一種氣體自動連續(xù)采集系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種氣體采集設(shè)備，特別是涉及一種氣體自動連續(xù)采集系統(tǒng)，屬于環(huán) 境監(jiān)測設(shè)備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 大氣污染物采樣分為兩類，一是粒子狀污染物的采樣、二是氣體或蒸汽狀污染物 的采樣。采集氣體狀或蒸汽狀污染物常用的方法有直接采集法、液體采集法和固體采集法。 直接采集法是用采樣袋、真空采樣瓶或注射器直接把氣體狀污染物采集在容器里。其中，使 用注射器采氣具有較明顯優(yōu)越性，是采氣操作中常用手段。其主要原因在于使用注射器采 集氣體時，注射器中的氣體樣品可直接注入氣體分析儀器，避免二次抽氣，較采樣袋或真空 采樣瓶節(jié)省時間也減少樣品污染可能性。然而，采用注射器采集氣體樣品時，由于需要頻繁 替換注射器，因而目前的實驗中大多采用手工作業(yè)。
[0003] 申請公布號為CN 103389229 A、名稱為"一種氣體自動采集裝置"的中國發(fā)明專利 申請公開了一種氣體自動采集裝置。該裝置包括設(shè)備主體外殼、儲備室、采氣注射器、條形 氣室、外連接轉(zhuǎn)化器、蓄電設(shè)備、控制系統(tǒng)、抽拉機構(gòu)、擠壓機構(gòu)、輪盤機構(gòu)和三通自閉器。該 裝置使用輪盤機構(gòu)用于采氣注射器的更換與運轉(zhuǎn)，通過抽拉機構(gòu)、擠壓機構(gòu)、輪盤機構(gòu)和三 通自閉器之間的配合可控制采氣注射器自動采集氣體，從而達(dá)到自動、連續(xù)采氣的目的。該 裝置至少存在四方面缺陷：1)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，整個設(shè)置運轉(zhuǎn)需要4臺直流電機配合運行，易發(fā)生 各機構(gòu)不能同步運轉(zhuǎn)的情形，增加裝置運行故障的概率；2)抽拉機構(gòu)與三通閥的打開關(guān)閉 機構(gòu)分別運行，通過控制系統(tǒng)控制兩者的運行節(jié)奏，缺乏一致性，因而不能解決采氣過程中 洗氣（即采樣前先排出氣道里殘存的氣體）的技術(shù)問題；3)盡管在優(yōu)化設(shè)計中輪盤的上部 周邊可以均勻安裝多個注射器，但在裝置運轉(zhuǎn)時，由于沒有解決凹形卡槽與注射器活塞柄 間的自動聯(lián)接與脫離問題，因此采樣過程中多個注射器的替換操作并不能自動完成。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、同步控制性高、能夠 真正實現(xiàn)連續(xù)自動采樣的氣體采集裝置。
[0005] 本發(fā)明的第一個目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、能夠增進同步性控制的氣體自動采集 裝置，其技術(shù)方案如下：
[0006] -種氣體自動連續(xù)采集系統(tǒng)，包括抽擠機構(gòu)、控制系統(tǒng)與采氣機構(gòu)，所述抽擠機構(gòu) 包括抽擠電機、往復(fù)移動卡槽機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)取樣機構(gòu)，其特征在于：
[0007] 所述抽擠電機轉(zhuǎn)子與往復(fù)移動卡槽機構(gòu)機械聯(lián)接，抽擠電機轉(zhuǎn)子交替正反轉(zhuǎn)動帶 動往復(fù)移動卡槽機構(gòu)往復(fù)移動；
[0008] 所述旋轉(zhuǎn)取樣機構(gòu)主體是轉(zhuǎn)輪，轉(zhuǎn)輪中部與輪軸轉(zhuǎn)動聯(lián)接；轉(zhuǎn)輪外表面沿軸向安 裝注射器，注射器活塞柄與往復(fù)移動卡槽機構(gòu)間歇聯(lián)接，所述往復(fù)移動卡槽機構(gòu)沿轉(zhuǎn)輪軸 向往復(fù)移動；
