一种微波蒸发浓缩灰化一体装置的制作方法

1.本实用新型属于样品蒸发及灰化技术领域，具体涉及一种微波蒸发浓缩灰化一体装置。


背景技术：

2.样品前处理中液体的蒸发浓缩并进行灰化处理技术在检测领域中应用广泛，通常用于液体中微量元素的检测。
3.传统上，蒸发浓缩方式多采用电热板加热或水浴加热；电热板加热的优点在于价格低廉、操作较方便，但存在电热板控温不准，容易引起液体的飞溅，影响数据检测，且蒸发速度较慢；水浴加热也存在蒸发缓慢的问题。
4.采用上述两种方式蒸发浓缩后的液体，需要转移至高温炉腔内进行高温灰化。
5.现有的微波液体浓缩仪采用2l蒸发皿作为容器，每个炉腔针对一个液体样品进行蒸发浓缩，浓缩完成后，需要将浓缩后的溶液转移至100毫升的坩埚中，并将坩埚放置于专用的高温炉腔内进行灰化，这种方式设备占用体积大，一次性处理四个样品时的微波液体浓缩仪的高度约1.8米，且在灰化处理时需要转换工作炉腔，且灰化炉腔同样占用较大空间，一个同时处理4个样品且具有灰化功能的微波液体浓缩仪高度将近2米。
6.因此，基于如上技术问题，亟需一种蒸发浓缩速度快、且蒸发浓缩及灰化一体化的装置。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的在于提供一种微波蒸发浓缩灰化一体装置，利用微波源及辅助加热部在微波腔体内同时实现液体快速蒸发浓缩及灰化；且该一体装置占用空间小。
8.为了解决上述技术问题，本实用新型所提出如下技术方案予以解决：
9.本技术涉及一种微波蒸发浓缩灰化一体装置，其特征在于，包括：
10.控制系统；
11.微波腔体，待浓缩灰化的液体置于所述微波腔体内；
12.至少一个微波源，其分别与所述控制系统连接，用于向所述微波腔体提供微波；
13.第一温度传感器，其与所述控制系统连接，用于检测所述液体的温度；
14.排潮风道，其与所述微波腔体连通；
15.排潮风机，其与所述控制系统连接，安装在所述排潮风道上；
16.辅助加热部，其向所述液体提供辅热；
17.第二温度传感器，其与所述控制系统连接，用于检测所述辅助加热部的温度。
18.在本技术中，所述微波蒸发浓缩灰化一体装置还包括至少一个液体供应组件，所述液体供应组件包括：
19.注入泵，其与所述控制系统连接且位于所述微波腔体外部，用于泵出液体；
20.注入管路，其接收所述注入泵泵出的液体，且部分伸入所述微波腔体内；
21.敞口容器，其位于所述微波腔体内，所述敞口容器接收通过所述注入管路注入的所述液体，所述敞口容器的材质为陶瓷、聚四氟乙烯、高硼硅玻璃或者石英。
22.在本技术中，所述注入泵为能够精确计量泵出液体的体积的泵。
23.在本技术中，所述液体供应组件还包括：
24.液位传感器，其与所述控制系统连接，用于检测所述敞口容器内液体的液位。
25.在本技术中，所述辅助加热部置于所述微波腔体内；
26.所述敞口容器置于所述辅助加热部上。
27.在本技术中，所述微波蒸发浓缩灰化一体装置还包括：
28.托架，其安装在所述微波腔体内侧底部，所述辅助加热部安装在所述托架上。
29.在本技术中，所述托架上设置有用于安装所述辅助加热部的第一定位槽；
30.所述辅助加热部为具有至少一个第二定位槽的加热板，每个第二定位槽用于定位每个液体供应组件中的敞口容器。
31.在本技术中，所述微波蒸发浓缩灰化一体装置还包括：
32.微波屏蔽门，所述微波腔体具有前端开口，所述微波屏蔽门用于开闭所述前端开口。
33.在本技术中，所述微波屏蔽门的材质为碳钢、不锈钢或铝，且所述微波屏蔽门朝向所述微波腔体内部的侧壁镀有聚四氟乙烯。
34.在本技术中，所述控制系统为具有交互界面的控制系统。
35.本实用新型提供的微波蒸发浓缩灰化一体装置，具有如下有益效果和优点：
36.（1）能够通过微波源和辅助加热部实现对置于微波腔体内的液体进行加热，且通过第一温度传感器及控制系统，对液体进行控温，使液体在微沸状态下，通过排潮风机将液体蒸发的蒸汽通过排潮风道排出微波腔体外，实现快速蒸发浓缩的目的；在浓缩完成后，通过第二温度传感器和控制系统控温，完成灰化工作，蒸发浓缩及灰化都在同一个微波腔体内实现，省去液体转移的麻烦；
37.（2）该一体化装置体积小，节省占用空间。
38.结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
39.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本实用新型实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简要介绍，显而易见地，下面描述的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
