CN104655458A - 一种在线同步检测物质加热质量及气体采样装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在线同步检测物质加热质量及气体采样装置，旨在提供一种不仅能够在线同步检测物质加热质量变化，避免受外界环境的影响；而且能够有在采集烘箱内气体的在线同步检测物质加热质量及气体采样装置。它包括烘箱，安装架，设置在烘箱底部用于称量物质质量的电子称重装置，设置在烘箱上的气体采样装置及体积补偿装置。体积补偿装置包括设置在烘箱侧面上、并与烘箱内腔相连通的导向套，可滑动设置在导向套内的补偿圆柱。气体采样装置包括设置在安装架上的采集缸体，设置在采集缸体内的活塞杆及至少两个可滑动设置在采集缸体内的活塞体，且相邻两活塞体之间通过连接杆相连接。

Description

一种在线同步检测物质加热质量及气体采样装置

技术领域

本发明涉及物质加热质量测量及气体采样装置，具体涉及一种在线同步检测物质加热质量及气体采样装置。

背景技术

目前现有的技术中，通常采用如下方法测量物质（如木材、药粉、药材等）在加热过程中的质量变化：首先要将物质放入烘箱内加热，待加热一段时间后将物质取出，并冷却至室温后；然后通过天平测量经加热后的物质质量，从而得到加热前、后物质质量的变化。同时，在加热物质的过程中，通过气泵抽取烘箱内的气体，从而采集物质热分解气化过程中分解的气体。目前这种测量物质加热过程中质量变化的方法不仅效率低，而且当物质由烘箱内取出、冷却，再到天平中测量的过程中，物质高低温交替，环境湿度变化，如移出时从空气中吸收水分等会对实际的数据的准确度产生影响，导致测量数据难以真实有效的反应物质加热过程中的质量损失。

为了改善上述不足，目前一些发明人对此进行了改进；其在烘箱内设置电子称重装置，通过电子称重装置来在线测量物质加热过程中的质量变化。例如，中国专利公开号CN103674767A，公开日2014年3月26日，发明创造的名称为一种测量火炸药加热质量损失率的装置，包括烘箱，在烘箱的底部开有通孔，在通孔内安装一个测量支架，在测量支架上安装托盘式天平，测量支架包括隔热盖、上圆盘、下圆盘和支架杆；其中，上圆盘位于烘箱内部，下圆盘位于烘箱外部。目前这种通过电子称重装置来在线测量物质加热过程中的质量变化虽然能够有效的避免受外界环境湿度的影响；但由于在加热物质的过程中，需要通过气泵抽取烘箱内的气体，来采集物质热分解气化过程中分解的气体，这样就将在烘箱内形成空气流动；而电子称重装置（如电子天平）的称量精度高，且物质加热过程中的质量变化量本就很小，烘箱的空气流动将会影响到电子称重装置的称量准确性，尤其是对于粉末状物质来说，受空气流动的影响更大；从而导致测量数据难以真实有效的反应物质加热过程中的质量损失。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种在线同步检测物质加热质量及气体采样装置，其不仅能够在线同步检测物质加热质量变化，避免受外界环境的影响；而且能够有在采集烘箱内气体的同时，有效避免因烘箱内形成空气流动而导致测量数据难以真实有效的反应物质加热过程中的质量损失的问题。

