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] 本實用新型設(shè)及一種氣體采集設(shè)備，特別是設(shè)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CN103389229A、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(jī)構(gòu)、擠壓機(jī)構(gòu)、輪盤機(jī)構(gòu)和立通自閉器。該 裝置使用輪盤機(jī)構(gòu)用于采氣注射器的更換與運(yùn)轉(zhuǎn)，通過抽拉機(jī)構(gòu)、擠壓機(jī)構(gòu)、輪盤機(jī)構(gòu)和 =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=方面缺陷：1)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，整個設(shè)置運(yùn)轉(zhuǎn)需要4臺直流電機(jī)配合運(yùn)行，易發(fā) 生各機(jī)構(gòu)不能同步運(yùn)轉(zhuǎn)的情形，增加裝置運(yùn)行故障的概率；2)抽拉機(jī)構(gòu)與=通閥的打開關(guān) 閉機(jī)構(gòu)分別運(yùn)行，通過控制系統(tǒng)控制兩者的運(yùn)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W均勻安裝多個注射器，但在裝置運(yùn)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。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 本實用新型的目的就是針對現(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] 本實用新型的第一個目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、能夠增進(jìn)同步性控制的氣體自動 采集裝置，其技術(shù)方案如下：
[0006] 一種氣體自動連續(xù)采集系統(tǒng)，包括抽擠機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)與采氣機(jī)構(gòu)，所述抽擠機(jī)構(gòu) 包括抽擠電機(jī)、往復(fù)移動卡槽機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)取樣機(jī)構(gòu)，其特征在于：
[0007] 所述抽擠電機(jī)轉(zhuǎn)子與往復(fù)移動卡槽機(jī)構(gòu)機(jī)械聯(lián)接，抽擠電機(jī)轉(zhuǎn)子間隔正反轉(zhuǎn)動；
[0008] 所述旋轉(zhuǎn)取樣機(jī)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(jī)構(gòu)間歇聯(lián)接，所述往復(fù)移動卡槽機(jī)構(gòu)往復(fù)移動 方向與轉(zhuǎn)輪軸向相同；
[0009] 采氣機(jī)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(jī)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，所述電源與抽擠電機(jī)電聯(lián)接，所述控制電路 與抽擠電機(jī)轉(zhuǎn)子電聯(lián)接，控制抽擠電機(jī)轉(zhuǎn)子正反轉(zhuǎn)動的角度、交替時間、次數(shù)。 W11] 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(jī)帶動系統(tǒng)各機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)。在 供電條件下，抽擠電機(jī)轉(zhuǎn)子在正反兩個方向交替轉(zhuǎn)動。隨著抽擠電機(jī)轉(zhuǎn)子正反轉(zhuǎn)動，與抽擠 電機(jī)聯(lián)接的往復(fù)移動卡槽機(jī)構(gòu)往復(fù)移動，從而與旋轉(zhuǎn)取樣機(jī)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(jìn)與排出。控制系統(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W計算出往復(fù)移動卡槽機(jī)構(gòu)完成一次氣體的采進(jìn)與排出需要完成的往復(fù) 移動距離，進(jìn)而計算出轉(zhuǎn)子正反旋轉(zhuǎn)的角度、交替時間、次數(shù)。
[0012] 進(jìn)一步地，上述氣體自動連續(xù)采集系統(tǒng)，往復(fù)移動卡槽機(jī)構(gòu)包括與抽擠電機(jī)轉(zhuǎn)子 兩端連接的連接軸，連接軸兩端分別與軌道移動聯(lián)接，沿軌道往復(fù)移動；抽擠電機(jī)機(jī)殼與卡 槽連桿一端固定聯(lián)接；卡槽連桿另一端聯(lián)接凹形卡槽；凹形卡槽與注射器活塞柄通過彈性 卡扣間歇聯(lián)接。
[0013] 本實用新型進(jìn)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(jìn) 一步改進(jìn)是增加換向機(jī)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(jī)構(gòu)還包括換向機(jī)構(gòu)；換向機(jī)構(gòu)與往復(fù)移動卡 槽機(jī)構(gòu)聯(lián)接、與轉(zhuǎn)輪間歇聯(lián)接。
