酸蒸清洗器和酸蒸清洗方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及酸蒸清洗器和酸蒸清洗方法，更具体地涉及自动对器皿进行酸蒸清洗的设备和方法。
【背景技术】
[0002]实验室的痕量、超痕量金属元素分析要求所用器皿必须洁净，避免将各种污染物带入样品，以免因器皿不干净而引入的本底值过高而影响最终实验结果。
[0003]目前已有将普通酸以亚沸方式蒸发，得到高纯酸蒸汽，以这样的酸蒸汽来清洗器皿的方法。在现有常见的酸蒸清洗器设计中，在流程控制、废酸处理、加热和温度控制、液位控制方面，通常存在某些问题。
[0004]1、流程控制:
[0005](1)现有的解决方案通常仅仅只能提供第一步的酸蒸清洗步骤，仍需要用户手动对每个器皿逐个用纯水冲洗表面残留的酸液，然后仍需要用户手动将器皿放在鼓风干燥箱烘干或自然风干，非常费时费力。
[0006](2)如果采用鼓风干燥箱烘干的方式，因鼓风干燥箱本身就是金属材料制成，而且对吸入的空气并未做严格的过滤和净化，并且日常还会干燥其他的东西，这种方式将会面临鼓风干燥箱或空气不洁净带来的二次污染问题。
[0007](3)如果采用自然风干的方式，将耗时太长。
[0008]2、废酸处理:
[0009](1)现有的解决方案所产生的酸蒸汽清洗器皿表面后，冷凝为液体(本文中称之为“废酸”)，废酸一般不经任何处理，直接回流到“干净酸”中，继续参与蒸发。
[0010](2)酸蒸清洗之所以要采用亚沸方式蒸发，目的就是为了使蒸发过程变得缓慢，避免液滴携带污染物污染器皿。而这些废酸含有大量的污染物，直接回流到干净酸，会严重污染干净酸，而且随着清洗过程的继续，污染物浓度会越来越高，即使亚沸状态，也无法避免污染物重新污染器皿。从而使得清洗效果大打折扣。
[0011]3、加热和温度控制:
[0012](1)现有的解决方案通常为避免温度传感器被高温强酸轻易地腐蚀，其温度传感器均安装在容器外面，避免与强酸接触，但是这样的安装方式测量的是容器外壁或加热器的温度，无法反映酸液的真实温度，通常溶液温度与容器外壁或加热器的温度要相差10-30 °C，温度的测量误差很大。
[0013](2)现有的解决方案依赖温度控制器来控温，加热器本身不具备自我控温功能。一旦温度控制器失效，加热器将继续加热，造成仪器烧毁甚至实验室火灾的巨大风险。
[0014]4、液位控制:
[0015](1)对于干净酸液的液位控制，现有的解决方案因为是蒸发-冷凝-回流-蒸发的循环模式，故液位在整个过程不会有太大变化，而且内部酸气腾腾，从外部很难观察到液位情况，因此通常没有任何液位监控措施。
[0016](2)对于废酸酸液的液位控制，现有的技术方案通常是直接使废酸酸液回流到干净酸，没有对干净酸液和废酸酸液进行区分，因此对废酸酸液的液位控制没有任何监控措施。
【发明内容】
[0017]鉴于现有技术的上述情况，做出了本发明，需要说明的是，根据本发明实施例的解决方案并不需要解决上述所有问题，只要能够解决上述问题之中的任一个即可。
[0018]根据本发明一个方面，提供了一种用于自动对管式器皿进行酸蒸汽清洗的酸蒸清洗器，包括:原始酸液容器，用于容纳原始酸液；加热器，用于加热原始酸液容器部分，以得到热酸蒸汽；清洗腔，所述器皿的酸蒸汽清洗在清洗腔中进行；双层套管，安装于清洗腔部分中，具有内管和外管，内管和外管紧密接触，在对管式器皿进行酸蒸清洗时，器皿被套在双层套管外部；以及控制器，用于控制各个部件的运行以进行酸蒸清洗工艺，其中内管和外管的四周和/或顶部具有连通的酸蒸汽排出孔，酸蒸汽排出孔与内管的中心连通，内管的中心与酸蒸汽进入通道连接，由此形成酸蒸汽通路，内管的外表面具有沿轴向延伸的凹槽，外管底部具有供水/空气进入的水/气进入孔，以及外管上分布有供水/空气排出的水/气排出孔，所述内管上的凹槽与水/气进入孔连通且与外管上的水/气排出孔连通，水/气进入孔与水/气进入管道连接，由此形成水/气通路。