40.图1为本实用新型提出的微波蒸发浓缩灰化一体装置实施例的主视图；
41.图2为本实用新型提出的微波蒸发浓缩灰化一体装置实施例内部结构示意图。
42.附图标记：
43.1-微波腔体；2-微波源；3-第一温度传感器；4-排潮风道；5-辅助加热部；6-第二温度传感器；7-注入泵；8-注入管路；9-敞口容器；10-托架；11-液位传感器；12-微波屏蔽门；13-触摸屏控制系统；14-壳体。
具体实施方式
44.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
45.基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
46.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
47.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
48.为了实现液体（例如，尿样、水样、血液样等）快速蒸发浓缩及灰化的目的，本技术涉及一种微波蒸发浓缩灰化一体装置。
49.参见图1和图2，其示出微波蒸发浓缩灰化一体装置的结构。
50.该微波蒸发浓缩灰化一体装置包括控制系统、微波腔体1、至少一个微波源2、第一温度传感器、排潮风道4、排潮风机（未示出）、辅助加热部5及第二温度传感器6。
51.控制系统作为该微波蒸发浓缩灰化一体装置的数据处理及执行中心，其与微波源2、第一温度传感器、排潮风机及第二温度传感器6均连接。
52.待浓缩灰化的液体（可以为一种，也可以为多种）置于微波腔体1中，通过设置在微波腔体1外部的至少一个微波源2向微波腔体1提供微波，直接将微波能量作用于微波腔体1内部的液体。
53.在存在多个微波源2时，可以将微波源2间隔布置在微波腔体1的侧壁外部，能够向微波腔体1多方位加热，实现液体的快速加热。
54.辅助加热部5设置在微波腔体1内，用于向液体提供辅热。
55.微波源2和辅助加热部5同时向微波腔体1提供热量，能够快速实现液体蒸发浓缩及灰化。
56.在本技术中，参见图2，在微波腔体1内侧的底部设置有托架10。
57.辅助加热部5可以为电热加热管、硅碳棒加热管、硅钼棒加热管等，且与控制系统连接。
58.该辅助加热部5可以设置在托架10上，该托架10可以为易传导热的托架。
59.待浓缩灰化的液体可以通过敞口容器放置在该托架10上，例如，在该托架10上开设有定位槽（未标注），敞口容器定位在该定位槽中。
60.在控制系统控制辅助加热部5工作时，辅助加热部5产生的热量传导至托架10上，并进而对敞口容器中的液体加热，实现液体蒸发浓缩。
61.敞口容器为耐温材质，可以选择陶瓷、聚四氟乙烯、高硼硅玻璃或者石英。
62.此方式中，第一温度传感器用于检测液体的液体温度，通过控制系统控制微波源2和辅助加热部5，维持液体温度为第一预设温度（即为蒸发浓缩完成的温度），实现液体的蒸发浓缩。
63.第二温度传感器6用于检测辅助加热部5的温度，作为灰化过程中的检测的灰化温度。
64.在完成蒸发浓缩后，通过控制系统控制微波源2和辅助加热部5，维持灰化温度为第二预设温度（即为灰化完成的温度），例如可以维持一段时间，实现液体的灰化过程。
65.替代地，辅助加热部5可以为辅助加热板，该加热板包括内部微波强吸收材料和含氟聚乙烯包裹层。
66.该辅助加热板通过托架10上开设的定位槽定位安装。
67.待浓缩灰化的液体可以通过敞口容器放置在该辅助加热板上，例如，在该辅助加热板上开设有定位槽，敞口容器定位在该定位槽中。
68.在微波源2开始工作时，微波强吸收材料吸收微波而温度迅速上升，并将微波能量作用于液体。
69.此种替代实施方式中，第一温度传感器用于检测液体的液体温度，通过控制系统控制微波源2，维持液体温度为第一预设温度，实现液体的蒸发浓缩。
70.在完成蒸发浓缩后，通过控制系统控制微波源2，维持第二温度传感器6所检测的温度为第二预设温度，例如可以维持一段时间，实现液体的灰化过程。
71.参见图2，如上所述的第一温度传感器3可以为设置在所述微波腔体上的红外测温器，其探头伸入微波腔体1并能够将红外探测线发送至液体液面，从而能够准确测量液体的温度。
72.替代地，也可以采用热电偶测温仪。
73.第二温度传感器6也设置在微波腔体1上，且探头可以深入微波腔体1内；该第二温度传感器6可以采用红外测温器或热电偶测温仪，在此不做限制。
74.在本技术中，同时使用微波源2和辅助加热部5同时对微波腔体1进行加热，热量大，液体蒸发浓缩及灰化速度快。
75.在微波腔体1内的液体由微波源2和辅助加热部5加热时，液体会产生蒸汽，为了进一步提高蒸发浓缩及灰化的速度，设置有排潮风道4和排潮风机，在液体处于微沸的状态下，通过排潮风机将液体蒸发的蒸汽通过排潮风道4排出微波腔体1外，实现快速蒸发浓缩的目的。
