CN220626294U - 一种水泥化学元素的滴定仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型的一种水泥化学元素的滴定仪，包括机柜、第一测量单元、第二测量单元、第三测量单元、加药系统以及试剂存放仓，所述机柜用于安装第一测量单元、第二测量单元、第三测量单元、加药系统，所述第一测量单元、第二测量单元、第三测量单元布置在机柜上层，所述加药系统布置在机柜的中层，所述机柜下层设置试剂存放仓，所述试剂存放仓用于存放水泥化学元素测量用的化学试剂，所述加药系统用于测量单元中各化学试剂的自动添加。本实用新型一种水泥化学元素的滴定仪，集成度高、自动化程度高，能替代目前人工测量的繁琐工作，减轻员工的劳动强度。

Description

一种水泥化学元素的滴定仪

技术领域

本实用新型涉及分析测试技术领域，具体涉及一种水泥化学元素的滴定仪。

背景技术

水泥行业是我国国民经济发展的重要原材料产业，其产品广泛应用于国防、水利、土木建筑等工程，为改善民生、促进国家经济发展起到重要作用。而水泥主要由氧化钙、氧化铁、氧化铝、二氧化硅等四种主要氧化物组成，除此之外，还有含量不到5％的其他氧化物，如氧化镁，三氧化硫等，水泥的成分不同，则水泥的性能、强度也会有所不同，故准确的测量水泥样品中钙镁铁铝五种元素的含量对水泥质量的控制具有重要意义。

水泥元素化学分析法的测量步骤：先称量一定量的样品放入银坩埚，然后加入一定量的氢氧化钠，将坩埚放在马弗炉恒温灼烧一定时间后取出冷却，再将冷却后的坩埚放入装有100mL的沸水的烧杯中，浸出坩埚中的熔块，一定时间后取出烧杯中的坩埚，用蒸馏水冲洗坩埚，再在烧杯中加入一定量的浓盐酸溶解样品，之后加入一定量的硝酸，然后用(1+5)的热盐酸再次冲洗坩埚，将烧杯中溶液加热微沸冷却至室温后定容成250mL的溶液。分别取一定量的定容溶液，放入不同的烧杯中，在不同的烧杯中加入适量的蒸馏水，然后添加不同的化学试剂(包含液体与固体试剂)，最后用标准溶液进行滴定，根据消耗的标准溶液的体积、称量样品的质量以及标准溶液的浓度计算各元素的含量。

国标GB/T176-2016对于水泥中每种元素的化学滴定测量方法和操作流程均有详细的规定，然而使用化学滴定法测定水泥中的元素操作非常繁琐，且经常接触强酸强碱的危险药剂，对化验人员来说，用化学滴定方法测量水泥中的元素依旧是一个繁重且危险的任务。

因此，有必要提供一种可自动化操作的集成式水泥化学元素测量装置来解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种水泥化学元素的滴定仪，有效解决水泥元素分析测试中采用人工操作存在的测量过程劳动强度大、实验结果不准确等问题。

为实现上述技术目的，本实用新型提供一种水泥化学元素的滴定仪，包括机柜、第一测量单元、第二测量单元、第三测量单元、加药系统以及试剂存放仓，所述机柜用于安装第一测量单元、第二测量单元、第三测量单元、加药系统，所述第一测量单元、第二测量单元、第三测量单元布置在机柜上层，第一测量单元用于pH值测定及测量部分元素含量，第二测量单元完成剩余部分元素的测定，第三测量单元同样完成剩余元素的测定，所述加药系统布置在机柜的中层，所述机柜下层设置试剂存放仓，所述试剂存放仓用于存放水泥化学元素测量用的化学试剂，所述加药系统用于测量单元中各化学试剂的自动添加。

进一步的，所述第一测量单元包括安装有pH计的第一加液头、垂直移动机构、水平移动机构、第一烧杯组件，第一烧杯组件设置在第一加液头下方，第一加液头在驱动机构驱动下上下移动，pH计在垂直移动机构、水平移动机构联合的驱动源驱动下可实现垂直上下移动和水平移动，从而实现对第一烧杯组件中溶液pH值的测定。

