一種氣相色譜全自動氣體恒壓進(jìn)樣裝置及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種使用氣體采樣袋和球囊取樣并采用氣相色譜法進(jìn)行全自動氣體恒壓進(jìn)樣裝置及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，對于氣體樣品的離線分析都需首先采集氣體樣品后再做分析，而氣體采樣袋和球囊因攜帶方便、容易連接而成為廣泛使用的氣體取樣裝置。有部分使用氣密性注射器或者微量栗從取樣裝置抽取樣品導(dǎo)入色譜儀，這種方法效率較低，并且很難避免樣品污染而受限。多數(shù)情況下，分析工作者是將氣體采樣袋和球囊與氣相色譜儀樣品入口連接定量管后采用閥進(jìn)樣的，這種方式往往都需要使用人工或者外力輔助按壓的方式才能將氣體樣品引入氣相色譜儀器內(nèi)進(jìn)行分析，人工按壓容易造成進(jìn)樣壓力不均勻，樣品進(jìn)樣量不一致，導(dǎo)致樣品分析結(jié)果重現(xiàn)性差，精密度受影響。羅川等CN 203011899U)發(fā)明的進(jìn)樣裝置初步緩解了人工擠壓比較費(fèi)力的問題，但其自動化程度不高，進(jìn)樣壓力和進(jìn)樣時(shí)間不能實(shí)現(xiàn)自動控制，也無法實(shí)現(xiàn)大批量樣品的循環(huán)連續(xù)進(jìn)樣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明旨在提供一種操作簡單、實(shí)現(xiàn)自動控制，實(shí)現(xiàn)大批量連續(xù)進(jìn)樣的氣體進(jìn)樣裝置及其控制方法。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案在于:
一種氣相色譜全自動氣體恒壓進(jìn)樣裝置，包括水平底板和放置在水平底板上的氣體取樣裝置，水平底板上設(shè)有與水平底板垂直安裝的支撐立柱；支撐立柱一側(cè)內(nèi)設(shè)有滑動軌道槽，滑動軌道槽上通過齒條桿連接有擠壓構(gòu)件；同側(cè)支撐立柱上設(shè)有縱向開孔槽，擠壓構(gòu)件伸出縱向開孔槽；所述的氣體取樣裝置設(shè)置于水平底板與擠壓構(gòu)件之間，該氣體取樣裝置上設(shè)有導(dǎo)氣管，且該導(dǎo)氣管連接有壓力測量控制器；支撐立柱另一側(cè)設(shè)有驅(qū)動電機(jī)；驅(qū)動電機(jī)連接有傳動螺桿；傳動螺桿帶動齒條桿發(fā)生位移；還包括系統(tǒng)控制箱。
[0005]所述的支撐立柱縱向開孔槽一側(cè)設(shè)有上限位器以及下限位器；上限位器上設(shè)有上限位觸發(fā)器，下限位器上設(shè)有下限位觸發(fā)器；縱向開孔槽位于有上限位器以及下限位器之間。
[0006]所述的系統(tǒng)控制箱包括依次連接的繼電器、電機(jī)轉(zhuǎn)向控制器以及時(shí)間程序控制器，還設(shè)有裝置電源；其中，繼電器分為上繼電器以及下繼電器，驅(qū)動電機(jī)分別連接上繼電器以及下繼電器，上繼電器連接上限位器觸發(fā)器，下繼電器連接下限位器觸發(fā)器；裝置電源連接壓力測量控制器。
[0007]所述的水平底板頂面與活動板擠壓構(gòu)件底面均設(shè)有與氣體取樣裝置相接觸的墊層。
[0008]所述的擠壓構(gòu)件伸出縱向開孔槽的部分與齒條桿呈三角形。
[0009]所述的水平底板還設(shè)有可調(diào)節(jié)地腳。