[0009] 采氣機構(gòu)包括微氣室、采氣針管；所述微氣室與采樣區(qū)氣體聯(lián)通，所述采氣針管安 裝在注射器針管頭，并隨往復(fù)移動卡槽機構(gòu)的往復(fù)移動刺入或脫出微氣室；
[0010] 所述控制系統(tǒng)包括電源與控制電路，所述電源為抽擠電機供電，所述控制電路控 制抽擠電機轉(zhuǎn)子正反轉(zhuǎn)動角度、間隔時間、次數(shù)。
[0011] 上述氣體自動連續(xù)采集系統(tǒng)由控制系統(tǒng)控制抽擠電機帶動系統(tǒng)各機構(gòu)的運轉(zhuǎn)。在 供電條件下，抽擠電機轉(zhuǎn)子在正反兩個方向交替轉(zhuǎn)動。隨著抽擠電機轉(zhuǎn)子正反轉(zhuǎn)動，與抽擠 電機聯(lián)接的往復(fù)移動卡槽機構(gòu)同步往復(fù)移動，從而與旋轉(zhuǎn)取樣機構(gòu)主體轉(zhuǎn)輪上安裝的注射 器實現(xiàn)間歇聯(lián)接，并對注射器活塞柄產(chǎn)生推拉力，完成注射器內(nèi)氣體的采進與排出?？刂葡?統(tǒng)的控制電路采用電子時間控制器，如雙延時繼電器，控制轉(zhuǎn)子正反轉(zhuǎn)動角度及間隔時間。 依據(jù)注射器的規(guī)格可以計算出往復(fù)移動卡槽機構(gòu)完成一次氣體的采進與排出需要完成的 往復(fù)移動距離，進而計算出轉(zhuǎn)子正反旋轉(zhuǎn)的角度、交替時間、次數(shù)。采氣機構(gòu)的采氣針管安 裝在注射器上，隨往復(fù)移動卡槽機構(gòu)的往復(fù)移動刺入或脫出微氣室。
[0012] 上述氣體自動連續(xù)采集系統(tǒng)中，往復(fù)移動卡槽機構(gòu)通過連接軸與抽擠電機轉(zhuǎn)子兩 端連接，連接軸兩端分別與軌道移動聯(lián)接。連接軸隨抽擠電機轉(zhuǎn)子間隔正反轉(zhuǎn)動帶動抽擠 電機沿軌道往復(fù)移動，進行實現(xiàn)往復(fù)移動卡槽機構(gòu)在轉(zhuǎn)輪軸向上的往復(fù)移動。往復(fù)移動卡 槽機構(gòu)的凹形卡槽與注射器活塞柄通過彈性卡扣間歇聯(lián)接，實現(xiàn)對注射器活塞柄的推拉。
[0013] 本發(fā)明進一步的目的是解決氣體采集過程中多個注射器自動替換的問題，進一步 改進是增加換向機構(gòu)，具體技術(shù)方案如下：
[0014] 上述氣體自動連續(xù)采集系統(tǒng)，抽擠機構(gòu)還包括換向機構(gòu)；換向機構(gòu)分別與往復(fù)移 動卡槽機構(gòu)、轉(zhuǎn)輪聯(lián)接，將往復(fù)移動卡槽機構(gòu)沿轉(zhuǎn)輪軸向的往復(fù)移動轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)輪繞輪軸間 歇轉(zhuǎn)動。
[0015] 系統(tǒng)中增加換向機構(gòu)后，換向機構(gòu)將往復(fù)移動卡槽機構(gòu)沿轉(zhuǎn)輪軸向的往復(fù)移動換 向，轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)輪繞輪軸間歇轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)系統(tǒng)在一個抽擠電機帶動下往復(fù)移動卡槽機構(gòu)與旋 轉(zhuǎn)取樣機構(gòu)在不同運動方向上的同步配合。利用控制電路的電子時間控制器，設(shè)置轉(zhuǎn)子正 反轉(zhuǎn)動角度、交替時間、次數(shù)，可以設(shè)置往復(fù)移動卡槽機構(gòu)往復(fù)運動與轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)運動間的配 合步驟，當(dāng)往復(fù)移動卡槽機構(gòu)與轉(zhuǎn)輪帶動注射器完成一次氣體采集后，轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)使相鄰的 下一個注射器轉(zhuǎn)動到采樣位點，實現(xiàn)注射器替換，繼續(xù)采樣。
