一种用于过滤和洗涤样品的自动添加液体的装置转让专利
申请号 : CN200610011928.5
文献号 : CN100595556C
文献日 : 2010-03-24
发明人 : 孙公权 , 秦兵 , 唐水花 , 辛勤
申请人 : 中国科学院大连化学物理研究所
摘要 :
一种用于过滤和洗涤样品的自动添加液体的装置，包括：一容置液体的储液器，其顶部设有进液口，底部设有出液口；一出液控制阀，连接于储液器的出液口与液体分散器之间，用以控制流向液体分散器的液流的通断；一温度传感器，安装在储液器中，用以测量储液器中液体的温度；一加热器，安装在储液器上，用以加热储液器中的液体；一液位传感器，安装在液体分散器的一侧，用于测量液体分散器流出液体的液位高度；一电源控制箱，与上述出液控制阀、温度传感器、加热器以及液位传器各部件电性连接，分别控制各部件的工作状态。本发明结构简单，易扩展应用，特别适用于费时、费力、难洗涤样品的过滤和洗涤过程。
权利要求 :
1、一种用于过滤和洗涤样品的自动添加液体的装置，包括：一容置液体的储液器，其顶部设有进液口，底部设有出液口；
一出液控制阀，连接于储液器的出液口与液体分散器之间，用以控制 流向液体分散器的液流的通断；
一温度传感器，安装在储液器中，用以测量储液器中液体的温度；
一加热器，安装在储液器上，用以加热储液器中的液体；
一液位传感器，安装在液体分散器的一侧，用于测量液体分散器流出 液体的液位高度；
一电源控制箱，与上述出液控制阀、温度传感器、加热器以及液位传 感器各部件电性连接，分别控制各部件的工作状态；
所述液位传感器和温度传感器为热电阻、热电偶、PN结或集成温度 传感器。
2、如权利要求1所述的装置，其中，储液器的进液口安装有进液控 制阀，该进液控制阀与安装在储液器中的液位开关电性连接并受该液位开 关的控制。
3、如权利要求1所述的装置，其中，储液器的底部安装有排污阀， 以排除储液器中的污物。
4、如权利要求1、2或3所述的装置，其中，储液器为耐腐蚀的金属 材料制成。
5、如权利要求1所述的装置，其中，出液控制阀为不锈钢、聚四氟 乙烯材料阀体的电磁阀。
6、如权利要求1所述的装置，其中，加热器为电热板或电热棒。
7、如权利要求1所述的装置，其中，液体分散器为喷淋头。
8、如权利要求1或7所述的装置，其中，液体分散器为聚四氟乙烯 材料制成。
9、按照权利要求1所述的装置，其中，通过增加液位传感器、电源 控制箱、出液控制阀件的数量，扩展成多路同时进行自动添加液体。
说明书 :
技术领域
本发明涉及一种自动添加液体的装置，尤其是适用于过滤和洗涤样品 的自动添加液体的装置。
背景技术
过滤和洗涤样品时多采用抽滤洗涤的办法。将样品装入漏斗中，加入 去离子水，然后进行反复抽滤。例如实验室中过滤洗涤电催化剂常用的漏 斗直径是54mm，高度是30mm，容积很小，所以要不断的往漏斗中加水。 尤其是电催化剂等样品呈胶体状，需要洗涤很长时间，而且洗涤用的去离 子水要先加热到预定温度。漏斗中样品的情况不同则加水的快慢也有所不 同，用烧杯等手工加水时不仅束缚了工作人员还容易使样品分布不均而影 响洗涤效果。如能实现去离子水的自动添加则能大大提高工作效率，而自 动加水的实质就是控制漏斗中的水位。要想得到较好的过滤和洗涤效果则 需要使水位在一定的范围内变化。
中国专利2219911公开了一种水位控制器，由探测电极、放大驱动部 分、执行控制部分组成。探测电极利用水的导电性探测水位的变化。该控 制器虽然适用于水塔、水箱等的水位控制，但对于不导电的液体不适用。
中国专利2660377公开了一种液位控制器，由高低两个液位控制开关、 控制水流的电磁阀、信号指示电路等组成。液位开关由干簧继电器制成， 利用所测液体的浮力及自身的重力动作。低液位时打开电磁阀，高液位时 关闭电磁阀。该控制器虽然避免了电磁阀的频繁动作，但由于液位开关的 体积较大，适合控制容积较大的容器的液位。
