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CN109173954A - 智能化快速消化装置 - Google Patents

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CN109173954A
CN109173954A CN201811286317.0A CN201811286317A CN109173954A CN 109173954 A CN109173954 A CN 109173954A CN 201811286317 A CN201811286317 A CN 201811286317A CN 109173954 A CN109173954 A CN 109173954A
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祝婉月
王岭
王建永
王德利
岳秀泉
李直强
徐曼
宁瑞迪
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Abstract

本发明涉及一种智能化快速消化装置，其特征在于：消化装置与冷却装置相连；升降装置位于消化装置和冷却装置中间上方固定在消化装置的后侧；消化装置的消化炉体和外壳之间有风道，鼓风扇固定连接在外壳内壁的风道内；冷却装置的冷却槽的外壳与冷却槽形成的夹层上面或设置在外壳内壁侧壁上有风扇，冷却槽内壁设有风孔，升降装置的升降立柱固定连接在消化装置后侧，旋转支臂连接在升降立柱上。其旋转支臂可自动升降、旋转，节省人力操作；且在同一区域实现了风冷和水冷交替进行冷却，节省了冷却时间；消化管采用冷却水进行循环水冷；缩短了炉体的降温时间，消化管与排废罩设置磨砂口，减少了废气外溢。

Description

智能化快速消化装置
技术领域
本发明涉及一种智能化快速消化装置，属于化工设备技术领域。
背景技术
高温消化装置主要将有机物样品在高温强酸条件下消解转化为无机物，以用于后续的分析检测。此装置广泛用于农业、生物、医药、工业等基础科学实验研究以及蛋白质测定前的消化处理。如生态学领域土壤或植物样品中氮、磷含量的测定，需在高温强酸环境下将有机氮、磷转化为无机氮、磷。再如食品中常用的凯氏定氮法测定蛋白质含量，也需该装置消解，在420℃高温环境下浓硫酸与食品中的氮元素反应为硫酸铵。目前，现有的装置都没有对消化炉炉体降温采取措施，通常是自然冷却，且消化升温速度快，但降温速度很慢，限制下一批样品消化的进程，广泛使用的传统消化装置消化炉在测定食物中蛋白质含量时，需要设置温度达到420℃高温，那么炉体降温和消化管靠自然冷却速度会很慢，等待时间长，操作繁琐，自动化程度不高，从而严重影响工作效率；通常消化炉从380℃降温到150℃需要花费90分钟左右，此外，消化过程产生的废气由通风橱直接排入空气或通过水带气排入下水道，造成环境污染和水资源浪费。在科学研究及食品检测中通常涉及大量样品的测定，传统消化装置的以上不足严重限制了消化速率及整个实验进程，降低了工作效率，且对大气造成严重的污染。因此，有必要研发一种高效环保的消化装置。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种智能化快速消化装置，其设有升降装置，旋转支臂可自动升降、旋转，节省人力操作；且在同一区域实现了风冷和水冷交替进行冷却，节省了冷却时间；消化管采用冷却水进行水冷，冷却水可循环利用；缩短了炉体的降温时间，消化管与排废罩设置磨砂口，减少了废气外溢。
为了实现上述目的，本发明技术方案是这样实现的：一种智能化快速消化装置，包括消化装置、冷却装置、升降装置、冷却水箱、碱液槽；其特征在于：消化装置与冷却装置相连；升降装置位于消化装置和冷却装置中间上方固定在消化装置的后侧；