[0016] 為解決注射器替換過程中注射器活塞柄與凹形卡槽聯(lián)接與脫離的問題，凹形卡槽 的設(shè)計可進一步優(yōu)化。具體是：凹形卡槽近注射器活塞柄的面開有中孔，孔徑略大于注射器 活塞柄外徑，孔周有彈性卡扣件。隨著凹形卡槽的往復(fù)移動，注射器活塞柄在轉(zhuǎn)輪軸向上穿 過中孔并與彈性卡扣件間歇聯(lián)接。中孔兩側(cè)沿轉(zhuǎn)輪外周切向開有缺口，當(dāng)轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)時，已在 轉(zhuǎn)輪軸向上與凹形卡槽卡接的注射器活塞柄沿轉(zhuǎn)輪外周切向從缺口脫出凹形卡槽。當(dāng)相鄰 的下一個注射器轉(zhuǎn)動到采樣位點時，凹形卡槽從轉(zhuǎn)輪軸向上與注射器活塞柄卡接。
[0017] 進一步地，轉(zhuǎn)輪近往復(fù)移動卡槽機構(gòu)端頭有與注射器安裝位置相對應(yīng)且數(shù)量相等 的棘齒，換向機構(gòu)的驅(qū)動桿與棘齒間歇聯(lián)接；轉(zhuǎn)輪外表面有與棘齒位置相對應(yīng)且數(shù)量相等 的轉(zhuǎn)輪止口；換向機構(gòu)的制動桿與轉(zhuǎn)輪止口間歇聯(lián)接。換向機構(gòu)的驅(qū)動桿隨往復(fù)移動卡槽 機構(gòu)運動時，撥動棘齒從而使轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動。當(dāng)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動一定角度時，換向機構(gòu)的制動桿與轉(zhuǎn)輪 止口聯(lián)接，將轉(zhuǎn)輪制動。換向機構(gòu)通常采用換向杠桿設(shè)計，利用換向連桿使往復(fù)移動卡槽機 構(gòu)在移動過程中帶動與固定點轉(zhuǎn)動聯(lián)接的旋轉(zhuǎn)扳機轉(zhuǎn)動，旋轉(zhuǎn)扳機再分別帶動與各自與固 定點轉(zhuǎn)動聯(lián)接的驅(qū)動桿、制動桿轉(zhuǎn)動，從而撥動或制動轉(zhuǎn)輪。
[0018] 在系統(tǒng)運行過程中，由抽擠電機帶動的往復(fù)移動卡槽機構(gòu)的每一次往復(fù)移動并非 都需要進行注射器的采氣或排氣操作，本發(fā)明進一步的目的是解決往復(fù)移動卡槽機構(gòu)始終 發(fā)生的往復(fù)移動與注射器采氣、排氣的配合問題，進一步的技術(shù)方案如下：
[0019] 上述氣體自動連續(xù)采集系統(tǒng)，采氣機構(gòu)還包括三通閥、撥轉(zhuǎn)機構(gòu)，三通閥聯(lián)接在注 射器針管頭與采氣針管之間，撥轉(zhuǎn)機構(gòu)撥動三通閥柄間歇旋轉(zhuǎn)。由撥轉(zhuǎn)機構(gòu)撥動三通閥柄 的旋轉(zhuǎn)時間及角度，可以使注射器針管頭與采樣區(qū)氣體聯(lián)通或隔斷。再利用控制電路控制 撥轉(zhuǎn)機構(gòu)撥動三通閥柄的時間及角度，與擠抽電機轉(zhuǎn)子的運動相配合，便能實現(xiàn)系統(tǒng)整體 采氣過程的控制。
[0020] 在完全采氣過程中，注射器需要進行采氣、排氣、洗氣等步驟，注射器柄與凹形卡 槽也會發(fā)生聯(lián)接、分離等動作。因此，上述氣體自動連續(xù)采集系統(tǒng)對注射器的安裝結(jié)構(gòu)進一 步優(yōu)化，具體方案是：系統(tǒng)還包括注射器安裝器；注射器安裝器固定在轉(zhuǎn)輪外周，包括I、 II安裝件，I、