美国专利4929930公开了一种液位控制器，该控制器包括一个内部带 有热电偶的加热器，热电偶用来测量温度及升温速率。根据热电偶浸入液 面下时和未浸入液面下时的温度及升温速率的不同来控制报警灯。当热电 偶的温度或升温速率超过设定值时，报警灯亮，提示液位已经在安全液位 之下。该控制器适合于电水壶、电热水器等容器的缺水保护，对于较浅较 小的容器不适用。
综上所述，电极式液位控制方法对于去离子水等不导电的液体不起作 用，浸入式的液位开关等受漏斗容积的限制无法使用。因此需要开发出一 种不仅能自动加热而且适合控制漏斗等小口径容器的液位又能增强过滤 和洗涤效果的装置。
中国专利2219911公开了一种水位控制器，由探测电极、放大驱动部 分、执行控制部分组成。探测电极利用水的导电性探测水位的变化。该控 制器虽然适用于水塔、水箱等的水位控制，但对于不导电的液体不适用。
中国专利2660377公开了一种液位控制器，由高低两个液位控制开关、 控制水流的电磁阀、信号指示电路等组成。液位开关由干簧继电器制成， 利用所测液体的浮力及自身的重力动作。低液位时打开电磁阀，高液位时 关闭电磁阀。该控制器虽然避免了电磁阀的频繁动作，但由于液位开关的 体积较大，适合控制容积较大的容器的液位。
美国专利4929930公开了一种液位控制器，该控制器包括一个内部带 有热电偶的加热器，热电偶用来测量温度及升温速率。根据热电偶浸入液 面下时和未浸入液面下时的温度及升温速率的不同来控制报警灯。当热电 偶的温度或升温速率超过设定值时，报警灯亮，提示液位已经在安全液位 之下。该控制器适合于电水壶、电热水器等容器的缺水保护，对于较浅较 小的容器不适用。
综上所述，电极式液位控制方法对于去离子水等不导电的液体不起作 用，浸入式的液位开关等受漏斗容积的限制无法使用。因此需要开发出一 种不仅能自动加热而且适合控制漏斗等小口径容器的液位又能增强过滤 和洗涤效果的装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于过滤和洗涤样品的自动添加液体的 装置。该装置集自动储存、自动加热和自动添加液体三种功能于一身，把 加热后的液体自动地、均匀地添加到过滤、洗涤用的容器中，并将液位控 制在一定的范围内，能使洗涤效果更好。
为实现上述目的，本发明提供的用于过滤和洗涤样品的自动添加液体 的装置，包括：
一容置液体的储液器，其顶部设有进液口，底部设有出液口；
一出液控制阀，连接于储液器的出液口与液体分散器之间，用以控制 流向液体分散器的液流的通断；
一温度传感器，安装在储液器中，用以测量储液器中液体的温度；
一加热器，安装在储液器上，用以加热储液器中的液体；
一液位传感器，安装在液体分散器的一侧，用于测量液体分散器流出 液体的液位高度；
一电源控制箱，与上述出液控制阀、温度传感器、加热器以及液位传 器各部件电性连接，分别控制各部件的工作状态。
所述的装置，其中，储液器的进液口安装有进液控制阀，该进液控制 阀与安装在储液器中的液位开关电性连接并受该液位开关的控制。
所述的装置，其中，储液器的底部安装有排污阀，以排除储液器中的 污物。
所述的装置，其中，储液器为耐腐蚀的金属材料制成。
所述的装置，其中，出液控制阀为不锈钢、聚四氟乙烯材料阀体的电 磁阀。
所述的装置，其中，液位传感器和温度传感器为热电阻、热电偶、PN 结或集成温度传感器。
所述的装置，其中，加热器为电热板或电热棒。
所述的装置，其中，液体分散器为喷淋头。
所述的装置，其中，液体分散器为聚四氟乙烯材料制成。
所述的装置，其中，通过增加液位传感器、电源控制箱、出液控制阀 件的数量，扩展成多路同时进行自动添加液体。
