CN106643164A - 新型电弧炉及红外碳硫分析仪 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种新型电弧炉及红外碳硫分析仪，涉及红外分析设备的技术领域。所述新型电弧炉，包括坩埚和坩埚座以及助熔剂添加机构，所述助熔剂添加机构用于向所述坩埚内定量添加助熔剂。本发明提供的新型电弧炉及红外碳硫分析仪，有效改善了现有技术中，使用红外碳硫分析仪需要人工添加助熔剂，导致助熔剂损耗量大、称量不准确的技术问题，提高了检测结果的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及红外分析设备的技术领域，尤其是涉及一种新型电弧炉及红外碳硫分析仪。
背景技术
红外碳硫分析仪主要用于检测试样中碳、硫元素的含量，其工作原理是：试样中的碳、硫在富氧条件下经过高温加热，生成二氧化碳、二氧化硫气体，该气体经处理后进入相应的吸收池中，对相应的红外辐射光进行吸收，经过吸收的红外辐射光入射到探测器上，由探测器转发为电信号，经计算机处理即可输出结果。红外碳硫分析仪与电弧炉配套使用，能快速、准确地测定各种试样中的碳、硫含量，具有测量范围宽、抗干扰能力强、功能齐全、操作简单、分析结果快速准确等特点。
电弧炉包括炉头、燃烧室、坩埚和电极等。将盛放好试样的坩埚放置于燃烧室内，电极产生电弧进行点火，试样燃烧产生二氧化碳和/或二氧化硫气体。为了使坩埚内的试样能够完全熔解燃烧，操作者必须在坩埚中添加一定量的助熔剂。助熔剂的添加量过少，试样燃烧不充分，分析结果误差较大；助熔剂的添加量过多，多余的助熔剂产生的灰尘会污染燃烧室、过滤网等。目前，在使用红外碳硫分析仪时，一般采用人工添加助熔剂，但是存在助熔剂损耗量大、称量不准确等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型电弧炉及红外碳硫分析仪，以改善现有技术中，人工添加助熔剂时存在助熔剂损耗量大、称量不准确的技术问题。
本发明提供一种新型电弧炉，包括坩埚和坩埚座以及助熔剂添加机构，所述助熔剂添加机构用于向所述坩埚内定量添加助熔剂。
进一步地，所述助熔剂添加机构包括储存室、加料管、加料平台、传送部和控制器；
所述储存室用于储存助熔剂；
所述加料管与所述储存室连通，且设置在所述加料平台的上方；所述加料管上设置有阀门；
所述加料平台上设置有重量传感器，所述重量传感器与所述控制器连接，并向所述控制器传递所述加料平台上的重量值；
所述传送部用于将所述坩埚从所述坩埚座上移动到所述加料平台上，或者将所述坩埚从所述加料平台上移动到所述坩埚座上；
所述控制器用于设置预设值、启动或停止所述传送部对所述坩埚进行传送以及根据所述重量传感器传递的重量值开启或关闭所述阀门；
所述预设值为坩埚中需要添加助熔剂的重量值。
进一步地，所述传送部包括抓手，所述抓手用于将所述坩埚抓起并送至所述坩埚座或所述加料平台。
进一步地，所述抓手与所述坩埚接触的部位设置有防滑部。
进一步地，所述传送部还包括滑槽，所述滑槽的一端与所述坩埚座相对，另一端与所述加料平台相接，所述抓手带动所述坩埚沿所述滑槽移动。
进一步地，所述助熔剂添加机构还包括重量显示器；所述重量显示器与所述重量传感器连接，用于显示所述坩埚内助熔剂的重量。
进一步地，所述助熔剂添加机构还包括报警器，所述报警器用于在所述助熔剂添加机构发生故障时发出警报。
进一步地，所述新型电弧炉还包括炉头和燃烧室；
所述燃烧室用于为所述坩埚内试样的燃烧提供空间；
所述炉头上设置有向所述燃烧室内输送氧气的吹氧机构。
