专利名称：折射计的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种折射计，并且更特别是涉及一种用于折射计的盖单元，所述盖单 元可拆卸地与折射计连接并且具有可替换的盖插入件。
背景技术：
折射计被用来确定折射率或者折射系数，折射测定法被认为是一种标准的化学分 析方法。根据该分析领域中的适用的标准，折射系数是对于任何给定物质的唯一的值，所以 必须能够容易地和彻底地清洁折射计与样品接触的任何部分。商业上可得到的设备(例如，Mettler-Toledo生产的RE 40折射计)通常包括外 壳，该外壳包括测量光学器件和测量单元，所述单元装填有用于测量的样品。测量光学器件 按这样的方式布置在所述设备中，使得从辐射源发射的光束可以被耦合到测量单元中并且 从测量单元中输出来。使用合适的探测设备来探测在与样品物质相互作用之后来自测量单 元的输出耦合光。在本文中，词语“光”是与“辐射”同义地使用的。一般地，在钠D线上测 量折射系数n，也就是说，按589. 3纳米的波长来测量，但是还可以使用其他温度或者波长。 折射系数受温度的影响，并且通常在25°C下测量，或者为此该温度被用作基准。因此，许多 折射计安装有用于加热样品的加热器。测量单元由盖从外面关闭，该盖通常永久性地附接到设备上，并且在不费力的情 况下仅可以清理其表面。尤其是，如果同一折射计将被用于不同的样品物质，则如果可容易 地和彻底地清洁盖以避免从前的样品的残留物污染样品物质则是有益的。

发明内容
因此，本发明的目的是提供一种具有改进的盖单元的折射计，其能够使盖单元被 迅速地和容易地清洁干净。通过一种这样的折射计来解决该目的，该折射计具有外壳、布置在外壳中的测量 单元和盖单元，该盖单元包括具有允许接近折射计的测量单元的切口的底板、通过铰链连 接到底板上的盖和用于覆盖测量单元的盖插入件，该盖插入件被布置在盖中以便是可以替 换的。盖单元还可以通过连接元件被可拆卸地连接到外壳上，该连接元件被连接到底板上。连接元件使得盖单元能被容易地从折射计上移除并且单独地清理干净。因此，可 以非常容易地将盖单元从外壳上拆卸，优选是在不使用任何工具的情况下，从而，避免了 (例如)在清理期间相对有侵蚀性的清洁液可能侵蚀直接围绕测量单元的区域的可能性。 盖单元的模块化结构使其能够易于被清洁，并且同时有助于防止测量单元和/或外壳在清 洁操作期间被损坏。可替换的盖插入件还能当样品处于测量单元中时调整该样品的状态。这样，可以 在非常不同的状态下分析样品，并且可以简单地通过替换盖插入件来使用相同的折射计分 析非常不同的样品。在另一实施例中，盖插入件和/或盖单元可以被设计成一次性使用的，S卩，作为可消耗材料，其对在无菌条件下进行测量是特别有益的。盖单元的底板装备有允许接近测量单元的切口，以便甚至当连接有盖单元时可以 在测量设备中给测量单元加载。所述切口可以由盖，特别是由盖插入件来关闭。在又一实施例中，盖 单元还装备有至少一个密封元件，该密封元件将底板与测量 单元隔离。其可以围绕切口的周边来布置，并且，例如，可以是0形环。密封元件可以用来 通过封闭可能的间隙而防止物质到达测量设备和盖单元的底板之间。底板可以还装备有围绕切口延伸的唇部，该唇部的尺寸和定位应该适合于测量单 元的设计。例如，该唇部可以突出到测量单元内或者远离测量单元指向，以便在填充之后使 保留在底板上的任何物质的残余物不能渗入到测量单元。铰链可以还包括两个连接部件，以便盖和底板可以被相互分开。这样，例如，可以 容易地和彻底地除去积聚在盖上或铰链中的任何物质的残余物。此外，不但可以用手而且 可以用机器(例如，在洗碗机中)来清洁盖单元的至少一些部件(例如，底板)。铰链例如 可以包括通过可用手来移除的销来连接的两个部件，或者通过搭扣或者锁扣连接件来连接 的两个部件。在又一实施例中，盖被设计成，当例如通过靠近把手设置的关闭元件(例如，磁 体)和设置在铰链中的复位元件(例如，弹簧)来打开或者关闭盖时使该盖保持在其各个 位置中。调整关闭元件的作用力来匹配复位元件的作用力，以便可以仅通过应用附加力来 将盖从一个位置移动到另一个位置。盖插入件优选地被可拆卸地连接到盖上，例如，通过搭扣连接件，以便在不使用工 具的情况下可以替换盖插入件。