如上述，本发明的自动添加液体的装置利用温度传感器体积上的优 势，通过传感器进入液面下和暴露在空气中的温差反映液面的变化，再通 过温控电路及控制阀实现液体的自动添加。该装置还能控制储液器中的液 位，可以连续使用，有效地节省人力和时间。该装置结构简单，易扩展应 用，特别适用于费时、费力、难洗涤样品的过滤、洗涤过程以及使用的容 器是小口径漏斗的场合。
为实现上述目的，本发明提供的用于过滤和洗涤样品的自动添加液体 的装置，包括：
一容置液体的储液器，其顶部设有进液口，底部设有出液口；
一出液控制阀，连接于储液器的出液口与液体分散器之间，用以控制 流向液体分散器的液流的通断；
一温度传感器，安装在储液器中，用以测量储液器中液体的温度；
一加热器，安装在储液器上，用以加热储液器中的液体；
一液位传感器，安装在液体分散器的一侧，用于测量液体分散器流出 液体的液位高度；
一电源控制箱，与上述出液控制阀、温度传感器、加热器以及液位传 器各部件电性连接，分别控制各部件的工作状态。
所述的装置，其中，储液器的进液口安装有进液控制阀，该进液控制 阀与安装在储液器中的液位开关电性连接并受该液位开关的控制。
所述的装置，其中，储液器的底部安装有排污阀，以排除储液器中的 污物。
所述的装置，其中，储液器为耐腐蚀的金属材料制成。
所述的装置，其中，出液控制阀为不锈钢、聚四氟乙烯材料阀体的电 磁阀。
所述的装置，其中，液位传感器和温度传感器为热电阻、热电偶、PN 结或集成温度传感器。
所述的装置，其中，加热器为电热板或电热棒。
所述的装置，其中，液体分散器为喷淋头。
所述的装置，其中，液体分散器为聚四氟乙烯材料制成。
所述的装置，其中，通过增加液位传感器、电源控制箱、出液控制阀 件的数量，扩展成多路同时进行自动添加液体。
如上述，本发明的自动添加液体的装置利用温度传感器体积上的优 势，通过传感器进入液面下和暴露在空气中的温差反映液面的变化，再通 过温控电路及控制阀实现液体的自动添加。该装置还能控制储液器中的液 位，可以连续使用，有效地节省人力和时间。该装置结构简单，易扩展应 用，特别适用于费时、费力、难洗涤样品的过滤、洗涤过程以及使用的容 器是小口径漏斗的场合。
附图说明
下列附图是关于本发明的一些具体化实例，它们可以解释本发明的原 理及效果。简要说明如下：
图1为本发明的自动添加液体的装置的结构示意图。
图2为本发明的自动添加液体的装置控制电路示意图。
图3为本发明的自动添加液体的装置用于过滤和洗涤的示意图。
图1为本发明的自动添加液体的装置的结构示意图。
图2为本发明的自动添加液体的装置控制电路示意图。
图3为本发明的自动添加液体的装置用于过滤和洗涤的示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作详细描述。
图1为本发明的自动添加液体的装置的结构示意图。其中101是储液 器，可以采用耐腐蚀的金属材料，如不锈钢、钛等材料制成。加工方法可 以采用机械加工或焊接等方法，用于存储过滤和洗涤用的液体。102是装 有控制仪表、开关、继电器、指示灯等元件的控制箱。103是出液控制阀， 是装置中较重要的部分，可选用耐腐蚀、适用于洁净物质的电磁阀，如阀 体是316L不锈钢、聚四氟乙烯等材料的电磁阀。104是液体分散器，使 液体均匀分布。可用聚四氟乙烯、PB等材料制成。105是液位传感器，可 选用温度传感器，如热电阻、热电偶、PN结或集成温度传感器。106是温 度传感器，测量储液器中水的温度。可用热电偶、热电阻、PN结等。107 是加热器，将储液器中的液体加热到使用温度。可选用热电元件。108是 排污阀，用于清洗储液器时的排水。可选用不锈钢或聚四氟乙烯等材料阀 体的截止阀。109是支架，固定出液控制阀和液位传感器，还用来调整液 位传感器的位置。可用不锈钢等材料制成。110是液位开关，通过进液控 制阀控制储液器中的液位。可选用浮球式液位开关。111是进液控制阀， 可选用耐腐蚀、适用于洁净物质的电磁阀，如阀体是316L不锈钢、聚四 氟乙烯等材料的电磁阀。