76.排潮风道4安装在微波腔体1上，且与微波腔体1连通，能够将液体加热蒸发产生的潮气排出微波腔体1外。
77.排潮风机安装在排潮风道4上，且该排潮风机可以为变频风机或恒功率风机，控制
系统能够根据微波源2的功率调整排潮风机的排风量。
78.在微波源2的功率大时，对液体加热能力强，产生的蒸汽多，对应排潮风机的排风量应变大；在微波源2的功率小时，对液体加热能力弱，产生的蒸汽少，对应排潮风机的排风量应变小。
79.为了提高蒸发浓缩的效果，在本技术中，定量供应液体，分步对液体进行蒸发浓缩。
80.为此，设置有至少一个液体供应组件，每个液体供应组件对应一种液体，图2中示出了两个液体供应组件。
81.每个液体供应组件包括注入泵7、注入管路8及敞口容器9。
82.注入泵7设置在微波腔体1外部，用于泵出待浓缩灰化的液体。
83.可以将待浓缩灰化的液体存储于外部箱体（未示出）中，通过注入泵7将外部箱体中的液体泵出。
84.泵出的液体通过注入管路8注入至敞口容器9中，如上所述的，敞口容器9通过辅助加热部5上的定位槽定位在辅助加热部5上。
85.在本技术中，敞口容器9可以为坩埚。
86.如上所述的注入泵7可以为能够精确计量泵出液体的体积的泵，例如，计量泵、蠕动泵等。
87.可以每隔一定时间，控制系统控制注入泵7工作并注入定量的液体，直至外部箱体中的液体全部泵入对应敞口容器9中。
88.此外，也可以设置有液位传感器，用于检测敞口容器9内液体的液位。
89.在本技术中，参见图2，液位传感器11可以为设置在微波腔体1内上的超声波液位检测器，且探头发射的超声波能够探测到敞口容器9中液位的液面。
90.在液位低于预设液位时，控制系统控制开启注入泵7，注入到敞口容器9中的量可以取决于注入泵7从开启到停止的时间段。
91.也可以在注入泵7能够实现精确控量时，在液位低于预设液位时，控制系统控制注入泵7开启每次注入定量的液体。
92.在存在多种液体需要蒸发浓缩及灰化时，也可以并行设置多个注入泵7、多个注入管路8及多个敞口容器9，且数量彼此相同。
93.此种方式能够实现多种液体的同时浓缩灰化。
94.由于多种敞口容器9均置于微波腔体1内且由辅助加热部5辅助供热，因此，为了便于控制，可以仅使用一个红外测温器测量其中一种液体的温度，来表征所有液体的温度。
95.由于不同种类液体的蒸发浓缩程度不同，因此，针对不同种液体均需要设置一个液位传感器11。
96.微波腔体1具有前端开口（未示出），便于通过前端开口向微波腔体1内放置托架10、辅助加热部5及敞口容器9。
97.参见图1，设置有微波屏蔽门12，用于开闭该前端开口，且该微波屏蔽门12采用微波防泄漏设计。
98.微波腔体1和微波屏蔽门12组成一个封闭的金属内腔。
99.该微波屏蔽门12的材质可以为碳钢、不锈钢、铝等金属材料，且为防止腐蚀，微波
屏蔽门12的内层采用聚四氟乙烯镀层。
100.在本技术中，参见图1，控制系统为具有交互界面的控制系统，例如该交互界面为触摸屏，该控制系统为触摸屏控制系统13。
101.可以通过在触摸屏启动微波源2、第一温度传感器3、第二温度传感器6、排潮风机及液位传感器11。
102.液体的蒸发浓度灰化过程参见如下描述。
103.（1）将托架10放置于微波腔体1中，并将辅助加热部5置于托架10上，然后将坩埚定位在辅助加热部5上。
104.（2）待浓缩灰化的液体在注入泵7的精确控量下，通过注入管路8注入坩埚。
105.（3）关闭微波屏蔽门12。
106.（4）操作触摸屏，启动微波源2。
107.（5）控制开启第一温度传感器3、排潮风机及液位传感器11工作。
108.（6）当液位传感器11监测到液面低于预定液位后，启动注入泵7，泵出的液体通过注入管路8，注入坩埚。
109.（7）重复（6），直到外部箱体中的液体全部被注入坩埚为止。
110.在上述蒸发浓缩过程中，需要保证第一温度传感器3检测的温度维持在第一预设温度，在控温条件下，液体微沸，同时通过排潮风机将蒸发产生的蒸汽排出微波腔体1，实现快速蒸发浓缩。
111.（8）控制开启第二温度传感器6工作，并在所检测的温度达到设定的第二预设温度且保持设定时间段时，完成灰化工作。
112.利用本技术微波蒸发浓缩灰化一体装置，能够将蒸发浓缩、及灰化过程都集中在微波腔体1内完成，避免液体转移，提高浓缩灰化效率。
113.且该一体装置能够实现液体的分批量、多步蒸发浓缩，对整个装置的体积要求较低，能够将该一体装置的体积设计的较小，减小占用空间；且多种液体并行蒸发浓缩及灰化，提高处理效率。
114.在本技术中，该微波蒸发浓缩灰化一体装置还包括壳体14，其形成整个装置的外观。
115.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。