气液分离装置、进样反应系统及集成式气液分离器的制作方法

1.本技术涉及气液分离技术领域，尤其是涉及分析化学检测的便携式原子荧光光谱仪的气液分离系统领域，具体涉及气液分离装置、进样反应系统及集成式气液分离器。


背景技术：

2.在工业生产或分析化学中，通常需要将至少两种溶液通入到分离器中进行反应，并通过收集溶液反应后生成的气体，以进行后续的生产或分析过程。在反应过程中，气体与液体在重力的作用下实现分离，气体上升到分离装置顶部，并通过设置在分离装置上部的排气管离开；液体沉积在分离器的底部，并由设置在分离器底部的排废管排出。
3.但是传统的分离器均呈竖直的筒状，当溶液反应剧烈时，液体会飞溅到分离器上部甚至飞溅到排气管中，分离器的上部和下部的湿度较大，从而导致气液分离的效果较差，从排气管离开分离器的气体中夹杂有大量水汽。当气体中的水汽含量较多时，会影响产品的品质或影响分析检测的结果。特别是进行原子荧光分析，当气体中夹杂有大量水汽时，气体与水汽进入原子化器后，水汽会干扰测试结果，甚至会出现荧光猝灭的现象。


技术实现要素：

4.基于此，本技术了提供一种气液分离装置，通过在容器本体的中部设置收口部，使容器本体内部形成上型腔和下型腔，通过收口部减少液体飞溅至上型腔中的几率，上型腔作为缓冲区，使混合气体中夹杂的水汽和飞溅到上型腔中的液体凝结在上型腔的内壁，并快速回流至下型腔中，以改善因液体飞溅导致的气液分离效果差的问题。
5.根据本技术的实施例，第一方面提供了一种气液分离器，包括容器本体、以及与所述容器本体连接的排气管、进样管和排废管；
6.所述容器本体包括收口部，所述收口部向所述容器本体内部收缩,使所述容器本体内形成上型腔和下型腔；
7.所述排气管连通至所述上型腔；所述进样管和所述排废管连通至所述下型腔。
8.进一步，所述收口部的内壁为曲面，以平滑连接所述上型腔和所述下型腔。
9.进一步，所述上型腔和所述下型腔均呈球形；
10.在所述下型腔到所述上型腔的方向上，所述收口部的截面为向所述容器本体内凸出的圆弧形；所述收口部分别与所述上型腔和所述下型腔的轮廓外切。
11.进一步，所述容器本体竖直设置，所述收口部位于所述容器本体中部，所述上型腔位于所述下型腔的正上方。
12.可选择的，所述上型腔位于所述下型腔的斜上方。
13.进一步，所述进样管包括位于所述容器本体外侧的第一管口以及伸入到所述容器本体内侧的第二管口。
14.进一步，所述第二管口位于所述下型腔的中心的正下方，且在所述第一管口到所述第二管口的方向上，所述进样管的高度逐渐降低。
15.根据本技术的实施例，第二方面提供了一种进样反应系统，包括混合反应器和前述的气液分离装置。
16.进一步，所述混合反应器包括用于接入载气的进气通道、用于接入溶液的至少两条溶液通道以及用于连通所述进气通道和所述溶液通道的混合输出通道；所述混合输出通道通过第一导管连通至所述气液分离装置的进样管。
17.进一步，所述混合反应器为斜四通管，所述进气通道位于所述混合反应器的一端且处于中间位置；
18.所述溶液通道包括第一溶液通道和第二溶液通道，所述第一溶液通道和所述第二溶液通道分别位于所述进气通道两侧；
19.所述混合输出通道位于所述混合反应器的另一端。
20.根据本技术的实施例，第三方面提供了一种集成式气液分离器，包括外壳和前述的进样反应系统。
21.进一步，还包括二级分离器，所述二级分离器包括呈水滴状的本体、设于所述本体顶部的出气管、设于所述本体侧壁上的进气管以及设于所述本体底部的预排废管；所述排气管与所述进气管连通。
22.可选择的，所述混合反应器、所述气液分离装置和所述二级分离器一体成型；或者
23.所述混合反应器和所述气液分离装置一体成型；或者
24.所述气液分离装置和所述二级分离器一体成型。
