一种全自动进样二次热解析仪

技术领域

本发明涉及一种气体样品前处理进样装置，具体涉及一种全自动进样二次热解析仪。

背景技术

热解析仪具有标准样品模拟采样、热解析、解析管活化三种功能，可与国产、进口气相色谱仪配合使用。适用于环境监测等领域。

热解析仪种类比较多，参数基本类似，样品在通过热解析仪进样时要求样品全程在一定温度的钝化管路流动，目前热解析仪在解决样品冷点时把控不到位，容易使样品在管路或阀体内残留，降低样品的测定精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全自动进样二次热解析仪，以对样品吸附管高温加热解析，减少管路或进样阀中的样品残留量，提高样品的解析灵敏度以及测定精度。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种全自动进样二次热解析仪，包括工作台、设置在工作台上的用以摆放样品吸附管的吸附管摆放架、设置在工作台上用以夹卸样品吸附管的夹持装置、设置在工作台内部用以对吸附管内的气体样品检测的解析机构以及安装在工作台上用于控制整个解析过程中各工作环节的控制面板，所述解析机构包括加热解析件，加热解析件包括顶升器以及连接在顶升器上的加热等温体，顶升器用以带动加热等温体运动至与样品吸附管相互贴合的位置，并通过加热等温体对样品吸附管加热解析，以使样品吸附管与进样阀内的温度一致。

作为进一步改进，所述加热等温体内部设有加热棒和温度传感器，以使加热等温体的温度恒温。

作为进一步改进，所述加热等温体上开设有一置放槽，以供样品吸附管置入。

作为进一步改进，所述解析机构包括夹帽组件，夹帽组件包括固定架、置于固定架上的导轨以及设置在导轨上可沿导轨相对运动的一组夹帽气缸，每一夹帽气缸的相对侧设有一组夹持件，以通过两夹帽气缸对应地带动每组夹持件沿导轨相对运动，每组夹持件中的两夹持片对应夹持吸附管两端的密封帽，以对吸附管的脱帽或装帽。

作为进一步改进，所述解析机构还包括置于夹帽组件一侧的检测组件，检测组件包括进样阀、置于进样阀一侧的滑动器、设置在进样阀与滑动器之间的所述加热解析件以及置于进样阀一侧的冷阱，以通过滑动器驱使样品吸附管置于进样阀与滑动器之间，加热等温体对样品吸附管加热解析，冷阱用以收集样品吸附管内脱附下的样品。

作为进一步改进，所述工作台上形成一用以容纳吸附管摆放架的安装腔，吸附管摆放架呈两排设置，每排吸附管摆放架摆放样品吸附管呈上下两层设置，置于吸附管摆放架上层的样品吸附管所在的位置形成优先进样位。

作为进一步改进，每排所述吸附管摆放架包括两相对设置的支撑壁，每排吸附管摆放架的两支撑壁上对应地等间距开设有若干卡持槽，以通过两支撑壁上对应的每组卡持槽呈上下结构卡持两根样品吸附管。

作为进一步改进，所述夹持装置包括空间移动机构以及设置在空间移动机构下的抓手机构，空间移动机构上设有光电开关，抓手机构上设有传感器，通过传感器检测样品吸附管在吸附管摆放架上位置，具有光电开关的空间移动机构带动抓手机构夹持样品吸附管。

作为进一步改进，所述空间移动机构包括横向移动机构、安装在横向移动组件上的纵向移动组件以及安装在纵向移动组件上的竖向移动组件，每一移动组件上均设有所述光电开关。

作为进一步改进，所述抓手机构包括安装在竖向移动组件的驱动器、设置在驱动器上的夹具组件，驱动器为夹爪气缸，夹爪气缸通过一连接件安装在竖向移动组件的竖向滑动座上，夹爪气缸下部的两夹爪之间安装有夹具组件，夹具组件包括设置在每一夹爪上的连接块以及对应地形成在每一连接块下部的夹持块，夹持块上安装有所述传感器，以通过夹爪气缸带动两夹爪相对运动，进而驱使夹具组件的两夹持块夹持样品吸附管。

