一种高精度液体计量装置的制作方法

本技术涉及液体计量和在线监测仪器仪表领域，特别涉及一种高精度液体计量装置。

背景技术：

1、基于在很多领域需要非常精确的液体计量及体积微小甚至可调节的应用需要，亟需在结构设计上实现。特别是在线监测仪器仪表领域，试剂消耗量及水样的取样量决定了废液的产生量，同时试剂和水样的计量精度直接决定了仪表数据的好坏和稳定与否，另外不同因子的监测仪表对水样和试剂的体积比不一样，需要可以灵活调节体积比的计量装置。计量装置的简洁和小巧也直接决定了仪表实现能做得小型化，甚至通过微机电加工技术加工成微流控芯片结构实现微型化。因此本实用新型专门为解决上述问题而设计。

技术实现思路

1、针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种高精度液体计量装置，以解决上述提到的技术问题。

2、为了实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：一种高精度液体计量装置，该系统包括控制模块、驱动器、液位检测器一、液位检测器二、液位检测器三、计量体积管一、计量体积管二、计量体积管三，所述包括控制模块用于控制液体计量装置和驱动器运行，所述驱动器用于驱动计量装置中的液体和气体往返运行，液体计量装置包括液位检测器一、液位检测器二、液位检测器三，所述液位检测器用于液体不同计量体积的检测并与驱动器和起着液路切换的多通阀配合工作；所述各组成部件模块在控制模块的控制下实现不同的高精度液体体积计量，使液体计量体积精度优于1％甚至0.1％，应用的形式也很多样简便。

3、所述驱动器一端与空气相连，另一端通过液位检测器一与计量体积管一相连，计量体积管一通过液位检测器二与计量体积管二相连，计量体积管二通过液位检测器三与计量体积管三相连，计量体积管三与起着液路切换作用的多通阀相连，所述驱动器、液位检测器一、液位检测器二、液位检测器三、起着液路切换作用的多通阀，消解反应装置均在控制模块的控制下实现计量和逻辑运行；

4、优选的，所述驱动器作为驱动力提供模块，为蠕动泵、柱塞泵、注射泵中的一种，所述驱动器可以正转和反转并且运行的速度可调。

5、优选的，所述液位检测器一、液位检测器二、液位检测器三作为计量管液位检测作用，可是一体成型的液位检测元件或芯片，也可是对射形式的液位检测元件或芯片，检测原理可采用红外光光电检测或电容性原理等。

6、优选的，所述液位检测器一、液位检测器二、液位检测器三可集成在一块pcb电路板上，也可单独分开。

7、优选的，所述计量体积管一、计量体积管二、计量体积管三组成一根完整计量管，可以是整根计量管的内径和外径及材质都一致的，采用聚四氟乙烯硬管，内径为1.6mm，外径为3.2mm，也可以计量体积管部分和贯穿液位检测器部分的内径和外径及材质不一致，计量体积管部分的材质可为玻璃、石英玻璃、聚四氟乙烯，体积比即计量体积管三：计量体积管二：计量体积管一＝1:1:2，绝对体积值即计量体积管三的体积为0.2ml∽0.5ml，具体体积比和绝对体积值依据需要可调整，贯穿液体检测器部分的材质是聚四氟乙烯硬管，内径为1.6mm，外径为3.2mm，使得液位判断误差1mm，体积误差2.0096微升，体积精度误差为1％，也可达到体积精度误差为1‰甚至更小。

8、优选的，所述计量体积管一、计量体积管二、计量体积管三的体积的绝对值和相对比可以依据需要调整，进而实现不同计量体积和不同计量体积比的液体计量，具体为：所述计量体积管一、计量体积管二、计量体积管三组成一根完整计量管的制作方法可结构设计制作组装，或采用微流控芯片的加工技术进行制作。采用微流控芯片技术制作的计量体积管的体积可实现几微升到几十微升级别的计量体积。使用该专利装置的设备可应用在对化学试剂消耗量极其严格的场景，极大延长设备维护周期。

9、优选的，所述由驱动器、液位检测器一、液位检测器二、液位检测器三、计量体积管一、计量体积管二、计量体积管三组成的计量装置，可进行变换形式的与起着液路切换作用的多通阀、消解反应装置、稀释器组合形成在线监测仪表的系统应用，优选应用形式三，该形式是计量装置和消解反应装置通过两位两通阀直接相连。

10、优选的，所述不同应用形式的在线监测仪表的起着液路切换作用的多通阀可是环形多通阀或有定子和转子组成的圆形多通阀，也可以是排阀形式的多通阀。

11、可基于微机电加工技术，通过在小体积的芯片上以微管道构筑多通阀、计量体积管一、计量体积管二、计量体积管三，计量装置和驱动器之间的连接管路、计量装置和消解反应装置之间的连接管路，多通阀和稀释器之间的连接管路的管路网络，从而使得可控流体在整个系统中运行。驱动器和多通阀上的每路电磁阀以在芯片体系上集成微泵微阀形式集成，所述多通阀上的每路电磁阀和驱动器2均耦合于微流控芯片上。

12、优选的，所述不同应用形式的在线监测仪表的消解反应池模块可以是上电磁阀、消解反应池、下电磁阀一体的形式，也可以是三者分开的形式，根据不同因子的水质在线分析仪的需要，上电磁阀和下电磁阀可以是高温高压阀，耐腐蚀的电磁阀或不耐腐蚀的电磁阀。

