CN2323370Y - 液位式可控计时注入装置 - Google Patents

Abstract

液位式可控计时注入装置,涉及比色分析设备中试样和试剂的可控注入装置,包括试样恒位器、试剂恒位器、反应杯以及用以连接它们的管道,其特征是反应杯设置在与试样恒位器和试剂恒位器有液位差的连接管道出口下方,在连接管道上具有启闭时间和启闭顺序可控的控制阀,各控制阀由与之相配合的阀门控制器控制。

Description

液位式可控计时注入装置

本实用新型涉及一种工业在线比色(包括分光光度)分析设备中的试样及试剂的可控注入装置。

在线比色(包括分光光度，以下同)分析设备(分析仪)广泛应用于电力、化工、环境工程等许多工业部门的在线连续分析中。这类仪器的工作原理是根据化学显色反应的要求将试样和试剂按照特定的比例和时序注入到反应杯或管道中混合，完成显色反应，然后将显色液送到比色分析检测器(传感器)，检测器将与试样中需分析的未知成份浓度相关的显色液的颜色深度转换成相应的电信号，检测电路检测该电信号得到该成份的浓度。用于完成显色反应的试样，试剂注入的装置为比色分析仪的注入装置。该装置的性能直接影响分析仪器的灵敏度、可靠性、精度、寿命、维护工作量及运行成本。目前使用的注入装置主要有三种：1、以蠕动泵作为输液动力，用泵管将试样和试剂连续泵入反应管道，完成显色反应。该装置缺点是试剂消耗大、定期更换泵管、泵维修困难，因而运行费用高，维护量大；2、以气压作输液动力。将试样、试剂间歇注入反应杯中混合完成显色反应。此装置可方便地控制试样和试剂注入，其不足之处是需附加气源及气源控制装置，设备结构复杂，造价昂贵；3、以液位差作输液动力，用毛细管控制试样、试剂的注入。该装置结构简单、试剂消耗少，其缺点是毛细管的管径细，易堵塞、增加了维护量。

本实用新型的目的是为在线比色分析设备提供一种以恒液位差作输液动力，可精确控制注入试剂和试样的液位式可控计时注入装置，从而达到装置简单、节省试剂、工作可靠、降低成本和维护量的目的。

实现本实用新型目的的技术方案主要是对现有技术的组合应用以及结构方式的改进，其具体方案是：液位式可控计时注入装置，包括试样恒位器(1)、试剂恒位器(3)、反应杯(5)以及用以连接试样恒位器与反应杯、试剂恒位器与反应杯和反应杯的输出管道(2)，其特征在于：反应杯(5)设置在与试样恒位器(1)和试剂恒位器(3)有液位差的管道出口下方，在连接管道(2)上具有启闭时间和启闭顺序可控的控制阀(4)，控制阀(4)由与之相配合的阀门控制器(6)控制。

试样恒位器(1)的主要目的是使试样液面恒定，使之与反应杯(5)之间形成固定的液位差，以试样自身重力作输液动力，在管道确定的情况下，其流量可控，附图1中给出了一种简单的现有试样恒位器(1)的结构示意图。

试剂恒位器(3)的应用原理与试样恒位器(1)相同，保持试剂液面恒定，形成与反应杯(5)之间的固定液位差，靠试剂自身重力作输液动力。附图2给出了一种试剂恒位器(3)的结构示意图，它包括由接管(7)与试剂桶(8)连接的外筒(9)，外筒内具有浮子(10)，浮子(10)上盖具有封口胶垫(11)并与接管(7)在外筒(9)内的接嘴(12)相对应，外筒(9)上盖还具有气孔(13)，下方具有试剂出口(14)。其工作过程为：出口(14)与管道上控制阀连接，当试剂桶(8)存有试剂时，试剂在重力作用下由接管(7)流入外筒(9)，浮子(10)在试剂浮力作用下上浮，直至其上的封口胶垫(11)将接嘴(12)堵住，恒位器内试剂保持在固定水平面。当试剂由出口(14)流出时，试剂液位下降，封口胶垫(11)随浮子(10)下移，试剂桶(8)中试剂注入到外桶(9)内，当其控制阀关闭后，恒位器内试剂液面又保持在原固定水平面，达到恒液位目的。因每次注入试剂很少，所以试剂液面波动很小。

为了便于使用，也可采用如图1所示的试剂盒(3)作为试剂恒位器，试剂盒(3)中的试剂液位应保证在允许的范围内变化，以不影响仪器精度为限，可认为近似恒定。根据发明人的实验及经验证明，试剂盒(3)的高度不超过100毫米，完全满足仪器分析要求，在此范围内可认为是试剂液位近似恒定。本实用新型给出的一个实施例即采用此种结构。