消化装置包括消化炉体、风冷夹层、外壳、控制单元；其中，外壳包裹在消化炉体的外层，消化炉体和外壳之间形成空腔，空腔为风冷夹层的风道，风道一端设有封闭挡板，风道的另一端的出风孔设在外壳的后侧，控制单元位于消化炉体外壳表面，鼓风扇固定连接在外壳内壁的风道内，在消化炉体的下端设有加热金属管，温度探头安装在消化炉体下部。
所述的风冷夹层上方是密闭，风冷夹层的宽度为6-10cm。
所述的鼓风扇为2-4个安装在外壳后壁上或后壁和侧壁，风沿风冷夹层形成顺时针环形流体。
所述的鼓风扇与外壳壁沿着顺时针布置成15-30度角。
所述的加热金属管采取铝锭一体加热，温差小，样品消化均匀，且炉内温度连续可调，控温稳定且精度高。
控制单元上设有键盘包括电源键、功能键和LED双色指示灯即炉体温度超过70℃显示红色，不超过70℃显示蓝色。
冷却装置包括冷却槽、冷却槽的外壳、风扇、消化管架，其中消化管架放置于冷却槽中，风扇设在冷却槽的外壳与冷却槽形成的夹层上面或设置在外壳内壁侧壁上，冷却槽内壁设有风孔，风孔为向内倾斜开孔，冷却槽内壁开有进水口和出水口，进水口设在冷却槽右前侧底部，出水口设在冷却槽左后侧的2/3处，冷却水箱的出水管与冷却槽上的进水口相连，冷却水箱的进水管与冷却槽的出水口相连，冷却水箱的出水管上连接有水泵，冷却水箱的进水管和出水管由阀门控制。
所述的冷却水箱的出水管穿过夹层风道通过冷却槽内壁的进水口直接进入冷却槽。
所述的风扇设在冷却槽的外壳与冷却槽形成的夹层内分布在前侧、左侧和右侧各3个，共9个风扇同时鼓风，风透过内壁上的风孔向斜向下方吹风。
所述的冷却槽内壁风孔上的挡板开启的角度是10-15度，使风朝着消化管底部消化液的位置吹。
所述的消化管架放置于冷却槽中间位置，消化管架底部有支脚，防止有积水，导致试管炸裂。
所述的冷却槽的进水口也是排空口，冷却水取自冷却水箱，冷却水箱的进水管和出水管穿过夹层连接在冷却槽内壁上的出水口和进水口，出水口设置在冷却槽后方。
所述的升降装置包括升降立柱、旋转支臂、排废罩、抽气泵和抽气管；其中抽气泵设置在排废罩内的导流口上，抽气泵与抽气管连接，抽气管与排废罩相连；旋转支臂固定连接有排废罩，消化管固定在排废罩的消化管管口夹上，升降立柱固定连接在消化装置后侧，旋转支臂连接升降立柱上。
所述的抽气管分别与排废罩和碱液槽连接，抽气管在操作过程中严禁弯曲或扭结，避免液体积存而阻碍空气流动。
所述的消化管管口与排废罩对应处设为磨砂口，减少消化过程废气四溢。
所述的排废罩固定在升降立柱上，可以轴向转动，升降立柱在三个位置间进行移动，消化低位、冷却高位以及不工作时的中间位置，在升降立柱内安装有电机，电机通过纵向螺杆驱动升降立柱上升或下降，水平螺杆驱动旋转支臂旋转，排废罩与消化管同步移动。
所述的冷却水箱的出水管和进水管处安装有过滤网，水泵布置在冷却水箱的出水管处。
所述的升降立柱可以在三个位置间进行移动：消化低位、冷却高位以及不工作时的中间位置。电机通过纵向螺杆驱动升降立柱上升或下降，水平螺杆驱动消化管夹旋转支臂转动，如果负载过高的话，电机会自动停止；排废罩随消化管同步移动。