进一步地，所述新型电弧炉还包括除尘管和干燥管，所述炉头上设置有出气口，所述出气口依次与所述除尘管、所述干燥管相连接。
本发明还提供一种红外碳硫分析仪，包括上述任一项所述的新型电弧炉。
本发明提供一种新型电弧炉及红外碳硫分析仪，该新型电弧炉主要用于在红外碳硫分析中燃烧试样，该新型电弧炉包括坩埚和坩埚座以及助熔剂添加机构，助熔剂添加机构可以向坩埚内定量添加助熔剂，有效改善了现有技术中，使用红外碳硫分析仪需要人工添加助熔剂，导致助熔剂损耗量大、称量不准确的技术问题，提高了检测结果的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1提供的新型电弧炉的结构示意图；
图2为图1所示的新型电弧炉中吹氧机构的第一种结构示意图；
图3为图1所示的新型电弧炉中吹氧机构的第二种结构示意图；
图4为图1所示的新型电弧炉中吹氧机构的第三种结构示意图；
图5为本发明实施例1提供的红外碳硫分析仪的结构示意图；
图6为图5所示红外碳硫分析仪侧门打开后的结构示意图；
图7为图6所示红外碳硫分析仪中测控室的结构示意图。
图标：10-坩埚；20-坩埚座；31-储存室；32-加料管；321-阀门；33-加料平台；34-控制器；351-抓手；352-滑槽；36-重量显示器；40-炉头；41-出气口；50-燃烧室；60-燃烧管；71-吹氧嘴；711-第一壳体；712-第二壳体；713-螺旋槽；714-螺旋过滤部；715-螺旋隔档部；716-螺旋过滤网；72-吹氧杆；721-金属丝刷；722-气缸；73-环状过滤部；80-除尘管；90-把手；100-新型电弧炉；201-第一箱体；202-第二箱体；301-测控室；302-电源室；303-分析室；400-稳压电源；500-分析机构；601-计算机开关电源；602-计算机主板；603-数据处理电路板；604-控制电路板；700-钢板；801-电压表；802-电流表；803-压力表；804-流量计；900-侧门。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
本实施例提供一种新型电弧炉100，如图1所示，包括坩埚10和坩埚座20以及助熔剂添加机构，助熔剂添加机构用于向坩埚10内定量添加助熔剂。
使用本实施例提供的新型电弧炉100，能够定量向坩埚10内添加助熔剂，而不需要人工称量并向坩埚10内添加助熔剂，有效改善了现有技术中，人工添加助熔剂对助熔剂损耗量大且助熔剂称量不准确的技术问题，提高了检测结果的准确性。
在本实施例中，具体地，如图1所示，助熔剂添加机构包括储存室31、加料管32、加料平台33、传送部和控制器34；储存室31用于储存助熔剂；加料管32与储存室31连通，且设置在加料平台33的上方；加料管32上设置有阀门321；加料平台33上设置有重量传感器，重量传感器与控制器34连接，并向控制器34传递加料平台33上的重量值；传送部用于将坩埚10从坩埚座20上移动到加料平台33上，或者将坩埚10从加料平台33上移动到坩埚座20上；控制器34用于设置预设值、启动或停止传送部对坩埚10进行传送以及根据重量传感器传递的重量值开启或关闭阀门321；预设值为坩埚10中需要添加助熔剂的重量值。
本实施例中助熔剂添加机构的工作过程为：在控制器34中输入预设值，启动传送部，将坩埚10从坩埚座20转移到加料平台33上，重量传感器将坩埚10的初始重量值传递到控制器34中，控制器34计算坩埚10的最终重量值，即初始重量值加上预设值，并控制阀门321打开，助熔剂从储存室31通过加料管32进入到坩埚10中，重量传感器不断检测坩埚10的重量值，并将该重量值传递到控制器34中，当该重量值等于最终重量值时，控制器34控制阀门321关闭，然后启动传送部，将坩埚10从加料平台33送回坩埚座20，助熔剂添加完成。