[0010]所述的墊層為橡膠材質(zhì)或者發(fā)泡海綿，厚度在0.5-lcm之間。
[0011]所述的氣體取樣裝置為氣體采樣袋或者球囊。
[0012]一種氣相色譜全自動氣體恒壓進(jìn)樣裝置的控制方法，包括以下步驟:
1)設(shè)定壓力測量控制器進(jìn)樣壓力值為Pl，Pl比PO大5~50kPa，P0為裝置所處位置大氣壓值；
2)設(shè)定時(shí)間程序控制器循環(huán)次數(shù)η，η為需要測定的樣品次數(shù)；
3)設(shè)定時(shí)間程序控制器第一時(shí)間點(diǎn)tl為加壓進(jìn)樣時(shí)間，第二時(shí)間點(diǎn)t2為卸壓提升時(shí)間，第三時(shí)間點(diǎn)為t3分析周期；
4)啟動驅(qū)動電機(jī)，帶動傳動螺桿，將驅(qū)動力傳遞給齒條，帶動擠壓構(gòu)件向下移動，擠壓進(jìn)樣，開始完成第K次進(jìn)樣；
5)判斷壓力測量控制器測定的氣體采樣袋或球囊的壓力值P2是否大于P1，若是，則執(zhí)行步驟6)，若否，執(zhí)行步驟4);
6)驅(qū)動電機(jī)停止工作；
7)判斷時(shí)間程序控制器上的程序運(yùn)行時(shí)間t是否大于tl，若是，則執(zhí)行步驟6)，若否，執(zhí)行步驟4)；
8)判斷時(shí)間程序控制器上的程序運(yùn)行時(shí)間t是否大于t2，若是，則執(zhí)行步驟9)，若否，執(zhí)行步驟6)；
9)啟動電機(jī)轉(zhuǎn)向控制器，觸發(fā)電機(jī)反向轉(zhuǎn)動，擠壓構(gòu)件向上移動，氣體樣品停止進(jìn)樣，開始卸壓；
10)判斷時(shí)間程序控制器上的程序運(yùn)行時(shí)間t是否大于t3，若是，則執(zhí)行步驟11)，若否，執(zhí)行步驟9);
11)驅(qū)動電機(jī)停止工作，電機(jī)轉(zhuǎn)向控制器恢復(fù)初始狀態(tài)；
12)判斷時(shí)間程序控制器上的循環(huán)記數(shù)K是否小于n，若是，則執(zhí)行步驟4)，若否，執(zhí)行
11)，運(yùn)行完畢。
[0013]本發(fā)明的技術(shù)效果在于:
本發(fā)明由驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動傳動螺桿，帶動擠壓構(gòu)件沿著支撐立柱軌道擠壓氣體采樣袋或者球囊來實(shí)現(xiàn)氣體進(jìn)樣的，通過在氣體采樣袋或球囊出氣口與氣相色譜氣體采樣口之間連接的壓力測量控制器來設(shè)置恒定的壓力數(shù)值，通過壓力測量控制器內(nèi)部繼電器控制電機(jī)自動斷開或閉合實(shí)現(xiàn)保持自動恒壓進(jìn)樣，同時(shí)通過時(shí)間程序控制器編制時(shí)間程序，指令電機(jī)轉(zhuǎn)向控制器控制電機(jī)換向轉(zhuǎn)動，從而完成自動進(jìn)樣在設(shè)定時(shí)間的加壓和卸壓以及自動循環(huán)，減少實(shí)驗(yàn)過程人為因素的影響。該氣相色譜全自動恒壓氣體進(jìn)樣裝置及其控制方法不僅可以方便調(diào)節(jié)控制進(jìn)樣壓力和進(jìn)樣時(shí)間，而且可根據(jù)設(shè)定程序?qū)崿F(xiàn)進(jìn)樣過程的全自動控制并實(shí)現(xiàn)進(jìn)樣自動循環(huán)，方法簡單，不僅能極大減少了分析人員的工作勞動量，而且能顯著提高氣體進(jìn)樣的自動化水平，保證了分析方法的精密度和穩(wěn)定重復(fù)性，進(jìn)一步提高了分析效率。