CN85108148A - 火焰原子吸收分光光度计燃烧器熄火的方法和设备 - Google Patents

Abstract

火焰原子吸收分光光度计中的火焰的熄火是在采用一氧化二氮作为氧化剂时进行的。熄火时不必再转回到诸如空气之类的不同的氧化剂，并通过用大量过量的一氧化二氮涌进燃烧器将火焰熄灭而实现的。

Description

本发明特别涉及这样一种类型的火焰原子吸收分光光度计，它需要空气作为起燃和熄火时的氧化剂及采用一氧化二氮作为高能氧化剂以产生火焰。

在原子吸收分光学中，测量发射（辐射）光束某一特定元素的特征谐振（响应）谱线的吸收可得出该元素在原始试样溶液中的浓度。目前，为进行吸收测量而将元素分裂成原子的最常用的一种技术是将待测定元素的溶液试样引入气体燃烧器中，在其中使溶液的液滴蒸发并最终使元素原子化，以便在装置的发射光束路径中形成大量呈原子状态的待测元素。一束试样光束穿过燃烧器，该试样光束来自谱线发射光源，它含有待测定元素的谐振谱线。试样中的待测定元素吸收该元素的特征谐振谱线，从燃烧器穿出的光束射向单色器，由此处再射向检测器，它测量待测定元素吸收试样光束中谐振谱线的程度。此吸收程度表示了试样物质中待测定元素的量值。

在此类分光光度计中，为了要产生为获得某种元素的最佳测量结果而需要的足够高的温度的大焰，最好是采用乙炔气作为燃料并采用一氧化二氮作为乙炔气燃烧的氧气源。为了做到安全起燃，有必要在乙炔气起燃时采用空气作为氧气源，并且在乙炔气火焰点燃和稳定之后转变为由一氧化二氮供氧。

这样一种系统的另一特征是，为了做到使该系统安全熄火以避免爆炸的危险，在关闭燃烧器系统之前，通常是将用作氧化剂的一氧化二氮转回到用空气作为氧化剂，这就始终有必要提供一些装置，以保证在该系统熄火时，有一个有一定压力的空气源。否则，空气供应系统发生故障时操作者就无法安全熄火。为了保证有空气的紧急供应，通常的一个步骤是提供一个存贮压缩空气的容器，该容器处于备用状态以防止此类偶然性的出现。但是，采用存贮容器却带来了很多的额外的开支和复杂性，并增加了设备的尺寸。

因此，本发明的一个目的是，在没有采用存贮压缩空气的容器而引起的开支增加和复杂情况的条件下保证分光光度计中的火焰安全熄灭。

电源发生故障是本系统实行安全熄火时将会出现的另一个问题。该问题是：因为在正常的工艺操作中分光光度计需要有一个电源，如果电源发生故障，该分光光度计就应该熄火。而且，对燃烧室的控制是用电来加以驱动的，特别是对于正常的熄火程序的控制更是如此，该熄火程序控制是将系统的操作从一氧化二氮转回到用空气作为氧化剂，然后才使该系统熄火。因此，目前的火熄原子吸收分光光度计的系统中，就有必要在供电电源发生故障的情况下，保证该系统的电源至少能维持一段较短的时间，此类电源维持必须通过备用电池来提供，或者是通过大容量的电容器来提供，该电容器能够将电源维持到足以完成安全熄火的时间。

因此，本发明的另一个重要目的是在分光光度计系统中的电源发生故障的情况下，保证分光光度计中的火焰安全熄灭。

本发明的又一个目的是在分光光度计系统中的电源和空气压力同时发生故障时，保证分光光度计中的火熄安全熄灭。

本发明的其它目的和优点，通过下述描述及相应的附图将成为显而易见的。

本发明是这样实现的：本发明提供了一种用于熄灭火焰原子吸收分光光度计中的火焰的经过改进了的方法。用这种方法，可以不用将一氧化二氮氧化剂再转回为诸如空气之类的不同的氧化剂。该方法是将大量（Substantial）过量的一氧化二氮涌进燃烧器从而使火焰熄灭。