进一步的，所述第一烧杯组件包括第一烧杯、第一搅拌装置、第一检测装置、加热装置，第一烧杯通过搅拌装置采用磁力座带动第一烧杯中的搅拌子转动进行搅拌，加热装置设置在磁力座上对第一烧杯进行加热，检测装置设置在第一烧杯一侧，对第一烧杯中溶液的滴定终点进行自动确定，第一烧杯底板与废液桶管道连通，管道上设置单向截止阀。

进一步的，所述加药系统包括多个自动泵组件，多个自动泵组件通过支座固定在柜体底板上，自动泵组件与试剂瓶管路连通加液系统和滴定系统，实现自动加液、自动滴定。

进一步的，所述第二测量单元包括第二加液头、干粉进样装置、第二烧杯组件、驱动机构、第二搅拌装置以及第二检测装置，所述第二加液头在驱动机构的驱动下可水平移动对第二烧杯组件中的第二烧杯进行加液，干粉进样装置固定在机柜上，加样口正对第二烧杯组件中的第二烧杯安装，干粉进样装置在驱动机构的驱动下可前后移动对第二烧杯组件中的第二烧杯进行固体指示剂的添加，第二搅拌装置采用磁力座设置在第二烧杯下，第二检测装置固定设置在第二烧杯一侧，对第二烧杯中溶液的滴定终点进行自动确定，第二烧杯底板与废液桶管道连通，管道上设置单向截止阀，第三测量单元采用与第二测量单元同样的结构。

进一步的，所述机柜包括顶板、底板，顶板和底板之间设置柱体形成方形柜体，柜体顶部设置顶盖，所述顶盖上固定有通风系统。

进一步的，所述第一测量单元还包括第一固定座。

进一步的，所述底板上还固定有管路安装座，管路安装座上阵列有数个通孔，用于管路通过固定。

进一步的，所述机柜还包括通风系统，设置在机柜的顶部。

进一步的，所述滴定仪还包括控制器，控制器与各装置电连接提供工作信号。

本实用新型的有益效果是：上述设计的一种水泥化学元素的滴定仪，加液系统能自动添加多种化学试剂，且每种化学试剂对应一根管道，避免试剂之间的相互污染，干粉进样器能自动添加粉末状的化学试剂，避免操作人员直接人工添加，长期接触化学试剂，对操作人员的身体健康也会造成一定的伤害。滴定检测装置能自动判定滴定的终点，避免了因人为因素对结果带来的误差。本实用新型还可对容器及管路进行自动清洗，减轻了操作的人员的劳动强度，避免了废液对操作人员皮肤造成的危害。

