專利名稱：液位式可控計時注入裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種工業(yè)在線比色(包括分光光度)分析設備中的試樣及試劑的可控注入裝置。
在線比色(包括分光光度，以下同)分析設備(分析儀)廣泛應用于電力、化工、環(huán)境工程等許多工業(yè)部門的在線連續(xù)分析中。這類儀器的工作原理是根據(jù)化學顯色反應的要求將試樣和試劑按照特定的比例和時序注入到反應杯或管道中混合，完成顯色反應，然后將顯色液送到比色分析檢測器(傳感器)，檢測器將與試樣中需分析的未知成份濃度相關的顯色液的顏色深度轉換成相應的電信號，檢測電路檢測該電信號得到該成份的濃度。用于完成顯色反應的試樣，試劑注入的裝置為比色分析儀的注入裝置。該裝置的性能直接影響分析儀器的靈敏度、可靠性、精度、壽命、維護工作量及運行成本。目前使用的注入裝置主要有三種1、以蠕動泵作為輸液動力，用泵管將試樣和試劑連續(xù)泵入反應管道，完成顯色反應。該裝置缺點是試劑消耗大、定期更換泵管、泵維修困難，因而運行費用高，維護量大；2、以氣壓作輸液動力。將試樣、試劑間歇注入反應杯中混合完成顯色反應。此裝置可方便地控制試樣和試劑注入，其不足之處是需附加氣源及氣源控制裝置，設備結構復雜，造價昂貴；3、以液位差作輸液動力，用毛細管控制試樣、試劑的注入。該裝置結構簡單、試劑消耗少，其缺點是毛細管的管徑細，易堵塞、增加了維護量。
本實用新型的目的是為在線比色分析設備提供一種以恒液位差作輸液動力，可精確控制注入試劑和試樣的液位式可控計時注入裝置，從而達到裝置簡單、節(jié)省試劑、工作可靠、降低成本和維護量的目的。
實現(xiàn)本實用新型目的的技術方案主要是對現(xiàn)有技術的組合應用以及結構方式的改進，其具體方案是液位式可控計時注入裝置，包括試樣恒位器(1)、試劑恒位器(3)、反應杯(5)以及用以連接試樣恒位器與反應杯、試劑恒位器與反應杯和反應杯的輸出管道(2)，其特征在于反應杯(5)設置在與試樣恒位器(1)和試劑恒位器(3)有液位差的管道出口下方，在連接管道(2)上具有啟閉時間和啟閉順序可控的控制閥(4)，控制閥(4)由與之相配合的閥門控制器(6)控制。
試樣恒位器(1)的主要目的是使試樣液面恒定，使之與反應杯(5)之間形成固定的液位差，以試樣自身重力作輸液動力，在管道確定的情況下，其流量可控，附

圖1中給出了一種簡單的現(xiàn)有試樣恒位器(1)的結構示意圖。
試劑恒位器(3)的應用原理與試樣恒位器(1)相同，保持試劑液面恒定，形成與反應杯(5)之間的固定液位差，靠試劑自身重力作輸液動力。附圖2給出了一種試劑恒位器(3)的結構示意圖，它包括由接管(7)與試劑桶(8)連接的外筒(9)，外筒內具有浮子(10)，浮子(10)上蓋具有封口膠墊(11)并與接管(7)在外筒(9)內的接嘴(12)相對應，外筒(9)上蓋還具有氣孔(13)，下方具有試劑出口(14)。其工作過程為出口(14)與管道上控制閥連接，當試劑桶(8)存有試劑時，試劑在重力作用下由接管(7)流入外筒(9)，浮子(10)在試劑浮力作用下上浮，直至其上的封口膠墊(11)將接嘴(12)堵住，恒位器內試劑保持在固定水平面。當試劑由出口(14)流出時，試劑液位下降，封口膠墊(11)隨浮子(10)下移，試劑桶(8)中試劑注入到外桶(9)內，當其控制閥關閉后，恒位器內試劑液面又保持在原固定水平面，達到恒液位目的。因每次注入試劑很少，所以試劑液面波動很小。