可以按多种设计来设置可替换的盖插入件。盖插入件可以被配置成按压插入件，成为用于将样品均勻地分散到测量单元中的 装置。所述按压插入件可以包括冲头，利用该冲头将压力施加到测量单元中的样品上，从而 增加样品和布置在外壳中的测量单元之间的接触，例如，通过按平坦方式将样品分配在有 效测量表面上。这在高粘性物质的情况中是特别有益的，尤其是，如果测量单元是通过测量 单元的底部或壁中的窗口与位于测量单元中的样品相互作用的光学测量单元。按压插入件 按这样的方式布置在盖中，即当盖被关闭时其向样品施加压力，将样品均勻地分散到测量 单元中。在这样做时，按压插入件可以部分地移置样品。盖插入件还可以被配置成光学护罩，其屏蔽测量单元免受外界光。例如，具有黑色 表面的板或者面板适合用作光学护罩，当盖关闭时其覆盖住切口。当使用光学测量单元时， 该实施例是有益的，因为其用来防止由周围环境或者外界光在测量结果中引起的误差。盖插入件还可以被设计成密封插入件，并且将测量单元与外部隔离。这样的密封 插入件可以按这样的方式来设计，即当盖被关闭时其密封住测量单元，并且用来防止挥发 物质挥发。盖插入件还可以被设计成用于控制样品温度的温度控制装置，以便可以冷却或者 加热样品。所述温度控制装置可以被布置在盖插入件中或者连接到其上，其中盖插入件应 该由导热材料制成。集成到盖插入件中的温度控制装置的实例可以是一个或多个帕尔帖 (Peltier)元件(其可以被用来加热和冷却)，或者是电阻加热器。盖插入件还可以通过合 适的线或者连接器被连接到外部温度控制设备上，例如，恒温器或者低温保持器。这样，可 以协助经常位于折射计中的温度控制单元，以便缩短控制测量单元的温度所需的时间，并且其还可以有助于通过直接在测量单元中液化高粘性的样品或者固态样品来简化样品的制备，这对测量和对随后的清洁都是有益的。 盖插入件还可以被设计成用于改变测量单元中的压力的装置，以便，例如可以使 用合适的泵通过适当的供给来增加测量单元中的和布置在其中的样品上的压力，或者在测 量单元中形成真空。利用真空，例如，可以从样品中除去或者排出气泡。改变压力可以通过 使样品例如呈现出更多的固体或者更多的液体来用作影响样品流动性的方法。
盖插入件还可以被设计成用于为测量单元充气的装置。所使用的气体可以是惰性 气体，例如，氦气、氮气或氩气，或者是能与样品反应的气相试剂。这样，可以防止或者故意 引起样品和环境大气之间的反应，例如，氧化或者还原。可以通过适当的供给将气体引入到 盖插入件中。盖单元还可以包括用于记录样品的物理和/或化学性质的传感器，例如能够捕获 夹杂物或者还能记录光谱的光学透射比单元，或者同等的分析传感器，例如，PH值传感器、 导电传感器或其他传感器。这样，折射计可以被用来确定样品进一步的特性以及其折射率。 传感器优选为盖插入件的一部分。底板可以装备有围绕其周边延伸的唇部，并且该唇部有助于防止液体溢出，以便 防止物质到达测量设备自身上或者从其外表面上滴下来。该唇部还可以装备有至少一个排放口，例如，为唇部中的切口或者通道的形式，以 便将过量的样品材料从测量单元输送出来并且能够在规定点处排出。盖单元的底板还可以具有尽可能光滑的或者甚至涂层的表面，以便物质的残余物 不能积聚在其上面。各种聚合物、金属或者金属化合物特别适合用作盖单元底板的材料。所述材料应 当耐受所使用的物质和清洁剂，其还应当耐用并且抗刮蹭，以便在使用期间不会在底板上 形成凹陷或者凹槽。合适的材料包括不锈钢、耐酸钢、其他的高级钢以及聚四氟乙烯(PTFE) 和其他在化学性质上耐腐蚀的塑料或聚合物及其他材料。在又一实施例中，底板还包括功能性表面涂层，例如PTFE涂层、高级钢涂层或者 纳米涂层。所述涂层被选择成，其支持或改善材料的规定性能。这样，底板可以被设计成使 得其特别易于清洁，并且从而可以使底板的样品沉淀最少或者甚至完全防止沉淀。用于连接底板与外壳的连接元件可以是磁性连接件、搭扣连接件或者卡口连接件 的一部分，并且当然可以是在不使用工具的情况下可分开的其他连接件。例如，磁性连接件 可以是由两个有吸引力的磁体组成，或者由一个磁体和由例如铁的可磁化的金属制成的元 件组成的。在本文中，第一连接元件被固定到外壳上，并且第二连接元件被固定到底板上。 两个连接元件之间的连接强度优选被设计成，可以用手将盖单元与外壳分开但是不可轻易 地活动。取决于盖单元的设计，特别是其尺寸和重量，底板可以包括一个或多个第一连接 元件，该第一连接元件与外壳上相同数量的第二连接元件配合来固定盖单元。底板和/或 测量设备的表面还可以装备有平坦的连接元件，或者其可以被如此设计并且可以与测量设 备或者底板上的一个或多个配合件相配合。当然，还可以使用装备有具有两个或更多个前面所描述过的装置或设计的盖插入 件的盖单元。