进一步地，如图1所示，传送部包括抓手351，抓手351用于将坩埚10抓起并送至坩埚座20或加料平台33。抓手351具有动作灵活、运动惯性小等优点，且能够避过新型电弧炉100的其他部件，准确将坩埚10从坩埚座20中抓起或放回坩埚座20中。
进一步地，抓手351与坩埚10接触的部位设置有防滑部，以增大抓手351与坩埚10之间的摩擦力，防止在抓取及传递过程中坩埚10掉落。优选地，防滑部为套设在抓手351上的耐高温橡胶套。
进一步地，如图1所示，传送部还包括滑槽352，滑槽352的一端与坩埚座20相对，另一端与加料平台33相接，抓手351带动坩埚10沿滑槽352移动。与抓手351直接对坩埚10进行抓取及传递相比，增设滑槽352可以有效提高传递的平稳性，防止抓手351在抓取能力不佳的情况下坩埚10掉落。
进一步地，如图1所示，助熔剂添加机构还包括重量显示器36；重量显示器36与重量传感器连接，用于显示坩埚10内助熔剂的重量，以便实时监控坩埚10内助熔剂的重量，在控制器34发生故障时，可以及时停止自动添加助熔剂，改为手动添加，提高了助熔剂添加机构的可靠性。
进一步地，助熔剂添加机构还包括报警器，报警器用于在助熔剂添加机构发生故障时发出警报，以便及时停止添加助熔剂并对该机构进行维修。
进一步地，如图1所示，新型电弧炉100还包括炉头40和燃烧室50；燃烧室50用于为坩埚10内试样的燃烧提供空间；炉头40上设置有向燃烧室50内输送氧气的吹氧机构。具体的工作过程是：在坩埚10内装入试样及助熔剂，将坩埚10置于燃烧室50内，吹氧机构向燃烧室50以及与燃烧室50连通的整个管路内输送氧气，吹净管路中残留的其他气体，使整个管路充满纯氧，然后新型电弧炉100引弧燃烧，在氧气和助熔剂的作用下，坩埚10内试样达到充分燃烧，释放出二氧化碳和/或二氧化硫气体。
现有的新型电弧炉100，炉头40内一般会设置有清扫炉头40和/或燃烧室50的清扫刷、过滤待测气体中灰尘的气体过滤网，而试样燃烧产生的灰尘会直接随待测气体一起由燃烧室50进入炉头40中，附着在炉头40中的气体过滤网上，容易发生灼伤气体过滤网和清扫刷、堵塞气体过滤网等问题。
为改善上述问题，在本实施例中，如图2所示，燃烧室50内设置有与炉头40连通的燃烧管60，且燃烧管60设置在试样的上方，即图中坩埚10的上方；吹氧机构包括吹氧嘴71和吹氧杆72，吹氧嘴71和吹氧杆72均为中空结构；吹氧嘴71设置在燃烧管60内，吹氧嘴71的外壁与燃烧管60的内壁之间设置有过滤部；吹氧杆72延伸至炉头40外，且与连接有氧气源的氧气输送管连通。
设置过滤部可以对试样燃烧产生的灰尘进行初步过滤，能有效减轻灰尘对炉头40中气体过滤网的堵塞，而且过滤部还能够减慢灰尘随待测气体上升到炉头40中的速度，使灰尘有冷却的时间，在进入炉头40后，不易灼伤气体过滤网和清扫刷。
其中，如图2所示，过滤部可以是设置在吹氧嘴71外壁和燃烧管60内壁之间的环状过滤部73。除图2所示的结构外，过滤部也可以采用下述结构：如图3所示，吹氧嘴71包括第一壳体711和第二壳体712；第一壳体711的外壁上设置有供待测气体从燃烧室50流向炉头40的螺旋槽713；第二壳体712的内壁上设置有与螺旋槽713相匹配的螺旋过滤部714。采用螺旋形的气流通道可以拉长待测气体从燃烧室50到炉头40的行进路线，降低待测气体及灰尘的温度，更有效地保护炉头40中的气体过滤网和清扫刷。
