CN104777065B - 一种高精度测量及样品收集系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度测量及样品收集系统，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；而且能够有在采集气体收集箱内气体的同时，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的高精度测量及样品收集系统。它包括烘箱，安装架，设置在烘箱底部的电子称重装置，设置在安装架上、位于烘箱上方的气体收集箱，设置在气体收集箱上的气体采样装置及体积补偿装置；烘箱顶面上、位于电子称重装置正上方设有下通气口，气体收集箱底面上设有上通气口，上通气口与下通气口之间通过连接软管相连接。

Description

一种高精度测量及样品收集系统

技术领域

本发明涉及一种高精度测量及样品收集系统，具体涉及一种可在线同步检测物质加热质量的损失的高精度测量及样品收集系统。

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。另一方面，为了分析物质加热过程中释放/分解的气体；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。

另外，由于在加热物质的过程中，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，尤其是对于物质等粉末状物质来说，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，提供一种高精度测量及样品收集系统，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：

一种高精度测量及样品收集系统，包括烘箱，安装架，设置在烘箱底部的电子称重装置，设置在安装架上、并位于烘箱上方的气体收集箱，设置在气体收集箱上的气体采样装置及体积补偿装置；所述烘箱顶面上、位于电子称重装置正上方设有下通气口，气体收集箱底面上设有上通气口，所述上通气口与下通气口之间通过连接软管相连接；所述体积补偿装置包括设置在气体收集箱侧面上、并与气体收集箱的内腔相连通的水平导向套，可滑动设置在水平导向套内的补偿圆柱，所述水平导向套内侧面上、位于补偿圆柱与水平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水平采集缸体，同轴设置在水平采集缸体内的推移轴杆及至少两个可滑动设置在水平采集缸体内的活塞体，且相邻两活塞体之间通过连接轴杆相连接，相邻两活塞体之间还设有气囊体；水平采集缸体的一端与气体收集箱的内腔相连通，另一端设有避让通孔，所述推移轴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，并位于水平采集缸体外侧，推移轴杆上设有沿推移轴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，并穿过各连接轴杆；该主导气通道的一端往外延伸，并在水平采集缸体外侧的推移轴杆上形成进排气口，另一端封闭；各连接轴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；所述水平采集缸体外侧面上设有至少一个与水平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；所述推移轴杆上、位于水平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水平采集缸体端面上时，各活塞体位于水平采集缸体内部，且相邻两活塞体之间的水平采集缸体上分别具有一个所述的采样通孔；

所述水平采集缸体与水平导向套位于气体收集箱的相对两侧，且水平采集缸体与水平导向套同轴设置，所述补偿圆柱与靠近补偿圆柱的活塞体之间设有连接杆件，该连接杆件的一端与补偿圆柱的端面相连接，另一端与活塞体端面相连接；所述安装架上设有用于推移活塞体的推动气缸。

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气体收集箱内的气体，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气体收集箱内腔进行等体积的补偿，避免因气体收集箱内气体被取出，而导致气体收集箱及烘箱内气压减小，保证在气体采过程中，烘箱内的气压保持稳定，这样就可以有效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。

另一方面，上通气口与下通气口之间通过连接软管相连接，这样可以有效避免气体采样装置工作过程中的振动，传递到烘箱上，从而影响电子称重装置的称量准确性。

作为优选，水平采集缸体的内径与补偿圆柱的外径相同。

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

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，推移轴杆上、位于水平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水平采集缸体端面上时，各活塞体中与推移轴杆相邻的活塞体位于水平采集缸体内，其余活塞体位于水平采集缸体外侧的气体收集箱内。

作为优选，烘箱内、位于电子称重装置正上方设有横截面自下而上逐渐减小的导流套，导流套的上端口与下通气口相连接。

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；而且能够有在采集气体收集箱内气体的同时，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的一种剖面结构示意图。

图中：烘箱1a，安装架1b，气体收集箱1c，气体采样装置2、活塞体21、连接轴杆22、气囊体23、内限位挡块24、推移轴杆25、水平采集缸体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、水平导向套41、补偿圆柱42、第一密封圈43，连接杆件5，导流套6，下通气口7，连接软管8，上通气口9。

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，一种高精度测量及样品收集系统包括烘箱1a，安装架1b，设置在烘箱底部的电子称重装置3，设置在安装架上、位于烘箱上方的气体收集箱1c，设置在气体收集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传感器。烘箱上还设有电加热器。

气体收集箱位于烘箱正上方。烘箱顶面上、位于电子称重装置正上方设有下通气口7。气体收集箱底面上设有上通气口9。上、下通气口正对设置。上通气口与下通气口之间通过连接软管8相连接。烘箱内、位于电子称重装置正上方设有横截面自下而上逐渐减小的导流套6。导流套的上端口与下通气口相连接。

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。电子天平位于烘箱下方。

体积补偿装置4包括设置在气体收集箱侧面上、并与气体收集箱内腔相连通的水平导向套41，可滑动设置在水平导向套内的补偿圆柱42。水平导向套内侧面上、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水平采集缸体26，同轴设置在水平采集缸体内的推移轴杆25及四个可滑动设置在水平采集缸体内的活塞体21，且相邻两活塞体之间通过连接轴杆22相连接，相邻两活塞体之间还设有气囊体23。连接轴杆与活塞体同轴设置。四个活塞体等距分布。水平采集缸体的一端与气体收集箱内腔相连通，另一端设有避让通孔28。推移轴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，并位于水平采集缸体外侧。推移轴杆上设有沿推移轴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，并穿过各连接轴杆。该主导气通道的一端往外延伸，并在水平采集缸体外侧的推移轴杆上形成进排气口212，另一端封闭。各连接轴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轴杆上的气囊套，且气囊套的两端分别与连接轴杆外侧面密封连接。

