CN103234908B - 温控气体红外分析通用型联接装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种温控气体红外分析通用型联接装置，包括气体检测样品池及管路联接装置，气体检测样品池的池体上设置进气管接头和出气管接头，其特点是：所述气体检测样品池为具有不锈钢池体的温控气体检测样品池；所述的管路联接装置包括温控输气导管及其两端连接的管接头；所述温控气体检测样品池及温控输气导管分别设置加热元件、测温元件并配置一温控装置，所述测温元件分别通过信号线与所述温控装置连接。易于实现红外光谱仪与多种类型的测试分析仪器联接，拓展红外光谱仪的实用价值和测试范围，可对测试分析过程产生的热解气体在联接输送过程进行温控，并可进行连续性地动态检测分析。其结构简单、紧凑，造价较低。
Description
技术领域
本发明属于检测分析仪器技术领域，具体说是一种温控气体红外分析通用型联接装置。
背景技术
傅立叶变换红外光谱仪（FTIR）是测量各种化合物红外谱图的仪器，不仅广泛应用于石油化工、有机化学、高分子科学、药品、食品分析等传统领域，而且还在半导体、光学、电子装置等新技术领域发挥着重要检测作用。即可实现强大的定性功能，也能实现定量的分析；不仅能实现常量样品的分析，也能通过附件的结合实现微量样品的分析。
目前在国内高分子材料的研究领域中，应用红外光谱仪（FTIR）、同步热分析仪（STA）、质谱仪(MS)、气相色谱仪(GC)等仪器，进行材料性能的测试和研究分析已经广为流行。许多科研院所已经全部或者部分配备了上述仪器。但是，在这些仪器之间的测试联用方面，却是呈现出十分困难的局面。主要有三个方面的原因：1、仪器之间联用的衔接问题。不同仪器生产商家提供的仪器，相互之间的联接接口无法对接，测试控制的系统软件也互不支持。例如；日本岛津公司生产的红外光谱仪与法国塞塔拉姆公司出产的同步热分析仪，以及欧盟各国生产的热分析仪器，就不能同步联用。2、仪器联用局限性大，基本上是只能使用同一仪器厂家生产的设施。由于我国使用仪器的许多单位，在购置这些仪器时，由当时客观因素的决定，分期、分批、根据测试性能的需要，订购了几种不同商家生产的仪器。由此而导致现在许多单位，有一种或多种上述测试仪器，却无法联机使用的局面。3、仪器生产商家提供的联接设施有很大的局限性，而且费用昂贵，一套联接设施就需要10～30万元人民币，高昂的设备费用使许多单位无力承担，望而却步。
现行红外光谱仪的气体样品池主要由玻璃池体、红外透光窗片、连接支撑架、连接螺杆等组成，在玻璃池体上有两个带旋转开关的软管接口，用于控制被测气体的注入、密闭保留和排出。当气体样品池在红外光谱仪内安装好后，被测气体就可以通过压力或者载气注入池体内，在池体内流动或者被封闭，通过穿透透光窗片的红外光波进行检测分析。对于在常温下易于凝固的聚合物热解气体，却无法进行检测分析。
如何设计一种造价较低的温控气体红外分析通用型联接装置，使傅立叶变换红外光谱仪在各个领域的应用中，可根据不同的实际测试要求，通过附加装置的有效联接，可分别或同时与同步热分析仪（STA）、质谱仪(MS)、气相色谱仪(GC)等多种仪器联用，组合成一套十分有效的实用测试技术，既能深了对材料的热稳定性研究，又进一步开拓、提高分析仪器的测试能力，这是目前本技术领域亟待解决的问题。
发明内容
本发明是为解决现有技术存在的问题，提供一种温控气体红外分析通用型联接装置，易于实现傅里叶变换红外光谱仪与多种类型的测试分析仪器联接，充分发挥检测性能的潜力与功能，拓展红外光谱仪的实用价值和测试范围，可对测试分析过程产生的热解气体在联接输送过程进行温控，并可进行连续性地动态检测分析，其结构简单、紧凑，造价较低。
