一种全自动顶空进样装置的制作方法

1.本实用新型涉及气体检测技术领域，特别涉及一种全自动顶空进样装置。


背景技术：

2.顶空进样器是气相色谱法中一种方便快捷的样品前处理方法，其原理是将待测样品置入一密闭的容器中，通过加热升温使挥发性组分从样品基体中挥发出来，在气液或气固两相中达到平衡，直接抽取顶部气体进行色谱分析，从而检验样品中挥发性组分的成分和含量。但目前大多采用圆形供样盘模式，圆形供样盘样品存储量有限，如果需要增大存储容量就需要加大供样盘，因此圆形供样盘空间利用率低；大多采用的是气动夹爪抓取样品瓶，这种模式的弊端在于气动夹爪需要气源，然而实验室的气源主要以氮气为主，采用气动夹爪会造成氮气的浪费和增加实验室气源的不稳定性；目前顶空进样器样品加热大部分使用不含振荡功能的单一加热位，样品持续混合所需要的平衡时间较长，检测分析不能连续进行，检测效率低。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种全自动顶空进样装置，通过设置矩形样品供样盘，同体积下最大化增大样品存储容量；为了配合矩形样品供样盘，通过设计xyz三轴悬臂式轴向移位装置，抓取样品瓶、放置样品瓶至加热体内及取样针依据预设位置要求取样时，通过计算机计算瓶位坐标，三轴精准移动到其坐标位置，使得通过磁体磁力吸起预设样品瓶、沿斜向移动将样品瓶放置到加热体内的样品瓶放置腔、带动取样针处于取样位置及将作业完成后的取样针放置到加热位，不仅确保了实验室的安全，而且有效减低了制造和使用成本；通过设置位于上部的加热单元和位于下部驱动所述加热单元振荡的振荡单元，实现快速、均匀升温与保温作用；通过加热位的设置，消除取样针的残留，确保了样品检测的精准。
4.本实用新型提供的具体技术方案如下：
5.一种全自动顶空进样装置，包括样品移送装置、样品加热装置及取进样装置，其中；
6.所述样品移送装置，包括可放置若干个样品瓶的矩形供样盘、位于矩形供样盘上部用于移位样品瓶的轴向移位装置；
7.所述样品加热装置包括上部含有若干个样品瓶放置腔的加热单元和下部活动连接所述加热单元的振荡单元；
8.所述取进样装置包括位于所述加热单元上部用驱动取样针进、出样品瓶的取样针移送装置，与所述取样针相连的用于取样、进样的取进样单元及用于放置完成进样后的取样针的加热位；
9.还包括控制装置，所述控制装置包括计算机，所述计算机控制连接所述轴向移位装置、所述样品加热装置及所述取进样装置。
10.在一些实施例中，所述轴向移位装置包括活动相连的移送x轴单元、移送y轴单元及活动安装在所述移送y轴单元上的移送z轴单元；所述移送z轴单元包括位于上端用于传送所述样品瓶升降的传动装置和位于下端用于吸附所述样品瓶的吸附装置。
11.在一些实施例中，所述传动装置包括步进电机及由所述步进电机驱动的丝杠、由所述丝杠带动上下移动的滑块，所述滑块与所述吸附装置连接。
12.在一些实施例中，所述吸附装置包括竖向放置的顶杆、间隙外套于所述顶杆下端的环形磁铁，所述顶杆下端设有外凸于所述环形磁铁的顶杆滑片，所述顶杆滑片底平面处于水平面。
13.在一些实施例中，所述加热单元包括内部等间隔排列的若干个样品瓶放置腔的加热体及分散安装在所述加热体内的若干个加热棒，所述加热体的四周均安装有隔热装置，所述加热体活动安装在所述振荡单元上。
14.在一些实施例中，所述振荡单元包括电机及由所述电机驱动的偏心元件，所述偏心元件包括由所述电机输出轴驱动连接的偏心轴，所述电机输出轴与所述偏心轴的轴线间距为r。
15.在一些实施例中，所述偏心轴包括主动偏心轴和从动偏心轴，所述主动偏心轴与所述电机输出轴连接，所述偏心轴的下端轴承安装在振荡下轴承安装座上，所述偏心轴的上端轴承安装在振荡上轴承安装座上，所述振荡上轴承安装座与所述加热体固连。
16.在一些实施例中，所述取进样装置设有的取样针移送装置活动安装于所述加热单元上部；所述加热位安装在所述加热单元附近，包括放置所述取样针的取样针室及安装在加热位内的加热棒；所述取进样单元包括与所述取样针相连的控制阀装置。
17.在一些实施例中，所述取样针移送装置包括活动相连的取样x轴单元、取样y轴单元及活动安装在所述取样y轴单元上的取样z轴单元；所述取样z轴单元包括竖向装有取样针的取样针移动模块。
18.在一些实施例中，所述控制阀装置包括用于取样针取样过程加压的加压阀及用于进样过程进样至检测器的多通阀。
19.有益效果为：
20.本实用新型提供一种全自动顶空进样装置通过设置，通过设置矩形样品供样盘，同体积下最大化增大样品存储容量；为了配合矩形样品供样盘，通过设计xyz三轴悬臂式轴向移位装置，抓取样品瓶、放置样品瓶至加热体内及取样针依据预设位置要求取样时，通过计算机计算瓶位坐标，三轴精准移动到其坐标位置，使得通过磁体磁力吸起预设样品瓶、沿斜向移动将样品瓶放置到加热体内的样品瓶放置腔、带动取样针处于取样位置及将作业完成后的取样针放置到加热位，不仅确保了实验室的安全，而且有效减低了制造和使用成本；通过设置位于上部的加热单元和位于下部驱动所述加热单元振荡的振荡单元，实现快速、均匀升温与保温作用；通过加热位的设置，消除取样针的残留，确保了样品检测的精准。