附图说明

图1：一种水泥化学元素的滴定测量装置3D结构图；

图2：一种水泥化学元素的滴定测量装置主视图；

图3：一种水泥化学元素的滴定测量装置侧视图；

图4：一种水泥化学元素的滴定测量装置的第一加液头的3D结构图；

图5：一种水泥化学元素的滴定测量装置的第一加液头的主视图；

图6：一种水泥化学元素的滴定测量装置的第一烧杯组件的3D结构图；

图7：一种水泥化学元素的滴定测量装置的第一烧杯组件的主视图；

图8：一种水泥化学元素的滴定测量装置的第二加液头的3D结构图；

图9：一种水泥化学元素的滴定测量装置的第二加液头的主视图；

图10：一种水泥化学元素的滴定测量装置的干粉进样装置的3D结构图；

图11：一种水泥化学元素的滴定测量装置的干粉进样装置的主视图；

图12：一种水泥化学元素的滴定测量装置的第二烧杯组件的3D结构图；

图13：一种水泥化学元素的滴定测量装置的第二烧杯组件的主视图；

图14：一种水泥化学元素的滴定测量装置的泵组件的3D结构图；

图15：一种水泥化学元素的滴定测量装置无顶盖的结构示意图。

图中：1第一测量单元，2第二测量单元，3第三测量单元，4加药系统，5顶板，6底板，7试剂存放仓，8通风系统，9管路安装座，10泵组件，11顶盖，1-1第一加液头，1-2第一废液槽，1-4保存溶液槽，1-1-1固定支座，1-1-2pH计，1-1-3第一支座，1-1-4第一驱动机构，1-1-5第一管路固定座，1-1-6第二驱动机构，1-1-7垂直移动机构，1-1-8固定支座，1-3第一烧杯组件，1-3-1第一搅拌部件，1-3-2第一搅拌电机，1-3-3安装座，1-3-4第一烧杯，1-3-5第一皮带，1-3-6检测系统，1-3-7加热系统，1-3-8第一单向截止阀，2-1第二加液头，2-1-1第三驱动机构，2-1-2第二固定座，2-1-3第二管路固定座，2-2-1干粉进样器，2-2-2干粉进样驱动机构，2-2-3第二支座，2-3-1第二搅拌部件，2-3-2第二搅拌电机，2-3-3第二安装座，2-3-4第二烧杯，2-3-5第二皮带，2-3-6第二检测装置，2-3-7第二单向截止阀，2-4第二废液槽，10-1滴定系统，10-2加液系统，10-3第三支座。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

如图1-图15所示，本实用新型的一种水泥化学元素的滴定仪，包括机柜、第一测量单元1、第二测量单元2、第三测量单元3、加药系统4以及试剂存放仓7，所述机柜包括顶板5、底板6，顶板和底板之间设置柱体形成方形柜体，所述柜体顶部设置顶盖11，所述顶盖上固定有通风系统8，所述机柜用于安装第一测量单元、第二测量单元、第三测量单元、加药系统，所述第一测量单元、第二测量单元、第三测量单元布置在机柜上层，第一测量单元用于pH值测定及测量部分元素含量，第二测量单元完成剩余部分元素的测定，第三测量单元采用与第二测量单元同样的结构，所述加药系统布置在机柜的中层，所述机柜下层设置试剂存放仓7，所述试剂存放仓用于存放水泥化学元素测量用的化学试剂，所述加药系统用于测量单元中各化学试剂的自动添加。

本实施例的所述第一测量单元包括安装有pH计1-1-2的第一加液头1-1(第一加液头1-1通过驱动机构驱动，本实施例采用第一驱动机构1-1-4作为驱动机构)、第一驱动机构1-1-4、垂直移动机构1-1-7、第二驱动机构1-1-6、第一烧杯组件，第一烧杯组件设置在第一加液头下方，第一加液头1-1用于第一测量单元化学试剂及烧杯水的添加与清洗、PH计的固定，第一加液头在第一驱动机构1-1-4的驱动下，整体可竖直方向移动，pH计1-1-2(pH计1-1-2采用驱动源的驱动下能上下移动和左右移动，本实施例的驱动源采用垂直移动机构1-1-7、驱动机构1-1-6的联合作用下实现上下移动和左右移动)在垂直移动机构1-1-7驱动下可实现垂直上下移动，在第二驱动机构1-1-6驱动下进行X轴到Y轴的转动，从而实现对第一烧杯组件中溶液pH值的测定，第一加液头1-1中的pH计1-1-2置于保存溶液槽1-4内，在垂直移动机构1-1-7的带动下，上升至一定高度，离开保存溶液槽1-4，保存溶液槽1-4里面装有pH计1-1-2探头的保存溶液，避免pH计1-1-2的探头在没有使用时长期暴露在空气中，影响pH计1-1-2的使用寿命；第一加液头1-1在第一驱动机构1-1-4的动作下，移动至第一烧杯组件上方，pH计1-1-2由pH计固定支座1-1-1固定在垂直移动机构1-1-7上，由垂直移动机构1-1-7固定在固定支座1-1-8上，第二驱动机构1-1-6固定在固定支座1-1-8上，同时通过第一支座1-1-3安装在第一驱动机构1-1-4上，第一驱动机构1-1-4则固定在顶板5上，第一支座1-1-3上安装第一管路固定座1-1-5，用于固定第一测量单元添加化学试剂及蒸馏水的管路，整个加液头1-1由第一驱动机构1-1-4带动，实施其在Y方向的移动；第一烧杯组件1-3包含第一搅拌部件1-3-1，第一搅拌电机1-3-2，安装座1-3-3，第一烧杯1-3-4，第一皮带1-3-5，检测系统1-3-6，检测系统设置在第一烧杯一侧，对第一烧杯中溶液的滴定终点进行自动确定，加热系统1-3-7，加热系统对第一烧杯进行加热，第一烧杯组件1-3通过安装座1-3-3固定在顶板5上；第一烧杯1-3-4安装在安装座1-3-3上面，第一搅拌部件1-3-1安装在安装座1-3-下面，同时也在第一烧杯1-3-4的下方，检测系统1-3-6安装在安装座1-3-3上，第一搅拌电机1-3-2安装在安装座1-3-3上，第一搅拌部件1-3-1中间安装磁铁，第一搅拌电机1-3-2通过第一皮带1-3-5带动第一搅拌部件1-3-1转动，从而带动第一烧杯1-3-4内的磁性搅拌子转动，实现搅拌功能；加液系统1-3-7安装在第一烧杯1-3-4上。

