一种基于粉状试剂的快速溶解系统的制作方法

1.本发明涉及试剂制备领域，尤其涉及一种基于粉状试剂的快速溶解系统。


背景技术：

2.在试剂制备过程中，经常需要对各种粉状试剂进行溶解，为了加速溶解需要人工进行晃动或者搅拌，不仅浪费人力，而且经常出现粉状试剂溶解不均匀、溶解效率低下或者对试剂造成污染等问题，针对一些溶解度随温度升高而增大的粉状试剂，目前市面上的一些加快溶解设备，虽然可以在一定温度下自动进行搅拌，但是无法对粉状试剂的实时溶解情况进行监测和调节，并且未考虑到气压对粉状试剂溶解的影响，无法做到保证不污染试剂的前提下提高粉状试剂的溶解速度。
3.中国专利cn207085790u公开了药粉加速溶解装置，其技术特征为试剂瓶的内壁设有若干搅拌杆，每根搅拌杆的侧面均设有若干搅拌柱，只通过搅拌加快药粉溶解速度，未考虑到温度与气压等因素，无法充分提高药粉溶解速度。


技术实现要素：

4.为此，本发明提供一种基于粉状试剂的快速溶解系统，可以解决现有技术中无法根据粉状试剂溶解过程中的加热温度和超声波发生器的超声波频率对所述混合罐内各参数进行调节以提高粉状试剂的溶解速度的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供一种基于粉状试剂的快速溶解系统，包括：
6.混合装置，其用于将粉状试剂与溶剂混合，溶解粉状试剂，所述混合装置包括用于盛放溶剂的混合罐、用于振荡所述混合罐的振荡机构，其中，所述振荡机构包括为混合罐振荡提供动力的若干超声波发生器；
7.加热装置，其设置于所述混合装置下方，用于对所述混合罐水浴加热；
8.排气装置，其与所述混合罐相连接，用于对所述混合罐内的气压进行调节，所述排气装置包括若干排气阀；
9.中控装置，其与所述混合装置、所述加热装置以及所述排气装置相连接，所述中控装置根据待溶解粉状试剂的质量确定加热装置的加热温度，并根据混合罐内混合物的质量和混合罐各区域的遮光度对所述各超声波发生器的超声波频率进行调节，以使粉状试剂的溶解速度符合预设标准。
10.进一步地，所述中控装置获取待溶解的粉状试剂质量m，并将获取的粉状试剂质量与预设粉状试剂质量m相比较，对所述加热装置的加热温度进行调节，其中，
11.当m≤m时，所述中控装置不对所述加热装置的加热温度进行调节；
12.当m＞m时，所述中控装置升高所述加热装置的加热温度h至h’，设定h’＝h
×
(1 (m/m/5))。
13.进一步地，当所述混合罐内的溶剂温度达到加热温度，将待溶解的粉状试剂加入混合罐以形成混合物，所述中控装置将获取的混合物的质量g与预设混合物质量g相比较，
对所述各超声波发生器的超声波频率进行调节，其中，
14.当g≤g时，所述中控装置不对所述各超声波发生器的超声波频率进行调节；
15.当g＞g时，所述中控装置增大所述各超声波发生器的超声波频率f至f’，设定f’＝f
×
(1 |g-g|/g)
1/2
。
16.进一步地，所述中控装置以所述混合罐底部中心为原点，以横向为x轴，以纵向为y轴建立直角坐标系，将混合物平均分为4个区域，其中，第一超声波发生器控制第一区域、第二超声波发生器控制第二区域、第三超声波发生器控制第三区域、第四超声波发生器控制第四区域，所述超声波发生器对混合物振荡预设时间后，中控装置将获取的第j区域混合物的遮光度qj与预设遮光度q相比较，对第j超声波发生器的超声波频率进行调节，其中，
17.当qj≤q时，所述中控装置不对所述第j超声波发生器的超声波频率进行调节；
18.当qj＞q时，所述中控装置判定增大所述第j超声波发生器的超声波频率f’j至f’j1，设定f’j1＝f’j
×
(1 (qj-q)/q)
1/2
；
19.其中，j＝1，2，3，4。
20.进一步地，所述超声波发生器的超声波频率调节完毕后，所述中控装置根据所述加热装置的实时加热温度h和各超声波发生器的超声波频率平均值f0获取危险度r，设定r＝h
×
f0，中控装置将获取的危险度r与预设危险度r相比较，确定所述混合罐内气压的最大值，其中，
21.当r≤r1时，所述中控装置选取第一预设气压p1作为所述混合罐内气压的最大值；
22.当r1＜r＜r2时，所述中控装置选取第二预设气压p2作为所述混合罐内气压的最大值；