本发明的积极效果是：消化装置中风沿风冷夹层形成环形流体，增大了与消化炉体的接触面积，提高消化炉体降温速率；设置的挡风板使风沿风冷夹层按照顺时针方向流动；设外壳后壁的出风口为排气口，气由后方排出，保证实验安全；风冷夹层对消化炉体和控制单元能有效隔热，延长LCD控制面板使用寿命；控制单元可有效抵挡从消化炉体传来的高热量，同时，避免了与可能从破碎消化管泄漏的液体的接触。冷却装置结合风冷和水冷，节省等待消化液冷却的时间；消化管消化完毕后，由升降装置将其移至冷却装置内，风扇自动开启，待温度冷却至100℃，风扇自动关闭，冷却槽的挡板遮挡开孔，冷却水箱同步自动开启，将消化管冷却至室温；冷却槽上的斜向下开孔，保证了风往斜下方吹，风正对着消化管中的液体，提高风冷效率；冷却水取自冷却水箱，实现水循环使用，提高水利用率；冷却水箱的出水管设置于底部，有效防止水短流。消化管架放置于冷却槽中间位置，底部有一定高度的支脚，防止冷却槽中有积水，导致消化管炸裂，消化管支架和消化装置配套。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明立体图。
图3为本发明的冷却槽内壁风孔及挡板关闭状态图。
图4为本发明的冷却槽内壁风孔及挡板开启状态图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的描述：如图1-4所示，一种智能化快速消化装置，包括消化装置1、冷却装置2、升降装置3、冷却水箱4；其特征在于：消化装置1与冷却装置2相连；升降装置3位于消化装置1和冷却装置2中间上方固定在消化装置1的后侧；
消化装置1包括消化炉体1-1、风冷夹层1-2、外壳1-3、控制单元1-4；其中，外壳1-3包裹在消化炉体1-1的外层，消化炉体1-1和外壳1-3之间形成空腔，空腔为风冷夹层1-2的风道，风道一端设有封闭挡板1-6，风道的另一端的出风孔设在外壳的后侧，控制单元1-4位于消化炉体1-1外壳表面，鼓风扇1-5固定连接在外壳1-3的内壁上；
在消化炉体1-1的下端设有加热金属管，温度探头安装在消化炉体1-1下部，
所述的风冷夹层1-2上方是密闭的风道，风道的宽度为6-10cm。
所述的鼓风扇为2-4个安装在外壳1-3后壁上或后壁和侧壁，风沿风冷夹层1-2形成顺时针流体通过出风孔排出。
所述的鼓风扇1-5与外壳壁沿着顺时针布置成15-30度角。
所述的加热金属管采取铝锭一体加热，温差小，样品消化均匀，且炉内温度连续可调，控温稳定且精度高。
控制单元上设有键盘包括电源键、功能键、和LED双色指示灯即炉体温度超过70℃显示红色，不超过70℃显示蓝色。
冷却装置2包括冷却槽2-1、冷却槽的外壳2-2、风扇、消化管架，其中消化管架放置于冷却槽2-1中，风扇设在冷却槽的外壳2-2与冷却槽2-1形成的夹层上面或设置在外壳内壁侧壁上，冷却槽2-1内壁设有风孔2-3，风孔2-3为向内倾斜开孔，风孔2-3上设有挡板关闭风孔，使冷却槽和夹层隔离，冷却槽2-1内壁开有进水口2-5和出水口2-4，进水口2-5设在冷却槽2-1右前侧底部，出水口2-4设在冷却槽2-1的左后侧2/3处，冷却水箱的出水管与冷却槽2-1上的进水口相连，冷却水箱的进水管与冷却槽2-1的出水口相连，冷却水箱的出水管上连接有水泵，冷却水箱的进水管和出水管由阀门控制。
所述的冷却水箱的出水管穿过夹层风道通过冷却槽内壁的进水口直接进入冷却槽。
所述的风扇设在冷却槽的外壳2-2与冷却槽2-1形成的夹层内分布在前侧、左侧和右侧各3个，共9个风扇同时鼓风，风透过内壁上的风孔向斜向下方吹风。
所述的冷却槽内壁风孔上的挡板开启的角度是10-15度，使风朝着消化管底部消化液的位置吹。
结合风冷和水冷，节省了实验中等待消解液冷却的时间。消化管消化完毕后，由升降装置3将其移至冷却槽2-1中的消化管架上，开启风扇，冷风通过槽内壁上的风孔2-3吹上消化管架上的试管，待试管中的消化液温度冷却至100度左右，关闭风扇，同时冷却水箱4中的出水管阀门开启，将冷却水注入到冷却槽2-1内使消化管冷却至室温。
所述的消化管架放置于冷却槽2-1中间位置，消化管架底部有支脚，防止冷却槽2-1中有积水，导致试管炸裂。
所述的冷却槽的进水口2-5也是排空口，冷却水取自冷却水箱4，冷却水箱的出水管和进水管穿过夹层连接在冷却槽内壁上的进水口2-5和出水口2-4，出水口2-4设置在冷却槽2-1后方。