13、计量液体步骤为：起着液路切换作用的多通阀的公共端与计量装置相连、多通阀的任意液路阀口连接纯水或试剂等任一液体，驱动器正转，待计量的液体经过多通阀进入计量体积管三到达液位检测器三检测到实现最小体积计量，进入计量体积管二到达液位检测器二检测到实现中体积计量、进入计量体积管一到达液位检测器一检测到实现高体积计量，检测到后驱动器停止；

14、液体进样步骤为：在图3和图5时，多通阀切换到消解反应装置相连的阀口，驱动器反转将液体推入消解反应模块；在图4和图6时，驱动器继续正转将液体吸入消解反应模块。

15、与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

16、1、计量装置可实现体积精度误差约为1％，也可达到体积精度误差为1‰甚至更小，计量的体积可实现几微升级别、几十微升级别到毫升级别。水样和试剂使用量和比例可调、试剂用量很少，废液产生量小；

17、2、针对不同因子的水质在线分析仪和不同应用场景，通过计量体积管一、计量体积管二、计量体积管三可灵活调整体积比；

18、3、液位检测器一、液位检测器二、液位检测器三对应不同计量体积的液体检测，同时光电检测器也起到检测计量管路中液体是否有气泡，如有气泡进行排空重新计量，另外计量体积管一、计量体积管二、计量体积管三有大的腔体可以起到排除气泡作用，从而极大的避免气泡的产生。

技术特征：

1.一种高精度液体计量装置，包括液体计量装置、控制模块(1)和驱动器(2)，液体计量装置(6)包括液位检测器一(31)、液位检测器二(32)、液位检测器三(33)、计量体积管一(41)、计量体积管二(42)、计量体积管三(43)，其特征在于，所述控制模块(1)用于控制液体计量装置(6)和驱动器(2)运行，所述驱动器(2)用于驱动液体计量装置(6)中的液体和气体往返运行，所述液位检测器用于液体不同计量体积的检测、并与驱动器(2)和起着液路切换的多通阀(7)配合工作，所述驱动器(2)一端与空气相连，另一端通过液位检测器一(31)与计量体积管一(41)相连，计量体积管一(41)通过液位检测器二(32)与计量体积管二(42)相连，计量体积管二(42)通过液位检测器三(33)与计量体积管三(43)相连，计量体积管三(43)与起着液路切换作用的多通阀(7)相连，所述驱动器(2)、液位检测器一(31)、液位检测器二(32)、液位检测器三(33)、起着液路切换作用的多通阀(7)，消解反应装置(5)均在控制模块(1)的控制下实现计量和逻辑运行。

2.根据权利要求1所述一种高精度液体计量装置，其特征在于，所述驱动器(2)作为驱动力提供的模块，为蠕动泵或柱塞泵或注射泵中的一种，所述驱动器(2)可以正转和反转并且运行的速度可调。

3.根据权利要求1所述一种高精度液体计量装置，其特征在于，所述液位检测器一(31)、液位检测器二(32)、液位检测器三(33)作为计量管液位检测作用，可为一体成型的液位检测元件或芯片、或为对射形式的液位检测元件或芯片，检测的原理以实现能判断计量管液位有无即可。

4.根据权利要求1所述一种高精度液体计量装置，其特征在于，所述计量体积管一(41)、计量体积管二(42)、计量体积管三(43)组成一根完整计量管，可为整根计量管的内径和外径及材质都一致的、或也可为计量体积管部分和贯穿液位检测器部分的内径和外径及材质不一致，或也可为采用微流控芯片的技术进行制作。

5.根据权利要求1所述一种高精度液体计量装置，其特征在于，所述计量体积管一(41)、计量体积管二(42)、计量体积管三(43)的体积的绝对值和相对比可以依据需要调整，进而实现不同计量体积和不同计量体积比的液体计量。

6.根据权利要求1所述一种高精度液体计量装置，其特征在于，还包括稀释器(8)，所述驱动器(2)、液位检测器一(31)、液位检测器二(32)、液位检测器三(33)、计量体积管一(41)、计量体积管二(42)、计量体积管三(43)组成的液体计量装置(6)，可进行变换形式的与起着液路切换作用的多通阀(7)、消解反应装置(5)、稀释器(8)组合形成在线监测仪表。

7.根据权利要求6所述一种高精度液体计量装置，其特征在于，可基于微机电加工技术，通过在小体积的芯片上以微管道构筑多通阀(7)、计量体积管一(41)、计量体积管二(42)、计量体积管三(43)，计量装置(6)和驱动器(2)之间的连接管路、计量装置(6)和消解反应装置(5)之间的连接管路，多通阀(7)和稀释器(8)之间的连接管路的管路网络，从而使得可控流体在整个系统中运行,驱动器(2)和多通阀(7)上的每路电磁阀以在芯片体系上集成微泵微阀形式集成，所述多通阀(7)上的每路电磁阀和驱动器(2)均耦合于微流控芯片上。

技术总结
本技术提供了一种高精度液体计量装置，所述包括控制模块用于控制液体计量装置和驱动器运行，所述驱动器用于驱动液体计量装置中的液体和气体往返运行，所述液位检测器用于液体不同计量体积的检测、并与驱动器和起着液路切换的多通阀配合工作，所述驱动器一端与空气相连，另一端通过液位检测器一与计量体积管一相连，计量体积管部分和贯穿液位检测器部分的内径和外径及材质不一致，针对液体计量和在线监测仪器仪表领域，提供了一种非常高精度的液体计量装置部件和集成应用选择，整体结构紧凑、气密性好、灵活调整体积、体积可大可小、非常简便的集成应用到现在的水质在线分析仪，应用形式灵活。

技术研发人员：刘红光,刘正军
受保护的技术使用者：深圳市智创环保科技有限公司
技术研发日：20221031
技术公布日：2024/1/12