附图的简要说明：

图1是用于实施本发明的一种装置的示意图;

图2是另一种阀门结构的详细的剖视图，该阀门可以用来检测压缩空气的压力下降。

特别是参见图1，表示出一个用于火焰原子吸收分光光度计的燃烧器〔10〕，火焰画在〔12〕处。在一种典型的安排中，该设备包括一个用于接受来自诸如在〔16〕处画出的空气压缩机之类的压缩空气源的压缩空气的压缩空气输送管〔14〕，接有一个用来接受来自于加压容器〔20〕的一氧化二氮的一氧化二氮输送管〔18〕，同时接有一个用来接受来自于加压容器〔24〕中的，诸如乙炔气之类的燃料的燃料输送管〔22〕。通过控制阀〔26〕，输送管〔28〕，切断阀〔30〕，输送管〔32〕和燃烧器入口〔33〕，向燃烧器〔10〕供应燃料。

供给燃烧器〔10〕的氧化剂是由来自空气压缩机〔16〕的空气或来自容器〔20〕的一氧化二氮组成。在燃烧器点火和熄火期间采用空气;而在燃烧器正常运行期间采用一氧化二氮。一个转换阀系统在图中表示为由两个阀门〔34〕和〔36〕组成。阀门〔34〕和〔36〕之间由〔38〕相连。该转换阀系统用于在空气到一氧化二氮的转换即将进行时几乎是同步地切断在阀门〔36〕处的空气和接通在阀门〔34〕处的一氧化二氮。各种其它的安排也可以用于执行这种转换阀门的操作，包括一个具有单独出口和另两个入口的单阀。此类转换阀门的最佳安排在一份与本发明相关的待批专利申请中已加以描述，其申请号为NO.（Docket    Id3321），这份题为“用于在火焰原子吸收分光光度计中转换氧化剂的改进系统”是以本发明的发明人的名义在与本申请相同的日期递交的，同时被转让给与本申请相同的受让人。

一氧化二氮是通过阀门〔34〕和切断阀门〔40〕提供给输送管〔42〕的。压缩空气是通过阀门〔36〕提供给输送管〔42〕的。

氧化剂（不论是空气或一氧化二氮）从这里通过输送管〔44〕，控制阀〔46〕和主入口〔48〕提供给燃烧器〔10〕。在〔48〕处的氧化剂被专门接到雾化器〔50〕，该雾化器构成燃烧器〔10〕的一部分。雾化器〔50〕包含一个喷嘴〔52〕和抽气管〔54〕，穿过抽气管〔54〕的含有待分析材料的液体试样是经由入口〔56〕提供的。辅助入口〔58〕也被用来将氧化剂引入燃烧器〔10〕。在燃烧器工作期间，辅助入口〔58〕可以处于正常使用状态，接受经由控制阀〔60〕和输送管〔62〕来的氧化剂。然而，这种用于辅助入口的氧化剂分支输送管〔62〕和阀〔60〕只能提供有限流量的氧化剂，而在一些实施例中，输送管〔62〕和阀〔60〕完全可以省略。所有额定的氧化剂流量都通过主入口〔48〕供应。

正如上面曾提到的在将要对系统熄火时通常都是通过阀〔34〕和〔36〕把一氧化二氮转变为空气，以避免爆炸的危险。因此，保证可连续不断地得到来自空气压缩机〔16〕的空气是极端重要的。