第一烧杯底板与废液桶管道连通，管道上设置第一单向截止阀1-3-8，第一单向截止阀1-3-8安装在安装座1-3-3上，且与第一烧杯1-3-4底部相连，第一加液头1-1移动至第一烧杯1-3-4上方，加液系统10-2启动加液。

本实施例的所述加药系统包括多个自动泵组件10，多个自动泵组件通过第三支座10-3固定在柜体底板6上，自动泵组件与试剂瓶管路连通实现自动加液、自动滴定。

本实施例的所述第二测量单元包括第二加液头2-1、干粉进样装置、第二烧杯组件、第三驱动机构2-1-1、第二搅拌装置、第二检测装置2-3-6、第二管路固定座2-1-3以及第二安装座2-3-3，2-1第二加液头用于第二测量单元化学试剂及烧杯水的添加与清洗，第二管路固定座2-1-3安装在第二固定座2-1-2上，第二管路固定座2-1-3用于固定第二测量单元添加化学试剂的管路，第二固定座2-1-2安装在第三驱动机构2-1-1上，所述第二加液头在第三驱动机构2-1-1的驱动下可水平移动对第二烧杯组件中的第二烧杯2-3-4进行加液，干粉进样装置2-2包含干粉进样器2-2-1，干粉进样驱动机构2-2-2，干粉进样器2-2-1安装在第二支座2-2-3上，第二支座2-2-3则安装在干粉进样驱动机构2-2-2上，干粉进样驱动机构2-2-2则固定在顶板5上，干粉进样器2-2-1加样口正对第二烧杯组件中的第二烧杯安装，第二搅拌装置设置在第二烧杯下，第二搅拌装置包括第二搅拌电机2-3-2、第二皮带2-3-5以及第二搅拌部件2-3-1，第二检测装置2-3-6固定设置在第二烧杯一侧，对第二烧杯中溶液的滴定终点进行自动确定，第二烧杯底板与废液桶管道连通，管道上设置第二单向截止阀2-3-7，第二单向截止阀2-3-7安装在第二安装座2-3-3上，本实施例的第二搅拌装置带动第二搅拌部件2-3-1转动，实现搅拌功能，第二烧杯2-3-4安装在第二安装座2-3-3上面，第二搅拌部件2-3-1安装在第二安装座2-3-3下面，同时也在第二烧杯2-3-4的下方，第二检测装置2-3-6、第二搅拌电机2-3-2均安装在第二安装座2-3-3上第二搅拌部件2-3-1中间安装磁铁，第二搅拌电机2-3-2通过第二皮带2-3-5带动第二搅拌部件2-3-1转动，从而带动第二烧杯2-3-4内的磁性搅拌子转动，实现搅拌功能。