本发明的上述技术方案具有以下有益效果：本发明全自动进样二次热解析仪通过加热等温体对样品吸附管高温加热解析，保证样品吸附管与进样阀内的温度一致，以减少简析过程管路或进样阀中的样品残留量，样品解析灵敏度高、重现性好，有效增强色谱峰的分辨率，并提高样品的测定精度以及解析效率与解析速率。

附图说明

图1为本发明全自动进样二次热解析仪的整体结构示意图。

图2为本发明全自动进样二次热解析仪的内部结构示意图。

图3为本发明解析仪中吸附管摆放架的结构示意图。

图4为本发明解析仪中夹持装置的结构示意图。

图5为本发明解析仪中夹持装置的另一视角结构示意图。

图6为本发明解析仪中解析机构的结构示意图。

图7为本发明解析仪中解析机构的另一视角结构示意图。

附图序号及名称：10、工作台，11、水平工作台，111、底板，112、侧板，1121、电源连接端口，1122、散热孔，113、水平板，1131、安装腔，1132、过料窗口，114、支撑架，12、竖直工作台，121、安装壁，1211、滑槽，123、顶壁，124、侧壁，20、吸附管摆放架，21、样品吸附管，211、密封帽，22、底壁，23、支撑壁，231、卡持槽，24、抵持端面，30、夹持装置，31、安装架，311、连接段，312、支撑段，313、安装段，314、挡持段，32、空间移动机构，321、横向移动组件，3211、固定座，3212、横向丝杆，3213、横向滑动座，3214、横向驱动器，3215、横向导轨，3216、光电开关，322、纵向移动组件，3221、安装座，3222、纵向丝杆，3223、纵向滑动座，3224、纵向驱动器，3225、板体，3226、安装凸起，3227、纵向导轨，3228、防护罩，323、竖向移动组件，3231、连接座，3232、竖向丝杆，3233、竖向滑动座，3234、竖向驱动器，3235、连接板体，3236、连接凸起，3237、竖向导轨，3238、保护壳，33、抓手机构，331、驱动器，332、夹具组件，3321、连接块，3322、夹持块，3323、柔性夹条，3324、传感器，333、抓手罩，40、解析机构，41、夹帽组件，411、固定架，412、导轨，413、夹帽气缸，414、夹持件，42、检测组件，421、进样阀，4211、连接端口，4212、电磁阀，422、滑动器，4221、进料驱动器，4222、推块，423、加热解析件，4231、顶升器，4232、加热等温体，4233、置放槽，424、冷阱，4241、保温壳，4242、散热风扇，50、控制面板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式进行详细说明。

请参阅图1至图7所示，本实施例所述的一种全自动进样二次热解析仪，通过吸附管采样气体，以对环境空气、挥发性有机物进行测定，广泛应用于化工建筑材料、食品、大气及室内环境中沸点在300℃以下各种气体。

全自动进样二次热解析仪包括工作台10、设置在工作台10上的吸附管摆放架20、设置在工作台10上用以夹卸样品吸附管21的夹持装置30、设置在工作台10内部用以对吸附管21内的气体样品检测的解析机构40以及安装在工作台10上的控制面板50。

请结合参阅图1-2所示，工作台10包括水平工作台11以及形成在水平工作台11上的竖直工作台12，水平工作台11内部形成一容纳腔，容纳腔内设有一支撑架114，以供安装解析机构40，具体地，水平工作台11包括底板111、形成在底板111四周的侧板112以及形成在四条侧板112上的水平板113，底板111、四条侧板112以及水平板113之间形成用以安装解析机构40的容纳腔。

底板111底部四角处分别设有支撑脚；其中一侧板112上安装有控制面板50，该侧板上还设有与控制面板50电性连接的电源连接端口1121，与其相对的一侧板112以及与其相邻的两侧板112上均开设有散热孔1122，以对仪器工作时产生的热量及时排出。水平板113的一端设有一安装腔1131，以供安装吸附管摆放架20，水平板113的另一端开设有过料窗口1132，以供夹持装置30夹卸吸附管21时沿此过料窗口1132通过，过料窗口1132的宽度略大于吸附管21的长度。