為了便于使用，也可采用如圖1所示的試劑盒(3)作為試劑恒位器，試劑盒(3)中的試劑液位應保證在允許的范圍內變化，以不影響儀器精度為限，可認為近似恒定。根據(jù)發(fā)明人的實驗及經驗證明，試劑盒(3)的高度不超過100毫米，完全滿足儀器分析要求，在此范圍內可認為是試劑液位近似恒定。本實用新型給出的一個實施例即采用此種結構。
反應杯(5)可根據(jù)需要采用各種結構和形式，能滿足試劑與試樣的反應要求即可。
控制閥(4)是控制試劑和試樣流量的主要部件，可根據(jù)要求設置多個，其啟閉時間和啟閉順序要求可控，這就要求控制閥(4)與閥門控制器(6)相配合，即按照分析要求確定各控制閥的開啟時間和順序，從而實現(xiàn)流量精確控制。控制閥(4)可采用現(xiàn)有的各種可控閥門，如電磁閥、氣動閥或機械閥，根據(jù)采用閥門的類型不同，可選用不同結構形式的與閥門配合的閥門控制器(6)，只要能實現(xiàn)對閥(4)的開啟時間和順序控制即可。如機械閥可采用電機傳動方式來實施控制等，這在該領域的普通技術人員是完全可以實現(xiàn)的。
本實用新型的實施例給出了一種以電磁閥作為控制閥(4)和其相應的閥門控制器(6)。電磁閥(4)采用常閉式電磁閥，電磁閥通過導線與閥門控制器(6)上的閥門驅動電路輸出端電連接。閥門控制器(6)具有控制電路，包括按工作要求事先預置程序的微處理器作為核心控制單元、微處理器的輸入、顯示設備以及與微處理器信號輸出端連接的閥門驅動電路，由閥門驅動電路控制閥門(4)的啟閉時間和順序。
本實用新型是在線比色分析儀的一種新型試樣、試劑注入裝置，其優(yōu)點體現(xiàn)在1、能精確控制試樣、試劑的注入量，試劑、試樣的注入量Q取決于閥門控制器開啟試樣閥、試劑閥的開啟時間T。Q和T的關系由下式表示Q=uAT=2(mg-f)hm·A·T]]>式中u-試樣(試劑)在管道中的流速；A-管道截面積；m-流體質量；g-重力加速度；
f-流體m在管道流動時受到的阻力；h-液位差。利用微處理器作閥門控制器，閥門的開啟時間T可控制到毫秒級，因而能準確控制試樣、試劑的注入量。
2、在滿足在線監(jiān)督的前提下，采用間歇式測量，可帶省試劑，降低運行費用。
3、本注入裝置結構簡單、易于實現(xiàn)、成本低。
4、本裝置不存在其它注入裝置帶來的易損件更換，毛細管堵塞等維護工作，提高了裝置的可靠性，減少了維護量。
以下結合附圖及給出的一個實施例對本實用新型作詳細說明。
圖1，本實用新型結構示意圖；圖2，本實用新型試劑恒位器(3)的一種結構示意圖；圖3，本實用新型實施例的在線磷酸根監(jiān)測儀分析流程圖；圖4，圖3所示實施例的在線磷酸根監(jiān)測儀結構示意圖；圖5為圖4的側面結構示意圖；圖6為圖3所示實施例閥門控制器(6)的電路框圖。
本實用新型給出的一個實施例是附圖4、圖5所示結構的在線磷酸根監(jiān)測儀，其分析流程參見圖3。
參見圖4、圖5，本實施例可應用于電廠的在線磷酸根的監(jiān)測及分析。其主要結構包括試樣恒位器(1)，試劑恒位器(3)，反應杯(5)以及連接試樣恒位器(1)與反應杯(5)，試劑恒位器(3)與反應杯(5)和反應杯(5)的輸出管道及其它連接管道(2)，反應杯(5)設置在與試樣恒位器(1)和試劑恒位器(3)有液位差的連接管道(2)的出口下方，在連接管道(2)上具有啟閉時間和啟閉順序可控的控制閥(4-1)、(4-2)、(4-3)、(4-4)等，各控制閥由與之相配合的閥門控制器(6)控制。