附图说明
21.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。
22.在附图中：
23.图1是本实用新型技术方案结构示意图；
24.图2是轴向移位装置技术方案结构示意图；
25.图3是取进样装置技术方案结构示意图；
26.图4是加热炉技术方案结构示意图；
27.图5是偏心元件技术方案结构示意图；
28.图6是取样针取样过程加压气路示意图；
29.图7是取样针进样过程气路示意图。
30.其中：
31.矩形供样盘1；样品瓶腔11；移送y轴2单元；移送x轴3单元；移送z轴4单元；吸附装置41；螺钉411；顶杆412；环形磁铁413；顶杆滑片414；传动装置42；z轴电机421；丝杠422；滑块423；取样y轴5单元；取样z轴6单元；取样针移动模块61；取样x轴7单元；加热炉8；下隔热层80；加热体81；加热棒82；样品瓶放置腔83；振荡上轴承安装座84；振荡下轴承安装座85；主偏心轴86；从偏心轴87；步进电机88；轴承89；样品瓶9；瓶盖91；取样针10；加热位12；六通阀13；加压阀14；计算机15；加压稳压阀100；检测器载气阀101；进样管102；检测器103；取样管104。
具体实施方式
32.如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量；“多个”指等于或多于两个；说明书后续描述为实施本技术的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本技术的一般原则为目的，并非用以限定本技术的范围。本技术的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
33.如图1－图7，本实用新型技术方案：
34.一种全自动顶空进样装置，包括样品移送装置、样品加热装置及取进样装置；所述样品移送装置包括矩形供样盘1、轴向移位装置，所述矩形供样盘1内按照预设要求等间距设有若干个样品瓶腔11，所述轴向移位装置包括活动连接的移送y轴2单元、移送x轴3单元、移送z轴4单元，所述样品加热装置包括位于上部且含有若干个样品瓶放置腔83的加热单元和位于下部驱动所述加热单元振荡的振荡单元；所述取进样装置包括活动安装于所述加热单元上部的取样针移送装置、取进样单元及用于放置取样针10的加热位12；还包括控制装置，所述控制装置包括计算机15，所述计算机15与所述轴向移位装置、所述样品加热装置及所述取进样装置控制连接。
35.如图1－图7，本实用新型提供一种优选实施例：
36.一种全自动顶空进样装置，包括样品移送装置、样品加热装置及取进样装置及控制装置。
37.所述样品移送装置包括矩形供样盘1、轴向移位装置。
38.所述矩形供样盘1内按照预设要求等间距排列的若干个样品瓶腔11，上述样品瓶
腔11尺寸与样品瓶9匹配；所述轴向移位装置包括移送x轴3单元、移送y轴2单元及安装在所述移送y轴上的移送z轴4单元，所述移送z轴单元4包括位于上端用于传送所述样品瓶升降的传动装置42和位于下端用于吸附所述样品瓶的吸附装置41；所述移送x轴3单元、移送y轴2单元均装有电机(图中未示出)，所述移送z轴单元4装有z轴电机421，上述三台电机均与计算机15连接，使得所述移送x轴3单元、移送y轴2单元、所述移送z轴单元4依据指令执行移动动作。
39.传动装置42包括z轴电机421、由z轴电机421驱动连接的丝杠422及与丝杠422旋转驱动连接的滑块423，所述滑块423与吸附装置41通过螺钉411连接；所述吸附装置41包括竖向放置的顶杆412，所述顶杆412的下端为顶杆滑片414，位于所述顶杆滑片414是上端，间隙外套于所述顶杆412设有环形磁铁413，所述顶杆滑片414底表面为平面，所述底表面处于水平位置，所述滑块423带动所述吸附装置41沿丝杠422上下运动。
40.在计算机15的控制下，所述轴向移位装置设有的移送x轴3单元、移送y轴2单元以最短距离联动到矩形供样盘1中预设的样品瓶腔11的上部，移送z轴单元4下移，当吸附装置41下移到预设位置时，在所述环形磁铁413的吸附作用下，样品瓶9设有的铁质瓶盖91被吸附紧贴至顶杆滑片414底部平面上，完成吸附动作；在计算机15的控制下，移送z轴单元4上移，控制移送x轴3单元、移送y轴2单元联动以最短距离移位至加热炉8中预设的样品瓶放置腔83上部，移送z轴单元4下移，当样品瓶9下移到样品瓶放置腔83预设位置时，控制移送x轴3单元、移送y轴2单元斜向联动移动，将样品瓶9放置在样品瓶放置腔83中等待加热，计算机15控制移送x轴3单元、移送y轴2单元联动回位。
