CN103792276B - 一种液体原料精确微量进样装置及进样方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液体原料精确微量进样装置，包括往复运动机构、注射进样机构和进样量控制机构，往复运动机构推动注射进样机构沿轨道槽直线运动，往复运动机构和注射进样机构通过一弹簧相连；进样量控制机构设置于沿注射进样机构前进方向的轨道槽一端外部，且进样量控制机构与轨道槽之间有间隙，进样量控制机构能调节注射进样机构定量直线位移距离；往复运动机构为一曲柄滑块机构，滑块位于轨道槽中，且滑块在轨道槽中能够定向往复直线运动，滑块一端通过连杆和曲柄安装于支座上，曲柄通过步进电机驱动，步进电机由单片机控制。本发明同时还公开了利用该装置的进样方法。本发明能够满足对微型流化床反应分析仪快速、微量精确液相原料进样进给。

Description

一种液体原料精确微量进样装置及进样方法

技术领域

本发明涉及一种微型流化床反应分析仪液体原料进样装置及进样方法，适合于微型流化床反应分析仪液体原料的微量瞬时进样。

背景技术

液相原料的裂解反应广泛应用于各种物质转化过程，其反应动力学参数的求算及反应机理的研究是化工、能源、环境、冶金、材料等领域研究开发工作的基础。

微型流化床反应分析仪可以实现任意温度下原料的瞬时进样、裂解，并通过后续在线质谱对关键气体组分进行定性定量分析，根据气体浓度变化求算反应动力学参数及其反应机理，突破了传统动力学研究设备原理与结构的限制。

微型流化床反应分析仪的液相原料进样装置必须满足快速、微量精确进给，目前还未有相关进样装置及进样方法。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种液体原料精确微量进样装置及进样方法，其能满足快速、微量精确进给。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种液体原料精确微量进样装置，包括往复运动机构、注射进样机构和进样量控制机构，往复运动机构推动注射进样机构沿轨道槽直线运动，往复运动机构和注射进样机构通过一弹簧相连；进样量控制机构设置于沿注射进样机构前进方向的轨道槽一端外部，进样量控制机构能调节注射进样机构定量直线位移距离；

所述往复运动机构为一曲柄滑块机构，其中滑块位于轨道槽中，且滑块在轨道槽中能够定向往复直线运动，滑块一端通过连杆和曲柄安装于支座上，曲柄通过步进电机驱动，步进电机由单片机控制，使步进电机每次快速转动一圈。

所述滑块的俯视投影成十字型，十字型的一端与连杆通过销轴连接，相对的另一端与注射进样机构的注射器推杆相对应。

与注射进样机构的注射器推杆相对应的滑块端部下方与弹簧一端相连。

所述滑块底部设有滚轮。

所述注射进样机构包括一个能沿轨道槽往复直线运动的块体，该块体上固定有一个与滑块相对应的注射器，且该块体一侧面通过弹簧与滑块相连。

所述块体为方形空心体，其底部相对的两侧设有向外突出部分，该突出部分卡在轨道槽中相对两侧边的导槽中，且能沿导槽往复直线移动。

所述进样量控制机构与轨道槽之间有间隙，进样量控制机构包括一挡板，挡板上设置有至少一个与所述滑块相对应的调节螺钉。

所述进样量控制机构、轨道槽和往复运动机构均固定安装于可调基础台上，所述可调节基础台的上台面包括一水平部分和与水平部分相连的向下倾斜部分，所述往复运动机构的支座固定于水平部分上，往复运动机构的滑块、轨道槽和进样量控制机构均设置于向下倾斜部分上。

一种利用液体原料精确微量进样装置的进样方法，过程包括：

1）安装调节好进样装置，注射器中充填液体原料，且使注射器前端的进样针与微型流化床反应分析仪中的石英反应器的进液口相对应；

2）首次原料进样：开启步进电机，由单片机控制步进电机转动，电机带动曲柄滑块机构运动，曲柄滑块机构推动注射进样机构初始前进时，由于弹簧具有弹力，使得弹簧处于未完全压缩状态，且滑块与注射进样机构之间未直接相互接触，即两者之间有间距，仅依靠滑块推动弹簧前行，同时推动注射进样机构的块体沿轨道槽向前移动，滑块没有推动注射器，未发生进样行为；当注射进样机构的块体前行顶到进样量控制机构的调节螺钉时，曲柄滑块机构尚未达到其最大行程，因此弹簧被压缩，使得滑块与注射进样机构的注射器推杆发生直接接触，并推动注射器推杆直线前移，使曲柄滑块机构达到最大行程，完成预定液体进样量，注射器中还有剩余液体原料；随着曲柄滑块机构中曲柄的继续转动，注射进样机构在弹簧的拉力下向后移动，完成注射进样机构的一次快速、精确注样；

3）再次进样量控制：完成步骤2）的首次原料进样后，注射器及进样针中仍然剩余有液体原料，由于调节螺钉的螺距已知，因此可以根据螺距与旋转螺钉的圈数相乘得到注射器推杆的进给距离，确定注射器中液体原料的进料量，从而通过调节螺钉转动的圈数来达到精确微量控制进样量的目的；