25.进一步，外壳包括呈盒状且具有开口的壳体以及用于覆盖所述开口的盖体；
26.所述壳体中设有用于安装所述气液分离装置和所述二级分离器的第一限位支撑座、用于安装所述混合反应器的第二限位支撑座；
27.所述第一支撑限位座呈槽钢状，所述第一支撑限位座的一侧壁上开设有用于卡接所述收口部的第一卡槽以及用于卡接所述出气管的第二卡槽；所述第一支撑限位座的另一侧壁上开设有用于卡接所述排废管的第三卡槽以及用于卡接所述预排废管的第四卡槽；
28.所述第二限位支撑座包括底板以及凸出于所述底板的四个卡接凸台，第一卡接凸台和第二卡接凸台之间形成用于限制所述进气通道的第一限位部；所述第二卡接凸台和第三卡接凸台之间形成用于限制所述第二溶液通道的第二限位部；所述第三卡接凸台和第四卡接凸台之间形成用于限制所述混合输出通道的第三限位部；所述第一卡接凸台和所述第四卡接凸台之间形成用于限制所述第一溶液通道的第四限位部。
29.进一步，所述集成式气液分离器还包括与所述载气通道连接的气相输入管、与所述第一溶液通道连接的第一液相输入管、与所述第二溶液通道连接的第二液相输入管、与所述排废管连接的排废输出管、与所述预排废管连接的预排废输出管、与所述出气管连接的气相输出管；
30.所述气相输入管从上方伸入所述壳体；所述第一液相输入管和所述第二液相输入管从下方伸入所述壳体；所述排废输出管和所述预排废输出管从下方伸出所述壳体；所述气相输出管从上方伸出所述壳体。
31.进一步，所述外壳内灌封有环氧树脂，所述环氧树脂用于填充所述外壳内部的空隙。
32.采用本技术的技术方案，溶液经进样管通入到容器本体中，并在容器本体的下型
腔中进行反应，当反应剧烈而导致液体飞溅时，相较于传统的直筒状的分离器，本技术的气液分离装置的收口部内侧的截面积较小，液体不易穿过收口部到达上型腔中，大多数液体均飞溅到下型腔的内侧壁上，上型腔内的湿度较小，有助于改善气液分离的效果。并且经过收口部的气体会在上型腔中扩散，使飞溅到上型腔中的少量液体和气体中夹杂的水汽凝结成液滴并快速回流至下型腔中，能够进一步提高气液分离的效果。
附图说明
33.图1为本实施例中的气液分离装置的透视结构示意图；
34.图2为本实施例中的气液分离装置的剖面结构示意图；
35.图3为本实施例中的进样反应系统的展开结构示意图；
36.图4为本实施例的混合反应器的剖面结构示意图；
37.图5为一些实施例的混合反应器的透视结构示意图；
38.图6为集成式气液分离器的内部结构示意图；
39.图7为集成式气液分离器的展开结构示意图；
40.图8为本实施例的二次分离装置的剖面结构示意图；
41.图9为集成式气液分离器的外壳的结构示意图；
42.图10为本实施例的第一限位支撑座的结构示意图；
43.图11为本实施例的第二限位支撑座的结构示意图。
44.图中：气液分离装置1、容器本体11、上型腔12、下型腔13、收口部14、排气管15、进样管16、第一管口161、第二管口162、排废管17、混合反应器2、载气通道21、第一溶液通道22、第二溶液通道23、混合输出通道24、第一导管25、二级分离器3、出气管31、进气管32、预排废管33、第二导管34、外壳5、壳体51、盖体52、第一限位支撑座6、第一卡槽61、第二卡槽62、第三卡槽63、第四卡槽64、第二限位支撑座7、第一卡接凸台71、第二卡接凸台72、三卡接凸台73、第四卡接凸台74、气相输入管81、第一液相输入管82、第二液相输入管83、排废输出管84、预排废输出管85、气相输出管86。
具体实施方式
45.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
46.本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