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的主要構(gòu)件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明的自動控制系統(tǒng)與電機(jī)的連接結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3為本發(fā)明的控制方法流程圖。
[0017]其中，1-水平底板，2-支撐立柱，3-固定螺釘，4-連接軸承，5-傳動螺桿，6_驅(qū)動電機(jī)，7-滑動軌道槽，8-限位器，9-齒條桿，10-擠壓構(gòu)件，11-墊層，12-氣體取樣裝置，13-導(dǎo)氣管，14-可調(diào)節(jié)地腳，15-壓力測量控制器，16A-上限位觸發(fā)器，16B-下限位觸發(fā)器，17-繼電器，18-時(shí)間程序控制器、19-電機(jī)轉(zhuǎn)向控制器，20-裝置電源，21-系統(tǒng)控制箱。
【具體實(shí)施方式】
[0018]—種氣相色譜全自動氣體恒壓進(jìn)樣裝置，包括水平底板I和放置在水平底板I上的氣體取樣裝置12，水平底板I上設(shè)有與水平底板I垂直安裝的支撐立柱2 ;支撐立柱2 —側(cè)內(nèi)設(shè)有滑動軌道槽7，滑動軌道槽7上通過齒條桿9連接有擠壓構(gòu)件10 ;同側(cè)支撐立柱2上設(shè)有縱向開孔槽，擠壓構(gòu)件10伸出縱向開孔槽；所述的氣體取樣裝置12設(shè)置于水平底板I與擠壓構(gòu)件10之間，該氣體取樣裝置12上設(shè)有導(dǎo)氣管13，且該導(dǎo)氣管13連接有壓力測量控制器15 ;支撐立柱2另一側(cè)設(shè)有驅(qū)動電機(jī)6 ;驅(qū)動電機(jī)6連接有傳動螺桿；傳動螺桿帶動齒條桿9發(fā)生位移；還包括系統(tǒng)控制箱21。
[0019]所述的支撐立柱2縱向開孔槽一側(cè)設(shè)有上限位器8以及下限位器8 ;上限位器8上設(shè)有上限位觸發(fā)器16A，下限位器8上設(shè)有下限位觸發(fā)器16B ;縱向開孔槽位于有上限位器8以及下限位器8之間。所述的系統(tǒng)控制箱21包括依次連接的繼電器17、電機(jī)轉(zhuǎn)向控制器19以及時(shí)間程序控制器18，還設(shè)有裝置電源20 ;其中，繼電器17分為上繼電器17以及下繼電器17，驅(qū)動電機(jī)6分別連接上繼電器17以及下繼電器17，上繼電器17連接上限位器8觸發(fā)器，下繼電器17連接下限位器8觸發(fā)器；裝置電源20連接壓力測量控制器15。水平底板I頂面與擠壓構(gòu)件10底面均設(shè)有與氣體取樣裝置12相接觸的墊層11。所述的擠壓構(gòu)件10伸出縱向開孔槽的部分與齒條桿9呈三角形。所述的水平底板I還設(shè)有可調(diào)節(jié)地腳14。所述的墊層11為橡膠材質(zhì)或者發(fā)泡海綿，厚度在0.5~lcm之間。所述的氣體取樣裝置12為氣體采樣袋或者球囊。
