酸蒸清洗器和酸蒸清洗方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及酸蒸清洗器和酸蒸清洗方法，更具體地涉及自動對器皿進行酸蒸清洗的設備和方法。
【背景技術】
[0002]實驗室的痕量、超痕量金屬元素分析要求所用器皿必須潔凈，避免將各種污染物帶入樣品，以免因器皿不干凈而引入的本底值過高而影響最終實驗結果。
[0003]目前已有將普通酸以亞沸方式蒸發，得到高純酸蒸汽，以這樣的酸蒸汽來清洗器皿的方法。在現有常見的酸蒸清洗器設計中，在流程控制、廢酸處理、加熱和溫度控制、液位控制方面，通常存在某些問題。
[0004]1、流程控制:
[0005](1)現有的解決方案通常僅僅只能提供第一步的酸蒸清洗步驟，仍需要用戶手動對每個器皿逐個用純水沖洗表面殘留的酸液，然后仍需要用戶手動將器皿放在鼓風干燥箱烘干或自然風干，非常費時費力。
[0006](2)如果采用鼓風干燥箱烘干的方式，因鼓風干燥箱本身就是金屬材料制成，而且對吸入的空氣并未做嚴格的過濾和凈化，并且日常還會干燥其他的東西，這種方式將會面臨鼓風干燥箱或空氣不潔凈帶來的二次污染問題。
[0007](3)如果采用自然風干的方式，將耗時太長。
[0008]2、廢酸處理:
[0009](1)現有的解決方案所產生的酸蒸汽清洗器皿表面后，冷凝為液體(本文中稱之為“廢酸”)，廢酸一般不經任何處理，直接回流到“干凈酸”中，繼續參與蒸發。
[0010](2)酸蒸清洗之所以要采用亞沸方式蒸發，目的就是為了使蒸發過程變得緩慢，避免液滴攜帶污染物污染器皿。而這些廢酸含有大量的污染物，直接回流到干凈酸，會嚴重污染干凈酸，而且隨著清洗過程的繼續，污染物濃度會越來越高，即使亞沸狀態，也無法避免污染物重新污染器皿。從而使得清洗效果大打折扣。
[0011]3、加熱和溫度控制:
[0012](1)現有的解決方案通常為避免溫度傳感器被高溫強酸輕易地腐蝕，其溫度傳感器均安裝在容器外面，避免與強酸接觸，但是這樣的安裝方式測量的是容器外壁或加熱器的溫度，無法反映酸液的真實溫度，通常溶液溫度與容器外壁或加熱器的溫度要相差10-30 °C，溫度的測量誤差很大。
[0013](2)現有的解決方案依賴溫度控制器來控溫，加熱器本身不具備自我控溫功能。一旦溫度控制器失效，加熱器將繼續加熱，造成儀器燒毀甚至實驗室火災的巨大風險。
[0014]4、液位控制:
[0015](1)對于干凈酸液的液位控制，現有的解決方案因為是蒸發-冷凝-回流-蒸發的循環模式，故液位在整個過程不會有太大變化，而且內部酸氣騰騰，從外部很難觀察到液位情況，因此通常沒有任何液位監控措施。
[0016](2)對于廢酸酸液的液位控制，現有的技術方案通常是直接使廢酸酸液回流到干凈酸，沒有對干凈酸液和廢酸酸液進行區分，因此對廢酸酸液的液位控制沒有任何監控措施。
【發明內容】
[0017]鑒于現有技術的上述情況，做出了本發明，需要說明的是，根據本發明實施例的解決方案并不需要解決上述所有問題，只要能夠解決上述問題之中的任一個即可。
[0018]根據本發明一個方面，提供了一種用于自動對管式器皿進行酸蒸汽清洗的酸蒸清洗器，包括:原始酸液容器，用于容納原始酸液；加熱器，用于加熱原始酸液容器部分，以得到熱酸蒸汽；清洗腔，所述器皿的酸蒸汽清洗在清洗腔中進行；雙層套管，安裝于清洗腔部分中，具有內管和外管，內管和外管緊密接觸，在對管式器皿進行酸蒸清洗時，器皿被套在雙層套管外部；以及控制器，用于控制各個部件的運行以進行酸蒸清洗工藝，其中內管和外管的四周和/或頂部具有連通的酸蒸汽排出孔，酸蒸汽排出孔與內管的中心連通，內管的中心與酸蒸汽進入通道連接，由此形成酸蒸汽通路，內管的外表面具有沿軸向延伸的凹槽，外管底部具有供水/空氣進入的水/氣進入孔，以及外管上分布有供水/空氣排出的水/氣排出孔，所述內管上的凹槽與水/氣進入孔連通且與外管上的水/氣排出孔連通，水/氣進入孔與水/氣進入管道連接，由此形成水/氣通路。
