CN110160910A - 热重分析装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及样品分析技术领域，尤其涉及一种热重分析装置。该热重分析装置包括：称重仪；套管本体，内部设置有吊杆和吊篮，所述吊篮内放置有样品，所述吊杆分别与所述称重仪和所述吊篮连接；加热炉，设置于所述套管本体的外部；气体分析组件，所述气体分析组件包括进气管、出气管和分别与所述进气管和所述出气管连接的气体分析仪，所述进气管和所述出气管分别插接于所述套管本体的内部。本申请通过将加热炉设置在套管本体的外部，并使套管本体内部的样品与称重仪连接，同时将气体分析组件与套管本体内部相连接，如此实现了样品质量与气体成分变化的同步监测分析的效果。

Description

热重分析装置

技术领域

本申请涉及样品分析技术领域，尤其涉及一种热重分析装置。

背景技术

热重分析作为研究样品受热质量变化的一种手段，已广泛应用于化工、能源、材料、环境、工程等领域。

但是，现有热重分析装置存在的问题主要包括：样品升温过程不密封、样品初始加热重量损失误差较大、电子天平未加保护气氛、入口气体有限制和无法实现样品质量与气体成分变化的同步监测分析等。

因此，目前亟待需要一种热重分析装置来解决上述问题。

发明内容

本申请提供了一种热重分析装置，以实现样品质量与气体成分变化的同步监测分析。

本申请提供了一种热重分析装置，包括：

称重仪；

套管本体，内部设置有吊杆和吊篮，所述吊篮内放置有样品，所述吊杆分别与所述称重仪和所述吊篮连接；

加热炉，设置于所述套管本体的外部；

气体分析组件，所述气体分析组件包括进气管、出气管和分别与所述进气管和所述出气管连接的气体分析仪，所述进气管和所述出气管分别插接于所述套管本体的内部。

优选地，所述套管本体包括相互密封连接的第一套管本体和第二套管本体；

沿高度方向上，所述称重仪、所述第一套管本体和所述第二套管本体由上至下依次设置；

所述吊篮设置于所述第二套管本体的内部，所述加热炉设置于所述第二套管本体的外部。

优选地，所述第一套管本体的外部设置有冷却组件，所述第二套管本体的外部设置有加热组件。

优选地，所述冷却组件为水冷管，所述水冷管缠绕于所述第一套管本体的外部；

所述加热组件为加热带，所述加热带缠绕于所述第二套管本体的外部。

优选地，所述第一套管本体的底部和所述第二套管本体的顶部均设置有法兰盘，通过固定两个所述法兰盘使得所述第一套管本体和所述第二套管本体密封连接；

所述进气管和所述出气管均穿过所述法兰盘后插入所述第二套管本体的内部。

优选地，所述第一套管本体和所述第二套管本体的内径相同；

所述进气管和所述出气管均倾斜地穿过所述法兰盘，并插入到所述第二套管本体的内部。

优选地，所述第一套管本体的内径小于所述第二套管本体的内径，所述进气管和所述出气管竖直地或倾斜地穿过所述法兰盘，并插入到所述第二套管本体的内部。

优选地，沿高度方向上，所述进气管插入到所述第二套管本体内部的端部高于所述吊篮，所述出气管插入到所述第二套管本体内部的端部低于所述吊篮。

优选地，所述称重仪的外部罩设有密封罩，所述密封罩上设置有保护气体管，保护气能通过所述保护气体管进入到所述密封罩内。

优选地，所述热重分析装置还包括温控组件，所述温控组件设置有两个热电偶，两个所述热电偶分别插接于所述加热炉内和所述套管本体内。

有益效果：

本申请通过将加热炉设置在套管本体的外部，并使套管本体内部的样品与称重仪连接，同时将气体分析组件与套管本体内部相连接，如此实现了样品质量与气体成分变化的同步监测分析的效果。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