竖直工作台12用以挡持夹持装置30，竖直工作台12包括安装壁121、与安装壁121相对设置的背壁、形成在安装壁121与背壁之间的顶壁123以及两侧壁124。安装壁121上开设有一滑槽1211，滑槽1211位于吸附管摆放架20正上方，以供夹持装置30沿滑槽1211滑动，并在吸附管摆放架20上夹持吸附管21。

结合参阅图3所示，吸附管摆放架20设置在水平工作台11的安装腔1131内，用以摆放样品吸附管21，吸附管摆放架20呈两排设置，每排吸附管摆放架20包括底壁22以及形成在底壁22相对两侧的支撑壁23，底壁22的另两侧与对应地两支撑壁23的端部分别形成抵持端面24，每排吸附管摆放架20通过相对两侧的抵持端面24抵靠在安装腔1131的腔壁上，每排吸附管摆放架20的两支撑壁23上对应地等间距开设有若干卡持槽231，以通过两支撑壁23上对应的每组卡持槽231呈上下结构卡持两根样品吸附管21，具体地，卡持槽231的槽宽度与样品吸附管21的外径相当，卡持槽231的槽深度是槽宽度的两倍，卡持槽231的槽底呈弧面状结构，且弧度与样品吸附管21的管周面弧度相当，本实施例中，每排吸附管摆放架20的每一支撑壁23上开设有13个卡持槽231，每排吸附管摆放架20可摆放26根样品吸附管21，两排吸附管摆放架20可摆放52根样品吸附管21。吸附管21用以存放待测的气体样品，样品吸附管21两端通过密封帽211密封。其中，置于吸附管摆放架20对应的每组卡持槽231上面的样品吸附管21所在的位置为优先进样位，若有着急检测的样品，可放置在优先进样位，夹持装置30可自动检测到优先进样位的样品吸附管21，可在序列运行过程中，不用停机，自动执行优先进样位样品吸附管21的进样，提高效率。

请结合参阅图4-5所示，夹持装置30设置在水平工作台11上，且可沿竖直工作台12中安装壁121上的滑槽1211滑动，用以从吸附管摆放架20的一组卡持槽231夹持吸附管21后并沿水平板113上的过料窗口1132通过摆放至解析机构40处、也或从解析机构40处夹持吸附管21后并沿过料窗口1132穿过摆放至吸附管摆放架20上对应的一组卡持槽231处。

夹持装置30包括安装架31、设置在安装架31上的空间移动机构32以及设置在空间移动机构32下的抓手机构33，安装架31设置在水平工作台11的水平板113上，安装架31包括连接段311、垂直地形成在连接段311上的支撑段312、垂直地形成在支撑段312上的安装段313以及垂直地形成在安装段313上的挡持段314，连接段311设置在水平工作台11的水平板113上，安装段313上设有空间移动机构32。

空间移动机构32包括设置在安装段313上的横向移动组件321、安装在横向移动组件321上的纵向移动组件322以及安装在纵向移动组件322上的竖向移动组件323，通过横向移动组件321、纵向移动组件322以及竖向移动组件323之间的相互配合，实现左、右、前、后、上、下六个方向的空间运动轨迹，精准带动抓手机构33夹持吸附管21。

横向移动组件321包括设置在安装段313两端的固定座3211、设置在两固定座3211之间的横向导轨3215、可转动地连接在两固定座3211之间的横向丝杆3212、可滑动地设置在横向丝杆3212上且与横向导轨3215滑动连接的横向滑动座3213以及与横向丝杆3212一端连接的横向驱动器3214，横向滑动座3213上设有光电开关3216，以通过横向驱动器3214带动横向丝杆3212转动，进而驱使横向滑动座3213沿横向导轨3215与横向丝杆3212左右滑动，并通过光电开关3216以对横向滑动座3213的滑动位置进行限位。