本實用新型的試樣恒位器(1)采用現(xiàn)有成品，試劑恒位器(3)采用扁盒式結構，盒高度不超過100毫米，液面變化認為近似恒定，可保持在誤差允許范圍內。
本實施例中還設置有兩個標樣盒(15-1)、(15-2)，其結構和使用原理與扁盒式試劑恒位器(3)相同，設置在反應杯(5)有一定液位差的上方，通過連接管道與其連接。反應杯(5)采用耐腐材料制成，具有排廢口和出口，設置在與試樣恒位器(1)和試劑恒位器(3)以及標樣盒(15-1)、(15-2)有一定液位差的管道出口下方，排廢管上具有排廢閥(4-5)。
為了達到本實施例檢測目的，反應杯(5)的出口連接有現(xiàn)有的比色計的檢測器(16)，連接管道上具有檢測進樣閥(4-6)，檢測器出口管道上具有檢測排廢閥(4-7)。
控制閥(4)在本實施例中采用常閉式電磁閥，其中(4-1)為試樣閥，(4-2)為標1閥，(4-3)為標2閥，(4-4)為試劑閥，所有控制閥(4)由閥門控制器(6)控制。參見圖6，閥門控制器(6)是一個以微處理器為核心的控制器，(17)為本實施例的微處理器即微機板，微處理器中事先設置有按工作要求即主要是各閥門的啟閉時間和啟閉順序的程序，同時微處理器的信號輸出端連接有閥門驅動電路即本實施例的閥門驅動電路板(18)并受其控制，由閥門驅動電路板的輸出端即接線端子(19)電連接各電磁閥(4)。
為了達到本實施例檢測目的，本實施例的閥門控制器(6)中還包括與檢測器(16)相配合的檢測電路，它包括傳感器的檢測電路、放大電路及A/D轉換，與微處理器數(shù)據(jù)輸入端連接，其框圖參見圖6。檢測器(16)的傳感器(檢測頭)將檢測信號輸出經放大器變?yōu)闃藴市盘?，再經A/D轉換將模擬信號轉變?yōu)閿?shù)字信號送入微處理器進行數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)處理信號送到顯示設備即顯示面板(20)，顯示被測成份深度值。輸入設備即操作鍵盤(21)用來輸入操作指令及修改微處理器中存貯的參數(shù)，選擇顯示內容，查找錯誤代碼等。
圖中(22)為電源開關，(23)為電源板，(24)為排廢管。
本實施例中的閥門控制器(6)微處理器中的控制程序根據(jù)不同工作要求設定，其中控制及檢測電路采用現(xiàn)有技術即可實現(xiàn)，該領域普通技術人員是顯而易見的。
本實施例的工作過程及原理參見圖3所示試劑采用鉬酸銨，被測試樣(即水樣)連續(xù)地進入試樣恒位器(1)，在恒位器(1)中保持水樣液面恒定，并形成連續(xù)溢流排出。當試樣閥(4-1)在閥門控制器(6)驅動下開啟一定時間時，就有一定量的水樣流入反應杯(5)，接著試劑閥(4-4)在閥門控制器(6)作用下開啟一定時間，一定量的鉬酸銨試劑注入反應杯(5)中，與水樣混合，水樣中的磷酸根與鉬酸銨試劑發(fā)生化學反應，生成黃色溶液(因本裝置所需水樣很少，不需攪拌就能達到混合目的)，當顯色反應完成后(由閥門控制器(6)控制時間)，檢測器進樣閥(4-6)開啟一定時間，反應杯(5)中的顯色液流入檢測器(16)，多余部分由溢流口排出，檢測器(16)把檢測的電信號經放大、A/D轉換由微處理器進行數(shù)據(jù)處理換算成吸光度值A,A與水樣中磷酸根濃度C的關系可用下式表示A=kc+A。式中A。-c=0時的吸光度值k-吸光吸數(shù)，在一定條件下k為常數(shù)水樣的磷酸根c由顯示面板(20)顯示。完成檢測后，檢測器排廢閥(4-7)開啟一定時間，將檢測器(16)中的顯色液排出，完成一次分析。