所述的升降装置3包括升降立柱3-1、旋转支臂3-2、排废罩3-3和抽气管3-4；其中抽气管3-4与排废罩3-3相连；旋转支臂3-2固定连接有排废罩3-3，消化管固定在排废罩3-3的消化管管口夹上，升降立柱3-1固定连接在消化装置1后侧，旋转支臂3-2连接升降立柱3-1上；
所述的抽气管3-4分别与排废罩3-3和碱液槽5连接，抽气管3-4在操作过程中严禁弯曲或扭结，避免液体积存而阻碍空气流动。
所述的消化管管口与排废罩3-3对应处设为磨砂口，减少消解过程废气四溢。
所述的排废罩3-3固定在升降立柱3-1上，可以轴向转动，升降立柱3-1在三个位置间进行移动，消化低位、冷却高位以及不工作时的中间位置，在升降立柱3-1内安装有电机，电机通过纵向螺杆驱动升降立柱3-1上升或下降，水平螺杆驱动旋转支臂3-2旋转，排废罩3-3与消化管同步移动。
所述的冷却水箱的出水管和进水管处安装有过滤网，水泵布置在冷却水箱的出水管处。
需通过过滤网将回收的冷却水进行过滤处理；当冷却装置的冷却水开启时，水泵将冷却水箱4的水通过冷却水箱出水管进入到冷却槽4内，实现水冷处理，由冷却槽出水口2-4排出的冷却水沿着冷却水箱4的进水管进行回收，途中通过过滤网进行回收水的过滤处理，保证冷却水箱的水干净可用。当消化液冷却至25℃，水泵自动关闭。手动开启水冷装置放空阀门，将水冷装置内的水排放到冷却水箱中，冷却水箱里面的水可以继续作为下一批样品的水冷用水，反复使用，为下一个消化过程做准备。
所述的升降立柱3-1可以在三个位置间进行移动：消化低位、冷却高位以及不工作时的中间位置。电机通过纵向螺杆驱动升降立柱3-1上升或下降，水平螺杆驱动消化管夹旋转支臂3-2转动，如果负载过高的话，电机会自动停止；排废罩3-3随消化管同步移动。
具体步骤如下：1、将配套消化管中添加样品与各种试剂，并将消化管放置在消化炉体1-1上，消化管上方盖上排废罩3-3，消化管管口通过消化管固定夹固定在排废罩3-3内，同时，排废罩3-3内的冷凝盖与消化管管口磨砂接口对接，防止消化过程中废气泄露，打开电源，通过控制单元功能键设置消化样品所需的温度与时间；
2、排废罩3-3内的废气导流口与抽气泵相连接，消化过程中，抽气泵为工作状态，将消化过程中产生的废气沿着抽气管导入碱液槽进行中和反应；
3、当消化反应完成后，控制单元停止消化炉体1-1加热，同时开启风冷装置，对消化炉体1-1实施降温，为下一批消化做准备（因消化管所加的试剂通常为易爆危险品，因此，加完消化样品和试剂的消化管需在消化炉体1-1温度为100℃以下放置，如对土壤或植物样品进行消解，测其全磷含量，因所加试剂为强氧化剂高氯酸，易制爆，爆点为130℃，因此，需在130℃以下放置消化管）同时，操作升降装置3中的升降立柱3-1和旋转支臂3-2，将消化完全的消化管连同排废罩3-3整体转移至冷却装置冷却槽2-1中的消化管支架上，消化管支架设置支脚，支脚高度2-3厘米，避免高温消化管底碰触冷却槽2-1残留的冷却水而导致消化管炸裂。
4、升降立柱3-1将消化管送至冷却槽2-1后，开启冷却风机风扇自上而下或者自侧壁向内鼓风，使在冷却槽2-1内壁与外壳构成的风道中布满风，风通过斜向内风孔2-3对消化管进行风冷。
5、经冷却装置中的探头来控制温度，消化管为硬质玻璃，当低于100℃时，关闭风冷装置，打开消化管固定夹，移开排废罩3-3，排废罩3-3移至左侧，为下一批消化做准备，可以按上述步骤进行第二周期的消化加热。同时开启水冷装置，开启水泵将冷却水箱4的水泵入冷却槽2-1并使冷却槽内的冷却水液面不低于消化液面，冷却槽2-1风道后侧外壁设置出水口2-4，出水口2-4的设置高度为冷却槽2-1高2/3处，高于消化管的1/3（因为通常消化管内液体高度为1/3，冷却水需没过这个液体高度），同时避免了冷却水外溢。