本发明采用如下技术方案：一种温控气体红外分析通用型联接装置，包括气体检测样品池及管路联接结装置，所述气体检测样品池的池体上设置进气管接头和出气管接头，其特征在于，所述气体检测样品池为具有不锈钢池体的温控气体检测样品池；所述的管路联接装置包括温控输气导管及其两端连接的管接头；所述温控气体检测样品池及温控输气导管分别设置加热元件、测温元件并配置一温控装置，所述测温元件分别通过信号线与所述温控装置连接。
对上述技术方案的改进：所述温控气体检测样品池上的加热元件为缠绕在不锈钢池体外的螺旋电加热管，所述温控气体检测样品池上的测温元件为设置在不锈钢池体外的第一铠装热电偶，所述不锈钢池体外包覆保温材料及不锈钢外罩；所述温控输气导管内为不锈钢细管，所述不锈钢细管两端连接所述管接头，所述温控输气导管上的测温元件为与所述不锈钢细管绑定在一起的输气导管电加热管，所述不锈钢细管和输气导管电加热管外包覆保温材料，所述温控输气导管最外层用不锈钢外罩管固定封闭，在不锈钢外罩管上设有一中间开有螺纹通孔的圆柱凸台，所述圆柱凸台上安装管状接头，所述温控输气导管上的测温元件为设置在所述管状接头上的第二铠装热电偶。
对上述技术方案的进一步改进：所述温控气体检测样品池包括筒状的不锈钢池体、两片红外透光窗片、连接支撑架、连接螺杆，通过连接支撑架和连接螺杆将两片红外透光窗片固定在所述不锈钢池体的两端。
对上述技术方案的进一步改进：所述不锈钢细管与输气导管电加热管形状吻合，且两者紧靠在一起。
对上述技术方案的进一步改进：所述温控输气导管为L形、C形或n形。
对上述技术方案的进一步改进：所述管接头采用国际通用的卡套式不锈钢管接头，所述不锈钢细管采用标准直径规格系列的不锈钢细管。
本发明与现有技术相比具有以下优点和积极效果：
1、本发明具有先进实用的温控气体检测样品池、简便可靠的温控输气导管与温控装置以及方便灵活的联接管件，通过这三项创新点的设计与组合，构成独特的一套“温控气体红外分析通用型联接装置”，在不改变原仪器任何零部件的状态下，可与其它分析仪器相联接，对实验测试过程中产生或逸出的气体，应用傅里叶变换红外光谱仪进行测试分析，尤其是对聚合物材料在实验测试过程的热解气体，进行连续性的动态检测分析十分便利有效。可以对其他类型仪器在测试分析过程产生的热解气体成份，在联接输送过程实行设定温度控制，避免降温、冷凝和沉淀现象，保证在某一温度范围段热解气体成份的最佳效果，便于准确地进行定性定量的检测分析。
2、通过本发明的“温控气体红外分析通用型联接装置”，把多种测试分析仪器联用，可大大地拓展各个测试分析仪器的应用范围，极大地丰富了红外光谱仪在各个领域进行检测分析的内容，为实验检测分析提供了多种形式的方便结合与可靠的测试方法，尤其是对高分子材料的热解气体在检测分析的输送流程，提供了准确有效的保障，可谓经济效益，社会效益显著。
3、在科学研究方面，可对科研技术人员提供多种测试分析仪器组合使用，充分发挥仪器的性能、潜能，提高仪器的实用价值，针对实验测试提供的准确数据和结果，写出具有创新性价值的研究论文、专著，创造出新的研究成果，创造出新标准、新理念。
4、其结构简单、紧凑，造价较低，操作方便，实用性强。
附图说明
图1是本发明温控气体红外分析通用型联接装置的连接结构图；
图2是本发明温控气体检测样品池的结构图；
图3是本发明温控输气导管的管路结构组合示意图。
图中：1－同步热分析仪、2－管接头、3－连接软管、4－温控输气导管、5－温控装置、6－傅立叶变换红外光谱仪、7－温控气体检测样品池、8－第一铠装热电偶、9－不锈钢出气导管、10－连接支撑架、11－红外透光窗片、12－螺旋电加热管、13－连接螺杆、14－不锈钢池体、15－保温层、16－不锈钢细管、17－不锈钢外罩、18－输气导管电加热管、19－不锈钢外罩管、20－圆管保温层、21－第二铠装热电偶。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