图1为本申请实施例一提供的热重分析装置的结构示意图；

图2为本申请实施例二提供的热重分析装置的结构示意图。

附图标记：

1-称重仪；

11-密封罩；

12-保护气体管；

13-基座；

2-套管本体；

21-吊杆；

22-吊篮；

23-第一套管本体；

24-第二套管本体；

25-法兰盘；

26-插销；

3-加热炉；

41-进气管；

42-出气管；

5-冷却组件；

6-加热组件；

7-温控组件；

71-热电偶；

8-升降组件；

81-剪叉式结构。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个或两个以上；术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本说明书的描述中，需要理解的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。

如图1和图2所示，其分别为本申请实施例一和实施例二提供的热重分析装置，该热重分析装置包括称重仪1、套管本体2、加热炉3和气体分析组件，其中：

套管本体2内部设置有吊杆21和吊篮22，吊篮22内放置有样品，吊杆21分别与称重仪1和吊篮22连接；加热炉3设置于套管本体2的外部；气体分析组件包括进气管41、出气管42和分别与进气管41和出气管42连接的气体分析仪(图中未示出，例如可以是GC-MS)，进气管41和出气管42分别插接于套管本体2的内部。本申请通过将加热炉3设置在套管本体2的外部，并使套管本体3内部的样品与称重仪1连接，同时将气体分析组件与套管本体2内部相连接，如此实现了样品质量与气体成分变化的同步监测分析的效果。

可以理解的是，样品可以是任何待检测的物品，气体也可以是任何能够与样品发生反应的气体，例如样品可以是飞灰或生物质等，气体可以是烟气等。称重仪1优选为电子天平，称重仪1与吊杆21连接的部件为质量传感器(图中未示出)，如此利用质量传感器实时监测样品重量的变化。加热炉3优选为管式炉，加热炉3具有中空的腔体，以套设在套管本体2的外部。

进一步地，套管本体2包括相互密封连接的第一套管本体23和第二套管本体24；沿高度方向上，称重仪1、第一套管本体23和第二套管本体24由上至下依次设置；吊篮22设置于第二套管本体24的内部，加热炉3设置于第二套管本体24的外部。将套管本体2采用分体结构成型的方式，便于技术人员取放样品；同时，也能够避免第二套管本体24的热量过多的传输至称重仪1，而造成称重仪1的测量出现误差。具体地，称重仪1和第一套管本体23之间连接有基座13，称重仪1固定在基座13的上方，第一套管本体23固定在基座13的下方，基座13固定在外部支撑结构(例如支架，图中未示出)上，并在基座13上开设用于使吊杆21穿过的通孔，以使整个结构更加紧凑且稳定。

进一步地，第一套管本体23的外部设置有冷却组件5，以防止来自第二套管本体24的热量过多的传输至基座13和称重仪1，进而可避免称重仪1的测量出现误差。第二套管本体24的外部设置有加热组件6，由于第二套管本体24本身具有一定的长度，样品大致放置在第二套管本体24靠下的位置，因此加热炉3的位置也大致位于第二套管本体24靠下的位置。如此会造成有一部分的长度会暴露在加热炉3的外部，为避免这部分的温度和靠下部分的温度的温差过大，在该靠上部位的外部增设加热组件6，以使气体能在恒定的预定温度范围下进行反应，如此可避免气体可能在其他温度范围下产生其它的反应气体，进而造成错误的实验结果。

具体地，冷却组件5优选为水冷管，也可以是风冷(在第一套管本体23的外部设置送风机)，当冷却组件5为水冷管时，水冷管缠绕于第一套管本体23的外部。加热组件6优选为加热带，也可以是加热丝，加热带或加热丝缠绕于第二套管本体24的外部。

进一步地，为保证实验的密封性效果，需将第一套管本体23和第二套管本体24进行密封连接，例如二者通过法兰盘25连接。也就是说，第一套管本体23的底部和第二套管本体24的顶部均设置有法兰盘25，通过经插销26固定两个法兰盘25使得第一套管本体23和第二套管本体24密封连接；进气管41和出气管42均穿过法兰盘25后插入第二套管本体24的内部。