6、冷却水从出水口2-4经过冷却水箱进水管的滤网排入冷却水箱4，过滤网是防止冷却装置内颗粒物进入冷却水箱4，对冷却水泵造成损害。当冷却装置到达冷却温度即可关闭水冷工作，此时冷却水进水口2-5作为放空口将水经过滤网过滤后放空至冷却水箱4中。
水冷工作结束后，由试验人员用消化管架将消化管收集用以后续的实验。

Claims (10)

1.一种智能化快速消化装置，包括消化装置、冷却装置、升降装置、冷却水箱；其特征在于：消化装置与冷却装置相连；升降装置位于消化装置和冷却装置中间上方固定在消化装置的后侧；
消化装置包括消化炉体、风冷夹层、外壳、控制单元；其中，外壳包裹在消化炉体的外层，消化炉体和外壳之间形成空腔，空腔为风冷夹层的风道，风道一端设有封闭挡板，风道的另一端的出风孔设在外壳的后侧，控制单元位于消化炉体外壳表面，鼓风扇固定连接在外壳内壁的风道内，在消化炉体的下端设有加热金属管，温度探头安装在消化炉体下部；
冷却装置包括冷却槽、冷却槽的外壳、风扇、消化管架，其中消化管架放置于冷却槽中，风扇设在冷却槽的外壳与冷却槽形成的夹层上面或设置在外壳内壁侧壁上，冷却槽内壁设有风孔，风孔为向内倾斜开孔，冷却槽内壁开有进水口和出水口，进水口设在冷却槽右前侧底部，出水口设在冷却槽左后侧的2/3处，冷却水箱的出水管与冷却槽上的进水口相连，冷却水箱的进水管与冷却槽的出水口相连，冷却水箱的出水管上连接有水泵，冷却水箱的进水管和出水管由阀门控制；
升降装置包括升降立柱、旋转支臂、排废罩、抽气泵和抽气管；其中抽气泵设置在排废罩内的导流口上，抽气泵与抽气管连接，抽气管与排废罩相连；旋转支臂固定连接有排废罩，消化管固定在排废罩的消化管管口夹上，升降立柱固定连接在消化装置后侧，旋转支臂连接在升降立柱上。
2.根据权利要求1所述的一种智能化快速消化装置，其特征在于所述的风冷夹层上方是密闭的，风冷夹层的宽度为6-10cm。
3.根据权利要求1所述的一种智能化快速消化装置，其特征在于所述的鼓风扇为2-4个安装在外壳后壁上或后壁和侧壁，风沿风冷夹层形成顺时针流体。
4.根据权利要求1所述的一种智能化快速消化装置，其特征在于所述的鼓风扇与外壳壁沿着顺时针布置成15-30度角。
5.根据权利要求1所述的一种智能化快速消化装置，其特征在于所述的风扇设在冷却槽的外壳与冷却槽形成的夹层内分布在前侧、左侧和右侧各3个，共9个风扇同时鼓风，风透过内壁上的风孔向斜向下方吹风。
6.根据权利要求1所述的一种智能化快速消化装置，其特征在于所述的冷却槽内壁风孔上的挡板开启的角度是10-15度，使风朝着消化管底部消化液的位置吹。
7.根据权利要求1所述的一种智能化快速消化装置，其特征在于所述的冷却槽的进水口也是排空口，冷却水取自冷却水箱，冷却水箱的进水管和出水管穿过夹层连接在冷却槽内壁上的出水口和进水口，出水口设置在冷却槽后方。
8.根据权利要求1所述的一种智能化快速消化装置，其特征在于所述的抽气管分别与排废罩和碱液槽连接，排废罩固定在升降立柱上，可以轴向转动，升降立柱在三个位置间进行移动，消化低位、冷却高位以及不工作时的中间位置，在升降立柱内安装有电机，电机通过纵向螺杆驱动升降立柱上升或下降，水平螺杆驱动旋转支臂旋转，排废罩与消化管同步移动。
9.根据权利要求1所述的一种智能化快速消化装置，其特征在于所述的消化管管口与排废罩对应处设为磨砂口。
10.根据权利要求1所述的一种智能化快速消化装置，其特征在于所述的冷却水箱的出水管穿过夹层风道通过冷却槽内壁的进水口直接进入冷却槽。
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