[0019]上述酸蒸清洗器中，所述凹槽可以為四個，沿內管的外表面圓周間隔90度均勻分布。
[0020]上述酸蒸清洗器中，所述酸蒸汽排出孔的直徑可以大于水/氣排出孔的直徑。
[0021]上述酸蒸清洗器中，所述酸蒸汽排出孔與所述水/氣排出孔可以在外管周向呈45度間隔交錯排列，且在軸向不處于一個水平面上。
[0022]上述酸蒸清洗器還可以包括:安裝于清洗腔部分中的水/空氣花灑式噴管，其頂部為花灑形式，分布有多個細孔，以供進入水/空氣花灑式噴管從細孔噴出。
[0023]上述酸蒸清洗器中，所述清洗腔壁底部可以具有排廢口，供清洗完器皿的廢酸、廢水、廢氣中的任一個從排廢口排出。
[0024]上述酸蒸清洗器還可以包括上下兩層套管架，用于將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進行:酸蒸汽清洗步驟，加熱器加熱原始酸液容器部分中的酸液，得到的酸蒸汽進入所述雙層套管中的內管中心，并經過酸蒸汽排出孔流出，噴到管式器皿的內表面；以及水噴淋步驟，在酸蒸汽清洗步驟之后，水經由壓力作用經所述外管底部的水/氣進入孔進入到所述內管外表面上的凹槽，并從外管上的水/氣排出孔噴出，噴射到器皿的內表面。
[0026]上述酸蒸清洗器中，還可以在控制器的控制下進行:熱空氣干燥步驟，在水沖洗步驟之后，經加熱的空氣在壓力作用下經所述外管底部的水/氣進入孔進入到所述內管外表面上的凹槽，并從外管上的水/氣排出孔噴出，噴射到器皿的內表面。
[0027]上述酸蒸清洗器還可以包括與原始酸液容器部分連接的集成式原始酸液位控制部件，配置為將液位管、加液漏斗和排廢液閥一體化，原始酸液通過加液漏斗進入原始酸液容器內部，液位管的液位反映原始酸液容器的液位，排廢液閥打開時能夠排出原始酸液容器中的酸液。
[0028]上述酸蒸清洗器還可以包括非接觸式超聲波液位傳感器，安裝在原始酸液容器的外表面，且不與原始酸液容器表面接觸，用于自動測量原始酸液容器內的原始酸的液面，并且將測量的指示液面水平的信號傳送到控制器，控制器接收該指示液位的信號，當該指示液位的信號低于預定閾值時，控制停止酸蒸清洗工藝。
[0029]上述酸蒸清洗器中，所述加熱器可以為PTC加熱器。
[0030]上述酸蒸清洗器還可以包括廢酸容器、廢水容器和廢氣管，廢酸液位監測器，廢水液位監測器，純水液位監測器，其中廢酸經排廢口進入排廢管，再由控制器控制的電磁三通閥自動導入到廢酸容器，廢水經排廢口進入排廢管，再由控制器控制的電磁三通閥自動導入到廢水容器，廢氣經排廢口進入排廢管，再由控制器控制的電磁三通閥自動導入到廢水容器，使其帶出的水蒸氣得到初步冷凝后，廢氣經廢水容器頂部的排氣口進入廢氣管，再從廢氣管的放置在通風柜內的另外一端安全排放，廢酸液位監測器用于監測廢液容器中的廢液液位，并將廢酸液位傳送到控制器，當液位超過預定閾值時，控制器控制停止酸蒸清洗工藝，廢水液位監測器用于監測廢水容器中的廢水液位，并將廢水液位傳送到控制器，當液位超過預定閾值時，控制器控制停止酸蒸清洗工藝，以及純水液位監測器用于監測純水容器中的純水液位，并將純水液位傳送到控制器，當液位低于預定閾值時，控制器控制停止酸蒸清洗工藝。