过滤部还可以采用下述结构：如图4所示，吹氧嘴71的外壁上设置有螺旋隔档部715和螺旋过滤网716。螺旋隔档部715和螺旋过滤网716的螺旋方向可以是同向的，也可以是异向的。
进一步地，吹氧嘴71朝向样品的一端上设置有多个吹氧孔，即朝向图中坩埚10的一端，另一端与吹氧杆72连通。设置多个吹氧孔，可以使氧气从不同的方位进入燃烧室50中，氧气与试样的接触更为充分，有效提高了试样燃烧的充分性。
进一步地，吹氧孔采用小孔径的细口，可以提高氧气流速，进一步保证氧气能与试样充分接触。
进一步地，如图2所示，吹氧杆72的外壁上设置有金属丝刷721，吹氧杆72延伸至炉头40外的一端设置有气缸722。通过气缸722推动吹氧杆72在炉头40内运动，金属丝刷721对炉头40进行清扫。
进一步地，如图1所示，炉头40上设置有出气口41，出气口41依次与除尘管80、干燥管相连接。待测气体经过除尘、干燥后，送入分析机构500进行检测。
进一步地，如图1所示，新型电弧炉100上还设置有用于抬升坩埚座20的把手90，通过上下拉动把手90，将坩埚座20上的坩埚10送入燃烧室50或移出燃烧室50。
综上所述，本实施例提供一种新型电弧炉100，包括坩埚10和坩埚座20以及助熔剂添加机构，助熔剂添加机构用于向坩埚10内定量添加助熔剂。使用本实施例提供的新型电弧炉100，能够定量向坩埚10内添加助熔剂，而不需要人工称量并向坩埚10内添加助熔剂，有效改善了现有技术中，人工添加助熔剂对助熔剂损耗量大且助熔剂称量不准确的技术问题，提高了检测结果的准确性。
实施例2
本实施例提供一种红外碳硫分析仪，包括实施例1中新型电弧炉100的任一项技术特征。
进一步地，如图5和图6所示，本实施例提供的红外碳硫分析仪为一体式红外碳硫分析仪，包括机箱，机箱包括第一箱体201和第二箱体202，第一箱体201上设置有新型电弧炉100，第二箱体202内设置有测控室301、电源室302和分析室303，测控室301内设有测控机构，电源室302内设有稳压电源400，分析室303内设有分析机构500，稳压电源400给新型电弧炉100、测控机构和分析机构500供电，测控机构控制新型电弧炉100和分析机构500运作，新型电弧炉100与分析机构500连接，将试样燃烧产生的待测气体输送到分析机构500。
其中，如图7所示，测控机构由计算机开关电源601、计算机主板602、数据处理电路板603和控制电路板604依次连接组成。分析机构500由稳流阀、红外气室和AD采样电路依次连接组成。控制电路板604与新型电弧炉100连接，除尘管80、干燥管与稳流阀连接，AD采样电路与数据处理电路板603连接。
进一步地，如图6所示，第一箱体201和第二箱体202之间通过钢板700隔离，测控室301、电源室302与分析室303之间也通过钢板700隔离。
进一步地，如图5所示，第二箱体202的面板上设有电压表801、电流表802、压力表803和流量计804，电压表801与稳压电源400连接，电流表802和压力表803与新型电弧炉100连接，流量计804连接在新型电弧炉100和分析机构500之间。
进一步地，如图6所示，第二箱体202在远离第一箱体201的侧面，设置有侧门900，方便随时查看、维修第二箱体202中部件。