本发明的技术方案是：

一种在线同步检测物质加热质量及气体采样装置，包括烘箱，安装架，设置在烘箱底部用于称量物质质量的电子称重装置，设置在烘箱上的气体采样装置及体积补偿装置；所述体积补偿装置包括设置在烘箱侧面上、并与烘箱内腔相连通的导向套，可滑动设置在导向套内的补偿圆柱，所述导向套内侧面上、位于补偿圆柱与导向套内侧面之间设有第一密封圈；所述气体采样装置包括设置在安装架上的采集缸体，设置在采集缸体内的活塞杆及至少两个可滑动设置在采集缸体内的活塞体，且相邻两活塞体之间通过连接杆相连接，相邻两活塞体之间还设有气囊体；所述采集缸体与导向套相平行，且采集缸体的内径与补偿圆柱的外径相同；采集缸体的一端与烘箱内腔相连通，另一端设有避让通孔，所述活塞杆的一端与靠近避让通孔的活塞体相连接，另一端穿过避让通孔，并位于采集缸体外侧，活塞杆上设有沿活塞杆轴向延伸的主导气通道，且主导气通道往活塞体方向延伸，并穿过各连接杆，该主导气通道的一端往外延伸，并在采集缸体外侧的活塞杆上形成进排气口，另一端封闭；各连接杆外侧面上分别设有与主导气通道相连通的径向通孔，且各气囊体的内腔分别与对应的径向通孔相连通；所述采集缸体外侧面上设有至少一个与采集缸体内腔连通的采样通孔，且采样通孔内设有可取出的密封堵头；所述活塞杆上、位于采集缸体内侧设有内限位挡块，当内限位挡块抵靠在避让通孔所在的采集缸体端面上时，各活塞体位于采集缸体内部，且相邻两活塞体之间的采集缸体上分别具有一个所述的采样通孔；所述安装架上设有用于推动补偿圆柱及活塞体移动的推动装置，所述补偿圆柱与活塞体的移动速度相同，移动方向相反。

本方案通过烘箱来加热物质，并通过电子称重装置来在线同步检测物质加热质量变化，从而避免受外界环境的影响，有效提高测量效率及测量准确性。另一方面，本案通过气体采样装置来采集烘箱加热过程中的烘箱内的气体，从而采集物质热分解气化过程中分解的气体；并且在气体采集过程中，本方案的体积补偿装置将同时对烘箱内腔进行等体积的补偿，避免因烘箱内气体被取出，而导致烘箱内气压减小，保证在气体采过程中，烘箱内的气压保持稳定，这样就可以避免气体采集过程中烘箱内形成空气流；因而本方案可以有效避免因烘箱内形成空气流动而导致测量数据难以真实有效的反应物质加热过程中的质量损失的问题。

作为优选。推动装置为同步反向推进装置，该同步反向推进装置包括设置在安装架上，并与采集缸体相平行的两条导轨，与导轨相平行的两条齿条，设置在两齿条之间的驱动齿轮及设置在安装架上用于带动驱动齿轮转动的伺服电机；两齿条中的一齿条设置在一导轨上，另一齿条设置在另一导轨上，且两齿条可沿导轨滑动，所述驱动齿轮与两齿条相啮合，所述活塞杆与一齿条之间通过第一连接件相连，所述补偿圆柱与另一齿条之间通过第二连接件相连。本方案通过一个驱动装置（伺服电机）即可可靠、稳定的实现补偿圆柱与活塞体的移动速度相同，移动方向相反的功能，从而有效保证在气体采过程中，烘箱内的气压保持稳定。

作为优选。烘箱中部设有隔板，所述电子称重装置位于隔板下方，气体采样装置及体积补偿装置位于隔板上方；所述隔板上表面上设有推动板，所述隔板上设有若干下导气通孔，所述推动板上设有若干上导气通孔；所述烘箱侧面上设有导向通孔，该导向通孔内可滑动的设有推杆，且导向通孔内、位于推杆与导向通之间设有第二密封圈，所述推杆与推动板相连，所述安装架上，设有用于推动推杆的推动气缸；所述推杆上设有内凸块及外凸块，且内凸块位于烘箱内侧，外凸块位于烘箱外侧，并且当内凸块抵靠在烘箱内侧面上时，所述上导气通孔与下导气通孔正对分布，当外凸块抵靠在烘箱外侧面上时，所述上导气通孔与下导气通孔错开分布。

在气体采样装置采集气体前，可以通过推动气缸带动推动板使上导气通孔与下导气通孔错开分布，将烘箱上下空腔分隔；这样在采样装置采集烘箱上部空腔内气体时可以进一步避免气体采集过程中，因烘箱内形成空气流动而导致测量数据难以真实有效的反应物质加热过程中的质量损失的问题。