按照本发明，这种情况已得到披露，如果因为空气压力的下降或者因由于其它原因而需要在没有空气的条件下使燃烧器熄火的话，可以用一氧化二氮涌进该燃烧器而安全地熄灭火焰。这可以通过输送管〔64〕，气动阀〔66〕和连接在辅助入口〔58〕上的输送管〔68〕来加以完成。大量过量的一氧化二氮是以一种基本上类似于人们吹熄蜡烛的方式将火焰〔12〕吹熄的。因此，该系统可以在不发生爆炸的情况下安全地熄火。为了进一步提高系统的安全性能，本设备最好包含一个光电式火焰探测器〔70〕，它通过电线〔72〕连接起来以便控制电气操作的切断阀〔40〕。如果火焰探测器〔70〕不再探测到火焰，阀〔40〕就自动切断一氧化二氮的供应。这时候，输送管〔42〕中的氧化剂失去压力的情况就被压力控制段〔74〕探测到并切断阀〔30〕，据此停止经由输送管〔32〕到燃烧器〔10〕的燃料供应。因此，在火焰熄灭之后，切断燃料和氧化剂的供应，从而十分安全地将燃烧器设备熄灭。

紧急熄火时输送大量一氧化二氮到燃烧器〔10〕去的输送管〔68〕（和它配合在一起的是输送管〔64〕和〔66〕）也可以称作为辅助输送管。

因为用于燃烧器安全熄火的常规方法涉及到转回到用压缩空气作为氧化剂，所以压缩空气供应发生故障时就出现了需要一个紧急熄火工序的重要情况。因此，本发明的一个良好的特点是遇到压缩空气失去压力时就能相应地驱动阀〔66〕。该压缩空气是经过压缩空气输送管的分管〔14A〕，阀〔76〕和输送管〔78〕提供的。阀〔76〕是一个电磁操作阀，它被示意性地表示为通过一缠绕在电磁线阀圈芯〔82〕上的绕阻〔80〕的驱动而使活塞向上移动的。该阀包括一个阀面〔84〕（Piston    Land）。向上移动时就打开有关联的出入口〔86〕和〔88〕使输送管〔14A〕和〔78〕互相连通，阀〔76〕的操作方式和作用在下文中将作进一步的描述。

阀〔66〕示意性地表示为含有一个具有阀面〔90〕的活塞，该阀面被弹簧〔92〕的弹性偏置到图中所示的开口位置。然而，在本系统的常规操作中，当在输送管〔78〕中存在压缩空气的压力时，含有阀面〔90〕的活塞顶着弹簧的弹力向上移动从而封闭有关的阀口〔94〕和〔96〕，并因此而封闭了辅助输送管〔68〕。然而，当空气压力下降到低于采用空气作为氧化剂时进行常规熄火的安全线时，该压力就不足以将阀〔66〕的活塞保持在顶着弹簧〔92〕的弹力的上升位置，从而使该阀打开，使一氧化二氮涌进燃烧器而熄灭火焰。因此，就没有必要来为常规熄火工序因恐压缩空气系统万一发生故障而采用一个备用的压缩空气贮存罐或备用压缩机或其它装置用来提供压缩空气。此外，这样一种压缩空气系统的故障也许其性质不是用一个存贮器就能保护的。例如在从压缩机和存贮器出来的空气供应管道中出现了一个大的断裂。本发明在失压情况下通过阻断压缩空气的后续部分来克服了上述问题，而不管该压力下降是由什么原因引起的。

阀〔66〕对空气压力作出响应的功能可以说成它是经由控制输送管〔78〕来“监控”空气压力的。

再次参见电磁线圈驱动阀〔76〕，该阀可以在重力作用下移动到开的位置，或者最好是采用一个在〔100〕处指出的偏置弹簧。该阀最好再加上一个阀面〔102〕和一个出气口〔104〕，以及一个与输送管〔78〕相连接的出口〔106〕。如图所示，当阀〔76〕处于其未通电位置时，进出口〔86〕和〔88〕被关掉，而进出口〔106〕和〔104〕被阀面〔102〕打开以释放掉输送管〔78〕中的压力并使阀〔66〕能移动到开口位置。然而，在电磁线圈铁芯〔82〕上的绕组〔80〕通电时，阀〔76〕的活塞上升使阀面〔102〕关闭出、入口〔104〕和〔106〕，同时它打开出、入口〔86〕和〔88〕以便使输送管〔78〕加压。