4）多次重复步骤2）的螺钉调节，只要保证注射器中液体原料量足够和调节螺钉的距离足够长，就能够实现多次不同进样量的精确微量控制。

一种利用液体原料精确微量进样装置的进样方法，结构包括：

本发明主要由往复运动机构、注射进样机构以及进样量控制及基础台架四部分组成，其中往复运动机构通过步进电机控制注射进样机构的往复运动，注射进样机构用于完成液体原料的注射进样，进样量控制部分通过调节螺钉来精确控制进样量。

往复运动机构为一个由步进电机控制的曲柄滑块机构，其中滑块下端带有滑轮；

注射进样机构为一个带有滑轮的外壳和固定的注射器，尾部通过弹簧与滑块相连；

进样量控制部分为置于轨道槽最左端的一个调节螺钉，用于精确控制注射进样机构的位置。

可调基础台部分为上述往复运动机构、注射进样机构、进样量控制部分的功能实施平台，该台架上的轨道上面设有轨道槽，用于限定注射进样机构滑块的移动，使其只能沿轨道凹槽移动；轨道最前端设有调节螺钉，起到限位块的作用，用于精确限定注射进样机构的行程及进样行为。

本发明的有益效果是，采用上述技术方案，能够满足微型流化床反应分析仪对液体原料快速、精确微量的进样要求，易于实现其控制及集成，且能够保证液体原料进样结束后进样针的快速撤离，避免了进样针中液体原料的反应，最大限度的减小了实验误差，为微型流化床反应分析仪的优化完善提供了相应的技术支持。

附图说明

图1是一个实施例整体结构示意图；

图2是实施例的立体结构示意图；

图3是局部结构示意图；

图4是进样量控制机构和轨道槽结构放大示意图；

图5是注射进样机构和滑块结构放大示意图；

图6是另一局部放大结构示意图；

图7是进样量控制调节示意图；

其中1.加热炉，2.石英反应器，3.进样针，4.调节螺钉，5.注射器，6.弹簧，7.滑块，8.连杆，9.步进电机，10.可调基础台，11.螺栓螺母，12.注射器推杆，13.轨道槽，14.滚轮,15.块体，16.突出部分，17.导槽，18.挡板，19.向下倾斜部分，20.水平部分，21.支座，22.导轨。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1-7所示，液体原料精确微量进样装置，包括往复运动机构、注射进样机构和进样量控制机构，往复运动机构推动注射进样机构沿轨道槽13直线运动，往复运动机构和注射进样机构通过一弹簧6相连；进样量控制机构设置于沿注射进样机构前进方向的轨道槽13一端外部，且进样量控制机构与轨道槽13之间有间隙，进样量控制机构能调节注射进样机构定量直线位移距离；往复运动机构为一曲柄滑块机构，其中滑块7位于轨道槽13中，且滑块7在轨道槽13中能够定向往复直线运动，滑块7一端通过连杆8和曲柄安装于支座21上，曲柄通过步进电机9驱动。

滑块7的俯视投影成十字型，十字型的一端与连杆8通过销轴连接，相对的另一端与注射进样机构的注射器推杆12相对应。与注射进样机构的注射器推杆12相对应的滑块7端部下方与弹簧6一端相连。滑块7底部设有滚轮14。

注射进样机构包括一个能沿轨道槽13往复直线运动的块体15，该块体15上固定有一个与滑块7相对应的注射器5，且该块体15一侧面通过弹簧6与滑块7相连。块体15为方形空心体，其底部相对的两侧设有向外突出部分16，该突出部分16卡在轨道槽13中相对两侧边的导槽17中，且能沿导槽17往复直线移动。

进样量控制机构包括一挡板18，挡板18上设置有至少一个与所述滑块7相对应的调节螺钉4。

曲柄滑块机构推动注射进样机构初始前进时，由于弹簧6具有弹力，使得弹簧6处于未完全压缩状态，且滑块7与注射进样机构之间未直接相互接触，即两者之间有间距，仅依靠滑块7推动弹簧6前行，同时推动注射进样机构的块体15沿轨道槽13向前移动；当注射进样机构的块体15前行顶到进样量控制机构时，曲柄滑块机构尚未达到其最大行程，因此弹簧6被压缩，使得滑块7与注射进样机构的注射器推杆发生直接接触，并推动注射器推杆直线前移，完成预定液体进样量，且注射器5中还有剩余液体原料，通过调节进样量控制机构设定下次液体进样量。