47.本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”、“纵向”、“横向”、“水平”、“内”、“外”、“径向”、“周向”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，亦仅为了便于简化叙述，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发明的限制。此外，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。
48.如图1和图2所示，本实施例提供了一种气液分离装置1，包括容器本体11以及与容器本体11连接的排气管15、进样管16和排废管17。在本实施例中，容器本体11包括收口部14，收口部14向容器本体11内部收缩，使容器本体11形成上型腔12和下型腔13。排气管15与上型腔12连通，进样管16和排废管17均与下型腔13连通。
49.溶液经进样管16通入到容器本体11中，并在容器本体11的下型腔13中进行反应，当反应剧烈而导致液体飞溅时，相较于传统的直筒状的分离器，本实施例的气液分离装置1的收口部14内侧的截面积较小，液体不易穿过收口部14到达上型腔12中，大多数液体均飞溅到下型腔13的内壁上，上型腔12内的湿度较小，有助于改善气液分离的效果。并且经过收口部14的气体会在上型腔12中扩散，使飞溅到上型腔12中的少量液体和气体中夹杂的水汽凝结成液滴并快速回流至下型腔13中，有助于进一步提高气液分离的效果。
50.本实施例的收口部由容器本体的侧壁向内部凹陷形成，容器本体优选呈竖直设置，开口部位于容器本体的中部，上型腔位于下型腔的正上方，下型腔中生成的气体沿竖直方向从下型腔进入上型腔。在一些实施例中，上型腔位于下型腔的斜上方，气体沿倾斜向上的方向从下型腔进入到上型，能够增加气液分离的效果。
51.在一些实施例中，收口部可由容器本体内壁上设置的凸起结构形成。需要说的是，该凸起结构可与容器本体的侧壁一体成型。该凸起结构也可以和容器本体为分体式结构，通过将凸起结构固定在容器本体的侧壁上，使容器本体形成收口部。
52.在本实施例中，收口部的内壁优选为曲面以平滑连接上型腔和下型腔。优选的，上型腔12和下型腔13均呈球形。收口部14呈环形，且从下型腔13到上型腔12的方向上，收口部14的截面为向容器本体11内凸出的圆弧状，收口部14分别与上型腔12和下型腔13的轮廓外切。本技术将上型腔和下型腔设置呈球形，上型腔和下型腔的内侧壁均为平滑的球面，且上型腔和下型腔之间通过收口部14平滑过渡，保证容器本体11内部无棱角结构，避免水汽滞留在棱角处。在一些实施例中，收口部的内壁的曲面包括收口部分别与上型腔和/或下型腔的轮廓形成的倒角或圆角。
53.在本实施例中，进样管16包括位于容器本体11外侧的第一管口161以及伸入到容器本体11内侧的第二管口162，第二管口162位于下型腔13的中心的正下方，且沿第一管口161到第二管口162的方向上，进样管16的高度逐渐降低。由于进样管16延伸至下型腔13的过程中，进样管16的高度逐渐降低，进样管16中的溶液能够在驱动装置(如蠕动泵)和自身重力作用下进入下型腔13中。
54.本实施例的排气管15优选设置在上型腔12的顶部，以保证上型腔12中的气体中夹杂的水汽充分沉降后再经过排气管15流出。本实施例的排废管17优选设置在下型腔13的底部，以方便液体全部流出下型腔13，避免产生积液。为避免在容器本体11上开设用于安装排气管15、排废管17和进样管16的孔，排气管15、排废管17和进样管16优选与容器本体11一体成型，提高了容器本体11的气密性。