优选地，两个法兰18之间还设置有密封垫(图中未示出)，以进一步增强第一套管本体23和第二套管本体24之间的密封性能。

可以理解的是，第一套管本体23和第二套管本体224可以是分体成型也可以是一体成型结构，本申请优选为分体成型，如此采用可拆卸式的分体设计方式，可方便技术人员对样品进行取放。同时，进气管41和出气管42可通过穿过法兰盘25进入到第二套管本体24内。如若为一体成型，要么进气管41和出气管42需从基座13上向套管本体1内插入，要么需在套管本体1的侧壁插入，如此设计方式会导致加工困难、程序繁琐以及可能导致气密性不良等缺点。而采用分体成型的设计方式，仅需保证进气管41和出气管42、以及两个法兰盘25之间的密封性能即可，大大简化了加工难度以及对气密性的实施要求。

请参阅图1，在实施例一中，第一套管本体23和第二套管本体24的内径相同；进气管41和出气管42均倾斜地穿过法兰盘25，并插入到第二套管本体24的内部。进气管41和出气管42均倾斜地穿过法兰盘25，如此可避免在第一套管本体23和第二套管本体24的管身上开孔，降低了加工难度和加工成本。

请参阅图2，在实施例二中，第一套管本体23的内径小于第二套管本体24的内径；进气管41和出气管42竖直地或倾斜地(图2为竖直地穿过)穿过法兰盘25，并插入到第二套管本体24的内部。如此可避免在第一套管本体23和第二套管本体24的管身上开孔，降低了加工难度和加工成本。

可以理解的是，上述两种实施例均能够实现进气管41和出气管42插入到第二套管本体24的内部，二者兼可，故本申请不做具体限定。

进一步地，当进气管41和出气管42插入到第二套管本体24的内部后，具有延伸端(即图1和图2中进气管41和出气管42位于第二套管本体24内的竖直段)。沿高度方向上，进气管41插入到第二套管本体24内部的端部(即进气管41竖直段的端部)高于吊篮22，出气管42插入到第二套管本体24内部的端部(即出气管42竖直段的端部)低于吊篮22。吊篮22可以具有透气且同时能防止样品漏下的功能，也可以不具有透气的功能，本申请优选为具有透气且同时能防止样品漏下的功能，例如可以是利用石英棉制成的吊篮22。如此设置，当气体由进气管41进入到第二套管本体24内时，与样品发生反应后，反应生成的气体可经过吊篮22的底面流出，并通过设置于吊篮22下方的出气管42排出，从而可确保实验的精确性。如若进气管41和出气管42在第二套管本体24内未设置有竖直段，那么可能导致进入第二套管本体24内的气体不能快速地到达样品处，从而可能存在一定的实验不精确因素。

进一步地，称重仪1的外部罩设有密封罩11，密封罩11上设置有保护气体管12，保护气能通过保护气体管12进入到密封罩11内。保护气例如可以是氮气或氩气等其它惰性气体，通过在密封罩11内充满保护气，可以防止成分复杂的反应气体往上逃逸而进入到称重仪1的内部，从而可能腐蚀或损坏质量传感器等测量元件，进而对称重仪1的寿命及测量精度造成影响。

进一步地，加热炉3可升降地设置于套管本体1的外部。具体是，加热炉3位于升降组件8的下方，升降组件8包括可伸缩的剪叉式结构81，通过剪叉式结构81的伸缩带动加热炉3升降，而剪叉式结构81则可以是通过液压驱动的方式进行伸缩。工作时，反应开始前，加热炉3先加热至设定温度并稳定，然后通过升降组件8上升至能够包覆在套管本体1的吊篮22的外部的位置，以使吊篮22处于加热炉3的恒温区，如此可以实现样品的快速升温。

