散射式過程濁度計的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種散射式過程濁度計，用于連續(xù)或準連續(xù)地測量透明樣本瓶中的液體樣本、例如飲用水的濁度。
【背景技術(shù)】
[0002]通過將測量光束投射到瓶內(nèi)的液體樣本中，散射式濁度計確定懸浮在樣本瓶內(nèi)的液體樣本中的固體顆粒的濃度。設(shè)置在試管體外部的光學濁度傳感器檢測由懸浮固體顆粒以相對于光束軸線通常90°的角度散射的光的量。在過程濁度計中，由樣本瓶限定的樣本體積內(nèi)的液體樣本連續(xù)、準連續(xù)或定期更換以向控制電路持續(xù)地提供濁度值，以控制液體濁度。濁度計的測量頻率或響應(yīng)時間被限定為樣本更換時間，這個時間是在規(guī)定等級中、如例如99%地完全更換瓶內(nèi)的樣本所需的時間。濁度計的測量頻率越高，控制電路的反應(yīng)時間越短，并且控制電路的反應(yīng)時間越短，控制電路的控制質(zhì)量越好。
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)的散射式過程池度計中，單獨的瓶頭被設(shè)置在瓶開口上，從而與樣本瓶一起限定封閉的樣本體積。瓶頭具有樣本入口和樣本出口，兩者都位于瓶頭的端壁，即，位于相對于柱形樣本瓶的縱軸線的橫切面中的端壁。這種布置的樣本更換時間是30到120秒。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的一個目標在于提供一種用于以減小的樣本更換時間測量液體樣本的濁度的散射式過程濁度計。
[0005]利用具有權(quán)利要求1的特征的散射式過程濁度計來解決該目標。
[0006]透明的樣本瓶和單獨的瓶頭兩者為液體樣本限定樣本體積。樣本體積的側(cè)向內(nèi)表面是柱形的。樣本入口和樣本出口都被設(shè)置在瓶頭處，液體樣本通過所述樣本入口流入樣本體積，液體樣本通過所述樣本出口流出樣本體積。根據(jù)本發(fā)明，樣本入口沒有被布置在瓶頭的頂部表面處，而是被布置在瓶頭的柱形側(cè)向表面處。樣本入口被布置為在軸向上比樣本出口更接近樣本瓶，使得如果樣本瓶和瓶頭豎直直立的話入口被布置在出口之下。
[0007]樣本入口的入口軸線是樣本排出管的空間中軸線，從而與從樣本入口流入樣本體積的液體流的流動矢量一致。因為入口是錐形的，所以入口軸線不相對于入口的平面成直角。
[0008]樣本入口的入口軸線相對于入口橫切平面以10°到80°的傾角傾斜。入口橫切平面是被布置為與由樣本體積柱限定的縱軸線成直角的平面。換句話說，樣本入口被取向為在樣本瓶方向上具有豎直分量，使得流入樣本體積的液體的流動矢量具有豎直分量。
[0009]入口軸線還相對于柱的半徑線成大于15°的切角的角度，使得流入樣本體積的液體的流動矢量具有切向分量或者被取向為剛好相切，其會對應(yīng)于大約90°的切角。
[0010]因此，流入樣本體積的液體沿著樣本體積的側(cè)向內(nèi)表面以螺旋線流到樣本瓶的底部。液體的流動沖擊向后反射并且在樣本瓶的底壁處減少，使得液體在瓶頭方向上回流通過樣本體積的中心區(qū)域。在回流液體的方向上觀察，樣本出口被布置在樣本入口后面，使得液體在不與通過樣本入口流入樣本體積的液體碰撞的情況下能夠在樣本入口后面徑向地向外擴張。