[0015] 系統(tǒng)中增加換向機(jī)構(gòu)后，換向機(jī)構(gòu)將往復(fù)移動卡槽機(jī)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(jī)帶動下往復(fù)移動卡槽機(jī)構(gòu)與旋 轉(zhuǎn)取樣機(jī)構(gòu)在不同運(yùn)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W設(shè)置往復(fù)移動卡槽機(jī)構(gòu)往復(fù)運(yùn)動與轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)運(yùn)動間的配 合步驟，當(dāng)往復(fù)移動卡槽機(jī)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(jìn)一步優(yōu)化。具體是：凹形卡槽近注射器活塞柄接觸面開有中孔，注射器活塞柄在 轉(zhuǎn)輪軸向上間歇穿過中孔且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。 該氣體自動連續(xù)采集系統(tǒng)，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 孔并與彈性卡扣件聯(lián)接。此后當(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(jìn)一步地，轉(zhuǎn)輪近往復(fù)移動卡槽機(jī)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(jī)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(jī)構(gòu)的制動桿與轉(zhuǎn)輪止口間歇聯(lián)接。換向機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)扳機(jī)，旋轉(zhuǎn)扳機(jī)通 過定位件與旋轉(zhuǎn)扳機(jī)基板轉(zhuǎn)動聯(lián)接；旋轉(zhuǎn)扳機(jī)的受力凸起與換向連桿一端緊接，換向連桿 另一端與卡槽連桿固定聯(lián)接；驅(qū)動桿與制動桿分別通過定位件與旋轉(zhuǎn)扳機(jī)基板轉(zhuǎn)動聯(lián)接； 旋轉(zhuǎn)扳機(jī)分別與驅(qū)動桿、制動桿緊接，驅(qū)動桿、制動桿分別與棘齒、轉(zhuǎn)輪止口間歇聯(lián)接。
[0018] 上述氣體自動連續(xù)采集系統(tǒng)，換向機(jī)構(gòu)的驅(qū)動桿隨往復(fù)移動卡槽機(jī)構(gòu)運(yùn)動時，撥 動棘齒使轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動。當(dāng)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動一定角度時，換向機(jī)構(gòu)的制動桿與轉(zhuǎn)輪止口聯(lián)接，將轉(zhuǎn)輪制 動。換向機(jī)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(jī)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(jī)轉(zhuǎn)動，旋轉(zhuǎn)扳機(jī)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。
[0019] 在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，由抽擠電機(jī)帶動的往復(fù)移動卡槽機(jī)構(gòu)的每一次往復(fù)移動并非 都需要進(jìn)行注射器的采氣或排氣操作，本實用新型進(jìn)一步的目的是解決往復(fù)移動卡槽機(jī)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(jìn)一步的技術(shù)方案如下：采氣機(jī)構(gòu)還 包括=通閥、撥轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；=通閥通過一氣路口聯(lián)接在注射器針管頭與采氣針管之間，=通閥 另一氣路口游離；撥轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)撥動=通閥柄間歇旋轉(zhuǎn)。。進(jìn)一步地，撥轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括拔轉(zhuǎn)電機(jī)，拔 轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子連接拔轉(zhuǎn)桿，拔轉(zhuǎn)桿與=通閥柄緊接；電源與拔轉(zhuǎn)電機(jī)電聯(lián)接，控制電路與拔 轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)子電聯(lián)接，控制拔轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動角度及間隔時間。由撥轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)撥動=通閥柄的 旋轉(zhuǎn)時間及角度，可W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(jī)構(gòu)撥動=通閥柄的時間及角度，與擠抽電機(jī)轉(zhuǎn)子的運(yùn)動相配合，便能實現(xiàn)系統(tǒng)整體采 氣過程的控制。
[0020] 在完整采氣過程中，注射器需要進(jìn)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(jìn)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、II安裝件間有T型間隙，T型間隙的寬處有止回件；止回件包括折型薄片，折 型薄片一頂邊與T型間隙的寬處內(nèi)壁聯(lián)接，折型薄片向T型間隙內(nèi)壁折疊并與T型間隙內(nèi) 壁間形成模形空間，彈黃安裝在模形空間內(nèi)且與T型間隙內(nèi)壁固定聯(lián)接。注射器安裝器能 夠保證注射器轉(zhuǎn)動到采樣位點之后，注射器能夠在沿轉(zhuǎn)輪軸向移動過程中適時與注射器安 裝器卡合