以下将参照附图来描述根据本发明的用于折射计的盖单元的各种设计。附图中图1是具有关闭的盖单元的折射计的三维局部视图；
图2是已经被相互分开的折射计和盖单元的三维局部视图；图3描绘了通过具有盖单元的折射计的一部分的横截面，所述盖单元安装有密封 插入件；图4描绘了通过具有盖单元的折射计的一部分的横截面，所述盖单元安装有光学 覆盖物；图5描绘了通过具有盖单元的折射计的一部分的横截面，所述盖单元安装有按压 插入件；图6描绘了通过具有盖单元的折射计的一部分的横截面，所述盖单元安装有温度 控制装置；图7描绘了通过具有盖单元的折射计的一部分的横截面，所述盖单元安装有用于 改变测量单元中的压力的装置；图8描绘了通过具有盖单元的折射计的一部分的横截面，所述盖单元安装有光学 传感器单元；图9描绘了通过具有盖单元的折射计的一部分的横截面，所述盖单元安装有分析 传感器。
具体实施例方式图1是折射计(在下文中也被称为测量设备)的三维视图，其包括外壳1、盖单元 2，所述盖单元2具有底板3和盖4，盖4在该视图中是被关闭的。盖4装备有用于打开和关 闭盖4的把手5。在图2中，盖单元2和测量设备已经被相互分开，并且按分解图来示出。底板3具 有周边唇部6和切口 7，测量单元8位于测量设备中(或者更准确地说，位于外壳1中)，当 安装好盖单元2并且打开盖4时可以通过该切口 7向测量单元8装填样品。在唇部6中布 置两个排出通道27，以便可以从底板3排出过量的样品材料。折射计包括漏斗状的测量单 元8。在测量设备中的测量单元8的下面，存在光学测量单元，可以使用所述光学测量单元 来确定被放置在测量单元8中的样品的折射率。测量单元8的底部被配置成光学窗口，并 且光学测量单元被紧邻那里布置。可替换地，可以在测量单元8的壁中布置至少一个光学 窗口。另外，第一铰链部件9被连接到底板3上，并且与布置在盖4上的第二铰链部件10 一起形成了活动铰链。按这样的方式来构造铰链部件9、10，使得可以容易地用手将它们相 互联接或者分开。位于铰链中的扭力弹簧25和位于把手5中并且指向底板的磁体26的结合是特别 便于使用者操作的(user-friendly)，并且确保了在处于打开位置时盖4不会在其自重下 关闭。磁体26还确保了盖保持在关闭状态中。扭力弹簧25的弹簧力和磁体26的磁力是 按这样的方式被同步的，即盖4保持在选择的位置中——打开或关闭——在不施加另外的力的情况下。在盖4朝向测量单元8的侧面上示出了具有深色表面的光学覆盖物11。当盖4被 关闭时，该覆盖物11被定位在切口 7的上方，从而屏蔽测量单元8免受可能从外部透过的 任何外界光，即使盖4不是完全平坦地搁置在底板3上。图3到9显示了具有不同的盖插入件的关闭好的盖单元2的许多实施例的横截 面，其中在每种情况中仅显示了测量设备和盖单元2的截面。当盖单元2被连接到测量设备上时 ，底板3处于与测量设备的顶部齐平。围绕底 板3延伸的唇部6被稍微向上弯曲，以使底板3形成收集槽，所述收集槽用于从测量单元滴 落的任何物质或者由于错误装填而溢出的任何物质。在该情况下，底板3包括磁性材料，以 使其被布置在外壳1的表面上或者附近的板状的或者盘状的磁体12所吸引，并且从而保持 盖单元2在折射计的外壳1上不动。盖4实质上是中空的，并且除了把手5以外，第二铰链 部件10装备有被外周唇部14围绕的端板或者盖板13。第一安装件15设置在盖4的内部，突出到盖4内，并且其自由端设有第一连接元 件16，在该情况下，该第一连接元件16处于圆盘的形状。如图3到9的所有图中所示，可以 在没有工具的情况下将盖插入件17、18、28、31、35、39连接到该第一连接元件16上。