一种自动添水的智能蒸馏器的制作方法

本发明涉及蒸馏器具领域，具体为一种自动添水的智能蒸馏器。

背景技术：

1、蒸馏技术作为工业领域中一项关键的共性技术，在化工分离过程中被广泛应用，如石油的炼制、食品、化工、医药、海水淡化和医用蒸馏水生产过程等多方面。蒸馏水器是蒸馏器的一种，通过加热蒸馏水产生蒸汽，冷凝成蒸馏水，可适用于制药，制剂，实验室，化验室等使用。

2、现有的蒸馏器在使用过程中存在一些缺陷，目前市场上的蒸馏水器智能化程度不高，制备时往往需要有人员在一旁监控，人为控制蒸发锅的加水、蒸馏水的取用等，使用十分不便，人力成本较高。现有的智能蒸馏仪，通常使用称重法控制蒸馏的流量，因为受加热部件余温的影响所以称重法无法做到精确定量，即使收集到了设定量的馏出液，系统停止了加热，但是余温依然能使馏出液不断增加。

3、因此，急需一种可自动添水并精确定量控制馏出液的蒸馏器，中国专利公开号：cn205699519u，发明创造的名称为：一种可精确定量馏出液的智能蒸馏仪，公开了一种可精确定量馏出液的智能蒸馏仪，包括人机交互系统和控制系统，所述人机交互系统与控制系统连接，所述控制系统连接至少一组蒸馏单元，所述蒸馏单元包括烧瓶、位于烧瓶下端的加热装置，与烧瓶上端瓶口通过管道连接的冷凝管、安装在冷凝管下端的容量瓶、安装在容量瓶下端的传感器、与烧瓶上端另一瓶口通过管道连接的废液箱；控制系统分别与传感器、加热装置连接。其不足之处在于：该发明创造没有解决自动添水和加水的问题，智能化不足，并且只解决了终点的精确控制，蒸馏烧杯内的实际水量无法控制，出蒸馏液体之前的量控没有设置，这就导致蒸馏液体量不足和浪费蒸馏烧瓶内的水源问题。

4、本发明提供一种自动添水的智能蒸馏器及其控制方法，既可作为水壶烧水，也可作为蒸馏装置净化水或分离混合液体，通过添水阀和添水管，可以自动往壶体内加水和添水，保证壶体内水量充足，由控制器控制进水量和出水量，同时冷却机构具有添水的功能，在整个蒸馏过程中都具备控制手段，精确控制蒸馏出水量且不会浪费水源。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种自动添水的智能蒸馏器及其控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、本发明提供如下技术方案：一种自动添水的智能蒸馏器，包括储水箱、冷凝管、入水口、出水口和出水管，还包括添水管、添水阀、出气管、底座和水壶。水壶包括壶体、把手、烧水开关、出水嘴、加热板和电源插头，所述冷凝管下端接入水口，上端接出水口，并设置在储水箱内部，入水口和出水口贯穿储水箱并接通水源，出水管设置在储水箱下端与储水箱内部接通。所述添水管上端与冷凝管上端连接，下端设置添水阀，添水管贯穿底座，添水阀设置在壶体内部，所述出气管套设在添水管外侧，下端接通底座，上端接通储水箱，冷凝管螺旋包裹出气管和添水管。壶体上端设置开口，底座设置在开口处，储水箱设置在底座上，所述把手设置在壶体一侧，烧水开关设置在把手上，出水嘴设置在壶体远离把手一侧上端，加热板设置在壶体底部并与电源插头电性连接，烧水开关与电源插头电性连接，电源插头设置在壶体侧部。先通过添水管往壶体内加水，再打开烧水开关，通过加热板烧水，水蒸气从出气管流出并在冷凝管处冷却成液态水，最后从出水口流出。