图2为根据本发明的两路自动添加液体的装置控制电路示意图。201 是电源熔断器，连接一电源开关202。215、216分别为控制箱102′、102″ 的开关。209、210、211分别为控制箱102、102′、102″的继电器。103、 103′分别为两路出液控制阀。107是加热器。111是进液控制阀。106是温 度传感器。105、105′分别为两路液位传感器。110是液位开关。按照图2 所示的原理，可以扩展为多路。
图3为应用本发明所涉及的自动添加液体的装置进行样品的过滤和洗 涤的示意图。根据漏斗的高度调整本发明装置的液体分散器以及液位传感 器的位置，以当漏斗中的液位达到预定的高度时，由液位传感器通过控制 箱控制液体分散器的工作状态。
为了进一步说明本发明，列举以下实施例。
实施例1
储液器用1.5mm厚不锈钢板加工，规格为240mm×160mm×300mm， 顶部安装小型浮球式两点控制型的液位开关。顶部还有可以打开的盖子。 用3台温度控制仪表作为控制仪表。用一个公称通径为10mm的电磁阀控 制储液器进液管线，用两个公称通径为8mm的电磁阀分别控制两条出液 管线。电磁阀的阀体是316L不锈钢。用聚四氟乙烯棒加工喷淋头状的液 体分散器。用直径是5mm的Pt100作为温度传感器和液位传感器。加热 器采用尺寸为240mm×160mm功率为1000W的电热板，在底部给储液器 加热。用直径是8mm的PU管连接电磁阀与喷淋头。用铝合金型材做支架。 排污阀采用不锈钢截止阀。
实施例2
储液器用1.5mm厚钛合金板加工，规格为240mm×160mm×300mm， 顶部安装小型浮球式两点控制型的液位开关。顶部还有可以打开的盖子。 用3台温度控制仪表作为控制仪表。用一个公称通径为10mm的电磁阀控 制储液器进液管线，用两个公称通径为8mm的电磁阀分别控制两条出液 管线。电磁阀的阀体是316L不锈钢。用聚四氟乙烯棒加工喷淋头状的液 体分散器。用直径是5mm的Pt100作为温度传感器，用直径是1mm的E 型热电偶作为液位传感器。加热器采用直径为20mm功率为1000W的电 热棒，在从侧面伸入到储液器的盲管中给储液器加热。用直径是8mm的 PU管连接电磁阀与喷淋头。用铝合金型材做支架。排污阀采用不锈钢截 止阀。
实施例3
储液器用1.5mm厚不锈钢板加工，规格为200mm×250mm。顶部安 装小型浮球式两点控制型的液位开关。顶部还有可以打开的盖子。用温度 控制电路控制储液器的温度。用集成温度传感器LM35作为液位传感器。 用一个公称通径为10mm的电磁阀控制储液器进液管线，用一个公称通径 为8mm的电磁阀控制出液管线。电磁阀的阀体是316L不锈钢。用直径是 5mm的Pt100测量储液器温度。用聚四氟乙烯棒加工喷淋头状的液体分散 器。加热器采用直径为200mm厚度为10mm功率为800W的电热板，在 底部给储液器加热。用直径是8mm的PU管连接电磁阀与喷淋头。用铝合 金型材做支架。排污阀采用不锈钢截止阀。