作为优选。电子称重装置包括电子天平，设置在烘箱内的托盘，设置在烘箱底面上、并位于托盘正下方的穿杆通孔，设置在穿杆通孔正下方的支撑平板及连接托盘与支撑平板的竖直支撑杆，竖直支撑杆穿过穿杆通孔。

作为优选。气囊体包括套设在连接杆上的气囊套，且气囊套的两端分别与连接杆外侧面密封连接。

作为优选。活塞杆上、位于采集缸体外侧设有外限位挡块，并且当外限位挡块靠在避让通孔所在的采集缸体端面上时，各活塞体中与活塞杆相连的活塞体位于采集缸体内，其余活塞体位于采集缸体外侧的烘箱内。

作为优选。采集缸体及导向套水平设置，且采集缸体与导向套位于同一高度。

作为优选。托盘内设有热电偶，所述烘箱底面上设有穿线孔，且穿线孔内设有密封胶套，所述热电偶的信号线穿过密封胶套。本方案通过热电偶来检测放置在托盘内的物质的温度，从而提高对物质温度的检测准确性。

作为优选。烘箱上设有用于检测烘箱内腔的温度的温度计。

本发明的有益效果是：不仅能够在线同步检测物质加热质量变化，避免受外界环境的影响；而且能够有在采集烘箱内气体的同时，有效避免因烘箱内形成空气流动而导致测量数据难以真实有效的反应物质加热过程中的质量损失的问题。

附图说明

图1是本发明的在线同步检测物质加热质量及气体采样装置的一种结构示意图。

图2是本发明的气体采样装置未采集气体前在图1中A-A处的一种剖面结构示意图。

图3是本发明的气体采样装置完成气体采集后在图1中的A-A处的一种剖面结构示意图。

图中：烘箱1，气体采样装置2、活塞体21、连接杆22、气囊体23、内限位挡块24、活塞杆25、采集缸体26、外限位挡块27、避让通孔28、密封堵头29、主导气通道210、径向通孔211、进排气口212，电子称重装置3、托盘31、支撑平板32、竖直支撑杆33、热电偶34、电子天平35，体积补偿装置4、导向套41、补偿圆柱42、第一密封圈43，同步反向推进装置5、导轨51、齿条52、第一连接件53、驱动齿轮54、第二连接件55，隔板6、下导气通孔61，推动板7、上导气通孔71，推杆8、内凸块81、外凸块82，推动气缸9，安装架10。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

如图1、图2所示，一种在线同步检测物质加热质量及气体采样装置包括烘箱1，安装架10，设置在烘箱底部用于称量物质质量的电子称重装置3，设置在烘箱上的气体采样装置2及体积补偿装置4。烘箱内腔为密封腔体。烘箱的侧面设有密封箱门。烘箱底部设有支撑脚。烘箱上设有用于检测烘箱内腔的温度的温度计。烘箱上还设有电加热器。

烘箱中部设有隔板6，隔板水平设置。电子称重装置位于隔板下方，气体采样装置及体积补偿装置位于隔板上方。隔板上表面上设有推动板7。推动板与隔板上表面贴合。隔板上设有若干下导气通孔61。推动板上设有若干上导气通孔71。烘箱侧面上设有导向通孔。该导向通孔内可滑动的设有推杆8，且导向通孔内、位于推杆与导向通之间设有第二密封圈。推杆与推动板相连。安装架上，设有用于推动推杆的推动气缸9。推杆上设有内凸块81及外凸块82。内凸块位于烘箱内侧，外凸块位于烘箱外侧。当内凸块抵靠在烘箱内侧面上时，所述上导气通孔与下导气通孔正对分布。当外凸块抵靠在烘箱外侧面上时，所述上导气通孔与下导气通孔错开分布。

