本發(fā)明涉及一種原子光譜分析儀器領(lǐng)域，特別是關(guān)于一種用于火焰原子熒光光譜儀的雙曲渦旋式傳輸室。

背景技術(shù)：

火焰原子熒光光譜儀，突破了氫化物發(fā)生法原子熒光光譜儀原理上的限制，拓展了原子熒光儀器的檢測元素，可以測試au、ag、cu、cd、zn、cr、co、ni、pb、fe、in、mn、hg、te等元素，特別是在測試微量金方面，取得了顯著的成果。用火焰法測試au時(shí)，其靈敏度已經(jīng)超過石墨爐原子吸收方法，并且線性范圍大大超過石墨爐原子吸收方法，但其運(yùn)行費(fèi)用卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于石墨爐原子吸收方法。

火焰原子熒光光譜儀檢測范圍寬，完全能夠滿足更多微量元素的測試，并將替代部分進(jìn)口原子光譜儀器。被廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、地質(zhì)找礦、應(yīng)急事件處理、石油化工、輕工、農(nóng)林、土肥、環(huán)保、飼料、生物、醫(yī)藥、衛(wèi)生疾控、科研、教學(xué)、食品、保健品、環(huán)境以及電子電器等各個(gè)領(lǐng)域的重金屬、貴金屬和有色金屬元素的測定。

霧化室是火焰原子熒光光譜儀原子化系統(tǒng)的核心零部件，其作用是使樣品元素與燃?xì)膺M(jìn)行充分混合。市面上已有的霧化室存在以下缺點(diǎn)：1、結(jié)構(gòu)上，老的霧化室由腔室、腔室內(nèi)的隔層等構(gòu)成，隔層將腔室分為上下層，隔層為斜平面結(jié)構(gòu)，和霧化氣體直接碰撞，易產(chǎn)生液體凝結(jié)，影響霧化氣體的傳輸效率。2、燃?xì)馊肟谠陟F化室側(cè)面，燃?xì)庵挥幸粋€(gè)噴射口，和霧化氣體混合不均勻，影響燃燒后的火焰的穩(wěn)定性。3、材料上沒有特殊處理，容易產(chǎn)生液體掛壁，影響霧化氣體的傳輸效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種用于火焰原子熒光光譜儀的雙曲渦旋式傳輸室，其混合均勻，能有效提高霧化氣體的混合效率，進(jìn)而提高燃燒后的火焰的穩(wěn)定性，并可以量化生產(chǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種用于火焰原子熒光光譜儀的雙曲渦旋式傳輸室，其特征在于包括傳輸室本體和霧化器固定套筒，所述傳輸室本體內(nèi)設(shè)置有一體成型的雙曲線旋轉(zhuǎn)收縮單元和球體渦旋混合單元，所述雙曲線旋轉(zhuǎn)收縮單元一端與所述霧化器固定套筒連接，另一端與所述球體渦旋混合單元連接；在靠近所述霧化器固定套筒側(cè)的所述雙曲線旋轉(zhuǎn)收縮單元一端還與廢液自動(dòng)排出結(jié)構(gòu)連接；所述球體渦旋混合單元頂部與所述陣列火焰匯聚式原子化器連接，所述球體渦旋混合單元底部與導(dǎo)流管一端連接；所述導(dǎo)流管另一端連接至所述雙曲線旋轉(zhuǎn)收縮單元與所述廢液自動(dòng)排出結(jié)構(gòu)連接處，且所述導(dǎo)流管呈傾斜設(shè)置。

進(jìn)一步，所述霧化器固定套筒內(nèi)側(cè)采用凸臺(tái)式結(jié)構(gòu)；在所述霧化器固定套筒中心位置處設(shè)置有進(jìn)氣通道，所述進(jìn)氣通道的出口與設(shè)置在凸臺(tái)上的噴霧器噴嘴連通，所述噴霧器噴嘴位于所述雙曲線旋轉(zhuǎn)收縮單元內(nèi)；所述進(jìn)氣通道的入口端與載氣通道和樣品通道連接；在所述霧化器固定套筒的凸臺(tái)上，圍繞所述噴霧器噴嘴周向間隔設(shè)置有若干燃?xì)鈬娍住?/p>

進(jìn)一步，所述雙曲線旋轉(zhuǎn)收縮單元依次由入口段、收縮段、喉道和擴(kuò)散段一體成型；所述入口段采用圓柱型結(jié)構(gòu)，所述入口段一端與所述霧化器固定套筒連接，所述入口段另一端與所述收縮段的大端連接，所述收縮段的小端經(jīng)所述喉道和擴(kuò)散段與所述球體渦旋混合單元連接，所述入口段與所述收縮段之間與所述廢液自動(dòng)排出結(jié)構(gòu)連接。