图1为本发明的自动添加液体的装置的结构示意图。其中101是储液 器，可以采用耐腐蚀的金属材料，如不锈钢、钛等材料制成。加工方法可 以采用机械加工或焊接等方法，用于存储过滤和洗涤用的液体。102是装 有控制仪表、开关、继电器、指示灯等元件的控制箱。103是出液控制阀， 是装置中较重要的部分，可选用耐腐蚀、适用于洁净物质的电磁阀，如阀 体是316L不锈钢、聚四氟乙烯等材料的电磁阀。104是液体分散器，使 液体均匀分布。可用聚四氟乙烯、PB等材料制成。105是液位传感器，可 选用温度传感器，如热电阻、热电偶、PN结或集成温度传感器。106是温 度传感器，测量储液器中水的温度。可用热电偶、热电阻、PN结等。107 是加热器，将储液器中的液体加热到使用温度。可选用热电元件。108是 排污阀，用于清洗储液器时的排水。可选用不锈钢或聚四氟乙烯等材料阀 体的截止阀。109是支架，固定出液控制阀和液位传感器，还用来调整液 位传感器的位置。可用不锈钢等材料制成。110是液位开关，通过进液控 制阀控制储液器中的液位。可选用浮球式液位开关。111是进液控制阀， 可选用耐腐蚀、适用于洁净物质的电磁阀，如阀体是316L不锈钢、聚四 氟乙烯等材料的电磁阀。
图2为根据本发明的两路自动添加液体的装置控制电路示意图。201 是电源熔断器，连接一电源开关202。215、216分别为控制箱102′、102″ 的开关。209、210、211分别为控制箱102、102′、102″的继电器。103、 103′分别为两路出液控制阀。107是加热器。111是进液控制阀。106是温 度传感器。105、105′分别为两路液位传感器。110是液位开关。按照图2 所示的原理，可以扩展为多路。
图3为应用本发明所涉及的自动添加液体的装置进行样品的过滤和洗 涤的示意图。根据漏斗的高度调整本发明装置的液体分散器以及液位传感 器的位置，以当漏斗中的液位达到预定的高度时，由液位传感器通过控制 箱控制液体分散器的工作状态。
为了进一步说明本发明，列举以下实施例。
实施例1
储液器用1.5mm厚不锈钢板加工，规格为240mm×160mm×300mm， 顶部安装小型浮球式两点控制型的液位开关。顶部还有可以打开的盖子。 用3台温度控制仪表作为控制仪表。用一个公称通径为10mm的电磁阀控 制储液器进液管线，用两个公称通径为8mm的电磁阀分别控制两条出液 管线。电磁阀的阀体是316L不锈钢。用聚四氟乙烯棒加工喷淋头状的液 体分散器。用直径是5mm的Pt100作为温度传感器和液位传感器。加热 器采用尺寸为240mm×160mm功率为1000W的电热板，在底部给储液器 加热。用直径是8mm的PU管连接电磁阀与喷淋头。用铝合金型材做支架。 排污阀采用不锈钢截止阀。
实施例2
储液器用1.5mm厚钛合金板加工，规格为240mm×160mm×300mm， 顶部安装小型浮球式两点控制型的液位开关。顶部还有可以打开的盖子。 用3台温度控制仪表作为控制仪表。用一个公称通径为10mm的电磁阀控 制储液器进液管线，用两个公称通径为8mm的电磁阀分别控制两条出液 管线。电磁阀的阀体是316L不锈钢。用聚四氟乙烯棒加工喷淋头状的液 体分散器。用直径是5mm的Pt100作为温度传感器，用直径是1mm的E 型热电偶作为液位传感器。加热器采用直径为20mm功率为1000W的电 热棒，在从侧面伸入到储液器的盲管中给储液器加热。用直径是8mm的 PU管连接电磁阀与喷淋头。用铝合金型材做支架。排污阀采用不锈钢截 止阀。
实施例3
储液器用1.5mm厚不锈钢板加工，规格为200mm×250mm。顶部安 装小型浮球式两点控制型的液位开关。顶部还有可以打开的盖子。用温度 控制电路控制储液器的温度。用集成温度传感器LM35作为液位传感器。 用一个公称通径为10mm的电磁阀控制储液器进液管线，用一个公称通径 为8mm的电磁阀控制出液管线。电磁阀的阀体是316L不锈钢。用直径是 5mm的Pt100测量储液器温度。用聚四氟乙烯棒加工喷淋头状的液体分散 器。加热器采用直径为200mm厚度为10mm功率为800W的电热板，在 底部给储液器加热。用直径是8mm的PU管连接电磁阀与喷淋头。用铝合 金型材做支架。排污阀采用不锈钢截止阀。