本实施例的所述底板6上还固定有管路安装座9，用于安装废液管及标准滴定溶液及待测溶液的进出管，管路安装座上阵列有数个通孔，用于进出管路通过固定。

本实施例的所述机柜还包括通风系统8，设置在机柜的顶盖11上。

本实施例的所述滴定仪还包括控制器，控制器与各装置电连接提供工作信号。

第一测量单元的工作过程如下：

在第一烧杯1-3-4中手动或者自动加入一定量的待测溶液后，第一加液头1-1中的pH计1-1-2在垂直移动机构1-1-7的带动下，沿Z轴方向上升至一定高度，离开保存溶液槽1-4，保存溶液槽1-4里面为pH计1-1-2探头的保存溶液，避免pH计1-1-2的探头在没有使用时长期暴露在空气中，影响pH计1-1-2的使用寿命；第一加液头1-1在第一驱动机构1-1-4的动作下，沿Y轴方向移动至第一烧杯1-3-4上方，加液系统10-2启动，开始添加一定量的蒸馏水，蒸馏水添加完成之后，加液系统10-2关闭，与此同时第二搅拌电机2-3-2开启，带动第二搅拌部件2-3-1转动，从而带动第一烧杯1-3-4中的磁性搅拌子转动，实施搅拌功能；第一加液头1-1在第一驱动机构1-1-4的动作下，返回第一废液槽1-2的上方，pH计1-1-2在驱动机构1-1-6的作用下由X轴向Y轴旋转90°到达第一废液槽1-2(图中未示出)的上方，第一废液槽1-2为排放管路润洗的药液及清洗PH计的清洗液，这时加液系统10-2开启，开始用蒸馏水清洗pH计1-1-2，清洗掉pH计1-1-2上的保存溶液，第一加液头1-1在第一驱动机构1-1-4的动作下，沿Y轴移至第一烧杯1-3-4上方，pH计1-1-2在垂直移动机构1-1-7的驱动下，沿Z轴方向下移至第一烧杯1-3-4里面的溶液中，保证pH计1-1-2探头的玻璃球浸没在溶液中，开始测量PH值，然后联合加药系统4，将PH值调整到实验需要的数值，完成PH值的调整后，pH计1-1-2在垂直移动机构1-1-7的驱动下沿Z轴上移到一定位置，由加液系统10-2对pH计1-1-2进行清洗，清洗溶液流入烧杯，以防止pH计1-1-2带走一部分待测溶液，导致结果误差，清洗完成之后，第一加液头1-1在第一驱动机构1-1-4的带动下移至第一废液槽1-2的上方，同时pH计1-1-2在驱动机构1-1-6与垂直移动机构1-1-7的联合动作下，进入保存溶液槽1-4中，与此同时，加液系统1-3-7开启，开始对第一烧杯1-3-4中的溶液进行加液，当溶液的温度到达实验需要的温度时，pH计1-1-2在垂直移动机构1-1-7的带动下离开保存溶液槽1-4，与第一加液头1-1在第一驱动机构1-1-4的带动下移至第一烧杯1-3-4上方，因pH计1-1-2是随着第一加液头1-1的移动而移动，而保存溶液槽1-4是固定在顶板5上，故每次第一加液头1-1动作时，pH计1-1-2均需要离开保存溶液槽1-4，防止pH计1-1-2因第一加液头1-1的移动而损坏；加药系统4开启，依次开始添加本次实验需要的化学试剂，试剂添加完成之后，关闭加药系统，然后滴定系统10-1开启，开始滴定，同时，检测系统1-3-6开启，开始滴定判断，当检测系统1-3-6检测到滴定终点时，命令滴定系统10-1停止滴定，检测系统1-3-6通过颜色变化来判断滴定终点，同时记录滴定终点对应的体积，通过记录的体积，标准溶液的浓度计待测溶液中样品的质量计算本次实验测量元素的含量，实验完成之后，废液通过第二单向截止阀2-3-7流入到仪器外面的废液桶中，同时加液系统10-2开启，清洗烧杯，同样，清洗烧杯的废液也通过第二单向截止阀2-3-7流入到仪器外面的废液桶中。