为了该目的，将连接元件16构造成塑料圆盘，并且可以将各种盖插入件18、28、 31、35、39放置在其上。在盖插入件17、18、28、31、35、39和连接元件16之间的连接部设有 一定量的游隙，从而盖插入件17、18、28、31、35、39突出到测量单元8内的深度不但受到插 入件17、18、28、31、35、39的自重的影响而且还受到样品(例如，其粘度和体积)的影响，从 而可以防止盖插入件17、18、28、31、35、39破坏测量单元8。底板2中的切口(也参见图2)起到通向测量单元8的通道的作用，在该情况中， 测量单元8处于漏斗形状。在测量单元8的底部中设置窗口 19，并且将测量单元8与布置 在其下面的测量单元20分开。密封插入件17被构造成蘑菇形状并且如图3所示当盖4关闭时突出到测量单元 8内，当在其自重下密封插入件17的头部与测量单元8的侧壁齐平时将测量单元8相对于 外部密封。密封插入件17还屏蔽测量单元不受外界光。图4显示了具有作为盖插入件的光学覆盖物11的盖单元2。光学覆盖物11实质 上是具有黑色表面的扁平的圆盘(参见图2)，当盖4关闭时，其屏蔽测量单元8不受外界 光。该扁平的圆盘在与黑色表面相反侧的侧面上装备有至少两个钩子21，该钩子21能够与 盖4上的相应形状的第二连接元件22接合，从而光学覆盖物11可以通过可拆开的搭扣连 接件被连接到盖4上。按这样的方式来设计所述搭扣连接件，使得可以在不使用工具的情 况将光学覆盖物4插入到盖4中。图5显示了被配置成按压插入件18的盖插入件的又一实施例，其可以通过第一连 接元件16被连接到盖4上。按压插入件18被按这样的方式来构造，即当盖4被关闭时其 突出到测量单元8内并且将样品压靠着窗口 8。按压插入件18的尺寸是这样的，即当盖4 被关闭时，其一端被压靠着盖4，并且另一端被压靠着测量单元8的侧壁，以便在测量单元8 中的样品上施加压力。盖插入件11、17、18、28、31、35、39具有少量游隙地被连接到盖上，从而在盖4被关 闭时它们可以被压靠在测量单元8上或者被压入到其内，由此更准确地封闭测量单元8，或者更准确地说，封闭位于其中的样品。图5还显示了底板3和测量设备的外壳1之间的用于示例性目的的搭扣连接件。 该连接件可以通过外壳1表面中的至少一个凹进部23和底板3中的至少一个匹配突起24 来形成，或者同样地通过外壳1上的凸起区域和底板3上的匹配接合装置来形成。图6到9按显著更简单的形式和没有连接元件16的情况来显示了另外的盖插入 件。图6显示了具有盖插入件28的盖4，所述盖插入 件28装备有内部或外部温度控制 装置42、43。盖插入件28还包括在光学上屏蔽测量单元8的覆盖物29。在图6中，指出了 外部温度控制装置43和内部温度控制装置42两者，虽然盖单元每次仅能容纳一个所述装置。内部温度控制装置42可以例如是电阻加热器和帕尔帖元件。可以使用帕尔帖元 件来加热和冷却。盖插入件28还可以被连接到外部温度控制装置43上，例如，恒温器或者 低温保持器，如由线30所指示的，线30表示用于布线的可能的变型。取决于温度控制装置 42、43的设计，线30还可以是电线，例如，其向内部温度控制装置42供给电力。图7显示了又一盖插入件31，其可以通过至少一个密封元件32相对于测量单元8 密封。盖插入件31还具有入口线路33和出口线路34，如图所示，利用包括泵和/或气体储 罐的单元44通过该线路可以将气体输入到测量单元8内或者形成真空。根据图8的盖插入件35屏蔽测量单元8不受外界光并且还装备有至少一个光源 36、37和传感器38。可以利用该布置来在入射光或者透射光中测试样品的均一性，并且可 以在样品上进行其他光学测量，例如，记录光谱。还可以捕获样品的透射光或者入射光的图 像并且为气泡、悬浮粒子或者夹杂物而检查图像。本文可以由用户基于所记录的图像和/ 或光谱或者由使用合适的评估程序的设备软件来可见地执行。图9显示了具有传感器40的盖插入件39，传感器40被布置成其敏感元件41能够 与测量单元8中的样品接触。合适的传感器可以是各种分析传感器，例如，电化学的或者电 物理学的传感器。这些传感器例如包括离子敏感的、测量电流的或者测量电势的传感器，例 如，PH值、氧气或者导电传感器。虽然已经参照具体实施例描述了发明，但是很显然，可以根据本发明的教导产生 许多其他的设计变型，例如，通过将单个实施例相互组合和/或通过替换实施例的单独功 能单元。附图标记列表1 夕卜壳2 盖单元3 底板4 盖5 把手6 唇部7 切口8 测量单元9 第一铰链部件