本实施例提供的红外碳硫分析仪的具体工作过程是：向与计算机主板602连接的显示器中输入分析命令，该分析命令依次经过计算机主板602、数据处理电路板603到达控制电路板604，控制电路板604控制新型电弧炉100的运作，并打开相应气路系统，与新型电弧炉100连接的氧气瓶中的氧气经过压力表803后进入红外碳硫分析仪的管路中；样品在新型电弧炉100内燃烧后，产生待测气体二氧化硫、二氧化碳等，经过除尘、干燥后，通过流量计804，进入分析机构500中；在分析机构500中，待测气体先通过稳流阀稳流，再进入红外气室，特定波长的红外光通过二氧化碳和二氧化硫，能产生强烈的光吸收，光吸收后产生的模拟数据经AD采样电路转换，送到数据处理电路板603，数据处理电路板603得到吸收光谱图数据后，送达计算机主板602，计算机主板602根据此试样中的碳硫含量，经公式换算得到二氧化碳和二氧化硫的百分比含量，结合试样的重量，得到试样中碳硫的百分含量，含量值与吸收光谱图则由显示器进行显示，计算机主板602连接有外设的打印机，实现直观的数据输出。
综上所述，本实施例提供一种红外碳硫分析仪，包括实施例1中新型电弧炉100的任一项技术特征，该新型电弧炉100设置有可以向坩埚10内定量添加助熔剂的助熔剂添加机构，有效改善了现有技术中，使用红外碳硫分析仪需要人工添加助熔剂，导致助熔剂损耗量大、称量不准确的技术问题，提高了检测结果的准确性。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种新型电弧炉，包括坩埚和坩埚座，其特征在于，所述新型电弧炉还包括助熔剂添加机构，所述助熔剂添加机构用于向所述坩埚内定量添加助熔剂。
2.根据权利要求1所述的新型电弧炉，其特征在于，所述助熔剂添加机构包括储存室、加料管、加料平台、传送部和控制器；
所述储存室用于储存助熔剂；
所述加料管与所述储存室连通，且设置在所述加料平台的上方；所述加料管上设置有阀门；
所述加料平台上设置有重量传感器，所述重量传感器与所述控制器连接，并向所述控制器传递所述加料平台上的重量值；
所述传送部用于将所述坩埚从所述坩埚座上移动到所述加料平台上，或者将所述坩埚从所述加料平台上移动到所述坩埚座上；
所述控制器用于设置预设值、启动或停止所述传送部对所述坩埚进行传送以及根据所述重量传感器传递的重量值开启或关闭所述阀门；
所述预设值为坩埚中需要添加助熔剂的重量值。
3.根据权利要求2所述的新型电弧炉，其特征在于，所述传送部包括抓手，所述抓手用于将所述坩埚抓起并送至所述坩埚座或所述加料平台。
4.根据权利要求3所述的新型电弧炉，其特征在于，所述抓手与所述坩埚接触的部位设置有防滑部。
5.根据权利要求3所述的新型电弧炉，其特征在于，所述传送部还包括滑槽，所述滑槽的一端与所述坩埚座相对，另一端与所述加料平台相接，所述抓手带动所述坩埚沿所述滑槽移动。
6.根据权利要求1-5任一项所述的新型电弧炉，其特征在于，所述助熔剂添加机构还包括重量显示器；所述重量显示器与所述重量传感器连接，用于显示所述坩埚内助熔剂的重量。
7.根据权利要求6所述的新型电弧炉，其特征在于，所述助熔剂添加机构还包括报警器，所述报警器用于在所述助熔剂添加机构发生故障时发出警报。
8.根据权利要求1所述的新型电弧炉，其特征在于，所述新型电弧炉还包括炉头和燃烧室；
所述燃烧室用于为所述坩埚内试样的燃烧提供空间；
所述炉头上设置有向所述燃烧室内输送氧气的吹氧机构。
9.根据权利要求8所述的新型电弧炉，其特征在于，所述新型电弧炉还包括除尘管和干燥管，所述炉头上设置有出气口，所述出气口依次与所述除尘管、所述干燥管相连接。
10.一种红外碳硫分析仪，其特征在于，所述红外碳硫分析仪包括权利要求1-9任一项所述的新型电弧炉。
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