纵向移动组件322设置在横向移动组件321的横向滑动座3213上且可沿安装壁121上的滑槽1211滑动，纵向移动组件322包括安装座3221、设置在安装座3221上的纵向丝杆3222、可滑动地设置在纵向丝杆3222上且与安装座3221滑动连接的纵向滑动座3223以及与纵向丝杆3222一端连接的纵向驱动器3224；安装座3221外部设有一防护罩3228，安装座3221一端通过一连接板固定在横向滑动座3213上，安装座3221另一端穿过安装壁121上的滑槽1211置于滑槽1211外侧，安装座3221包括板体3225以及设置在板体3225两端的安装凸起3226，板体3225上设有纵向导轨3227，纵向丝杆3222可转动地连接在安装座3221两端的安装凸起3226之间，纵向滑动座3223可滑动地设置在纵向丝杆3222上且与板体3225上的纵向导轨3227滑动连接，纵向滑动座3223上设有光电开关3216，以通过纵向驱动器3224带动纵向丝杆3222转动，进而驱使纵向滑动座3223沿纵向导轨3227与纵向丝杆3222前后滑动，并通过光电开关3216以对纵向滑动座3223的滑动位置进行限位。

竖向移动组件323安装在纵向移动组件322的纵向滑动座3223上，包括连接座3231、设置在连接座3231上的竖向丝杆3232、可滑动地设置在竖向丝杆3232上且与连接座3231滑动连接的竖向滑动座3233以及与竖向丝杆3232一端连接的竖向驱动器3234，连接座3231通过一垫板固定安装在纵向滑动座3223上，连接座3231外部设有一保护壳3238，连接座3231包括连接板体3235以及设置在连接板体3235两端的连接凸起3236，连接板体3235上设有竖向导轨3237，竖向丝杆3232可转动地连接在连接板体3235两端的连接凸起3236之间，竖向滑动座3233可滑动地设置在竖向丝杆3232上且与连接板体3235上的竖向导轨3237滑动连接，竖向滑动座3233上设有光电开关3216，以通过竖向驱动器3234转动带动竖向丝杆3232转动，进而驱使竖向滑动座3233沿竖向导轨3237与竖向丝杆3232上下滑动，并通过光电开关3216以对竖向滑动座3233的滑动位置进行限位。

抓手机构33设置在空间移动机构32的竖向滑动座3233上，以通过空间移动机构32带动抓手机构33实现六个方向的空间运动轨迹，进而精准夹持吸附管21。抓手机构33包括安装在竖向滑动座3233上的驱动器331、设置在驱动器331上的夹具组件332以及设置在驱动器331与夹具组件332外部的抓手罩333，具体地，驱动器331为夹爪气缸，夹爪气缸通过一连接件安装在竖向滑动座3233上，夹爪气缸下部的两夹爪之间安装有夹具组件332，夹具组件332包括设置在每一夹爪上的连接块3321以及对应地形成在每一连接块3321下部的夹持块3322，以通过夹爪气缸带动两夹爪相对运动，进而驱使夹具组件332的两夹持块3322夹持样品吸附管21。具体地，两夹持块3322相对的表面上对应地开设有夹持槽，每一夹持槽内设有柔性夹条3323，以使夹紧样品吸附管21的力度更加适当，其中一夹持块3322上还安装有传感器3324，传感器3324与空间移动机构32中的光电开关3216相互配合，以通过传感器3324感应样品吸附管21在吸附管摆放架20上位置，进而具有光电开关3216的空间移动机构32带动抓手机构33中的两夹持块3322快速精准地夹持样品吸附管21至解析机构40上，本实施例中，抓手机构33上的传感器3324可自动检测到优先进样位的样品吸附管21，进而具有光电开关3216的空间移动机构32带动抓手机构33中的两夹持块3322快速精准地夹持样品吸附管21。