[0011]實驗已經(jīng)表明樣本入口和樣本出口的這種布置允許將樣本更換間隔顯著減小到少于20到30秒。短的樣本更換間隔導致增加的測量頻率，使得反應(yīng)時間減少并且控制電路的控制質(zhì)量被相應(yīng)地改進。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，瓶頭具有光阱結(jié)構(gòu)并且樣本入口被軸向地設(shè)置在光阱結(jié)構(gòu)之外。光阱結(jié)構(gòu)被布置為與樣本瓶的底壁相對，并且如果測量光束軸向地被引導穿過瓶底壁進入樣本體積的話是特別有利的。通常，光阱結(jié)構(gòu)能夠以許多不同方式實現(xiàn)。但是許多光阱結(jié)構(gòu)從瓶頭軸向端軸向地延伸進入樣本體積，使得流體的橫截面積被光阱結(jié)構(gòu)減小。因此，回流的樣本液體能夠被光阱結(jié)構(gòu)迫使徑向地向外。因為樣本入口軸向地被布置在光阱結(jié)構(gòu)之外，即，具有到光阱結(jié)構(gòu)的軸向距離，所以回流的樣本液體流不與流入的樣本液體流碰撞。
[0013]優(yōu)選的，光阱結(jié)構(gòu)是從瓶頭的軸向端軸向延伸的錐形光阱體。光阱體相對于縱軸線的錐角優(yōu)選小于45°。從樣本出口觀察時，樣本入口優(yōu)選軸向地被布置在錐形光阱體的尖端之外。
[0014]錐形光阱體是有效的光阱結(jié)構(gòu)并且還允許回流的樣本液體流沿著光阱錐體的層狀軸向流動。錐體越陡，光阱效應(yīng)和沿錐體流動的液體的層流質(zhì)量越好。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，樣本出口被布置在樣本體積的軸向頂端。如果光阱結(jié)構(gòu)被設(shè)置為錐形，則出口被設(shè)置在錐體的基平面中并且臨近錐體底部。如果沒有設(shè)置光阱結(jié)構(gòu)并且瓶頭的軸向端被設(shè)置成平面端壁，那么樣本出口能夠被布置在端壁的中間。
[0016]優(yōu)選的，瓶頭的內(nèi)表面完全是黑色且無光澤的，以改進瓶頭的吸光質(zhì)量。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，柱形樣本體積的直徑為5mm至30mm，并且優(yōu)選為1mm至20mm，使得柱形樣本體積的直徑較小。由于柱形樣本體積的直徑較小，樣本體積的總體積顯著減小。因此，樣本更換間隔也顯著減小。
[0018]優(yōu)選的，入口軸線的傾角為45°到75°。傾角優(yōu)選地被選擇，以產(chǎn)生以最多250°到200°的轉(zhuǎn)動角向下到樣本瓶底壁的螺紋狀或螺旋狀的樣本流路徑，使得流入的樣本流不與其自身沖突。轉(zhuǎn)動角受到瓶的縱向長度和傾角影響并且也稍微受液體流入速度影響。
[0019]優(yōu)選的，樣本入口至樣本瓶的底壁的軸向距離大于30mm并且優(yōu)選小于150mm。軸向距離應(yīng)該盡可能小以避免螺旋狀的樣本流延伸大于250°至200°的總轉(zhuǎn)動角，以避免流入的樣本流與其自身沖突。
【附圖說明】
[0020]參照附圖描述本發(fā)明的一個實施例，在這些附圖中，
[0021]圖1示出了具有由樣本瓶和瓶頭限定的樣本體積的過程濁度計，在瓶頭處設(shè)置有樣本入口和樣本出口，
[0022]圖2是圖1的入口平面I1-1I的橫截面，和
[0023]圖3是瓶頭的展開的側(cè)向表面。
【具體實施方式】
[0024]圖1示意性示出了用于準連續(xù)地測量液體樣本19 (例如飲用水)的濁度的散射式過程濁度計10。
[0025]濁度計10具有透明的柱形樣本瓶20以及封閉樣本瓶20的頂部開口的不透明的瓶頭30。瓶頭30和樣本瓶20 —起包圍和限定完全填滿液體樣本19的樣本體積1