10第二铰链部件11盖插入件/覆盖物12磁体13端板14唇部 15第一安装件16第一连接元件17密封插入件/盖插入件18按压插入件/盖插入件19窗口20测量单元21钩子22第二连接元件23凹进部24突起25弹簧26磁体27排出通道28盖插入件29覆盖物30线31盖插入件32密封元件33入口线路34出口线路35盖插入件36光源37光源38传感器39盖插入件40传感器41敏感元件42温度控制装置43温度控制装置44泵/气体储罐
权利要求
一种折射计，其包括外壳(1)、布置在该外壳(1)中的测量单元(8)和盖单元(2)，该盖单元(2)包括底板(3)和盖(4)，该底板(3)具有允许接近该折射计的测量单元的切口(7)，该盖(4)用于覆盖该测量单元，其中该盖(4)通过铰链被连接到该底板(3)上，其特征在于，该盖单元(2)还包括盖插入件(11、17、18、28、31、35、39)，该盖插入件(11、17、18、28、31、35、39)被可替换地布置在该盖(4)中，并且该盖单元(2)通过连接元件被可拆卸地连接到该外壳(1)上，该连接元件被连接到该底板(3)上。
2.根据权利要求1所述的折射计，其特征在于，该铰链包括两个部件(9、10)，该两个部 件(9、10)可以被相互接合，从而该盖(4)可与该底板(3)分开。
3.根据权利要求1或2所述的折射计，其特征在于，该盖插入件包括光学护罩(11)以 防止外界光透过到该测量单元(8)。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的折射计，其特征在于，该盖插入件包括用于将样 品分散到该测量单元(8)中的按压插入件(18)。
5.根据权利要求1到3中任一项所述的折射计，其特征在于，该盖插入件包括用于将该 测量单元(8)与外部环境隔离的密封插入件(17)。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的折射计，其特征在于，该盖插入件(28)包括温 度控制装置(42、43)。
7.根据权利要求1到6中任一项所述的折射计，其特征在于，该盖插入件(18、31)包括 用于改变该测量单元(8)中的压力的装置。
8.根据权利要求1到7中任一项所述的折射计，其特征在于，该盖插入件(31)包括用 于为该测量单元(8)充气的装置。
9.根据权利要求1到7中任一项所述的折射计，其特征在于，其包括至少一个用于记录 该样品的物理和/或化学性质的传感器(38、40)。
10.根据权利要求1到9中任一项所述的折射计，其特征在于，该底板(3)包括在周边 延伸的唇部(6)。
11.根据权利要求10所述的折射计，其特征在于，该周边唇部(6)包括至少一个排出通 道(27)。
12.根据权利要求1到11中任一项所述的折射计，其特征在于，该底板(3)是由在化学 性质上耐腐蚀的材料制成的和/或具有表面涂层。
13.根据权利要求1到12中任一项所述的折射计，其特征在于，该连接元件包括磁性连 接件、搭扣连接件或者卡口紧固件。全文摘要
本发明涉及一种折射计，其包括外壳(1)、布置在所述外壳(1)中的测量单元(8)和盖单元(2)，所述盖单元(2)包括底板(3)和盖(4)，所述底板(3)具有允许接近所述折射计的测量单元的切口(7)，所述盖(4)用于覆盖住所述测量单元，其中所述盖(4)通过铰链连接到所述底板(3)上，其特征在于，所述盖单元(2)还具有盖插入件(11、17、18、28、31、35、39)，所述盖插入件(11、17、18、28、31、35、39)可替换地布置在所述盖(4)中，并且所述盖单元(2)通过连接到所述底板(3)上的连接元件被可拆卸地连接到所述外壳(1)上。
文档编号G01N21/01GK101936898SQ20101021443
公开日2011年1月5日 申请日期2010年6月25日 优先权日2009年6月26日
发明者C·福雷尔, E·博萨尔特, F·贝舍拉兹 申请人:梅特勒-托利多公开股份有限公司