[0019]上述酸蒸清洗器中，所述凹槽可以为四个，沿内管的外表面圆周间隔90度均匀分布。
[0020]上述酸蒸清洗器中，所述酸蒸汽排出孔的直径可以大于水/气排出孔的直径。
[0021]上述酸蒸清洗器中，所述酸蒸汽排出孔与所述水/气排出孔可以在外管周向呈45度间隔交错排列，且在轴向不处于一个水平面上。
[0022]上述酸蒸清洗器还可以包括:安装于清洗腔部分中的水/空气花洒式喷管，其顶部为花洒形式，分布有多个细孔，以供进入水/空气花洒式喷管从细孔喷出。
[0023]上述酸蒸清洗器中，所述清洗腔壁底部可以具有排废口，供清洗完器皿的废酸、废水、废气中的任一个从排废口排出。
[0024]上述酸蒸清洗器还可以包括上下两层套管架，用于将套管固定于清洗腔中。
[0025]上述酸蒸清洗器中，可以在控制器的控制下进行:酸蒸汽清洗步骤，加热器加热原始酸液容器部分中的酸液，得到的酸蒸汽进入所述双层套管中的内管中心，并经过酸蒸汽排出孔流出，喷到管式器皿的内表面；以及水喷淋步骤，在酸蒸汽清洗步骤之后，水经由压力作用经所述外管底部的水/气进入孔进入到所述内管外表面上的凹槽，并从外管上的水/气排出孔喷出，喷射到器皿的内表面。
[0026]上述酸蒸清洗器中，还可以在控制器的控制下进行:热空气干燥步骤，在水冲洗步骤之后，经加热的空气在压力作用下经所述外管底部的水/气进入孔进入到所述内管外表面上的凹槽，并从外管上的水/气排出孔喷出，喷射到器皿的内表面。
[0027]上述酸蒸清洗器还可以包括与原始酸液容器部分连接的集成式原始酸液位控制部件，配置为将液位管、加液漏斗和排废液阀一体化，原始酸液通过加液漏斗进入原始酸液容器内部，液位管的液位反映原始酸液容器的液位，排废液阀打开时能够排出原始酸液容器中的酸液。
[0028]上述酸蒸清洗器还可以包括非接触式超声波液位传感器，安装在原始酸液容器的外表面，且不与原始酸液容器表面接触，用于自动测量原始酸液容器内的原始酸的液面，并且将测量的指示液面水平的信号传送到控制器，控制器接收该指示液位的信号，当该指示液位的信号低于预定阈值时，控制停止酸蒸清洗工艺。
[0029]上述酸蒸清洗器中，所述加热器可以为PTC加热器。
[0030]上述酸蒸清洗器还可以包括废酸容器、废水容器和废气管，废酸液位监测器，废水液位监测器，纯水液位监测器，其中废酸经排废口进入排废管，再由控制器控制的电磁三通阀自动导入到废酸容器，废水经排废口进入排废管，再由控制器控制的电磁三通阀自动导入到废水容器，废气经排废口进入排废管，再由控制器控制的电磁三通阀自动导入到废水容器，使其带出的水蒸气得到初步冷凝后，废气经废水容器顶部的排气口进入废气管，再从废气管的放置在通风柜内的另外一端安全排放，废酸液位监测器用于监测废液容器中的废液液位，并将废酸液位传送到控制器，当液位超过预定阈值时，控制器控制停止酸蒸清洗工艺，废水液位监测器用于监测废水容器中的废水液位，并将废水液位传送到控制器，当液位超过预定阈值时，控制器控制停止酸蒸清洗工艺，以及纯水液位监测器用于监测纯水容器中的纯水液位，并将纯水液位传送到控制器，当液位低于预定阈值时，控制器控制停止酸蒸清洗工艺。