参见图1-图3，本发明一种温控气体红外分析通用型联接装置的实施例，包括气体检测样品池及管路联接装置，气体检测样品池包括筒状的池体、两片红外透光窗片11、连接支撑架10、连接螺杆13，通过连接支撑架10和连接螺杆13将两片红外透光窗片11固定在所述池体的两端。所述气体检测样品池为具有不锈钢池体14的温控气体检测样品池7，在不锈钢池体14上设置进气管接头、出气管接头，在不锈钢池体14外设置电加热管及第一铠装热电偶8，在不锈钢池体14外包覆保温层15及不锈钢外罩17，电加热管及第一铠装热电偶8也由保温层15包覆。
上述的管路联结装置包括温控输气导管4及联接管件，所述温控输气导管4包括不锈钢细管16和与其绑定在一起的输气导管电加热管18，所述不锈钢细管16和输气导管电加热管18外包覆圆管保温层20。温控输气导管4最外层用不锈钢外罩管19固定封闭，起到保温及防护作用。在不锈钢外罩管19上设有一中间开有螺纹通孔的圆柱凸台，圆柱凸台上设置管状接头，在管状接头上安装第二铠装热电偶21。上述联接管件为温控输气导管4中不锈钢细管16两端连接的管接头2。上述温控气体检测样品池7及温控输气导管4配置一温控装置5，所述第一铠装热电偶8和第二铠装热电偶21分别通过信号线与所述温控装置5连接，用于随时监测和控制不锈钢池体14及温控输气导管4的温度。
上述不锈钢池体14上的电加热管为缠绕在不锈钢池体14外的螺旋电加热管12；上述不锈钢细管16与输气导管电加热管18形状吻合，且两者紧靠并绑定在一起，可以使保温、加热均匀。螺旋电加热管12及输气导管电加热管18通过导线与电源连接。
根据使用需要，上述温控输气导管4为L形、C形或n形，也可以为其他适合的形状。
上述不锈钢细管16两端的管接头2均采用国际通用的卡套式不锈钢管接头，所述不锈钢细管16采用标准直径规格系列的不锈钢细管，作为与测试分析仪器的联接管件。卡套式不锈钢管接头2的规格品种多，适用范围广，更换方便，可以满足和各种不同测试仪器连接接口的组合联接。
如图1所示，为本发明在同步热分析仪1与傅立叶变换红外光谱仪6联用的实施方式，温控输气导管4一端通过连接软管3及卡套式不锈钢管接头2与同步热分析仪1的出气管接头连接，温控输气导管4的另一端通过卡套式不锈钢管接头2与傅立叶变换红外光谱仪6中温控气体检测样品池7上的进气管接头连接，温控气体检测样品池7上的出气管接头连接不锈钢出气导管9，并采用温控装置5控制。
本发明的工作原理：
按照图2、图3所示，先将温控气体检测样品池7、温控输气导管4各个零部件，根据设计图纸要求加工制作，安装调整成为组合部件。设计制作或采购成品的温控装置5，要求温控装置5的数据输出接口能直接与计算机相连，并且控制温度范围最高不低于600℃。
先在傅立叶变换红外光谱仪6中，安装调整好温控气体检测样品池7，保证红外光线从圆筒状的锈钢池体14中心处穿过，再将温控输气导管4的一端与温控气体检测样品池7进气管接头用卡套式不锈钢管接头2连接，另一端与同步热分析仪1的出气管接头用耐高温连接软管3以及卡套式不锈钢管接头2相连接，并将温控输气导管组合4支撑固定。
把第一铠装热电偶8和第二铠装热电偶21、螺旋电加热管12、输气导管电加热管18均通过信号线与温控装置5连接。重复检查确定无误后，即可对温控输气导管4、温控气体检测样品池7进行升温预热，达到设定温度后，即可对分析仪器进行正常的测试操作，实现联机分析测试的效果。