进样量控制机构、轨道槽13和往复运动机构均固定安装于可调基础台10上，所述可调节基础台10的上台面包括一水平部分20和与水平部分20相连的向下倾斜部分19，所述往复运动机构的支座21固定于水平部分20上，往复运动机构的滑块7、轨道槽13和进样量控制机构均设置于向下倾斜部分19上。轨道槽13是由两块平行设置且固定于可调基础台10上的导轨22组成，两导轨22的相对内侧面上设有与注射进样机构的块体侧面上的突出部分16相配合的导槽17，使得块体15能够沿导轨22往复直线移动，块体15的导槽17起到导向和定位的作用。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种液体原料精确微量进样装置，其特征是，包括往复运动机构、注射进样机构和进样量控制机构，往复运动机构推动注射进样机构沿轨道槽直线运动，往复运动机构和注射进样机构通过一弹簧相连；进样量控制机构设置于沿注射进样机构前进方向的轨道槽一端外部，进样量控制机构能调节注射进样机构定量直线位移距离；

所述往复运动机构为一曲柄滑块机构，其中滑块位于轨道槽中，且滑块在轨道槽中能够定向往复直线运动，滑块一端通过连杆和曲柄安装于支座上，曲柄通过步进电机驱动，步进电机由单片机控制，使步进电机每次快速转动一圈；

曲柄滑块机构推动注射进样机构初始前进时，由于弹簧具有弹力，使得弹簧处于未完全压缩状态，且滑块与注射进样机构之间未直接相互接触，即两者之间有间距，仅依靠滑块推动弹簧前行，同时推动注射进样机构的块体沿轨道槽向前移动；当注射进样机构的块体前行顶到进样量控制机构时，曲柄滑块机构尚未达到其最大行程，因此弹簧被压缩，使得滑块与注射进样机构的注射器推杆发生直接接触，并推动注射器推杆直线前移，完成预定液体进样量，且注射器中还有剩余液体原料，通过调节进样量控制机构设定下次液体进样量。

2.如权利要求1所述的液体原料精确微量进样装置，其特征是，所述滑块的俯视投影成十字型，十字型的一端与连杆通过销轴连接，相对的另一端与注射进样机构的注射器推杆相对应。

3.如权利要求2所述的液体原料精确微量进样装置，其特征是，与注射进样机构的注射器推杆相对应的滑块端部下方与弹簧一端相连。

4.如权利要求1所述的液体原料精确微量进样装置，其特征是，所述滑块底部设有滚轮。

5.如权利要求1所述的液体原料精确微量进样装置，其特征是，所述注射进样机构包括一个能沿轨道槽往复直线运动的块体，该块体上固定有一个与滑块相对应的注射器，且该块体一侧面通过弹簧与滑块相连。

6.如权利要求5所述的液体原料精确微量进样装置，其特征是，所述块体为方形空心体，其底部相对的两侧设有向外突出部分，该突出部分卡在轨道槽中相对两侧边的导槽中，且能沿导槽往复直线移动。

7.如权利要求1所述的液体原料精确微量进样装置，其特征是，所述进样量控制机构与轨道槽之间有间隙，进样量控制机构包括一挡板，挡板上设置有至少一个与所述滑块相对应的调节螺钉。

8.如权利要求1所述的液体原料精确微量进样装置，其特征是，所述进样量控制机构、轨道槽和往复运动机构均固定安装于可调基础台上，所述可调基础台的上台面包括一水平部分和与水平部分相连的向下倾斜部分，所述往复运动机构的支座固定于水平部分上，往复运动机构的滑块、轨道槽和进样量控制机构均设置于向下倾斜部分上。

9.一种利用权利要求1所述进样装置的进样方法，其特征是，包括：

1)安装调节好进样装置，注射器中充填液体原料，且使注射器前端的进样针与微型流化床反应分析仪中的石英反应器的进液口相对应；

2)首次原料进样：开启步进电机，由单片机控制步进电机转动，电机带动曲柄滑块机构运动，曲柄滑块机构推动注射进样机构初始前进时，由于弹簧具有弹力，使得弹簧处于未完全压缩状态，且滑块与注射进样机构之间未直接相互接触，即两者之间有间距，仅依靠滑块推动弹簧前行，同时推动注射进样机构的块体沿轨道槽向前移动，滑块没有推动注射器，未发生进样行为；当注射进样机构的块体前行顶到进样量控制机构的调节螺钉时，曲柄滑块机构尚未达到其最大行程，因此弹簧被压缩，使得滑块与注射进样机构的注射器推杆发生直接接触，并推动注射器推杆直线前移，使曲柄滑块机构达到最大行程，完成预定液体进样量，注射器中还有剩余液体原料；随着曲柄滑块机构中曲柄的继续转动，注射进样机构在弹簧的拉力下向后移动，完成注射进样机构的一次注样；

3)再次进样量控制：完成步骤2)的首次原料进样后，注射器及进样针中仍然剩余有液体原料，由于调节螺钉的螺距已知，根据螺距与旋转螺钉的圈数相乘能够得到注射器推杆的进给距离，确定注射器中液体原料的进料量，从而通过调节螺钉转动的圈数来达到精确微量控制进样量的目的；

4)多次重复步骤2)的螺钉调节，只要保证注射器中液体原料量足够和调节螺钉的距离足够长，就能够实现多次不同进样量的精确微量控制。