23.当r≥r2时，所述中控装置选取第三预设气压p3作为所述混合罐内气压的最大值；
24.其中，所述中控装置预设危险度r，设定第一预设危险度r1，第二预设危险度r2，中控装置预设气压值p，设定第一预设气压p1，第二预设气压p2，第三预设气压p3，p1＞p2＞p3。
25.进一步地，所述中控装置将所述加热装置的加热温度h与预设加热温度h相比较，对所述混合罐内气压的最大值进行调节，其中，
26.当h’≤h时，所述中控装置不对所述混合罐201内气压的最大值进行调节；
27.当h’＞h时，所述中控装置降低所述混合罐201内气压的最大值pi至pi’，设定pi’＝pi
×
(1-|h-h’|/h/2)；
28.其中，i＝1，2，3。
29.进一步地，所述中控装置获取所述混合罐内的气压p，并将获取的气压p与混合罐内气压最大值pi’相比较，对所述排气阀的开度进行调节，其中，
30.当pi
’‑△
p≤p＜pi’
△
p时，所述中控装置不对所述排气阀的开度进行调节；
31.当p≥pi’
△
p时，所述中控装置增大所述排气阀的开度；
32.其中，
△
p为所述中控装置预设气压误差值。
33.进一步地，所述中控装置获取的所述混合罐内的气压大于等于混合罐内气压最大值pi’与气压误差值的和时，中控装置将所述排气阀的开度s增大至s1，设定s1＝s
×
(1 |pi’
△
p-p|/(pi’
△
p))。
34.进一步地，所述中控装置将所述排气阀的开度s1与预设开度s相比较，对所述排气
阀的开启数量进行调节，其中，
35.当s1≤s时，所述中控装置不对所述排气阀的开启数量进行调节；
36.当s1＞s时，所述中控装置增大所述排气阀的开启数量n至n’，设定n’＝n
×
(s1/s)，当n’不为整数时，向上取整。
37.进一步地，所述中控装置获取粉状试剂完全溶解的时间d，并将获取的溶解时间d与预设溶解时间d相比较，对下一次溶解粉状试剂时所述加热装置的加热温度进行调节，其中，
38.当d≤d时，所述中控装置不对下一次溶解粉状试剂时所述加热装置的加热温度进行调节；
39.当d＞d时，所述中控装置增大下一次溶解粉状试剂时所述加热装置的加热温度。
40.与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明设置有中控装置，所述中控装置根据待溶解粉状试剂的质量对所述加热装置的加热温度进行调节，并根据混合物的质量对所述各超声波发生器的超声波频率进行调节，以使待溶解粉状试剂能够充分溶解，经过预设时间，中控装置将混合物平均分为若干区域，并根据各区域混合物的遮光度对相应超声波发生器的超声波频率进行调节以减小待溶解粉状试剂完全溶解的时间，超声波发生器的超声波频率调节完毕后，中控装置根据实时加热温度和超声波频率确定所述混合罐内的气压值，并根据加热温度对混合罐内的气压最大值进行调节，以确定混合罐内的气压最大值从而避免混合罐爆炸，中控装置根据待溶解粉状试剂完全溶解的溶解时间，对加热装置的加热温度进行调节，以使下次粉状试剂的溶解速度符合预设标准。本发明通过对加热温度、超声波频率以及混合罐内的气压进行调节，使待溶解粉状试剂的溶解速度符合预设标准。
41.尤其，当所述中控装置获取的粉状试剂质量大于预设粉状试剂质量时，说明加入的粉状试剂较多，增大所述加热装置的加热温度可以增大溶剂的溶解度，并加快粉状试剂的溶解速度。
42.尤其，当所述中控装置获取的混合物质量大于预设混合物质量时，说明混合物质量较大，为了能够加快溶解，中控装置增大所述各超声波发生器的超声波频率，以提高对混合物的振荡。
43.尤其，经过预设时间，当所述中控装置获取的某区域混合物的遮光度大于预设遮光度时，说明该区域内存在较多未溶解的粉状试剂，为了使该区域的粉状试剂尽快溶解，中控装置判定增大控制该区域的超声波发生器的超声波频率。
44.尤其，处于高温、振荡中的混合罐容易发生爆炸风险，因此，所述中控装置根据所述加热装置的加热温度和所述超声波发生器的超声波频率获取危险度，并根据获取的危险度选取混合罐内气压极限值，以判定混合罐内压力不超过获取的极限值，避免混合罐产生爆炸的风险，更进一步的，由于温度对气压的影响较大，温度过高将导致气压增速过快，为避免温度升高气压变化过快而导致混合罐的安全问题，中控单元根据当前混合罐的温度降低混合罐气压最大值调节避免混合罐出现危险。
