氯化氢浓度在线分析检测仪pdf

  本发明公开了一种氯化氢浓度在线分析检测仪，其包括壳体，壳体内设有控制管理系统和与控制管理系统连接的检测系统，检测系统包括竖向设置的透明检测管以及分别连接在检测管上下两端的排气切换阀和进排料阀，本发明通过进排料阀将待检测气体和纯水依次通入检测管中，利用水能溶解大量氯化氢气体的原理，气体中氯化氢溶解于水中，液面稳定后，通过驱动机构带动非接触式光电液位检测器上升实现对液位高度位置的检测，利用控制管理系统计算出检测管中上段的气体体积，从而计算出待检测气体中氯化氢气体的体积含量，检测完毕后通过排气切换阀排出未溶解在水

  (19)国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 CN 116256476 A (43)申请公布日 2023.06.13 (21)申请号 7.9 (22)申请日 2023.05.15 (71)申请人 江苏一脉科技有限公司 地址 225402 江苏省泰州市泰兴市姚王街 道众创集聚区阳江路东延南侧 (72)发明人 于文杰成庆蔡嘉帅 (74)专利代理机构 南京天华专利代理有限责任 公司 32218 专利代理师 庄沙丽 (51)Int.Cl. G01N 33/00 (2006.01) G01F 23/292 (2006.01) 权利要求书1页 说明书4页 附图6页 (54)发明名称 氯化氢浓度在线)摘要 本发明公开了一种氯化氢浓度在线分析检 测仪，其包括壳体，壳体内设有控制管理系统和与控 制系统连接的检测系统，检测系统包括竖向设置 的透明检测管以及分别连接在检测管上下两端 的排气切换阀和进排料阀，本发明通过进排料阀 将待检测气体和纯水依次通入检测管中，利用水 能溶解大量氯化氢气体的原理，气体中氯化氢溶 解于水中 ，液面稳定后，通过驱动机构带动非接 触式光电液位检测器上升实现对液位高度位置 的检测，利用控制管理系统计算出检测管中上段的气 体体积，从而计算出待检测气体中氯化氢气体的 体积含量，检测完毕后通过排气切换阀排出未溶 A 解在水中的废气，通过排气切换阀和进排料阀的 6 切换，实现废液排出和检测管的清洗。 7 4 6 5 2 6 1 1 N C CN 116256476 A 权利要求书 1/1 页 1.氯化氢浓度在线分析检测仪，其包括壳体，壳体内设有控制管理系统和与控制管理系统连接 的检测系统，其特征在于：所述检测系统包括竖向设置的检测管以及分别连接在检测管上 下两端的排气切换阀和进排料阀，所述进排料阀和排气切换阀均与控制管理系统连接，所述进 排料阀上设有进气口、进水口、气液出口和排料口，进气口上连接有待检测气体管道，进水 口上连接有纯水管道，纯水管道的进口位置高于检测管的顶端，纯水管道中的纯水在常压 下以溢流的方式通过进水口进入到检测管中，气液出口与检测管底部连通，排料口上连接 有排料管道；所述排气切换阀包括废气进口、废气出口和排空口，废气进口与检测管的上端 连通，废气出口上连接有排气管道，排空口上连接有排空管道；所述检测管为透明管，检测 管外设有液位传感器和驱动液位传感器沿检测管升降的驱动机构，液位传感器采用非接触 式光电液位传感器，液位传感器和驱动机构均与控制系统连接，当纯水和待检测气体进入 检测管中，待检测气体中氯化氢溶解到纯水中液面稳定后，驱动机构带动液位传感器移动 到液面高度处，液位传感器记录液面高度值并向控制系统发出使驱动机构停止运行的信 号，同时液位传感器将液面高度数据发送给控制系统，控制系统通过液面高度值计算出检 测管内上段不溶于水的气体的体积，最终计算出待检测气体中氯化氢的体积浓度。 2.根据权利要求1所述的氯化氢浓度在线分析检测仪，其特征是：所述壳体内设有安 装板，安装板上开设有与检测管平行的导向槽，所述驱动机构包括丝杆和升降电机，所述检 测管和丝杆分别固定在安装板的两侧，丝杆竖向设置，丝杆上旋转装配有升降电机，升降电 机上固定连接有从导向槽中穿出的安装座，所述液位传感器固定在安装座上，且液位传感 器和升降电机分别位于安装板两侧。 