请结合参阅图6-7所示，解析机构40安装在水平工作台11的容纳腔内的支撑架114上，用以对吸附管21内的气体分析检测，解析机构40包括夹帽组件41以及置于夹帽组件41一侧的检测组件42，夹帽组件41采用Simple-Lock锁定密封技术实现对样品吸附管21自动脱帽、自动装帽，检测组件42实现自动气路泄漏检测功能。夹帽组件41包括固定架411、置于固定架411上的导轨412以及设置在导轨412上可沿导轨412相对运动的一组夹帽气缸413，固定架411置于支撑架114上，每一夹帽气缸413的相对侧设有一组夹持件414，以通过两夹帽气缸413对应地带动每组夹持件414沿导轨412相对运动，每组夹持件414中的两夹持片对应夹持吸附管21两端的密封帽211，并通过夹帽气缸413沿导轨412相对运动，以将密封帽211沿吸附管21两端部脱下，完成对吸附管21的脱帽过程；装帽过程与脱帽过程相反，具体为：以通过两夹帽气缸413对应地带动每组夹持件414相对运动，每组夹持件414中的两夹持片将对应夹持的密封帽211对准吸附管21两端，通过夹帽气缸413运动将密封帽211向样品吸附管21两端部安装，完成对吸附管21的装帽过程。

检测组件42设置在容纳腔内的支撑架114上，且置于夹帽组件41一侧，以对脱帽后的样品吸附管21内的样品分析检测，具体地，空间移动机构32带动抓手机构33中的两夹持块3322在夹帽组件41上夹持脱帽后的样品吸附管21至检测组件42处。检测组件42包括进样阀421、置于进样阀421一侧的滑动器422、设置在进样阀421与滑动器422之间的加热解析件423以及置于进样阀421一侧的冷阱424，进样阀421通过一支架安装在支撑架114上，进样阀421下部设有六通阀，以便于管路之间的无缝切换，本实施例中，六通阀置于支撑架114下部。进样阀421一侧设有压力传感器，以便于检测样品吸附管21内的压力，本实施例中，进样阀421上设有连接端口4211，以供吸附管21一端插入，进样阀421上还设有一通气孔，以供与一电磁阀4212一端连接。

滑动器422置于支撑架114上部，用以将样品吸附管21推入至进样阀421的连接端口4211处，滑动器422包括进料驱动器4221以及连接在进料驱动器4221端部的推块4222，推块4222端面处开设有连接孔，以供样品吸附管21另一端插入，推块4222顶面设有一通气孔，以供与电磁阀4212另一端连接，并通过进料驱动器4221带动推块4222运动，将样品吸附管21的两端对应地置入推块4222端面处的连接孔与进样阀421上的连接端口4211处。

样品吸附管21完成脱帽后，由夹持装置30在夹帽组件41上夹持脱帽后的样品吸附管21至滑动器422的连接孔处，通过进料驱动器4221带动推块4222运动，将样品吸附管21的两端对应地置入推块4222端面处的连接孔与进样阀421上的连接端口4211处约两毫米深度，夹持装置30松开样品吸附管21并复位，打开电磁阀4212，给样品吸附管21充气约10秒钟后关闭电磁阀4212，此时压力传感器会记录样品解析管21中的气体压力值，约2分钟内管内气体压力不下降，说明样品解析管21两端在检测组件42处完全密封，不漏气。

加热解析件423设置在进样阀421与滑动器422之间的支撑架114板面上，用以对样品吸附管21的管体等温加热，加热解析件423包括顶升器4231以及连接在顶升器4231上的加热等温体4232，顶升器4231用以带动加热等温体4232运动至与样品吸附管21相互贴合的位置，本实施例中，顶升器4231为顶升气缸，加热等温体4232连接在顶升气缸的活塞杆上。加热等温体4232上开设有一置放槽4233，以供样品吸附管21置入，并通过加热等温体4232对样品吸附管21加热解析，保证样品吸附管21与进样阀421内的温度一致，以减少简析过程管路中或进样阀421内的样品残留量，同时并对样品吸附管21内的样品加热解析。具体地，加热等温体4232内部设有加热棒和温度传感器，以控制并保证加热等温体4232的温度恒温，本实施例中，加热等温体4232的温度为280℃-350℃，优选为300℃。