绕组〔80〕的电信号可从任何可适用于控制紧急熄火的合适的源中获得。作为一个最佳的实施例，绕组〔80〕是简单地连接到火焰原子吸收分光光度计的供电电源上，从而在电源发生故障时，通过关闭阀〔76〕的出、入口〔86〕和〔88〕，打开出、入口〔104〕和〔106〕，对输送管〔76〕加压以使阀〔66〕打开，让一氧化二氮以涌进燃烧器的方式使燃烧器熄火。

假如响应电气故障的熄火是不希望有的或不需要的，阀〔76〕可以从系统中略去。

此外，尽管不是最佳的，可将该系统做成仅仅对电气故障作出响应，通过电子驱动而不是阀〔66〕的气压驱动来实行紧急熄火。这样一种安排在采用电驱动的空气压缩机〔16〕的场合是合于逻辑的，因为引起空气压缩下降的绝大多数原因是空气压缩机驱动马达的电源发生故障。

市场上出售的各种阀门都可以在本发明中使用。对压力敏感的阀〔66〕和电磁阀〔76〕的一个可以接受的来源是克里伯特仪器实验室有限公司，该公司的地址俄亥俄州45239辛辛那堤市考里瑞路7390号（Clippard    Instrument    Laboratory，Inc.7390    Colerain    Road    Cincinnati，Ohio    45239）。

图2表示一个用于替换阀〔66〕的另一个实施例的断面图，它在图中是用〔66A〕作为其标记的。在阀〔66A〕中与阀〔66〕中的部件相当的部件被标上了类似的数字，但是均带有后缀字母A。阀〔66A〕可以被称为隔膜阀，它包括一个用橡胶或类似于橡胶材料制成的隔膜。该隔膜通常位于或安放在与阀的内表面〔112〕紧贴的位置处。当口〔78A〕处的空气压力足以与出口〔94A〕处的一氧化二氮相等或超过时，隔膜〔110〕受到力的作用而平伏地紧贴在面〔112〕上，从而阻塞了口〔94A〕和〔96A〕，阻止一氧化二氮的气流穿过这些口。然而，当〔78A〕处的空气压力下降或失压时，隔膜〔110〕变得膨胀起来，如同图2中所表示的那样，从而打开了口〔94A〕和〔96A〕，容许大量一氧化二氮经过辅助输送管〔68〕涌进燃烧器〔10〕。阀〔66A〕的部件通过紧固装置（未示出）固定在一起。

隔膜〔110〕的材料在下文中也可被称为“类似于橡胶的材料”这种术语应该被理解为包括橡胶本身，也同样包括其它类似于橡胶的材料。

尽管本发明已结合特别的最佳实施例加以图示和描述，但其各种变换或改进仍将会由那些熟悉本技术领域的人员作出。因此，下列权利要求被用来确定超出现有技术之外的本发明的法定范围，同时被用来覆盖落在本发明的精神实质和法定范围之内的所有变换或改进。

Claims (19)

1、用于熄灭火焰原子分光光度计中的火焰的经过改进了的方法，该方法在使用一氧化二氮作为氧化剂时不必再转回到诸如空气之类的与之不同的氧化剂，同时包括用大量过量的一氧化二氮涌进燃烧器而使火焰熄灭。

2、据权利要求1中所述的方法，其中用过量的一氧化二氮涌进燃烧器的步骤是通过一个将一氧化二氮输送到燃烧器的辅助输送管实现的。

3、据权利要求1中所述的方法，此方法用于通常是用空气气作为氧化剂进行熄火的系统，其中装有一个压缩空气源时，本方法包括监控来自于压缩空气源的空气压力的步骤和仅仅在检测到空气压力下降到低于用空气作为氧化剂进行常规熄火时的安全线时用大量过量的一氧化二氮涌进燃烧器熄灭火焰的步骤。