55.如图3所示，本实施例还提供了一种进样反应系统，包括混合反应器2和前述的气液分离装置。具体的，如图4所示，混合反应器2包括用于接入气体的至少一条进气通道、用于接入溶液的至少两条进样通道以及用于连通进气通道和进样通道的混合输出通道24，混合输出通道24通过第一导管25连通至进样管16。
56.在本实施例中，由于混合溶液在混合反应器2中接触时会产生气体，将载气和至少
两种溶液同步注入到混合反应器2中，载气不但能够带动混合反应器2中生成的气体进入到气液分离装置1中，还能够促进不同溶液发生混合，有助于溶液到达下型腔13后进行充分反应。并且载气经进样管16的第二管口162进入下型腔13后，能够带动下型腔13中的溶液形成涡旋，以进一步促进溶液发生混合，进而保证溶液反应更加充分。另外，载气还能够带动下型腔13中生成的气体进入到上型腔12中,有助于气体经排气管15离开气液分离装置1，需要说明的是，本实施例中的载气为惰性气体。
57.如图4中的混合反应器2为例，混合反应器2中的溶液通道包括第一溶液通道22和第二溶液通道23，本实施例中的混合反应器2为斜四通管，优选为45
°
斜四通管，载气通道21位于混合反应器2一端且处于中间位置，第一溶液通道22和第二溶液通道23分别位于载气通道21两侧，混合输出通道24位于混合反应器2另一端。需要说明的是，本实施例中混合反应器在使用时，载气通道21、第一溶液通道22和第二溶液通道23位于混合反应器2上部，混合输出通道24位于混合反应器2下部。在一些实施例中，混合反应器2还可以为图5中的圆盘式四通混合反应器2，由于圆盘式四通混合反应器2为常规结构本实施例不再赘述。需要说明的是，一些实施例的混合反应器的具有两条或两条以上的进气通道，一些实施例中的混合反应器具有三条或三条以上的进样通道。混合反应器的进气通道和溶液通道的数量可根据实际需求设定，并不限于本实施例中记载的四通结构。
58.在本实施例中，混合反应器2高于进样管16设置。混合反应器2中的溶液能够在自身重力作用下和载气的推动下经过进样管16进入到下型腔13中，能够节省动力。
59.如图6和图7所示，本实施例还提供了一种集成式气液分离器，包括外壳5和前述的进样反应系统，前述的进样反应系统集成在外壳5中。为进一步提高气液分离效果，在本实施例的集成式气液分离器还包括二级分离器3。如图8所示，二级分离器3优选呈水滴状，具体包括呈水滴状的本体，设于本体顶部的出气管31、设于本体侧壁上设有进气管32以及设于本体底部的预排废管33，气体分离器的排气管15通过第二导管34与进气管32连接。在正常工作时，预排废管33被堵封，在维护保养时，二级分离器3中内残存的少量积液可经过预排废管33排出。
60.本实施例的进气管32穿过本体的侧壁并延伸至分离器的内部。为方便安装，进气管32、出气管31和预排废管33均与本体一体成型。由于本实施例中的二级分离器3为常规技术，本实施例中不再赘述。
61.如图9至图11所示，外壳5包括呈盒状具有开口的壳体51以及用于覆盖开口的盖体52。壳体51中设有用于安装气液分离装置1和二级分离器3的第一限位支撑座6、用于安装混合反应器2的第二限位支撑座7。具体的，如图10所示，第一支撑限位座呈槽钢状结构，第一支撑限位座的一侧壁上开设有用于卡接收口部14的第一卡槽61以及用于卡接出气管31的第二卡槽62；第一支撑限位座的另一侧壁上开设有用于卡接排废管17的第三卡槽63以及用于卡接预排废管33的第四卡槽64。
62.如图11所示，在本实施例中第二限位支撑座7包括呈矩形状的底板以及沿底板的四个角落凸出的卡接凸台，第一卡接凸台71和第二卡接凸台72之间形成用于限制载气通道21的第一限位部。第二卡接凸台72和第三卡接凸台73之间形成用于限制第二溶液通道23的第二限位部。第三卡接凸台73和第四卡接凸台74之间形成用于限制混合输出通道24的第三限位部。第一卡接凸台71和第四卡接凸台74之间形成用于限制第一溶液通道22的第四限位