45.尤其，所述中控装置通过启动所述排气阀对所述混合罐内的气压进行调节，当混合罐内的气压大于等于混合罐内气压最大值pi’与气压误差值的和，说明混合罐内气压较大，为了尽快将混合罐内气压降低到预设标准，中控装置增大所述排气阀的开度，为了避免排气阀开度过大，影响排气效果，中控装置将获取的排气阀开度与预设开度相比较，对排气
阀数量进行调节。
46.尤其，当所述中控装置获取的本次粉状试剂完全溶解的时间大于预设时间时，说明本次粉状试剂的溶解速度还是比较慢，为了更快地对粉状试剂进行溶解，中控装置判定增大所述加热装置的加热温度。
附图说明
47.图1为发明实施例基于粉状试剂的快速溶解系统结构示意图；
48.图2为发明实施例混合物分区示意图。
具体实施方式
49.为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
50.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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。
51.此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，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；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
52.请参阅图1所示，其为本发明实施例基于粉状试剂的快速溶解系统结构示意图，包括，支撑装置，其用于支撑混合罐，所述支撑装置包括用于与混合罐接触的固定块101、与所述固定块相连接的支撑杆102；混合装置，其用于将粉状试剂与溶剂混合，溶解粉状试剂，所述混合装置包括用于盛放溶剂的所述混合罐201、用于振荡混合罐的振荡机构，其中，所述振荡机构包括为混合罐振荡提供动力设置于放置槽外壁两侧的若干超声波发生器202；加热装置，其设置于所述混合装置下方，用于对所述混合罐进行水浴加热，其中，所述加热装置包括盛放水的所述放置槽301、设置于放置槽底部用于加热的加热块302；排气装置，其与所述混合罐通过密封盖401相连接，用于对所述混合罐内的气压进行调节，所述排气装置包括若干排气阀402、与所述排气阀相连接为排气提供动力的电机403；
53.中控装置，其与所述混合装置、所述加热装置以及所述排气装置相连接，所述中控装置根据待溶解粉状试剂的质量对加热装置的加热温度进行调节，在所述混合罐内溶剂温度达到加热温度时，将待溶解的粉状试剂加入混合罐201以形成混合物，中控装置根据混合物的质量对所述各超声波发生器202的超声波频率进行调节，经过预设时间，中控装置将混合物平均分为若干区域，并获取各区域混合物的遮光度，中控装置将获取的各区域混合物遮光度与预设遮光度相比较，对相应超声波发生器的超声波频率进行调节，超声波发生器的超声波频率调节完毕后，中控装置根据加热装置的加热温度和各超声波发生器202的超声波频率获取危险度，中控装置将获取的危险度与预设危险度相比较确定混合罐201内气压的最大值，并根据加热装置的加热温度对混合罐201内气压的最大值调节，中控装置启动
所述排气阀对混合罐201中的气压进行调节，以加快粉状试剂的溶解速度，当粉状试剂完全溶解后，中控装置获取溶解时间，并将获取的溶解时间与预设时间相比较，对下一次溶解粉状试剂时所述加热装置的加热温度进行调节，以使下次粉状试剂的溶解速度符合预设标准。
54.所述中控装置获取待溶解的粉状试剂质量m，并将获取的粉状试剂质量与预设粉状试剂质量m相比较，对所述加热装置的加热温度进行调节，其中，
55.当m≤m时，所述中控装置不对所述加热装置的加热温度进行调节；
56.当m＞m时，所述中控装置升高所述加热装置的加热温度h至h’，设定h’＝h
×
(1 (m/m/5))。
57.具体而言，当所述中控装置获取的粉状试剂质量大于预设粉状试剂质量时，说明加入的粉状试剂较多，增大所述加热装置的加热温度可以增大溶剂的溶解度，并加快粉状试剂的溶解速度。
