端轴连接横卧在水平安装架中并位于反应组件下方的丝杆(723)，水平安装架(721)中还滑动设置有与丝杆螺纹配装的移动块(724)；所述水箱组件固定设置在移动块(724)上。

9.根据权利要求8所述的改进型氟化物自动测定装置，其特征在于：所述水箱组件包括固定设置在移动块(724)上的水箱(75)，所述水箱的顶部敞口设置；水箱的一侧外壁上固定设置有与水箱内腔连通、用于将循环介质输送到反应组件的循环水泵(753)，水箱的另一侧外壁上设置有排液泵(754)；所述水箱的顶部架设有不锈钢滤网(752)。

10.根据权利要求9所述的改进型氟化物自动测定装置，其特征在于：所述移动块(724)上还固定设置有竖直安装架(725)，竖直安装架(725)背部与水箱(75)固定连接，竖直安装架(725)的顶端面上固定设置有与水箱连通、用于接收水箱输送的循环介质的反应器(731)，反应器(731)为内部设为空腔的长方体结构，反应器(731)的外壁上安装有为反应器内循环介质提供振动频率的超声波振子(739)；反应器(731)中水平并列设置有竖直的、与反应器内腔不连通的第一反应杯(733)和第二反应杯(734)，伸出反应器底部的第一反应杯(733)和第二反应杯(734)的下部侧壁上分别设置有朝向旁侧水箱顶部不锈钢滤网(752)的废液管(735)；所述竖直安装架上设置有竖直向上、顶部伸入第一反应杯(733)和第二反应杯(734)下部用于控制废液管打开与关闭的柱塞式开关机构(736)。

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