反应杯(5)可根据需要采用各种结构和形式，能满足试剂与试样的反应要求即可。

控制阀(4)是控制试剂和试样流量的主要部件，可根据要求设置多个，其启闭时间和启闭顺序要求可控，这就要求控制阀(4)与阀门控制器(6)相配合，即按照分析要求确定各控制阀的开启时间和顺序，从而实现流量精确控制。控制阀(4)可采用现有的各种可控阀门，如电磁阀、气动阀或机械阀，根据采用阀门的类型不同，可选用不同结构形式的与阀门配合的阀门控制器(6)，只要能实现对阀(4)的开启时间和顺序控制即可。如机械阀可采用电机传动方式来实施控制等，这在该领域的普通技术人员是完全可以实现的。

本实用新型的实施例给出了一种以电磁阀作为控制阀(4)和其相应的阀门控制器(6)。电磁阀(4)采用常闭式电磁阀，电磁阀通过导线与阀门控制器(6)上的阀门驱动电路输出端电连接。阀门控制器(6)具有控制电路，包括按工作要求事先预置程序的微处理器作为核心控制单元、微处理器的输入、显示设备以及与微处理器信号输出端连接的阀门驱动电路，由阀门驱动电路控制阀门(4)的启闭时间和顺序。

本实用新型是在线比色分析仪的一种新型试样、试剂注入装置，其优点体现在：1、能精确控制试样、试剂的注入量，试剂、试样的注入量Q取决于阀门控制器开启试样阀、试剂阀的开启时间T。Q和T的关系由下式表示： $Q=\mathrm{uAT}=\sqrt{\frac{2(\mathrm{mg}-f)h}{m}}\·A\·T$ 式中：u-试样(试剂)在管道中的流速；

  A-管道截面积；

  m-流体质量；

  g-重力加速度；

f-流体m在管道流动时受到的阻力；

h-液位差。利用微处理器作阀门控制器，阀门的开启时间T可控制到毫秒级，因而能准确控制试样、试剂的注入量。

2、在满足在线监督的前提下，采用间歇式测量，可带省试剂，降低运行费用。

3、本注入装置结构简单、易于实现、成本低。

4、本装置不存在其它注入装置带来的易损件更换，毛细管堵塞等维护工作，提高了装置的可靠性，减少了维护量。

下面结合附图及给出的一个实施例对本实用新型作详细说明。

图1，本实用新型结构示意图；

图2，本实用新型试剂恒位器(3)的一种结构示意图；

图3，本实用新型实施例的在线磷酸根监测仪分析流程图；

图4，图3所示实施例的在线磷酸根监测仪结构示意图；

图5为图4的侧面结构示意图；

图6为图3所示实施例阀门控制器(6)的电路框图。

本实用新型给出的一个实施例是附图4、图5所示结构的在线磷酸根监测仪，其分析流程参见图3。

参见图4、图5，本实施例可应用于电厂的在线磷酸根的监测及分析。其主要结构包括试样恒位器(1)，试剂恒位器(3)，反应杯(5)以及连接试样恒位器(1)与反应杯(5)，试剂恒位器(3)与反应杯(5)和反应杯(5)的输出管道及其它连接管道(2)，反应杯(5)设置在与试样恒位器(1)和试剂恒位器(3)有液位差的连接管道(2)的出口下方，在连接管道(2)上具有启闭时间和启闭顺序可控的控制阀(4-1)、(4-2)、(4-3)、(4-4)等，各控制阀由与之相配合的阀门控制器(6)控制。

本实用新型的试样恒位器(1)采用现有成品，试剂恒位器(3)采用扁盒式结构，盒高度不超过100毫米，液面变化认为近似恒定，可保持在误差允许范围内。

本实施例中还设置有两个标样盒(15-1)、(15-2)，其结构和使用原理与扁盒式试剂恒位器(3)相同，设置在反应杯(5)有一定液位差的上方，通过连接管道与其连接。反应杯(5)采用耐腐材料制成，具有排废口和出口，设置在与试样恒位器(1)和试剂恒位器(3)以及标样盒(15-1)、(15-2)有一定液位差的管道出口下方，排废管上具有排废阀(4-5)。

为了达到本实施例检测目的，反应杯(5)的出口连接有现有的比色计的检测器(16)，连接管道上具有检测进样阀(4-6)，检测器出口管道上具有检测排废阀(4-7)。

控制阀(4)在本实施例中采用常闭式电磁阀，其中(4-1)为试样阀，(4-2)为标1阀，(4-3)为标2阀，(4-4)为试剂阀，所有控制阀(4)由阀门控制器(6)控制。参见图6，阀门控制器(6)是一个以微处理器为核心的控制器，(17)为本实施例的微处理器即微机板，微处理器中事先设置有按工作要求即主要是各阀门的启闭时间和启闭顺序的程序，同时微处理器的信号输出端连接有阀门驱动电路即本实施例的阀门驱动电路板(18)并受其控制，由阀门驱动电路板的输出端即接线端子(19)电连接各电磁阀(4)。