部。第一支撑限位座和第二支撑限位座均优选用m3十字沉头螺钉与壳体51固定连接。
63.如图6和图7所示，在本实施例中，集成式气液分离器2还包括与载气通道21连接的气相输入管81、与第一溶液通道22连接的第一液相输入管82、与第二溶液通道23连接的第二液相输入管83、与排废管17连接的排废输出管84、与预排废管33连接的预排废输出管85、与出气管31连接的气相输出管86。优选的，气相输入管81从上方伸入到壳体51内部；第一液相输入管82和第二液相输入管83从壳体51下方伸入到壳体51内部；排废输出管84和预排废输出管85从下方伸出壳体51，气相输出管86从上方伸出壳体51。
64.本实施例中的管线之间均采用螺纹的方式连接，在气液分离装置1、混合反应器2和二级分离器3上开设有外螺纹，在管线上开设有内螺纹，使连接结构无死区，保证气、液流体更顺畅且便于清洗，能够减小污染概率，减小记忆效应以及提高气密性。管线贯穿壳体51的部分均套设有护线圈，用于对管线进行保护和约束。
65.本实施例将混合反应器2、气液分离装置1和二级分离器3集成在外壳5中，并在外壳5中还灌封有环氧树脂，环氧树脂能够填充外壳5内部的空隙，使集成后的组件固定，起到缓冲保护、免维护的作用，解决因材质易损导致的经常更换的问题。集成式气液分离器的装配过程具体为，第一步，将第一限位支撑座6和第二限位支撑座7固定在壳体51中；第二步，将混合反应器2、气液分离装置1和二级分离器3与管线的连接布装；第三步，将气液分离装置1和二级分离器3安装在第一限位支撑座6上，同时将混合反应器2固定在第二限位支撑座7上；第四步，将环氧树脂灌封到壳体51中，并等待环氧树脂固化；第五步，将盖体52与壳体51固定。
66.在本实施例中，混合反应器2、气液分离装置1和二级分离器3均为单独的零部件；在一些实施例中，可选择将混合反应器2、气液分离装置1和二级分离器3共三个零部件或者将混合反应器2和气液分离装置1共两个零部件或者将气液分离装置1和二级分离器3共两个零部件设计成一体成型结构，使气液分离器的集成化程度更高。
67.本实施例中的气液分离装置1、进样反应系统和集成式气液分离器应用在原子荧光分析技术中。通过载气通道21向混合反应器2中注入载气，通过第一溶液通道22向混合反应器2中注入样品溶液，通过第二溶液通道23向混合反应器2中同步注入还原剂溶液。载气在混合反应器2中促进样品溶液和还原剂溶液混合，使样品溶液和还原剂溶液在混合反应器2中生成少量气态氢化物；载气载带气态氢化物跟随混合的样品溶液和还原剂溶液进入到气液分离装置1中。混合的样品溶液和还原剂溶液在气液分离装置1的下型腔13中剧烈反应，从而生成大量的气态氢化物；载气载带气态氢化物经过收口部14进入到上型腔12中，气态氢化物在上型腔12中扩散并使其夹杂的水汽和少量飞溅到上型腔12中的液体凝结在上型腔12的内壁，并快速回流至下腔中，以完成第一次气液分离。完成第一次气液分离器的气态氢化物进入到二级分离器3中，进行第二次气液分离，第二次气液分离后的气态氢化物离开二级分离器3进入到原子化器中。由于进入原子化器中的气态氢化物的水汽含量较少，测试的精确性高，不会出现荧光猝灭的现象。并且集成式气液分离器的管线较短，体积较小，还能够减少交叉污染，提高灵敏度。
68.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
69.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。