[0031 ] 上述酸蒸清洗器中，所述廢酸液位監測器、廢水液位監測器、純水液位監測器可以為非接觸式超聲波液位傳感器或電阻式壓力傳感器，當采用非接觸式超聲波液位傳感器時，非接觸式超聲波液位傳感器安裝在液體容器的外表面，且不與液體容器表面接觸，用于自動測量液體容器內的液面，并且將測量的指示液面水平的信號傳送到控制器，當采用電阻式壓力傳感器時，電阻式壓力傳感器用于自動感應相應液體容器的重量，并將指示重量的信號傳送給控制器。
[0032]上述酸蒸清洗器中，在采用電阻式壓力傳感器時，廢液容器和/或廢水容器可以放置于托盤上，托盤可以采用翻邊設計，防止廢液和/或廢水滴到壓力傳感器內部；以及所述壓力傳感器設計有漏液排出口，從而在傳感器內部有廢液進入的情況下，能夠排出該漏液。
[0033]上述酸蒸清洗器中，所述壓力傳感器可以進行PTFE表面噴涂。
[0034]上述酸蒸清洗器還可以包括酸液溫度傳感器，被置于原始酸液的內部，用于測量原始酸液體的溫度；其中控制器設置溫度閾值，接收酸液溫度傳感器測量的溫度，將該溫度與溫度閾值相比較，并相應地控制加熱器。
[0035]上述酸蒸清洗器中，所述酸液溫度傳感器可以為熱電偶型溫度傳感器，兩條熱電偶導線被置于聚四氟乙烯PTFE毛細管中，PTFE毛細管被置于支撐管中，支撐管被置于原始酸液容器內，PTFE毛細管通過原始酸液容器的器壁上的連接孔延伸到原始酸液容器外。
[0036]上述酸蒸清洗器中，所述支撐管下端可以連接有繞管器，所述支撐管內的PTFE毛細管穿過支撐管內孔出來，并在繞管器上纏繞一周后又經支撐管的孔進入支撐管，然后沿著支撐管向上延伸，最后從支撐管的孔并通過原始酸液容器的器壁上的連接孔延伸到原始酸液容器外，其中熱電偶頭部分處于所述PTFE毛細管被纏繞的一周內，且熱電偶頭部分與PTFE毛細管接觸。
[0037]上述酸蒸清洗器中，所述兩條熱電偶導線可以對向接觸成看似一條導線，對向接觸部分成為熱電偶頭。
[0038]上述酸蒸清洗器中，所述酸液溫度傳感器可以為熱電偶型溫度傳感器，熱電偶導線的表面包裹PTFE或PFA包裹層，熱電偶探頭的位置采用熱壓方法或焊接方法使得熱電偶探頭與PTFE或PFA包裹層緊密結合。
[0039]上述酸蒸清洗器中，在熱電偶導線上可以存在一個或多個密封點，在密封點處采用熱壓方法或焊接方法使得熱電偶導線與PTFE或PFA包裹層緊密結合。
[0040]上述酸蒸清洗器中，所述控制器可以連續性地設置溫度閾值。
[0041 ] 上述酸蒸清洗器中，所述熱酸蒸汽可以是以亞沸方式蒸發原始酸液得到的。
[0042]根據本發明的另一方面，提供了一種在酸蒸清洗器中對器皿進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藝，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動對器皿進行如下操作步驟:酸蒸清洗，以酸蒸汽清洗器皿內外表面；純水噴淋，以純水噴淋經酸蒸氣清洗后的器皿內外表面；以及熱空氣干燥，以熱空氣干燥經純水噴淋的器皿內外表面。
[0043]在一個示例的酸蒸清洗方法中，所述酸蒸清洗器還可以包括原始酸液容器，清洗腔部分中安裝有具有內管和外管的套管，待清洗的管式器皿被套在套管上，所述酸蒸清洗步驟可以包括:以加熱器加熱原始酸液容器，獲得酸蒸汽，酸蒸汽上升進入套管的內管中心，并經內管和外管彼此連通的酸蒸汽排出孔流出，噴到器皿的內表面上，從而清洗器皿的內表面，酸蒸汽接觸內表面后，一部分會冷凝，成為廢酸，其他未冷凝的酸蒸汽，會沿器皿下方流出，并彌漫在整個清洗腔內，進而清洗器皿的外表面。
[0044]在上