电子称重装置包括电子天平35，设置在烘箱内的托盘31，设置在烘箱底面上、并位于托盘正下方的穿杆通孔，设置在穿杆通孔正下方的支撑平板32及连接托盘与支撑平板的竖直支撑杆33。竖直支撑杆穿过穿杆通孔。托盘内设有热电偶34。烘箱底面上设有穿线孔，且穿线孔内设有密封胶套。热电偶的信号线穿过密封胶套。

体积补偿装置4包括设置在烘箱侧面上、并与烘箱内腔相连通的导向套41，可滑动设置在导向套内的补偿圆柱42。导向套内侧面上、位于补偿圆柱与导向套内侧面之间设有第一密封圈43。

气体采样装置2包括设置在安装架上的采集缸体26，设置在采集缸体内的活塞杆25及四个可滑动设置在采集缸体内的活塞体21，且相邻两活塞体之间通过连接杆22相连接，相邻两活塞体之间还设有气囊体23。四个活塞体等距分布。采集缸体与导向套相平行。采集缸体及导向套水平设置，且采集缸体与导向套位于同一高度。采集缸体的内径与补偿圆柱的外径相同。采集缸体的一端与烘箱内腔相连通，另一端设有避让通孔28。活塞杆的一端与靠近避让通孔的活塞体相连接，另一端穿过避让通孔，并位于采集缸体外侧。活塞杆上设有沿活塞杆轴向延伸的主导气通道210，且主导气通道往活塞体方向延伸，并穿过各连接杆。该主导气通道的一端往外延伸，并在采集缸体外侧的活塞杆上形成进排气口212，另一端封闭。各连接杆外侧面上分别设有与主导气通道相连通的径向通孔211。各气囊体的内腔分别与对应的径向通孔相连通。气囊体包括套设在连接杆上的气囊套，且气囊套的两端分别与连接杆外侧面密封连接。

采集缸体外侧面上设有三个与采集缸体内腔连通的采样通孔，且采样通孔内设有可取出的密封堵头29。密封堵头与采样通孔之间通过螺纹连接。三个采样通孔等距分布。活塞杆上、位于采集缸体内侧设有内限位挡块24。内限位挡块靠近活塞体。活塞杆上、位于采集缸体外侧设有外限位挡块27。当内限位挡块抵靠在避让通孔所在的采集缸体端面上时，各活塞体位于采集缸体内部，且相邻两活塞体之间的采集缸体上分别具有一个所述的采样通孔。当外限位挡块靠在避让通孔所在的采集缸体端面上时，各活塞体中与活塞杆相连的活塞体位于采集缸体内，其余活塞体位于采集缸体外侧的烘箱内。

安装架上设有用于推动补偿圆柱及活塞体移动的推动装置。补偿圆柱与活塞体的移动速度相同，移动方向相反。该推动装置为同步反向推进装置。同步反向推进装置5包括设置在安装架上，并与采集缸体相平行的两条导轨51，与导轨相平行的两条齿条52，设置在两齿条之间的驱动齿轮54及设置在安装架上用于带动驱动齿轮转动的伺服电机。两齿条中的一齿条设置在一导轨上，另一齿条设置在另一导轨上，且两齿条可沿导轨滑动。驱动齿轮与两齿条相啮合。活塞杆与一齿条之间通过第一连接件53相连，且第一连接件位于采集缸体外侧。补偿圆柱与另一齿条之间通过第二连接件55相连。

本发明的在线同步检测物质加热质量及气体采样装置的具体使用过程如下：

第一，如图1所示，通过推动气缸带动推动板移动，直至内凸块抵靠在烘箱内侧面上，此时上导气通孔与下导气通孔正对分布，使烘箱的上下空腔连通；

通过伺服电机，驱动齿轮及齿条带动补偿圆柱往烘箱外移动，活塞体往烘箱内移动，直至外限位挡块靠在避让通孔所在的采集缸体端面上，此时各活塞体中与活塞杆相连的活塞体位于采集缸体内，其余活塞体位于采集缸体外侧的烘箱内；