3、进一步地，所述添水阀包括阀体、浮漂体、添水口和阀芯。添水管下端设置外螺纹，阀体上端设置螺纹孔，与添水管使用螺纹连接，添水阀侧边设置若干添水口，所述阀芯设置在阀体内，阀芯下端贯穿阀体与浮漂体连接，浮漂体上端与添水管下端能够密封接触。通过添水阀可以实现壶体自动添水和加水功能，当壶体内无水或缺水时，浮漂体受重力作用下移，添水管与添水阀接通，此时入水口的水会从添水管进入壶体，若壶体内水量充足后，浮漂体上升，堵住添水管，则不再往壶体内加水，浮漂体设置成圆饼型有利于扩大浮漂体的接触面积，使添水更稳定，也可以防止水沸腾时带动浮漂体上下移动造成水量过多而溢出。

4、进一步地，所述储水箱呈空心圆柱体，为透明材质，用户可以透过储水箱看到蒸馏过程，有利于实验现象的记录。储水箱下端设置两个开口，分别用于连接入水口和出水管，上端设置一个开口，用于连接出水口，所述三个连接处设置密封垫，密封垫用于防止储水箱漏水。入水口、出水口和出水管分别设置一个手动阀，手动阀设置阀柄，通过旋转阀柄手动控制入水口、出水口和出水管的接通和关闭。出水管出口设置收纳箱或废液箱，收纳箱和废液箱都呈空心圆柱体，规格相同，两者底部与壶体处于同一水平面，上端靠近出水管，出水管出口位于收纳箱或废液箱的开口中心位置，蒸馏后得到的液体流入收纳箱内储存，蒸馏完成后，拆除收纳箱，安装废液箱，通过抽水泵将储水箱内残留液体抽入废液箱废弃。

5、进一步地，所述壶体包括控制器、温度检测计、显示屏、升温按钮、降温按钮、流量按钮。显示屏设置在壶体侧面，控制器设置在壶体内部，温度检测计设置在壶体内壁偏下位置，升温按钮、降温按钮、流量按钮并排设置在显示屏下端。控制器与烧水开关、温度检测计、流量按钮电性连接，加热板具有调温功能，加热至设定温度值后，保持温度恒定。显示屏包括实际温度值、设定温度值和设定流量值。控制器通过控制水温和蒸馏液体的进出，获得液体分离和精确控制蒸馏出水量的效果。

6、进一步地，所述入水口设置主动电磁阀，出水口设置从动电磁阀，添水管入口设置电磁阀a，出水管出口设置电磁阀b，主动电磁阀、从动电磁阀、电磁阀a、电磁阀b与控制器电性连接，所述添水管入口设置流量检测计a，出水管出口设置流量检测计b，所述流量检测计a与流量检测计b与控制器电性连接。控制器通过主动电磁阀和从动电磁阀控制冷凝管的进水和出水控制，由于冷凝管需要一直出水达到冷却效果，所以控制器只控制冷凝管的出水速率而不控制冷凝管的出水流量，通过控制添水阀入口的进水流量来控制水壶内的进水流量，由流量检测计a完成壶体的进水流量检测，流量检测计b完成出水流量的控制，获得设定的出水流量后，通过主动电磁阀关闭入水口，从动电磁阀关闭出水口，电磁阀b关闭出水管。此时壶体内会留有盈余水量，盈余水量用于防止加热板干烧和出水量不足，保证壶体内有部分水还可以容纳杂质，防止其直接残留在壶体内，污染水壶。

7、进一步地，所述出水管设置抽水泵，储水箱内部设置液位检测仪，抽水泵、液位检测仪与控制器电性连接，储水箱设置警报线，所述警报线高度为出气管上端水平位置以下，出水管水平线以上。出水管最下端距储水箱底部留有高度差，用于计算蒸馏液体的平均产生时间。抽水泵用于将储水箱内的冷却蒸馏水抽出到收纳箱，单单依靠液体流动力效率低，而且蒸馏冷却量大于蒸馏出水量还会导致蒸馏液体倒流进出气管的问题，所以设置了警报线，并由控制器控制抽水泵的出水速率大于蒸馏出水量，这就避免了蒸馏液体倒流的现象。

8、进一步地，所述底座包括上底座和下底座，所述上底座上表面设置固定环，固定环设置若干螺纹孔，储水箱和底座通过螺钉螺母固定连接，储水箱和底座连接处设置密封垫，下底座呈梯形圆锥状，下端设置若干弹簧扣，弹簧扣彼此之间设置密封体，所述弹簧扣包括弹性件和自动扣，当底座与壶体连接时，通过挤压弹性件带动自动扣锁死，并完成密封，当壶体与底座需要分离时，按下自动扣解锁，通过弹性件的弹力带动底座迅速离开壶体，防止密封作用阻碍壶体与底座脱离。