为了达到本实施例检测目的，本实施例的阀门控制器(6)中还包括与检测器(16)相配合的检测电路，它包括传感器的检测电路、放大电路及A/D转换，与微处理器数据输入端连接，其框图参见图6。检测器(16)的传感器(检测头)将检测信号输出经放大器变为标准信号，再经A/D转换将模拟信号转变为数字信号送入微处理器进行数据处理，数据处理信号送到显示设备即显示面板(20)，显示被测成份深度值。输入设备即操作键盘(21)用来输入操作指令及修改微处理器中存贮的参数，选择显示内容，查找错误代码等。

图中(22)为电源开关，(23)为电源板，(24)为排废管。

本实施例中的阀门控制器(6)微处理器中的控制程序根据不同工作要求设定，其中控制及检测电路采用现有技术即可实现，该领域普通技术人员是显而易见的。

本实施例的工作过程及原理参见图3所示：试剂采用钼酸铵，被测试样(即水样)连续地进入试样恒位器(1)，在恒位器(1)中保持水样液面恒定，并形成连续溢流排出。当试样阀(4-1)在阀门控制器(6)驱动下开启一定时间时，就有一定量的水样流入反应杯(5)，接着试剂阀(4-4)在阀门控制器(6)作用下开启一定时间，一定量的钼酸铵试剂注入反应杯(5)中，与水样混合，水样中的磷酸根与钼酸铵试剂发生化学反应，生成黄色溶液(因本装置所需水样很少，不需搅拌就能达到混合目的)，当显色反应完成后(由阀门控制器(6)控制时间)，检测器进样阀(4-6)开启一定时间，反应杯(5)中的显色液流入检测器(16)，多余部分由溢流口排出，检测器(16)把检测的电信号经放大、A/D转换由微处理器进行数据处理换算成吸光度值A,A与水样中磷酸根浓度C的关系可用下式表示：

A=kc+A。式中A。-c=0时的吸光度值

k-吸光吸数，在一定条件下k为常数水样的磷酸根c由显示面板(20)显示。完成检测后，检测器排废阀(4-7)开启一定时间，将检测器(16)中的显色液排出，完成一次分析。

在阀门控制器(6)控制下，依次开启试样阀(4-1)和排废阀(4-5)可用水样清洗残留在反应杯(5)中的显色液，为下一次分析作好准备。

二个标样盒(15-1)、(15-2)中有两种已知的不同磷酸根浓度的标准液，分为标样1和标样2，为标定仪器用，具体过程如下：当阀门控制器(6)执行标定程序时，标样盒(15-1)中标样1作为水样(即试样)，完成一次如上述的分析过程，标样1中的磷酸根浓度C₁与吸光度值A₁的关系为：

A₁=kC₁+A。完成对标样1分析后，同样，对标样2完成一次分析，得到标样2中的磷酸根浓度C₂与吸光度值A₂的关系为

A₂=KC₂+A。以上式中的C₁、C₂、A₁、A₂为已知，经控制器微处理器的数据处理解以上2个方程，得到常数K和A。，存人微处理器的存贮器，完成对仪器的标定，完成标定的仪器就可准确分析未知磷酸根浓度水样。

本实用新型实施例的在线磷酸根监测仪经试用，达到了本发明目的。对于有些比色分析，需多种试剂完成显色反应，可根据实际需要增设试剂盒和控制阀、连接管道等部件。

Claims (5)

1、液位式可控计时注入装置，包括试样恒位器(1)、试剂恒位器(3)、反应杯(5)以及用以连接试样恒位器(1)与反应杯(5)、试剂恒位器(3)与反应杯(5)和反应(5)的输出管道(2)，其特征在于：反应杯(5)设置在与试样恒位器(1)和试剂恒位器(3)有液位差的连接管道(2)的出口下方，在连接管道(2)上具有启闭时间和启闭顺序可控的控制阀(4)，各控制阀(4)由与之相配合的阀门控制器(6)控制。

2、根据权利要求1所述的液位式可控计时注入装置，其特征在于所述试剂恒位器(3)包括由接管(7)与试剂桶(8)连接的外筒(9)，外筒内具有浮子(10)，浮子(10)上盖具有封口胶垫(11)并与接管(7)在外筒(9)内的接口(12)相对应，外筒(9)上盖还具有气孔(13)，下方具有试剂出口(14)。

3、根据权利要求1所述的液位式可控计时注入装置，其特征还在于所述试剂恒位器(3)可以是试剂盒，试剂盒高度不超过100毫米。

4、根据权利要求1或2或3所述的液位式可控计时注入装置，其特征在于所述控制阀(4)为电磁阀，电磁阀通过导线与阀门控制器(6)上的阀门驱动电路的输出端电连接。

5、根据权利要求4所述的液位式可控计时注入装置，其特征在于所述阀门控制器(6)具有控制电路，包括按工作要求事先预置程序的微处理器作为核心控制单元和输入、显示设备，以及与微处理器信号输出端连接的阀门驱动电路，由阀门驱动电路控制阀门(4)的开启时间和顺序。

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