58.当所述混合罐内的溶剂温度达到加热温度，将待溶解的粉状试剂加入混合罐201以形成混合物，所述中控装置将获取的混合物的质量g与预设混合物质量g相比较，对所述各超声波发生器202的超声波频率进行调节，其中，
59.当g≤g时，所述中控装置不对所述各超声波发生器202的超声波频率进行调节；
60.当g＞g时，所述中控装置增大所述各超声波发生器202的超声波频率f至f’，设定f’＝f
×
(1 |g-g|/g)
1/2
。
61.具体而言，当所述中控装置获取的混合物质量大于预设混合物质量时，说明混合物质量较大，为了能够加快溶解，中控装置增大所述各超声波发生器202的超声波频率，以提高对混合物的振荡。
62.所述中控装置以所述混合罐底部中心为原点，以横向为x轴，以纵向为y轴建立直角坐标系，将混合物平均分为4个区域，其中，第一超声波发生器2021控制第一区域1、第二超声波发生器2022控制第二区域2、第三超声波发生器2023控制第三区域3、第四超声波发生器2024控制第四区域4，所述超声波发生器对混合物振荡预设时间后，中控装置将获取的第j区域混合物的遮光度qj与预设遮光度q相比较，对第j超声波发生器的超声波频率进行调节，其中，
63.当qj≤q时，所述中控装置不对所述第j超声波发生器的超声波频率进行调节；
64.当qj＞q时，所述中控装置判定增大所述第j超声波发生器的超声波频率f’j至f’j1，设定f’j1＝f’j
×
(1 (qj-q)/q)
1/2
；
65.其中，j＝1，2，3，4。
66.具体而言，本发明对混合物的分区情况不做具体限定，本发明实施例提供一种优选实施方案，请参阅图2所示，其为本发明实施例混合物分区示意图，所述中控装置以所述混合罐底部中心为原点将混合物平均分为4个区域，包括第一区域1、第二区域2、第三区域3以及第四区域4，控制第一区域振动频率的第一超声波发生器2021、控制第二区域振动频率的第二超声波发生器2022、控制第三区域振动频率的第三超声波发生器2023以及控制第四区域振动频率的第四超声波发生器2024。
67.具体而言，经过预设时间，当所述中控装置获取的某区域混合物的遮光度大于预设遮光度时，说明该区域内存在较多未溶解的粉状试剂，为了使该区域的粉状试剂尽快溶
解，中控装置判定增大控制该区域的超声波发生器的超声波频率。
68.所述超声波发生器的超声波频率调节完毕后，所述中控装置根据所述加热装置的实时加热温度h和各超声波发生器的超声波频率平均值f0获取危险度r，设定r＝h
×
f0，中控装置将获取的危险度r与预设危险度r相比较，确定所述混合罐内气压的最大值，其中，
69.当r≤r1时，所述中控装置选取第一预设气压p1作为所述混合罐内气压的最大值；
70.当r1＜r＜r2时，所述中控装置选取第二预设气压p2作为所述混合罐内气压的最大值；
71.当r≥r2时，所述中控装置选取第三预设气压p3作为所述混合罐内气压的最大值；
72.其中，所述中控装置预设危险度r，设定第一预设危险度r1，第二预设危险度r2，中控装置预设气压值p，设定第一预设气压p1，第二预设气压p2，第三预设气压p3，p1＞p2＞p3。
73.所述中控装置将所述加热装置的实时加热温度h与预设加热温度h相比较，对所述混合罐内气压的最大值进行调节，其中，
74.当h’≤h时，所述中控装置不对所述混合罐201内气压的最大值进行调节；
75.当h’＞h时，所述中控装置降低所述混合罐201内气压的最大值pi至pi’，设定pi’＝pi
×
(1-|h-h’|/h/2)；
76.其中，i＝1，2，3。
77.具体而言，处于高温、振荡中的混合罐容易发生爆炸风险，因此，所述中控装置根据所述加热装置的加热温度和所述超声波发生器的超声波频率获取危险度，并根据获取的危险度选取混合罐内气压极限值，以判定混合罐内压力是否超过获取的极限值，避免混合罐产生爆炸的风险，更进一步的，由于温度对气压的影响较大，温度过高将导致气压增速过快，为避免温度升高气压变化过快而导致混合罐的安全问题，中控单元根据当前混合罐的温度降低混合罐气压最大值，避免混合罐出现危险。
78.所述中控装置获取所述混合罐201内的气压p，并将获取的气压p与混合罐201内气压最大值pi’相比较，对所述排气阀402的开度进行调节，其中，
79.当pi
’‑△
p≤p＜pi’
△
p时，所述中控装置不对所述排气阀402的开度进行调节；