[0031 ] 上述酸蒸清洗器中，所述废酸液位监测器、废水液位监测器、纯水液位监测器可以为非接触式超声波液位传感器或电阻式压力传感器，当采用非接触式超声波液位传感器时，非接触式超声波液位传感器安装在液体容器的外表面，且不与液体容器表面接触，用于自动测量液体容器内的液面，并且将测量的指示液面水平的信号传送到控制器，当采用电阻式压力传感器时，电阻式压力传感器用于自动感应相应液体容器的重量，并将指示重量的信号传送给控制器。
[0032]上述酸蒸清洗器中，在采用电阻式压力传感器时，废液容器和/或废水容器可以放置于托盘上，托盘可以采用翻边设计，防止废液和/或废水滴到压力传感器内部；以及所述压力传感器设计有漏液排出口，从而在传感器内部有废液进入的情况下，能够排出该漏液。
[0033]上述酸蒸清洗器中，所述压力传感器可以进行PTFE表面喷涂。
[0034]上述酸蒸清洗器还可以包括酸液温度传感器，被置于原始酸液的内部，用于测量原始酸液体的温度；其中控制器设置温度阈值，接收酸液温度传感器测量的温度，将该温度与温度阈值相比较，并相应地控制加热器。
[0035]上述酸蒸清洗器中，所述酸液温度传感器可以为热电偶型温度传感器，两条热电偶导线被置于聚四氟乙烯PTFE毛细管中，PTFE毛细管被置于支撑管中，支撑管被置于原始酸液容器内，PTFE毛细管通过原始酸液容器的器壁上的连接孔延伸到原始酸液容器外。
[0036]上述酸蒸清洗器中，所述支撑管下端可以连接有绕管器，所述支撑管内的PTFE毛细管穿过支撑管内孔出来，并在绕管器上缠绕一周后又经支撑管的孔进入支撑管，然后沿着支撑管向上延伸，最后从支撑管的孔并通过原始酸液容器的器壁上的连接孔延伸到原始酸液容器外，其中热电偶头部分处于所述PTFE毛细管被缠绕的一周内，且热电偶头部分与PTFE毛细管接触。
[0037]上述酸蒸清洗器中，所述两条热电偶导线可以对向接触成看似一条导线，对向接触部分成为热电偶头。
[0038]上述酸蒸清洗器中，所述酸液温度传感器可以为热电偶型温度传感器，热电偶导线的表面包裹PTFE或PFA包裹层，热电偶探头的位置采用热压方法或焊接方法使得热电偶探头与PTFE或PFA包裹层紧密结合。
[0039]上述酸蒸清洗器中，在热电偶导线上可以存在一个或多个密封点，在密封点处采用热压方法或焊接方法使得热电偶导线与PTFE或PFA包裹层紧密结合。
[0040]上述酸蒸清洗器中，所述控制器可以连续性地设置温度阈值。
[0041 ] 上述酸蒸清洗器中，所述热酸蒸汽可以是以亚沸方式蒸发原始酸液得到的。
[0042]根据本发明的另一方面，提供了一种在酸蒸清洗器中对器皿进行酸蒸清洗的酸蒸清洗方法，酸蒸清洗器具有清洗腔和控制器，控制器用于控制酸蒸清洗工艺，所述器皿酸蒸清洗方法包括在控制器的控制下在清洗腔中自动对器皿进行如下操作步骤:酸蒸清洗，以酸蒸汽清洗器皿内外表面；纯水喷淋，以纯水喷淋经酸蒸气清洗后的器皿内外表面；以及热空气干燥，以热空气干燥经纯水喷淋的器皿内外表面。
[0043]在一个示例的酸蒸清洗方法中，所述酸蒸清洗器还可以包括原始酸液容器，清洗腔部分中安装有具有内管和外管的套管，待清洗的管式器皿被套在套管上，所述酸蒸清洗步骤可以包括:以加热器加热原始酸液容器，获得酸蒸汽，酸蒸汽上升进入套管的内管中心，并经内管和外管彼此连通的酸蒸汽排出孔流出，喷到器皿的内表面上，从而清洗器皿的内表面，酸蒸汽接触内表面后，一部分会冷凝，成为废酸，其他未冷凝的酸蒸汽，会沿器皿下方流出，并弥漫在整个清洗腔内，进而清洗器皿的外表面。
[0044]在上