[0020]本發(fā)明利用電機(jī)帶動機(jī)械結(jié)構(gòu)部件擠壓氣體采樣袋或球囊，將樣品導(dǎo)入氣相色譜樣品進(jìn)樣口。樣品袋和球囊的出口與氣相色譜樣品入口之間連接一個(gè)壓力測量控制器15，通過設(shè)定壓力與實(shí)際測量壓力信號差值控制繼電器17動作，從而控制電機(jī)的開啟關(guān)閉實(shí)現(xiàn)加壓和保持壓力值穩(wěn)定；同時(shí)由時(shí)間程序控制器18按照設(shè)定的程序時(shí)間控制電機(jī)轉(zhuǎn)向控制器19的動作時(shí)間，實(shí)現(xiàn)在設(shè)定的加壓時(shí)間點(diǎn)前讓電機(jī)帶動傳動螺桿5正向轉(zhuǎn)動，帶動齒條桿9及與其連接的擠壓構(gòu)件10沿著滑動軌道槽7向下移動，擠壓放在擠壓構(gòu)件10與水平底板I之間的氣體采樣袋或球囊；當(dāng)程序運(yùn)行時(shí)間達(dá)到設(shè)定的卸壓時(shí)間點(diǎn)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)向控制器19動作，電機(jī)反向轉(zhuǎn)動，此時(shí)傳動螺桿5帶動齒條桿9和擠壓構(gòu)件10沿著限位孔槽向上移動，釋放氣體采樣袋或球囊；當(dāng)程序運(yùn)行時(shí)間達(dá)到設(shè)定的分析周期點(diǎn)后電機(jī)停止運(yùn)行，轉(zhuǎn)向控制器恢復(fù)初始狀態(tài)，一次分析完成，自動累計(jì)循環(huán)次數(shù)I次。程序運(yùn)行循環(huán)次數(shù)判斷是否達(dá)到設(shè)定的樣品分析次數(shù)，沒有達(dá)到時(shí)可以更換下一個(gè)樣品，連接好氣體采樣袋或球囊出口導(dǎo)管后，時(shí)間控制程序和壓力測量程序繼續(xù)運(yùn)行進(jìn)行下一次進(jìn)樣的循環(huán)，直至樣品分析結(jié)束程序停止。
[0021]為防止在擠壓過程中氣體采樣袋或球囊滑落或者被劃破，在擠壓構(gòu)件10和水平地板與氣體采樣袋和球囊的接觸面都貼有墊層11材料，所述的墊層11材料為耐摩擦柔性材料，一般為橡膠材質(zhì)或者發(fā)泡海綿，厚度在0.5~lcm之間為宜。
[0022]為控制擠壓構(gòu)件10的活動位移并保護(hù)裝置，在滑動軌道槽7 —側(cè)有開孔槽，并在開孔槽兩端各設(shè)置一個(gè)與繼電器17相連的限位器8觸發(fā)開關(guān)，當(dāng)限位器8被擠壓構(gòu)件10觸發(fā)后，繼電器17直接斷開電機(jī)開關(guān)實(shí)現(xiàn)保護(hù)擠壓構(gòu)件10。
[0023]實(shí)施例1
當(dāng)氣體采樣袋或球囊裝滿樣品需要分析時(shí)，將采樣袋或球囊的出口用導(dǎo)氣管13通過三通一段連接至壓力測量控制器15，另一端連接氣相色譜樣品入口，為便于連接，導(dǎo)氣管13選用便于彎曲的抗腐蝕材料制作，一般選擇氟橡膠軟管或者不銹鋼管。將連接好的采樣袋或球囊放置在水平底板I上，該水平地板通過可調(diào)節(jié)地腳14調(diào)節(jié)臺面水平并通過嵌在水平底板I上平面的水準(zhǔn)泡進(jìn)行觀察確認(rèn)。
[0024]開啟裝置電源20開關(guān)，在壓力測量控制器15上設(shè)置好進(jìn)樣壓力值P1，同時(shí)在時(shí)間程序控制器18上設(shè)定好時(shí)間程序tl，t2，t3和分析樣品數(shù)量η后，如果樣品的實(shí)際壓力值不高于設(shè)定值，即Ρ2 ( Pl時(shí)，繼電器17接通驅(qū)動電機(jī)6