第二测量单元：

在第二烧杯2-3-4中手动或者自动加入一定量的待测溶液后，第二加液头2-1在第三驱动机构2-1-1的作用下，水平移至第二烧杯2-3-4的上方，加液系统10-2开始添加一定量的蒸馏水，加药系统4开始依次添加本次实验需要的各种化学试剂，与此同时第二搅拌电机2-3-2开启，带动第二搅拌部件2-3-1转动，从而带动第二烧杯2-3-4中的磁性搅拌子转动，实现搅拌功能，药剂添加完毕后，第二加液头2-1在第三驱动机构2-1-1的带动下，水平移至第二废液槽2-4的上方。干粉进样装置2-2在干粉进样驱动机构2-2-2的带动下，移至第二烧杯2-3-4的上方，干粉进样器2-2-1开启，开始添加一定量的固体指示剂，再在干粉进样驱动机构2-2-2的带动下，返回原位。第二加液头2-1在第三驱动机构2-1-1的作用下，水平移至第二烧杯2-3-4上方，滴定系统10-1开启，开始滴定，与此同时第二检测装置2-3-6开启检测，当第二检测装置2-3-6检测到滴定终点时，直接命令滴定系统10-1停止滴定，第二检测装置2-3-6通过颜色变化来判断滴定的终点，与此同时记录体积，通过滴定体积、滴定的标准溶液与待测溶液中样品的质量自动计算元素的含量。实验完成之后，废液通过第二单向截止阀2-3-7流入到仪器外面的废液桶中，同时加液系统10-2开启，清洗烧杯，同样，清洗烧杯的废液也通过第二单向截止阀2-3-7流入到仪器外面的废液桶中。

本实用新型提供的一种水泥化学元素的滴定测量装置，集成度高、自动化程度高，能替代目前人工测量的繁琐工作，减轻员工的劳动强度。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种水泥化学元素的滴定仪，其特征在于：包括机柜、第一测量单元、第二测量单元、第三测量单元、加药系统以及试剂存放仓，所述机柜用于安装第一测量单元、第二测量单元、第三测量单元、加药系统，所述第一测量单元、第二测量单元、第三测量单元布置在机柜上层，所述加药系统布置在机柜的中层，所述机柜下层设置试剂存放仓，所述试剂存放仓用于存放水泥化学元素测量用的化学试剂，所述加药系统用于测量单元中各化学试剂的自动添加，所述第一测量单元包括安装有pH计的第一加液头和第一烧杯组件，第一烧杯组件设置在第一加液头下方，第一加液头在驱动机构驱动下上下移动，pH计在驱动源的驱动下能上下移动和左右移动，实现对第一烧杯组件中溶液pH值的测定；所述第二测量单元包括第二加液头、干粉进样装置、第二烧杯组件、驱动机构、第二搅拌装置以及第二检测装置，所述第二加液头在驱动机构的驱动下可水平移动对第二烧杯组件中的第二烧杯进行加液，干粉进样装置固定在机柜上，加样口正对第二烧杯安装，第二搅拌装置采用磁力座设置在第二烧杯下，第二检测装置固定设置在第二烧杯一侧，对第二烧杯中溶液的滴定终点进行自动确定，第二烧杯底板与废液桶管道连通，管道上设置单向截止阀；第三测量单元采用与第二测量单元同样的结构；所述加药系统包括多个自动泵组件，多个自动泵组件通过支座固定在柜体底板上，自动泵组件与试剂瓶管路连通加液系统和滴定系统。

2.根据权利要求1所述的一种水泥化学元素的滴定仪，其特征在于：所述第一烧杯组件包括第一烧杯、第一搅拌装置、第一检测装置、加热装置，第一烧杯通过搅拌装置采用磁力座带动第一烧杯中的搅拌子转动进行搅拌，加热装置设置在磁力座上对第一烧杯进行加热，检测装置设置在第一烧杯一侧，对第一烧杯中溶液的滴定终点进行自动确定，第一烧杯底板与废液桶管道连通，管道上设置单向截止阀。

3.根据权利要求2所述的一种水泥化学元素的滴定仪，其特征在于：所述第一测量单元还包括固定支座，用于固定第一测量单元各机构。

4.根据权利要求3所述的一种水泥化学元素的滴定仪，其特征在于：所述底板上还固定有管路安装座，管路安装座上阵列有数个通孔，用于管路通过固定。

5.根据权利要求4所述的一种水泥化学元素的滴定仪，其特征在于：所述机柜还包括通风系统，设置在机柜的顶部。

6.根据权利要求5所述的一种水泥化学元素的滴定仪，其特征在于：所述滴定仪还包括控制器，控制器与各装置电连接提供工作信号。