9、一种自动添水的智能蒸馏器的控制方法，

10、防止储水箱内蒸馏液体倒流的步骤为：

11、控制器接收液位检测仪检测到储水箱内的生成蒸馏液体速率计为v1，v1=δh*s/δt，其中v1表示每秒产生的蒸馏液体流量，由单位时间δt产生的流量计算得出，流量为单位时间δt内上涨的高度δh乘以储水箱的截面积s得到，控制器控制抽水泵抽水速率v2大于等于v1；

12、当液位检测仪达到报警线，控制器控制抽水泵抽水速率v2=2v1，v2通过出水管的横截面积和出水流速计算得出。

13、所述生成蒸馏液体速率计为v1的计算方法为：

14、当加热板处于恒温状态下，控制器通过液位检测计计算单位时间δt（0.1秒作为一个单位时间）内储水箱内水位上涨高度h，v1=s*h/δt，其中s为储水箱的横截面积。

15、定量控制蒸馏出水的步骤为：

16、设置需要蒸馏的流量为q1和温度t，按下烧水开关，控制器控制主动电磁阀打开，从动电磁阀关闭，计算进水流量为q0，q0=q1/p+δq，其中p为蒸馏器的蒸馏效率，δq为盈余水量，盈余水量设为壶体最大容量的三分之一，p和δq均为固定值；

17、a.若q1小于蒸馏器最大蒸馏量q，则流量检测计a检测到进水流量达到q0时，控制器控制电磁阀a关闭，从动电磁阀开启，电磁阀b开启，加热板加热至水温为t后保持恒温，抽水泵开启，至流量检测计b检测到出水流量为q1时，控制器控制电磁阀b关闭，加热板断电，主动电磁阀关闭，剩余水量从出水嘴倒出；

18、b.若q1大于蒸馏器最大蒸馏量q，则壶体内进水量为q时，浮漂体上浮堵住添水管下端出口，控制器控制从动电磁阀开启，电磁阀b开启，加热板加热至水温为t后保持恒温，抽水泵开启，之后壶体内水量蒸发下降，浮漂体下降，添水管继续进水，重复进水直至流量检测计a检测到进水流量达到q0时，控制器控制电磁阀a关闭，当流量检测计b检测到出水流量为q1时，控制器控制电磁阀b关闭，加热板断电，主动电磁阀关闭，剩余水量从出水嘴倒出。

19、用户还可以通过设定具体温度值t2和蒸馏液体量q2，来分离不同沸点的混合液体，混合液体一种液体沸点低于t2，另一种液体高于t2，沸点低于t2的液体蒸发从出水管流出，此时需要拆除添水阀和添水管，冷却机构只具备冷却功能，待流量检测计b检测到出水流量达到q2，控制器自动关闭电磁阀b和主动电磁阀，加热板断电，沸点高于t2的液体从出水嘴倒出，实现分离作用。

20、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

21、1、即可作为水壶烧水，也可作为蒸馏装置净化水或分离混合液体，通过添水阀和添水管，可以自动往壶体内加水和添水，保证壶体内水量充足，储水箱使用透明材质，方便用户直接观察蒸馏现象。

22、2、添水阀使用圆饼状浮漂体，受力面积更大，运动更稳定，比一般浮球式的水位阀添水更精确和稳定。

23、3、通过设定温度值和流量值，控制器可以自动控制蒸馏液体量，有利于精确定量得到蒸馏液体，控制蒸馏前进水和出水量，有利于节约水资源，并设置电磁阀和手动阀两种工作模式，既可以自动定量蒸馏，也可以采用手动定性蒸馏。

24、4、储水箱内设置警报线和防倒流程序，可以有效防止蒸馏水溢出倒流进出气管，储水箱和底座使用弹性件和自动扣连接，有利于蒸馏冷却部分与加热部分的密封连接和脱离。