进一步地，该热重分析装置还包括分别与加热炉3和加热组件6连接的温控组件7，温控组件7设置有两个热电偶71，两个热电偶71分别插接于加热炉3内和套管本体2内。热电偶71用于实时监测加热炉3和第二套管本体24的温度，并通过温控组件7对加热炉3和加热组件6的温度进行调节。

其中，插入到套管本体2内的热电偶71，可以是倾斜地穿过法兰盘25后，插入到第二套管本体24内(参见图1)；也可以是竖直地穿过法兰盘25后，插入到第二套管本体24内(参见图2)。特别地，当热电偶71倾斜地穿过法兰盘25后，插入到第二套管本体24内时，热电偶71也具有竖直段(参见图1)，热电偶71的末端靠近吊篮22处，以更好地实时监测样品的实际温度，确保更精确的实验精度。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热重分析装置，其特征在于，包括：

称重仪(1)；

套管本体(2)，内部设置有吊杆(21)和吊篮(22)，所述吊篮(22)内放置有样品，所述吊杆(21)分别与所述称重仪(1)和所述吊篮(22)连接；

加热炉(3)，设置于所述套管本体(2)的外部；

气体分析组件，所述气体分析组件包括进气管(41)、出气管(42)和分别与所述进气管(41)和所述出气管(42)连接的气体分析仪，所述进气管(41)和所述出气管(42)分别插接于所述套管本体(2)的内部。

2.根据权利要求1所述的热重分析装置，其特征在于，所述套管本体(2)包括相互密封连接的第一套管本体(23)和第二套管本体(24)；

沿高度方向上，所述称重仪(1)、所述第一套管本体(23)和所述第二套管本体(24)由上至下依次设置；

所述吊篮(22)设置于所述第二套管本体(24)的内部，所述加热炉(3)设置于所述第二套管本体(24)的外部。

3.根据权利要求2所述的热重分析装置，其特征在于，所述第一套管本体(23)的外部设置有冷却组件(5)，所述第二套管本体(24)的外部设置有加热组件(6)。

4.根据权利要求3所述的热重分析装置，其特征在于，所述冷却组件(5)为水冷管，所述水冷管缠绕于所述第一套管本体(23)的外部；

所述加热组件(6)为加热带，所述加热带缠绕于所述第二套管本体(24)的外部。

5.根据权利要求2所述的热重分析装置，其特征在于，所述第一套管本体(23)的底部和所述第二套管本体(24)的顶部均设置有法兰盘(25)，通过固定两个所述法兰盘(25)使得所述第一套管本体(23)和所述第二套管本体(24)密封连接；

所述进气管(41)和所述出气管(42)均穿过所述法兰盘(25)后插入所述第二套管本体(24)的内部。

6.根据权利要求5所述的热重分析装置，其特征在于，所述第一套管本体(23)和所述第二套管本体(24)的内径相同；

所述进气管(41)和所述出气管(42)均倾斜地穿过所述法兰盘(25)，并插入到所述第二套管本体(24)的内部。

7.根据权利要求5所述的热重分析装置，其特征在于，所述第一套管本体(23)的内径小于所述第二套管本体(24)的内径；

所述进气管(41)和所述出气管(42)竖直地或倾斜地穿过所述法兰盘(25)，并插入到所述第二套管本体(24)的内部。

8.根据权利要求6或7所述的热重分析装置，其特征在于，沿高度方向上，所述进气管(41)插入到所述第二套管本体(24)内部的端部高于所述吊篮(22)，所述出气管(42)插入到所述第二套管本体(24)内部的端部低于所述吊篮(22)。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的热重分析装置，其特征在于，所述称重仪(1)的外部罩设有密封罩(11)，所述密封罩(11)上设置有保护气体管(12)，保护气能通过所述保护气体管(12)进入到所述密封罩(11)内。

10.根据权利要求1-7中任一项所述的热重分析装置，其特征在于，所述热重分析装置还包括温控组件(7)，所述温控组件(7)设置有两个热电偶(71)，两个所述热电偶(71)分别插接于所述加热炉(3)内和所述套管本体(2)内。