4、据权利要求1中所述的方法，包括一个监测分光光度计中的系统上的供电源状况的步骤，并仅仅在供电发生故障时用一氧化二氮涌进燃烧器熄灭火焰的步骤。

5、据权利要求4中所述的方法，此方法用于通常是用空气作为氧化剂进行熄火系统，其中装有一个压缩空气源时，本发明包括监测来自于压缩空气源的空气压力的步骤和在检测到空气压力下降到低于用空气作为氧化剂进行常规熄火时的安全线时用大量过量的一氧化二氮涌进燃烧器熄灭火焰的步骤，从而使火焰既能在供电发生故障时熄灭又能在压缩空气的压力低于安全线时熄灭。

6、据权利要求5中所述的方法，其中用大量过量的一氧化二氮涌进燃烧器的步骤是通过一个为将一氧化二氮输送到燃烧器的辅助输送管实现的，同时其中通过使用一个安装在辅助输送管中的气动阀对空气压力进行监测，该气动阀在空气压力低于规定值时可以有效地被打开以允许大量一氧化二氮涌进燃烧器。同时其中对供电状况的监测是通过一个电气驱动阀加以实现的，该电气驱动阀在供应电存在时将空气压力从压缩空气源传送到气动阀，在供电发生故障时切断来自于气动阀的空气压力。

7、用于熄灭火焰原子分光光度计中的火焰的经过改进了的设备，该设备熄火时可以使用一氧化二氮作为氧化剂而不必再转回到诸如空气之类的与之不同的氧化剂，它包括一个产生火焰的燃烧器和用于使大量过量的一氧化二氮涌进燃烧器熄灭火熄的装置，该装置包括一个用于将一氧化二氮输送进燃烧器的辅助输送管和一个在上述辅助输送管中并在需要的时候可以有效地被打开将一氧化二氮释放出去以熄灭火焰的阀。

8、据权利要求7中所述的设备，此方法用于通常是用空气作为氧化剂进行熄火的系统，其中装有压缩空气源的火焰原子吸收分光光度计时，本设备包括用于监测来自于上述压缩空气源的空气压力的装置和在检测到空气压力下降到低于空气作为氧化剂进行常规熄火的安全线时用于连接和有效地打开上述阀门把火焰熄灭的装置。

9、据权利要求8中所述的设备，其中，用于监测空气压力的上述阀门和上述装置被结合成单一的压力驱动阀结构，该阀门用弹簧偏置到开口位置，同时它包括一个用于监测空气压力的控制段此压力驱动阀结构在压缩气体的压力充足时就响应而有效地进行。闭合状态。

10、据权利要求8中所述的设备，其中，用于监视空气压力的上述阀门和上述装置被结合成单一的压力驱动阀结构，它包括具有一个压力腔室和三个进入到上述腔室中的口，上述口中的两个经过上述腔室的第一壁进入上述腔室，并被依次连接到上述辅助输送管中，一个安放在上述腔室的第一壁上的、用类似橡胶的材料制成的隔膜，上述阀的上述口中的第三个口经过上述腔室的第二壁与上述腔室相连并被连接成可以监控来自上述压缩空气源的空气压力，上述隔膜可以随着从上述辅助输送管和上述压缩空气源传送来的压力的平衡结果有效地保持平伏或被膨胀起来以打开或关闭位于上述共同壁中的第一和第二开口之间的连通从而在上述第三开口中的压力下降时，通过上述提供大量的一氧化二氮。

11、据权利要求7中所述的设备，其中包括用于监视分光光度计中的系统中的供电情况的装置，上述监视装置连接在上述阀上以驱动上述阀可以在供电电源发生故障时，让一氧化二氮大量涌进燃烧器而熄灭火焰。