水平采集缸体外侧面上设有三个与水平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。推移轴杆上、位于水平采集缸体内侧设有内限位挡块24。内限位挡块靠近活塞体。推移轴杆上、位于水平采集缸体外侧设有外限位挡块27。如图3所示，当内限位挡块抵靠在避让通孔所在的水平采集缸体端面上时，各活塞体位于水平采集缸体内部，且相邻两活塞体之间的水平采集缸体上分别具有一个所述的采样通孔。如图2所示，当外限位挡块靠在避让通孔所在的水平采集缸体端面上时，各活塞体中与推移轴杆相邻的活塞体位于水平采集缸体内，其余活塞体位于水平采集缸体外侧的气体收集箱内。

水平采集缸体与水平导向套位于气体收集箱的相对两侧，且水平采集缸体与水平导向套同轴设置。采集缸体的内径与补偿圆柱的外径相同。补偿圆柱与靠近补偿圆柱的活塞体之间设有连接杆件5。该连接杆件的一端与补偿圆柱的端面相连接，另一端与活塞体端面相连接。连接杆件与补偿圆柱同轴设置。安装架上设有用于推移活塞体的推动气缸。推动气缸水平设置，推动气缸的活塞杆与位于水平采集缸体外的推移轴杆相连接。

本发明的高精度测量及样品收集系统的具体使用过程如下：

第一，如图1所示，通过推动气缸带动活塞体往气体收集箱内移动，直至外限位挡块靠在避让通孔所在的采集缸体端面上，此时各活塞体中与推移轴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气体收集箱内；

将待测物质放置在托盘内；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，通过推动气缸带动活塞体往采集缸体内移动，同时补偿圆柱往气体收集箱内移动；当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。

由于在活塞体往采集缸体内移动的同时，补偿圆柱将往气体收集箱内移动；这样在气体采样装置采集气体收集箱内气体的过程中，由气体收集箱腔体内移出至采集缸体内体积（该体积为原置于气体收集箱腔体内的活塞体，连接杆与位于相邻两活塞体之间的气体的体积之和）与移动至气体收集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气体收集箱内腔进行等体积的补偿，从而避免气体收集箱及烘箱内腔的气压减小，使烘箱内的气压保持不变，这样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，可采用现有技术中的收集袋（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 (6)

1.一种高精度测量及样品收集系统，其特征是，包括烘箱（1a），安装架（1b），设置在烘箱底部的电子称重装置（3），设置在安装架上、位于烘箱上方的气体收集箱，设置在气体收集箱上的气体采样装置（2）及体积补偿装置（4）；所述烘箱顶面上、位于电子称重装置正上方设有下通气口，气体收集箱底面上设有上通气口，所述上通气口与下通气口之间通过连接软管相连接；

所述体积补偿装置包括设置在气体收集箱侧面上、并与气体收集箱的内腔相连通的水平导向套（41），可滑动设置在水平导向套内的补偿圆柱（42），所述水平导向套内侧面上、位于补偿圆柱与水平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水平采集缸体（26），同轴设置在水平采集缸体内的推移轴杆（25）及至少两个可滑动设置在水平采集缸体内的活塞体（21），且相邻两活塞体之间通过连接轴杆（22）相连接，相邻两活塞体之间还设有气囊体（23）；水平采集缸体的一端与气体收集箱的内腔相连通，另一端设有避让通孔（28），所述推移轴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，并位于水平采集缸体外侧，推移轴杆上设有沿推移轴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，并穿过各连接轴杆；该主导气通道的一端往外延伸，并在水平采集缸体外侧的推移轴杆上形成进排气口（212），另一端封闭；各连接轴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；所述水平采集缸体外侧面上设有至少一个与水平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）；所述推移轴杆上、位于水平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水平采集缸体端面上时，各活塞体位于水平采集缸体内部，且相邻两活塞体之间的水平采集缸体上分别具有一个所述的采样通孔；

所述水平采集缸体与水平导向套位于气体收集箱的相对两侧，且水平采集缸体与水平导向套同轴设置，所述补偿圆柱与靠近补偿圆柱的活塞体之间设有连接杆件（5），该连接杆件的一端与补偿圆柱的端面相连接，另一端与活塞体端面相连接；所述安装架上设有用于推移活塞体的推动气缸。

2.根据权利要求1所述的一种高精度测量及样品收集系统，其特征是，所述水平采集缸体的内径与补偿圆柱的外径相同。

3.根据权利要求1所述的一种高精度测量及样品收集系统，其特征是，所述气囊体包括套设在连接轴杆上的气囊套，且气囊套的两端分别与连接轴杆外侧面密封连接。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种高精度测量及样品收集系统，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所述的一种高精度测量及样品收集系统，其特征是，所述推移轴杆上、位于水平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水平采集缸体端面上时，各活塞体中与推移轴杆相邻的活塞体位于水平采集缸体内，其余活塞体位于水平采集缸体外侧的气体收集箱内。

6.根据权利要求1或2或3所述的一种高精度测量及样品收集系统，其特征是，所述烘箱内、位于电子称重装置正上方设有横截面自下而上逐渐减小的导流套，导流套的上端口与下通气口相连接。