80.当p≥pi’
△
p时，所述中控装置增大所述排气阀402的开度；
81.其中，
△
p为所述中控装置预设气压误差值。
82.所述中控装置获取的所述混合罐内的气压大于等于混合罐201内气压最大值pi’与气压误差值的和时，中控装置将所述排气阀402的开度s增大至s1，设定s1＝s
×
(1 |pi’
△
p-p|/(pi’
△
p))。
83.所述中控装置将所述排气阀402的开度s1与预设开度s相比较，对所述排气阀402的开启数量进行调节，其中，
84.当s1≤s时，所述中控装置不对所述排气阀402的开启数量进行调节；
85.当s1＞s时，所述中控装置增大所述排气阀402的开启数量n至n’，设定n’＝n
×
(s1/s)，当n’不为整数时，向上取整。
86.具体而言，所述中控装置通过启动所述排气阀对所述混合罐201内的气压进行调节，当混合罐201内的气压大于等于混合罐201内气压最大值pi’与气压误差值的和，说明混合罐内气压较大，为了尽快将混合罐内气压降低到预设标准，中控装置增大所述排气阀402
的开度，为了避免排气阀402开度过大，影响排气效果，中控装置将获取的排气阀402开度与预设开度相比较，对排气阀402数量进行调节。
87.所述中控装置获取粉状试剂完全溶解的时间d，并将获取的溶解时间d与预设溶解时间d相比较，对下一次溶解粉状试剂时所述加热装置的加热温度进行调节，其中，
88.当d≤d时，所述中控装置不对下一次溶解粉状试剂时所述加热装置的加热温度进行调节；
89.当d＞d时，所述中控装置增大下一次溶解粉状试剂时所述加热装置的加热温度。
90.具体而言，当所述中控装置获取的本次粉状试剂完全溶解的时间大于预设时间时，说明本次粉状试剂的溶解速度还是比较慢，为了更快地对粉状试剂进行溶解，中控装置判定增大所述加热装置的加热温度。
91.具体而言，本发明对所述基于粉状试剂的快速溶解系统的具体实施方式不做具体限定，本发明提供一种优选实施方案，其中，所述中控装置将获取的待溶解粉状氯化钠质量60g与预设粉状试剂质量50g相比较，将所述加热装置的加热温度50℃升高至62℃，当所述混合罐201内的溶剂温度达到62℃时，将氯化钠加入混合罐201中形成混合物，中控装置获取混合物的质量460g小于等于预设混合物质量500g，中控装置不对超声波发生器202的超声波频率进行调节，为30khz，经过预设时间2min，中控装置获取各区域的遮光度，其中，第一区域的遮光度为18％小于预设遮光度20％，中控装置不对第一超声波发生器2021的超声波频率进行调节，
92.第二区域的遮光度为27％大于预设遮光度20％，中控装置对第二超声波发生器2022的超声波频率进行调节，根据设定公式将第二超声波发生器2022的超声波频率调节至35khz，第三区域的遮光度为30.4％大于预设遮光度20％，中控装置将第三超声波发生器2023的超声波频率调节至37khz，第四区域的遮光度为32.1％大于预设遮光度20％，中控装置将第四超声波发生器2024的超声波频率调节38khz，各超声波发生器的超声波频率调节完毕后，中控装置根据此时的加热温度62℃以及各超声波发生器的超声波频率平均值35khz获取危险度，并将获取的危险度2.17
×
105与第一预设危险度3
×
105、第二预设危险度4
×
105相比较，选取第一预设气压即1.6个大气压作为混合罐内气压最大值，此外，中控单元还设置有第二预设气压1.4个大气压、第三预设气压1.2个大气压，中控装置将此时的加热温度62℃与预设加热温度60℃相比较，降低混合罐201内气压的最大值1.58，当中控装置获取混合罐201内的气压2.2个大气压大于所述混合罐内气压的最大值与气压误差值的和，即1.7个大气压(气压误差值为0.1个大气压)，中控装置增大所述排气阀402的开度30％到41％，排气阀的开度41％小于中控单元预设开度50％，不对排气阀402的开启数量即设置的2个工作中的排气阀402数量进行调节，溶解完成后，中控装置获取完全溶解的时间4min小于预设溶解时间5min，中控装置不对下一次溶解粉状试剂时加热装置的加热温度进行调节。
93.至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。