12、据权利要求11中所述的设备，此方法用于通常是用空气作为氧化剂进行熄火的系统，其中装有压缩空气源的火焰原子吸收分光光度计时，本设备包括用于监视来自于上述压缩空气源的空气压力的装置，这些装置和上述阀结合在一起，可在检测到空气压力下降到低于用空气作为氧化剂进行常规熄火时的安全线时有效地打开上述阀以熄灭火焰，从而使火焰既能在电源故障时熄灭又能在压缩空气的压力低于安全线时熄灭。

13、据权利要求12中所述的设备，其中上述结合在一起的空气压力监视装置和阀包含：一个安装在辅助输送管中的气动阀，该阀包含一个对空气压力进行检测的连接段，同时在空气压力发生故障时它可有效地打开以容许大量一氧化二氮涌进燃烧器;一个电气驱动阀，它在供电电源存在时被接通用以将空气压力从压缩空气源传送到上述气动阀，在供电电源发生故障时切断来自于上述气动阀的空气压力。

14、一种需要将空气作为起燃和熄火时的氧化剂的并用一氧化二氮作为燃烧器火焰的高能氧化剂的火焰原子吸收分光光度计的安全燃烧设备，包括：一个燃烧器，该燃烧器含有一个雾化室，雾化室中具有一个主要的氧化剂开口;一个可以有选择地将氧气或一氧化二氮输送进上述主要的氧化剂入口的输送管连接;上述燃烧器包括：一个用于接受诸如乙炔之类的燃料的燃料入口，一个辅助的氧化剂入口，一个与之相连的当选择一氧化二氮作为氧化剂时将一氧化二氮输送到上述辅助入口的辅助输送管，上述辅助输送管含有一个可控阀，该阀用弹簧偏置到开口位置，一个来自于上述阀的控制段安排来与一要用作氧化剂使用的具有一定压力的空气源连接，上述阀在空气压力存在时可以保持关闭状态而在空气压力发生故障时打开以便通过上述辅助入口提供实际上不受限制的大量一氧化二氮的气流来熄灭燃烧器的火焰。

15、据权利要求14中所述的设备，其中装有一个电气驱动的阀（电磁阀），该阀平时被弹簧偏置在关闭位置并连接在从上述第一次提到的阀中的上述控制段中以接受具有压力的空气，上述电磁阀连接到向原子吸收分光光度计提供电力的电源上以使上述电磁阀在供电存在时一直保持在开口位置从而将压缩空气提供给上述第一次提到的阀，而上述电磁阀在供电中断时可有效地关闭，据此不再向上述第一次提到的阀供应压缩空气，从而使得上述第一次提到的阀打开，据此在电源发生故障时熄灭火焰。

16、据权利要求14中所述的设备，其中装有转换阀门装置以便在点燃时将空气氧化剂转回成一氧化二氮氧化剂，在常规熄火期间将一氧化二氮氧化剂转换成空气。

17、据权利要求14中所述的设备，其中一个流量控制阀被连接在上述输送管连接中以便将氧化剂输送到上述的主要的氧化剂入口来调节氧化剂气流的流量。

18、据权利要求14中所述的设备，其中具有一个火焰探测器，安放该探测器是为了探测火焰原子吸收分光光度计中火焰的存在;一个电气驱动的阀与其相连以便对来自上述火焰探测器的信号作出反应，在火焰不再存在时，有效地将上述燃烧器的一氧化二氮气流切断。

19、据权利要求18中所述的设备，包含一段连接在上面的用于将燃料输送到上述燃料入口的燃料输送管，一个安装在上述燃料输送管中的燃料控制阀，上述燃料控制阀包含一个控制段以便检测上述火焰检测器控制阀的后续部分的氧化剂是否有压力存在，同时上述燃料控制阀在氧化剂压力下降时有效地切断通过上述燃料输送管和燃料入口输送的燃料流。

Images