将待测物质（药粉、药材等）放置在托盘内；

将电子天平放置在支撑平板正下方，并将支撑平板放置在电子天平顶部的称重平台上；此时托盘通过竖直支撑杆及支撑平板放置在电子天平上。

第二，烘箱加热，从而通过电子天平来在线同步检测物质加热质量变化。

在烘箱加热过程中，待需要采集烘箱内气体时：

a，通过推动气缸带动推动板，直至外凸块抵靠在烘箱外侧面上，此时上导气通孔与下导气通孔错开分布；从而将烘箱的上下空腔分隔；

b，通过伺服电机，驱动齿轮及齿条带动活塞体往采集缸体内移动，同时补偿圆柱往烘箱内移动；当采集缸体外侧的一个活塞体移至采集缸体内后，伺服电机停止工作；此时采集缸体内、位于相邻两活塞体之间的气体即为采集到的气体（即完成一次气体样本的采集）；

C，通过推动气缸带动推动板移动，直至内凸块抵靠在烘箱内侧面上，此时上导气通孔与下导气通孔正对分布，使烘箱的上下空腔连通；

待需要再次采集烘箱内气体时，返a步骤操作，直至内限位挡块抵靠在避让通孔所在的采集缸体端面上为止，此时各活塞体位于采集缸体内部，如图3所示。本实施例的气体采样装置共可以进行三次气体的采集。

由于在活塞体往采集缸体内移动的同时，补偿圆柱将往烘箱内移动，并且补偿圆柱与活塞体的移动速度相同；这样在气体采样装置采集烘箱内气体的过程中，由烘箱腔体内移出至采集缸体内体积（该体积为原置于烘箱腔体内的活塞体，连接杆与位于相邻两活塞体之间的气体的体积之和）与移动至烘箱腔体内的补偿圆柱的体积相同；因而在气体采集过程中，体积补偿装置将同时对烘箱内腔进行等体积的补偿，从而避免隔板上方的烘箱内腔的气压减小，使烘箱内的气压保持不变，这样在烘箱的上、下空腔连通时，可以避免在烘箱内形成空气流，保证测量数据的真实有效。

第三，可采用收集袋（例如真空袋等）来收集气体采样装置内采集的气体样本，具体操作如下：

将收集袋内的气体排出，将各采样通孔内的密封堵头取下，并将；收集袋的袋口与对应的采样通孔对接；

接着，通过气泵由进排气口、主导气通道及径向通孔往各气囊体内充气，使气囊体膨胀，从而使相邻两活塞体之间的气体由采样通孔排出到收集袋内。

Claims (9)

1.一种在线同步检测物质加热质量及气体采样装置，其特征是，包括烘箱（1），安装架（10），设置在烘箱底部用于称量物质质量的电子称重装置（3），设置在烘箱上的气体采样装置（2）及体积补偿装置（4）；所述体积补偿装置包括设置在烘箱侧面上、并与烘箱内腔相连通的导向套（41），可滑动设置在导向套内的补偿圆柱（42），所述导向套内侧面上、位于补偿圆柱与导向套内侧面之间设有第一密封圈；

所述气体采样装置包括设置在安装架上的采集缸体（26），设置在采集缸体内的活塞杆（25）及至少两个可滑动设置在采集缸体内的活塞体（21），且相邻两活塞体之间通过连接杆（22）相连接，相邻两活塞体之间还设有气囊体（23）；所述采集缸体与导向套相平行，且采集缸体的内径与补偿圆柱的外径相同；采集缸体的一端与烘箱内腔相连通，另一端设有避让通孔（28），所述活塞杆的一端与靠近避让通孔的活塞体相连接，另一端穿过避让通孔，并位于采集缸体外侧，活塞杆上设有沿活塞杆轴向延伸的主导气通道（210），且主导气通道往活塞体方向延伸，并穿过各连接杆，该主导气通道的一端往外延伸，并在采集缸体外侧的活塞杆上形成进排气口（212），另一端封闭；各连接杆外侧面上分别设有与主导气通道相连通的径向通孔（211），且各气囊体的内腔分别与对应的径向通孔相连通；所述采集缸体外侧面上设有至少一个与采集缸体内腔连通的采样通孔，且采样通孔内设有可取出的密封堵头（29）；所述活塞杆上、位于采集缸体内侧设有内限位挡块（24），当内限位挡块抵靠在避让通孔所在的采集缸体端面上时，各活塞体位于采集缸体内部，且相邻两活塞体之间的采集缸体上分别具有一个所述的采样通孔；