進(jìn)一步，所述球體渦旋混合單元采用球形腔體。

進(jìn)一步，所述傳輸室本體上設(shè)置有安裝孔。

進(jìn)一步，所述傳輸室本體上設(shè)置有與所述球體渦旋混合單元頂部連通的連接端口，該連接端口用于與所述陣列火焰匯聚式原子化器連接。

進(jìn)一步，所述雙曲渦旋式傳輸室采用疏水材料制成。

進(jìn)一步，所述雙曲渦旋式傳輸室的設(shè)置如下：1)雙曲線旋轉(zhuǎn)收縮單元的收縮段和擴(kuò)散段采用兩段不同單葉雙曲面，它們頂點(diǎn)相同，離心率不同，收縮段離心率小于擴(kuò)散段離心率；2)設(shè)置收縮段尺寸：設(shè)入口段直徑為d，收縮段的大端直徑與入口段直徑相同，則收縮段的大端直徑也為d，收縮段的小端直徑與喉道直徑相同，喉道直徑為1/2.5d～1/4d；結(jié)合入口段輸入流量、輸入壓力、輸出壓力以及氣霧混合效果，確定收縮段長度；3)根據(jù)收縮段的大端直徑、喉道直徑和收縮段長度，結(jié)合雙曲線的焦點(diǎn)在x軸上時(shí)的方程，采用待定系數(shù)法求出參數(shù)b值，進(jìn)而得到收縮段曲線表達(dá)式：令收縮段的大端半徑為x，則2x＝d；喉道半徑為a，收縮段長度為y，將這些參數(shù)代入雙曲線的焦點(diǎn)在x軸上時(shí)的方程：x²/a²-y²/b²＝1；進(jìn)而求出參數(shù)b，得到收縮段曲線表達(dá)式；4)為了保證導(dǎo)流管的導(dǎo)流效果和燃?xì)夂痛郎y樣品氣溶膠的混勻效果，球體渦旋混合單元的球體半徑大于0.8d，小于d。

本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、本發(fā)明雙曲渦旋式傳輸室采用雙曲線旋轉(zhuǎn)收縮單元和球體渦旋混合單元構(gòu)成，根據(jù)霧化器的流量，設(shè)計(jì)雙曲線的曲率和球體半徑。雙曲線旋轉(zhuǎn)收縮單元提高了霧化氣體的傳輸效率；球體渦旋混合單元使霧化氣體經(jīng)過雙曲線旋轉(zhuǎn)收縮結(jié)構(gòu)后再度擴(kuò)張，形成旋渦式氣體傳輸方式，霧化氣體得到充分的均勻混合，提高了霧化氣體的混合效率。2、本發(fā)明設(shè)置多個(gè)燃?xì)鈬娍祝鶆驀@在霧化器噴嘴周圍，和霧化氣體混合更加均勻，提高了霧化氣體的混合效率，提高了燃燒后的火焰的穩(wěn)定性。3、本發(fā)明的雙曲渦旋式傳輸室采用疏水材料制成，不易產(chǎn)生液體掛壁，提高了霧化氣體的傳輸效率。4、本發(fā)明在球體渦旋混合單元底部與雙曲線旋轉(zhuǎn)收縮單元和廢液自動(dòng)排出結(jié)構(gòu)連接處，設(shè)置有導(dǎo)流管，通過導(dǎo)流管將球體渦旋混合單元產(chǎn)生的廢液排出。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的霧化器固定套筒內(nèi)側(cè)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。

如圖1所示，本發(fā)明提供一種用于火焰原子熒光光譜儀的雙曲渦旋式傳輸室，其包括傳輸室本體1和霧化器固定套筒2，傳輸室本體1采用一端開口式結(jié)構(gòu)，位于開口端設(shè)置有霧化器固定套筒2。傳輸室本體1內(nèi)設(shè)置有一體成型的雙曲線旋轉(zhuǎn)收縮單元3和球體渦旋混合單元4，雙曲線旋轉(zhuǎn)收縮單元3一端與霧化器固定套筒2連接，另一端與球體渦旋混合單元4連接。在靠近霧化器固定套筒2側(cè)的雙曲線旋轉(zhuǎn)收縮單元3一端還與廢液自動(dòng)排出結(jié)構(gòu)連接。球體渦旋混合單元4頂部與陣列火焰匯聚式原子化器連接，球體渦旋混合單元4底部與導(dǎo)流管5一端連接；導(dǎo)流管5另一端連接至雙曲線旋轉(zhuǎn)收縮單元3與廢液自動(dòng)排出結(jié)構(gòu)連接處，且導(dǎo)流管5呈傾斜設(shè)置，位置由球體渦旋混合單元4向雙曲線旋轉(zhuǎn)收縮單元3與廢液自動(dòng)排出結(jié)構(gòu)連接處逐漸降低。使用時(shí)，根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)氣體傳輸原理，燃?xì)夂痛郎y樣品氣溶膠在雙曲線旋轉(zhuǎn)收縮單元3進(jìn)行初步混合后，傳輸至球體渦旋混合單元4，利用空氣動(dòng)力學(xué)氣體渦旋原理，在球體渦旋混合單元4燃?xì)夂痛郎y樣品氣溶膠進(jìn)一步充分混合均勻后，進(jìn)入陣列火焰匯聚式原子化器。