3.根据权利要求2所述的氯化氢浓度在线分析检测仪，其特征在于：所述安装板靠近升 降电机的一侧上设有上限位开关和下限位开关，上限位开关和下限位开关均与控制管理系统连 接，当升降电机触碰到上限位开关或下限位开关时，升降电机停止转动。 4.根据权利要求2所述的氯化氢浓度在线分析检测仪，其特征在于：所述排气切换阀和 进排料阀均固定在安装板上。 5.根据权利要求1所述的氯化氢浓度在线分析检测仪，其特征在于：所述液位传感器的 型号为EE‑SPX613。 6.根据权利要求1所述的氯化氢浓度在线分析检测仪，其特征在于：所述检测管采用石 英玻璃管，检测管的下段为粗段、上段为细段，所述液位传感器沿检测管的细段升降。 7.根据权利要求1所述的氯化氢浓度在线分析检测仪，其特征在于：所述检测系统包括 设置在壳体内的纯水罐，纯水罐的进口与设置在壳体上的纯水接口连接，纯水罐的出口通 过纯水管道与进排料阀的进水口连接，纯水罐内设有与控制管理系统连接的液位计，纯水罐的 出口位置高于检测管的顶端。 8.根据权利要求7所述的氯化氢浓度在线分析检测仪，其特征在于：所述纯水罐的进口 管道上设有纯水泵。 9.根据权利要求1所述的氯化氢浓度在线分析检测仪，其特征在于：所述排料管道上设 有排料泵。 10.根据权利要求1所述的氯化氢浓度在线分析检测仪，其特征在于：所述控制管理系统包 括通过导线连接的电源、控制电板和PLC模块，壳体上还设有与控制管理系统连接的触摸屏、电 源开关和USB接口。 2 2 CN 116256476 A 说明书 1/4 页 氯化氢浓度在线分析检测仪 技术领域 [0001] 本发明涉及一种氯化氢浓度在线分析检测仪，属于化工检测仪器技术领域。 背景技术 [0002] 在氯化氢生产领域，通常使用氢气和氯气作为原料，在盐酸合成炉中燃烧后生成 氯化氢气体，生产后需要对氯化氢的纯度进行检测。氯化氢检测仪适用于各种工业环境和 特殊环境中的氯化氢浓度连续在线检测，现有技术的氯化氢检测仪管路控制复杂，这类检 测仪普遍在样本管路、纯水管路、试剂管路、废液管路上均设置电磁阀 ，通过每个电磁阀的 开闭实现加样、进水、加试剂、排废液等操作。这种检测仪管路复杂，电磁阀数量多，因此这 类检测仪普遍体积大。现有技术氯化氢检测仪还存在检测不灵敏的问题。 发明内容 [0003] 本发明的目的在于提供一种氯化氢浓度在线分析检测仪，用以解决现有技术的氯 化氢检测仪液路控制复杂、电磁阀数量多导致体积大的技术问题。 [0004] 本发明采用如下技术方案：氯化氢浓度在线分析检测仪，其包括壳体，壳体内设有 控制管理系统和与控制系统连接的检测系统，所述检测系统包括竖向设置的检测管以及分别连 接在检测管上下两端的排气切换阀和进排料阀，所述进排料阀和排气切换阀均与控制管理系统 连接，所述进排料阀上设有进气口、进水口、气液出口和排料口，进气口上连接有待检测气 体管道，进水口上连接有纯水管道，纯水管道的进口位置高于检测管的顶端，纯水管道中的 纯水在常压下以溢流的方式通过进水口进入到检测管中，气液出口与检测管底部连通，排 料口上连接有排料管道；所述排气切换阀包括废气进口、废气出口和排空口，废气进口与检 测管的上端连通，废气出口上连接有排气管道，排空口上连接有排空管道；所述检测管为透 明管，检测管外设有液位传感器和驱动液位传感器沿检测管升降的驱动机构，液位传感器 采用非接触式光电液位传感器，液位传感器和驱动机构均与控制管理系统连接，当纯水和待检 测气体进入检测管中，待检测气体中氯化氢溶解到纯水中液面稳定后，驱动机构带动液位 传感器移动到液面高度处，液位传感器记录液面高度值并向控制管理系统发出使驱动机构停止 运行的信号，同时液位传感器将液面高度数据发送给控制管理系统，控制系统通过液面高度值 计算出检测管内上段不溶于水的气体的体积，最终计算出待检测气体中氯化氢的体积浓 度。 [0005] 所述壳体内设有安装板，安装板上开设有与检测管平行的导向槽，所述驱动机构 包括丝杆和升降电机，所述检测管和丝杆分别固定在安装板的两侧，丝杆竖向设置，丝杆上 旋转装配有升降电机，升降电机上固定连接有从导向槽中穿出的安装座，所述液位传感器 固定在安装座上，且液位传感器和升降电机分别位于安装板两侧。 [0006] 所述安装板靠近升降电机的一侧上设有上限位开关和下限位开关，上限位开关和 下限位开关均与控制管理系统连接，当升降电机触碰到上限位开关或下限位开关时，升降电机 停止转动。 3 3 CN 116256476 A 说明书 2/4 页 [0007] 所述排气切换阀和进排料阀均固定在安装板上。 [0008] 所述液位传感器的型号为EE‑SPX613。 [0009] 所述检测管采用石英玻璃管，检测管的下段为粗段、上段为细段，所述液位传感器 沿检测管的细段升降。 [0010] 所述检测系统包括设置在壳体内的纯水罐，纯水罐的进口与设置在壳体上的纯水 接口连接，纯水罐的出口通过纯水管道与进排料阀的进水口连接，纯水罐内设有与控制系 统连接的液位计，纯水罐的出口位置高于检测管的顶端。 [0011] 所述纯水罐的进口管道上设有纯水泵。 [0012] 所述排料管道上设有排料泵。 [0013] 所述控制管理系统包括通过导线连接的电源、控制电板和PLC模块，壳体上还设有与控 制系统连接的触摸屏、电源开关和USB接口。 [0014] 本发明的有益效果：本发明设置透明的检测管，通过在检测管上下两端分别设置 排气切换阀和进排料阀，通过进排料阀先后将待检测气体和纯水依次通入检测管中，利用 氯化氢气体能全部溶解在水中的原理，纯水在自然溢流状态下，当气体中氯化氢完全溶解 后，检测管上部会有一段残留气体，液面稳定后通过驱动机构带动非接触式光电液位检测 器上升，光电液位检测器实现对液位高度位置的检测，利用控制管理系统计算出检测管中残留 气体的体积含量，从而能够计算出待检测气体中氯化氢气体的体积含量，检测完毕后通过 排气切换阀排出未溶解在水中的废气，通过排气切换阀和进排料阀的切换，实现废液排出 和检测管的清洗。本发明结构紧凑，将检测管直接与排气切换阀和进排料阀连接，通过排气 切换阀和进排料阀的切换就能实现检测，因此能大大减小整个检测仪的体积，增大了检测 仪的使用范围。而且本发明通过驱动机构带动非接触式光电液位检测器移动来检测液位的 高度值，然后再计算出氯化氢的体积浓度，计算过程简单，能实现快速精确的检测。 [0015] 优选的，驱动机构采用升降机构和丝杆具有控制精确，反馈灵敏的特点。 [0016] 优选的，上限位开关和下限位开关能对电机的行程进行控制。 [0017] 优选的，排气切换阀和进排料阀固定在安装板上，使得整体结构更加稳定和紧凑。 [0018] 优选的 ，石英玻璃管具有透明度高、性能稳定，不易被化学物质腐蚀的特点，非常 适合用于检测含氯化氢气体。 [0019] 优选的，纯水罐可以储存纯水，保证仪器随时可以使用，检测过程中纯水罐内若无 纯水时，纯水罐内液位计将缺水信号发送给控制管理系统，控制管理系统控制纯水泵从纯水进口处 连接的纯水模块中抽取纯水到纯水罐中，保持出水罐中始终有纯水。 [0020] 优选的，设置排料泵使检测系统在完成检测后能快速排放废液。 [0021] 优选的，设置触摸屏可以设置检测量等参数，满足用户的多种需求。 附图说明 [0022] 图1是本发明一种实施例的氯化氢浓度在线分析检测仪的分解示意图； 图2是图1的氯化氢浓度在线分析检测仪的内部平面视图； 图3是图1的氯化氢浓度在线分析检测仪的立体图； 图4是图1的氯化氢浓度在线分析检测仪在另一个角度的立体图； 图5是图1中检测管和液位传感器处的安装分解图； 4 4 CN 116256476 A 说明书 3/4 页 图6是图1的氯化氢浓度在线分析检测仪的液路控制原理图。 [0023] 图中：  1‑壳体，21‑电源，22‑控制电板，23‑PLC模块，24‑触摸屏，25‑电源开关，26‑ USB接口 ，3‑进排料阀，31‑进气口，32‑进水口，33‑气液出口，34‑排料口，34.1‑排料泵，4‑排 气切换阀，41‑废气进口，42‑废气出口，43‑排空口，5‑检测管，6‑液位传感器，7‑安装板，71‑ 导向槽，8‑驱动机构，81‑丝杆，82‑升降电机，83‑安装座，9‑纯水罐，91‑纯水接口，92‑纯水 泵，10‑防水接线盒。 具体实施方式 [0024] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。 [0025] 本发明一种实施例的氯化氢浓度在线所示，本实施例 的氯化氢浓度在线内设有控制管理系统和与控制管理系统连接的检测 系统，所述控制管理系统包括通过导线上还设有 与控制管理系统连接的触摸屏24、电源开关25和USB接口26。壳体1外部还设有防水接线] 检测系统的液路控制原理如图6所示，所述检测系统包括竖向设置的检测管5以及 分别连接在检测管5上下两端的排气切换阀4和进排料阀3，所述进排料阀3和排气切换阀4 均与控制管理系统连接，所述进排料阀3上设有进气口31、进水口32、气液出口33和排料口34，进 气口31上连接有待检测气体管道，进水口32上连接有纯水管道，纯水管道的进口位置高于 检测管5的顶端，纯水管道中的纯水在常压下以溢流的方式通过进水口32进入到检测管5 中，气液出口33与检测管4底部连通，排料口34上连接有排料管道，所述排料管道上设有排 料泵34 .1；所述排气切换阀4包括废气进口41、废气出口42和排空口43，废气进口41与检测 管5的上端连通，废气出口42上连接有排气管道，排空口43上连接有排空管道；所述检测系 统还包括设置在壳体内的纯水罐9，纯水罐9的进口与设置在壳体1上的纯水接口91连接，纯 水罐9的出口通过纯水管道与进排料阀3的进水口31连接，纯水罐9的出口位置高于检测管5 的顶端，具体高度差可以是1cm， 纯水罐9的进口管道上设有纯水泵92。 [0027] 所述检测管5为透明管，检测管5外设有液位传感器6和驱动液位传感器6沿检测管 5升降的驱动机构。所述壳体1内设有安装板7，所述排气切换阀4和进排料阀3均固定在安装 板7上。安装板7上开设有与检测管5平行的导向槽71，如图5所示，所述驱动机构包括丝杆81 和升降电机82，所述检测管5和丝杆81分别固定在安装板7的两侧，丝杆81竖向设置，丝杆81 上旋转装配有升降电机82，升降电机82上固定连接有从导向槽71中穿出的安装座83，所述 液位传感器6固定在安装座83上，且液位传感器6和升降电机82分别位于安装板7两侧。所述 安装板7靠近升降电机82的一侧上设有上限位开关和下限位开关 （由于限位开关属于现有 技术，附图中未显示上限位开关和下限位开关），上限位开关和下限位开关均与控制管理系统连 接，当升降电机82触碰到上限位开关或下限位开关时，升降电机82停止转动。所述检测管5 采用石英玻璃管，检测管5的下段为粗段、上段为细段，所述液位传感器6沿检测管5的细段 升降。 [0028] 液位传感器6采用非接触式光电液位传感器，所述液位传感器6的型号为EE‑ SPX613。液位传感器6和驱动机构均与控制管理系统连接，当纯水和待检测气体进入检测管5中， 待检测气体中氯化氢溶解到纯水中液面稳定后，驱动机构带动液位传感器6移动到液面高 度处，液位传感器6记录液面高度值并向控制系统发出使驱动机构停止运行的信号，同时液 5 5 CN 116256476 A 说明书 4/4 页 位传感器将液面高度数据发送给控制系统，控制系统通过液面高度值计算出检测管6内上 段不溶于水的气体的体积，最终计算出待检测气体中氯化氢的体积浓度。