所述安装架上设有用于推动补偿圆柱及活塞体移动的推动装置，并且补偿圆柱与活塞体的移动速度相同，移动方向相反。

2.根据权利要求1所述的一种在线同步检测物质加热质量及气体采样装置，其特征是，所述推动装置为同步反向推进装置（5），该同步反向推进装置包括设置在安装架上，并与采集缸体相平行的两条导轨（51），与导轨相平行的两条齿条（52），设置在两齿条之间的驱动齿轮（54）及设置在安装架上用于带动驱动齿轮转动的伺服电机；两齿条中的一齿条设置在一导轨上，另一齿条设置在另一导轨上，且两齿条可沿导轨滑动，所述驱动齿轮与两齿条相啮合，所述活塞杆与一齿条之间通过第一连接件（53）相连，所述补偿圆柱与另一齿条之间通过第二连接件（55）相连。

3.根据权利要求1所述的一种在线同步检测物质加热质量及气体采样装置，其特征是，所述烘箱中部设有隔板（6），所述电子称重装置位于隔板下方，气体采样装置及体积补偿装置位于隔板上方；所述隔板上表面上设有推动板（7），所述隔板上设有若干下导气通孔（61），所述推动板上设有若干上导气通孔（71）；所述烘箱侧面上设有导向通孔，该导向通孔内可滑动的设有推杆（8），且导向通孔内、位于推杆与导向通之间设有第二密封圈，所述推杆与推动板相连，所述安装架上，设有用于推动推杆的推动气缸（9）；所述推杆上设有内凸块（81）及外凸块（82），且内凸块位于烘箱内侧，外凸块位于烘箱外侧，并且当内凸块抵靠在烘箱内侧面上时，所述上导气通孔与下导气通孔正对分布，当外凸块抵靠在烘箱外侧面上时，所述上导气通孔与下导气通孔错开分布。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种在线同步检测物质加热质量及气体采样装置，其特征是，所述电子称重装置包括电子天平（35），设置在烘箱内的托盘（31），设置在烘箱底面上、并位于托盘正下方的穿杆通孔，设置在穿杆通孔正下方的支撑平板（32）及连接托盘与支撑平板的竖直支撑杆（33），竖直支撑杆穿过穿杆通孔。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种在线同步检测物质加热质量及气体采样装置，其特征是，所述气囊体包括套设在连接杆上的气囊套，且气囊套的两端分别与连接杆外侧面密封连接。

6.根据权利要求1或2或3所述的一种在线同步检测物质加热质量及气体采样装置，其特征是，所述活塞杆上、位于采集缸体外侧设有外限位挡块（27），并且当外限位挡块靠在避让通孔所在的采集缸体端面上时，各活塞体中与活塞杆相连的活塞体位于采集缸体内，其余活塞体位于采集缸体外侧的烘箱内。

7.根据权利要求1或2或3所述的一种在线同步检测物质加热质量及气体采样装置，其特征是，所述采集缸体及导向套水平设置，且采集缸体与导向套位于同一高度。

8.根据权利要求1或2或4所述的一种在线同步检测物质加热质量及气体采样装置，其特征是，所述托盘内设有热电偶（34），所述烘箱底面上设有穿线孔，且穿线孔内设有密封胶套，所述热电偶的信号线穿过密封胶套。

9.根据权利要求1或2或4所述的一种在线同步检测物质加热质量及气体采样装置，其特征是，所述烘箱上设有用于检测烘箱内腔的温度的温度计。