上述實(shí)施例中，霧化器固定套筒2內(nèi)側(cè)采用凸臺(tái)式結(jié)構(gòu)。在霧化器固定套筒2中心位置處設(shè)置有進(jìn)氣通道6，進(jìn)氣通道6的出口與設(shè)置在凸臺(tái)上的噴霧器噴嘴7連通，噴霧器噴嘴7位于雙曲線旋轉(zhuǎn)收縮單元3內(nèi)。進(jìn)氣通道6的入口端與載氣通道和樣品通道連接，載氣通道與樣品通道呈垂直設(shè)置。在霧化器固定套筒2的凸臺(tái)上，圍繞噴霧器噴嘴7周向間隔設(shè)置有若干燃?xì)鈬娍?(如圖2所示)。使用時(shí)，待測樣品和載氣分別經(jīng)樣品通道和載氣通道進(jìn)入噴霧器噴嘴7內(nèi)，噴霧器噴嘴7將待測樣品霧化后噴入雙曲渦旋式傳輸室，燃?xì)饨?jīng)若干燃?xì)鈬娍?均勻噴入雙曲渦旋式傳輸室，使待測樣品與燃?xì)庠陔p曲渦旋式傳輸室內(nèi)進(jìn)行充分均勻混合形成氣溶膠。其中，本實(shí)施例中載氣為空氣。

上述實(shí)施例中，雙曲線旋轉(zhuǎn)收縮單元3依次由入口段9、收縮段10、喉道11和擴(kuò)散段12一體成型。入口段9采用圓柱型結(jié)構(gòu)，入口段9一端與霧化器固定套筒2連接，入口段9另一端與收縮段10的大端連接，收縮段10的小端經(jīng)喉道11和擴(kuò)散段12與球體渦旋混合單元4連接，待測樣品和燃?xì)鈿馊苣z在截面不斷減小時(shí)將進(jìn)行混合，在喉道11處混合較為充分。擴(kuò)散段12與球體渦旋混合單元4的反射面構(gòu)成擴(kuò)散腔，球體渦旋混合單元4的反射面有利于氣霧流向陣列火焰匯聚式原子化器。入口段9與收縮段10之間與廢液自動(dòng)排出結(jié)構(gòu)連接。

上述各實(shí)施例中，球體渦旋混合單元4采用球形腔體，在球形腔體內(nèi)，燃?xì)夂痛郎y樣品氣溶膠進(jìn)一步混合均勻。

上述各實(shí)施例中，傳輸室本體1上設(shè)置有與球體渦旋混合單元4頂部連通的連接端口，該連接端口用于與陣列火焰匯聚式原子化器連接，使球體渦旋混合單元4內(nèi)混合均勻的燃?xì)夂痛郎y樣品氣溶膠進(jìn)入陣列火焰匯聚式原子化器。

上述各實(shí)施例中，傳輸室本體1上設(shè)置有安裝孔，便于將整個(gè)原子化系統(tǒng)安裝在現(xiàn)有設(shè)備上。

上述各實(shí)施例中，雙曲渦旋式傳輸室采用疏水材料制成，不易產(chǎn)生液體掛壁，提高了霧化氣體的傳輸效率。

其中，雙曲渦旋式傳輸室的設(shè)置如下：

1)雙曲線旋轉(zhuǎn)收縮單元3的收縮段10和擴(kuò)散段12采用兩段不同單葉雙曲面，它們頂點(diǎn)相同，離心率不同，收縮段10離心率小于擴(kuò)散段12離心率；由于擴(kuò)散段12使流體逐漸減速，減小了湍流度，所以壓力損失較小，保障混合效果。

2)設(shè)置收縮段10尺寸：設(shè)入口段9直徑為d，收縮段10的大端直徑與入口段9直徑相同，則收縮段10的大端直徑也為d，收縮段10的小端直徑與喉道11直徑相同，喉道11直徑為1/2.5d～1/4d。結(jié)合入口段9輸入流量、輸入壓力、輸出壓力以及氣霧混合效果，確定收縮段10長度。

3)根據(jù)收縮段10的大端直徑、喉道11直徑和收縮段10長度，結(jié)合雙曲線的焦點(diǎn)在x軸上時(shí)的方程，采用待定系數(shù)法求出參數(shù)b值，進(jìn)而得到收縮段10曲線表達(dá)式：

令收縮段10的大端半徑為x，則2x＝d；喉道11半徑為a，收縮段10長度為y，將這些參數(shù)代入雙曲線的焦點(diǎn)在x軸上時(shí)的方程：

x²/a²-y²/b²＝1；

進(jìn)而求出參數(shù)b，得到收縮段10曲線表達(dá)式。

4)為了保證導(dǎo)流管5的導(dǎo)流效果和燃?xì)夂痛郎y樣品氣溶膠的混勻效果，球體渦旋混合單元4的球體半徑大于0.8d，小于d。

上述各實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，各部件的結(jié)構(gòu)、尺寸、設(shè)置位置及形狀都是可以有所變化的，在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，凡根據(jù)本發(fā)明原理對個(gè)別部件進(jìn)行的改進(jìn)和等同變換，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。