41.所述样品加热装置包括位于上部的加热炉8和位于下部驱动所述加热炉8振荡的振荡单元；所述加热炉8包括加热体81，所述加热体81内均匀竖向分布设置若干个样品瓶放置腔83，且开口于所述加热体81上端，分散安装在所述加热体81内安装有若干个加热棒82，所述加热棒82与放置在样品瓶放置腔83中的样品瓶9平行放置，且高度与所述样品瓶放置腔83高度相匹配，所述加热体81的四周均安装有隔热装置，所述加热体81通过下隔热层80与所述振荡单元连接。
42.在一些实施例中，所述振荡单元包括步进电机88及由所述步进电机88驱动的偏心元件，所述偏心元件包括一个主动偏心轴86和四个从动偏心轴87。
43.所述步进电机88通过电机垫板及紧固件固定安装在振荡下轴承安装座85上，主动偏心轴86安装在所述步进电机88的主轴上，所述主动偏心轴86下端通过键配合和顶丝固定位置，上端安装一个轴承，从动偏心轴87下端安装有4个轴承，从动偏心轴87的下端4个轴承均安装在振荡下轴承安装座85相应的孔位里，从动偏心轴87上端安装有4个轴承，上端的4个轴承及主动偏心轴86上端的一个轴承均安装在振荡上轴承安装座84上设有的相应的孔位里，4个轴承均匀安装在振荡上轴承安装座84上。
44.所述加热体81与下隔热层80通过紧固件固连为一体，所述加热炉8与振荡上轴承安装座84通过紧固件连接，所述加热炉8与所述偏心元件通过轴承形成活动连接。
45.所述主动偏心轴86通过安装的齿轮驱动从动偏心轴87，由于该连接装置为常用技术，此处不再赘述。
46.所述步进电机88输出轴与所述主偏心轴86的轴线间距为r；开启震荡功能时，步进电机88带动主偏心轴86的主轴旋转，主偏心轴86带动从动偏心轴87旋转，此处5个偏心轮带
动振荡上轴承安装座84以r为半径往复旋转，从而实现加热过程中加热炉8的震荡，使样品快速混合平衡。
47.在一些实施例中，所述取进样装置包括活动安装于所述加热单元上部的取样针移送装置、取进样单元及用于放置作业后的取样针10的加热位12；所述加热位12安装在所述加热单元附近，包括放置所述取样针的取样针室及安装在加热位内的加热棒(图中未示出)；所述取样针移送装置包括取样x轴7单元、取样y轴5单元及安装在所述取样y轴5单元上的取样z轴6单元，所述取样z轴6单元上通过电机(图中未示出)驱动连接有取样针移动模块61，所述取样针移动模块61竖向放置，底部紧固安装垂直向下安装的取样针10，在计算机15的控制下，取样针移送装置带动取样针10在所述加热炉8上移动，到达预设位置的被加热、振荡完毕的样品瓶9中取样。
48.所述取进样单元包括取样针10及与所述取样针10相连通的控制阀装置，所述控制阀装置包括用于取样针10取样过程加压的加压阀14及用于进样过程进样至检测器103的六通阀13及加压稳压阀100，所述六通阀13通过进样管102连接检测器103，取样针10通过取样管104连通所述六通阀13，检测器载气阀101，在计算机15的控制下，完成进取样过程。
49.如图6为取样针取样过程加压气路示意图：
50.工作原理：
51.当取样针10扎进样品瓶9中取样时，连通加压阀14、加压稳压阀100、六通阀13的阀点3、阀点4及取样针10；同时连通检测器载气阀101、六通阀13的阀点2、阀点1，检测器载气阀101所载气体进入六通阀13，同时开始加压时间倒计时，n2经取样管104进入样品瓶9内进行加压，依据预设时间规定完成取样过程。
52.如图7为取样针进样过程气路示意图：
53.工作原理：
54.当取样过程完成后，关闭加压阀14、加压稳压阀100，连通六通阀13的阀点1、阀点4、进样管102及检测器103，同时开始进样时间倒计时，气载样品由取样针10经取样管104、六通阀13的阀点4、阀点1、进样管102及检测器103，待进样时间计时完成，从而完成进样过程。
55.拔针过程：在计算机15的控制下，取样针移送装置带动取样针10向上移动，从样品瓶9中拔出，移动到加热位12，将取样针10放置到加热位12中，消除取样针10的残留。
56.反吹过程：当拔针后，打开加压阀14，连通六通阀13的阀点3、阀点4、取样针10，同时连通检测器载气阀101、六通阀13的阀点2、阀点1、进样管102，n2反吹清洗，以保证管路的清洁，同时开始反吹时间倒计时，待反吹时间计时完成，从而完成反吹过程。
57.上述说明示出并描述了本技术的优选实施例，但如前所述，应当理解本技术并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本技术的精神和范围，则都应在本技术所附权利要求的保护范围内。