由于利用氯气和 氢气燃烧生产氯化氢时，会采用过量的氢气作为原料，氯化氢生产工艺中，氯气的纯度大于 99.8%，氢气的纯度大于98.9%，剩余少量杂质气体为氧气，生产后的氯化氢中含有的气体为 氯化氢和氢气，氧气含量很少，而且不易溶于水，在氯化氢浓度检测时可以忽略不计。 [0029] 本发明的氯化氢浓度在线分析检测仪在运行时，首先进排料阀3切换至进气口31， 排气切换阀4切换至废气出口42，待检测的含氯化氢气体通过进排料阀3的进气口31进入石 英玻璃管内，待检测气体充满整个石英玻璃管。然后排气切换阀4的废气出口42关闭，进排 料阀3切换至进水口32，纯水罐9内的纯水通过进排料阀3进入石英玻璃管。由于氯化氢是腐 蚀性的不燃烧气体，与水不反应但易溶于水，在25℃和1大气压下，1体积水可溶解503体积 的氯化氢气体，因此纯水进入石英玻璃管内，待检测气体中含有的氯化氢气体会溶于水，使 石英玻璃管内的液位不断上升，当石英玻璃管内的氯化氢气体全部溶于水后，石英玻璃管 内会留有一段非氯化氢气体，液面稳定后，升降电机82带动液位传感器6向上移动，当液位 传感器6移动与液面齐平位置处，也就是到达石英玻璃管内没有液体的一段时，液位传感器 6停止移动，液位传感器6记录此时的液面高度值。此时控制系统根据液位传感器6记录的液 面高度值，计算出石英玻璃管中上段非氯化氢气体的体积，从而计算出氯化氢的体积含量， 也就是待检测气体中的氯化氢气体的体积浓度值。 [0030] 检测完毕后，排气切换阀4切换至排空口43，进排料阀3切换至排料34口，排料泵 34.1打开，将石英玻璃管内的盐酸溶液排出。然后排气切换阀4切换至废气出口42，进排料 阀3切换至进水口32，纯水罐9内纯水通过进排料阀3进入石英玻璃管，清洗石英玻璃管内 部。当石英玻璃管内液面高度到达液位传感器6所在位置时，进排料阀3切换至排料口，排气 切换阀4切换至排空口43，排料泵34 .1打开，将石英玻璃管内的清洗废水排出，清洗废水排 出后，排气切换阀4关闭，进排料阀3关闭。石英玻璃管清洗后，液位传感器6下降到最低位置 处。 [0031] 纯水罐9内装有与控制系统连接的液位计，整个检验测试过程中纯水罐9内若无纯水 时，纯水罐9内液位计将缺水信号发送给PLC，PLC控制纯水泵9从纯水接口91处连接的纯水 模块中抽取纯水到纯水罐9中，保持出水罐9中始终有纯水。 [0032] 具体检测实例：石英玻璃管内的容量为100mL，检测时，通过进气口向石英玻璃管 内充满含氯化氢气体，也就是说石英玻璃管内的含氯化氢气体为100ml，然后在自然压力下 将纯水通入进排料阀3的进水口31，纯水进入石英玻璃管中会将气体中的氯化氢成分溶解， 纯水液面持续上升，当氯化氢完全被纯水溶解后，由于石英玻璃管上部会残余一段其它不 溶于水的气体，在自然压力下，纯水就无法再进入到石英玻璃管内，液位就无法上升，液位 稳定后，通过升降电机82带动液位传感器6向上移动记录液面高度值，通过液面高度值计算 出石英玻璃管上部不溶于水的气体的体积，计算出该不溶于水的气体为3 ml ，因此不溶于 水的气体的体积含量为3/100=3%,则待检测气体中氯化氢的体积含量为100%‑3%=97%，即待 检测气体中氯化氢的体积浓度为97%。 [0033] 虽然上面已经对本发明的实施方式来进行了详细描述，但本发明不限于上述的实施 方式。所附的权利要求所限定的本发明的范围包含所有等同的替代和变化。 6 6 CN 116256476 A 说明书附图 1/6 页 图 1 7 7 CN 116256476 A 说明书附图 2/6 页 图 2 8 8 CN 116256476 A 说明书附图 3/6 页 图 3 9 9 CN 116256476 A 说明书附图 4/6 页 图 4 10 10 CN 116256476 A 说明书附图 5/6 页 图 5 11 11 CN 116256476 A 说明书附图 6/6 页 图 6 12 12

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