在閥門控制器(6)控制下，依次開啟試樣閥(4-1)和排廢閥(4-5)可用水樣清洗殘留在反應杯(5)中的顯色液，為下一次分析作好準備。
二個標樣盒(15-1)、(15-2)中有兩種已知的不同磷酸根濃度的標準液，分為標樣1和標樣2，為標定儀器用，具體過程如下當閥門控制器(6)執(zhí)行標定程序時，標樣盒(15-1)中標樣1作為水樣(即試樣)，完成一次如上述的分析過程，標樣1中的磷酸根濃度C1與吸光度值A1的關系為A1=kC1+A。完成對標樣1分析后，同樣，對標樣2完成一次分析，得到標樣2中的磷酸根濃度C2與吸光度值A2的關系為
A2=KC2+A。以上式中的C1、C2、A1、A2為已知，經控制器微處理器的數(shù)據(jù)處理解以上2個方程，得到常數(shù)K和A。，存人微處理器的存貯器，完成對儀器的標定，完成標定的儀器就可準確分析未知磷酸根濃度水樣。
本實用新型實施例的在線磷酸根監(jiān)測儀經試用，達到了本發(fā)明目的。對于有些比色分析，需多種試劑完成顯色反應，可根據(jù)實際需要增設試劑盒和控制閥、連接管道等部件。
權利要求1.液位式可控計時注入裝置，包括試樣恒位器(1)、試劑恒位器(3)、反應杯(5)以及用以連接試樣恒位器(1)與反應杯(5)、試劑恒位器(3)與反應杯(5)和反應(5)的輸出管道(2)，其特征在于反應杯(5)設置在與試樣恒位器(1)和試劑恒位器(3)有液位差的連接管道(2)的出口下方，在連接管道(2)上具有啟閉時間和啟閉順序可控的控制閥(4)，各控制閥(4)由與之相配合的閥門控制器(6)控制。
2.根據(jù)權利要求1所述的液位式可控計時注入裝置，其特征在于所述試劑恒位器(3)包括由接管(7)與試劑桶(8)連接的外筒(9)，外筒內具有浮子(10)，浮子(10)上蓋具有封口膠墊(11)并與接管(7)在外筒(9)內的接口(12)相對應，外筒(9)上蓋還具有氣孔(13)，下方具有試劑出口(14)。
3.根據(jù)權利要求1所述的液位式可控計時注入裝置，其特征還在于所述試劑恒位器(3)可以是試劑盒，試劑盒高度不超過100毫米。
4.根據(jù)權利要求1或2或3所述的液位式可控計時注入裝置，其特征在于所述控制閥(4)為電磁閥，電磁閥通過導線與閥門控制器(6)上的閥門驅動電路的輸出端電連接。
5.根據(jù)權利要求4所述的液位式可控計時注入裝置，其特征在于所述閥門控制器(6)具有控制電路，包括按工作要求事先預置程序的微處理器作為核心控制單元和輸入、顯示設備，以及與微處理器信號輸出端連接的閥門驅動電路，由閥門驅動電路控制閥門(4)的開啟時間和順序。
專利摘要液位式可控計時注入裝置,涉及比色分析設備中試樣和試劑的可控注入裝置,包括試樣恒位器、試劑恒位器、反應杯以及用以連接它們的管道,其特征是反應杯設置在與試樣恒位器和試劑恒位器有液位差的連接管道出口下方,在連接管道上具有啟閉時間和啟閉順序可控的控制閥,各控制閥由與之相配合的閥門控制器控制。
文檔編號G01N21/00GK2323370SQ98209358
公開日1999年6月9日 申請日期1998年4月20日 優(yōu)先權日1998年4月20日
發(fā)明者許向欣, 承慰才, 陳希武 申請人:吉林市光大電力設備有限責任公司