冷阱424置于进样阀421一侧，样品吸附管21内的样品加热解析后，冷阱424上连接有另一电磁阀4212，通过该电磁阀4212将样品吸附管21内脱附下的样品吹扫至冷阱424内，使样品集中至冷阱424中，冷阱424快速升温，打开进样阀，通过传输管线，使样品传送至色谱仪并进行分析。具体地，冷阱424包括半导体制冷块、置于半导体制冷块外部的保温层、置于保温层外部的保温壳4241，保温壳4241内部还设有温度传感器、二次解析管以及加热丝，冷阱424的保温壳4241一侧还设有散热风扇4242，散热风扇4242对应地置于水平工作台11具有有散热孔1122的侧板112上。

控制面板50安装在工作台10的一侧板112上，且与夹持装置30解析机构40气电连接，用以控制整个解析过程的各工作环节，控制面板50采用智能彩色触摸屏用户界面以及开发调试界面，方便直接设定和编辑测试，用户使用一目了然。

工作时，将急需检测的样品吸附管21放置在吸附管摆放架20的优先进样位，夹持装置30通过传感器3324检测样品吸附管21在吸附管摆放架20上位置，进而具有光电开关3216的空间移动机构32带动抓手机构33中的两夹持块3322快速精准地夹持样品吸附管21至解析机构40的夹帽组件41上，以将密封帽211沿吸附管21两端部脱下，空间移动机构32带动抓手机构33中的两夹持块3322在夹帽组件41上夹持脱帽后的样品吸附管21至检测组件42的滑动器422连接孔处，通过进料驱动器4221带动推块4222运动，将样品吸附管21的两端对应地置入推块4222端面处的连接孔与进样阀421上的连接端口4211处约两毫米深度，夹持装置30松开样品吸附管21并复位，打开其中一电磁阀，给样品吸附管21充气约10秒钟后关闭电磁阀，此时压力传感器会记录样品解析管21中的气体压力值，约2分钟内管内气体压力不下降，说明样品解析管21两端在检测组件42处完全密封，不漏气，顶升器4231带动加热等温体4232运动，使样品吸附管21进入置放槽4233，加热等温体4232与样品吸附管21相互贴合，并通过加热等温体4232对样品吸附管21加热解析，保证样品吸附管21与进样阀421内的温度一致，以减少简析过程管路中的样品残留量，另一电磁阀将样品吸附管21内脱附下的样品吹扫至冷阱424内，使样品集中至冷阱424中，冷阱424快速升温，打开进样阀，通过传输管线，使样品传送至色谱仪并进行分析。顶升器4231带动加热等温体4232运动，使样品吸附管21脱离置放槽4233，进料驱动器4221带动推块4222运动，将样品吸附管21的两端对应地从推块4222端面处的连接孔与进样阀421上的连接端口4211处脱离，同时，夹持装置30通过传感器3324检测样品吸附管21的位置，具有光电开关3216的空间移动机构32带动抓手机构33中的两夹持块3322快速精准地夹持样品吸附管21从检测组件42移动至夹帽组件41上，并对吸附管21装帽，夹持装置30的空间移动机构32带动抓手机构33中的两夹持块3322夹持样品吸附管21从夹帽组件41上移动并归位至吸附管摆放架20处，完成整个解析过程。

综上所述，本发明全自动进样二次热解析仪通过吸附管摆放架20的结构设计形成52位多样品盘且具有优先进样位，配合夹持装置30的空间移动机构32以及抓手机构33快速精准地夹持样品吸附管21，便于急样优先解析，减少人力，节约时间。其次，通过加热等温体4232对样品吸附管21高温加热解析，保证样品吸附管21与进样阀421内的温度一致，以减少简析过程管路或进样阀421中的样品残留量，样品解析灵敏度高、重现性好，有效增强色谱峰的分辨率，并提高样品解析效率以及解析速率。整套仪器可满足样品分析要求和分析频次，提高仪器使用率，能够保证样品分析工作的持续性和可靠性。

以上所述实施例仅仅是本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。