同步热分析仪1在测试样品时，逸出的热解气体会被载气通过温控输气管路4连续不断的送进温控气体检测样品池7的不锈钢池体14内，在不锈钢池体14内滞留期间被穿透过红外透光窗片11的红外光波进行不间断的连续检测分析，然后再被输出进行下一步环节，送进其他分析仪器检测分析或者排空放掉。
在载气输送热解气体过程，温控输气管路4和温控气体检测样品池7的温度，在第一铠装热电偶8、第二铠装热电偶21和温控装置5的监控下，始终被控制在设定好的温度范围内，利于热解气体畅通，不会发生冷凝现象，提高检测分析数据的质量和准确性。
通过变化不锈钢池体14不同的控制温度，就可检测分析热解气体在不同温度下的成份变化，不锈钢池体14的加热温度最高可达500℃。
本发明的检测方式对于在常温下易于凝固的聚合物热解气体，不仅非常简便有效，而且还可在温控范围内，随意设定控制测试分析需要的温度，便于动态连续检测热解气体成份随着温度上升或下降的变化状况。
应用本发明温控气体红外分析通用型联接装置与其他类型的分析测试仪器之间的联接、测试分析，如同步热分析仪1、傅立叶变换红外光谱仪6、气相色谱仪、质谱仪中的两台或者多台之间联接，其原理与使用方法上述内容相同。其中，连接各个仪器的均是用本发明的温控输气导管4。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，做出的变化、改型、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种温控气体红外分析通用型联接装置，包括气体检测样品池及管路联接装置，所述气体检测样品池的池体上设置进气管接头和出气管接头，其特征在于，所述气体检测样品池为具有不锈钢池体的温控气体检测样品池；所述的管路联接装置包括温控输气导管及其两端连接的管接头；所述温控气体检测样品池及温控输气导管分别设置加热元件、测温元件并配置一温控装置，所述测温元件分别通过信号线与所述温控装置连接，所述温控气体检测样品池上的加热元件为缠绕在不锈钢池体外的螺旋电加热管，所述温控气体检测样品池上的测温元件为设置在不锈钢池体外的第一铠装热电偶，所述不锈钢池体外包覆保温材料及不锈钢外罩；所述温控输气导管内为不锈钢细管，所述不锈钢细管两端连接所述管接头，所述温控输气导管上的测温元件为与所述不锈钢细管绑定在一起的输气导管电加热管，所述不锈钢细管和输气导管电加热管外包覆保温材料，所述温控输气导管最外层用不锈钢外罩管固定封闭，在不锈钢外罩管上设有一中间开有螺纹通孔的圆柱凸台，所述圆柱凸台上安装管状接头，所述温控输气导管上的测温元件为设置在所述管状接头上的第二铠装热电偶。
2.按照权利要求1所述的温控气体红外分析通用型联接装置，其特征在于，所述温控气体检测样品池包括筒状的不锈钢池体、两片红外透光窗片、连接支撑架、连接螺杆，通过连接支撑架和连接螺杆将两片红外透光窗片固定在所述不锈钢池体的两端。
3.按照权利要求1或2所述的温控气体红外分析通用型联接装置，其特征在于，所述不锈钢细管与输气导管电加热管形状吻合，且两者紧靠在一起。
4.按照权利要求1所述的温控气体红外分析通用型联接装置，其特征在于，所述温控输气导管为L形、C形或n形。
5.按照权利要求3所述的温控气体红外分析通用型联接装置，其特征在于，所述温控输气导管为L形、C形或n形。
6.按照权利要求1所述的温控气体红外分析通用型联接装置，其特征在于，所述管接头采用国际通用的卡套式不锈钢管接头，所述不锈钢细管采用标准直径规格系列的不锈钢细管。
7.按照权利要求5所述的温控气体红外分析通用型联接装置，其特征在于，所述管接头采用国际通用的卡套式不锈钢管接头，所述不锈钢细管采用标准直径规格系列的不锈钢细管。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20150107 Termination date: 20180426 |