CN110927300A - 一种油色谱气样自动注入装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种油色谱气样自动注入装置，包括注入器操作手柄和色谱仪进样口连接导向装置，注入器操作手柄主要由壳体以及设于壳体内的内置注射器和电磁力驱动装置组成，内置注射器包括注射筒、设于注射筒前端的进样针头和设于注射筒内的活塞推杆，电磁力驱动装置与活塞推杆连接，以驱动其前后运动，进样针头从注入器操作手柄前端出口穿出，色谱仪进样口连接导向装置包括安装在色谱仪进样口的进样口连接导向公头和安装在注入器操作手柄前端出口的进样口连接导向母头，以定位导向进样针头，使其与色谱仪进样口快速准确连接。该装置不仅提高了油色谱气样注入的自动化程度，可以快速、准确地进行气样注入，而且使用便捷，应用范围广。

Description

一种油色谱气样自动注入装置

技术领域

本发明涉及电力油色谱试验领域，具体涉及一种油色谱气样自动注入装置。

背景技术

在电力油色谱试验工作中，将从绝缘油中脱离出的被测气样注入气相色谱仪的操作环节，直接关系到油色谱试验结果的准确性。

常规油色谱试验的气样注入方式是：试验人员用一支带进样针头的1mL玻璃注射器，用人工快速拉动推出注射器芯子约二十次，用空气对注射器内部“清洗”，然后将排尽空气的注射器插入装有被测气样的5mL注射器内，准确抽取1mL被测气样，捏紧注射器芯子。再将注射器针头快速插入色谱仪的进样口，用手指快速推动注射器芯子将被测气样快速推入色谱仪内来完成注入操作。每次注入气样时都要求进针、推针、拔针的速度、注入气样的体积必须完全一致，否则会产生较大的试验误差。

这种操作方式使油色谱试验的准确性完全依靠试验人员的个人感觉和反应速度。由于色谱仪内部还存在0.4Mpa的载气压力，其进样口采用硅胶垫进行密封。试验人员在气样注入过程中，必须将注射器针头准确插入进样口内并刺穿硅胶垫方可注入气样。注入过程中如针头扎偏、力度不均匀或操作稍有迟疑，极易出现注射器针头扎偏顶弯，注射器芯子被载气压力顶飞、注入速度不一致、气样流失等进样失误情况，严重影响油色谱试验的检测准确性。

因此，需要研制一种满足电力绝缘油色谱试验的专用气样自动注入装置来解决以上问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种油色谱气样自动注入装置，该装置不仅提高了油色谱气样注入的自动化程度，可以快速、准确地进行气样注入，而且使用便捷，应用范围广。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种油色谱气样自动注入装置，包括注入器操作手柄和色谱仪进样口连接导向装置，所述注入器操作手柄主要由壳体以及设于壳体内的内置注射器和电磁力驱动装置组成，所述内置注射器包括注射筒、设于注射筒前端的进样针头和设于注射筒内的活塞推杆，所述电磁力驱动装置与内置注射器的活塞推杆连接，以驱动其前后运动，所述进样针头从注入器操作手柄前端出口穿出，所述色谱仪进样口连接导向装置包括可相互配合连接的进样口连接导向公头和进样口连接导向母头，所述进样口连接导向公头安装在色谱仪进样口上，所述进样口连接导向母头安装在注入器操作手柄前端出口处，以定位导向进样针头，使其与色谱仪进样口快速准确连接。

进一步地，所述电磁力驱动装置包括传动连杆、注射器尾部连接器、上驱动电磁铁和下驱动电磁铁，所述传动连杆经注射器尾部连接器与内置注射器的活塞推杆的后端连接，所述上驱动电磁铁和下驱动电磁铁对向设置于传动连杆上、下两侧，所述传动连杆上、下部分别设有可由上、下驱动电磁铁吸合的驱动极板，所述上、下驱动电磁铁分别与控制装置电性连接，以控制上、下驱动电磁铁交替得电产生磁力，通过吸引相应的驱动极板，驱动传动连杆上下运动，从而经注射器尾部连接器带动活塞推杆前后运动。

进一步地，所述注入器操作手柄的壳体内设有用于对传动连杆上下运动进行导向的驱动装置滑槽，所述驱动极板与驱动装置滑槽接触的边缘上铰接有滚轮，以减小摩擦力。

进一步地，所述上、下驱动电磁铁安装于驱动装置滑槽上，且可上下调节安装位置，以适应不同的进样量。

进一步地，所述注射筒前端的旁侧设有光电位置传感器，所述光电位置传感器与控制装置电性连接，以在红外光被活塞推杆挡住时，通过控制装置控制上驱动电磁铁不得电，而在红外光接通时，通过控制装置控制上驱动电磁铁得电，吸引驱动极板带动传动连杆向上运动。

进一步地，所述色谱仪进样口连接导向装置在进样口连接导向母头上设有进样触发微动开关，所述进样触发微动开关在进样口连接导向公头与进样口连接导向母头配合连接时会被进样口连接导向公头触发，所述进样触发微动开关与控制装置电性连接，以在进样触发微动开关被触发时，通过控制装置控制下驱动电磁铁得电，吸引驱动极板带动传动连杆向下运动。

进一步地，所述进样口连接导向母头主要由伸缩定位护套、导向环和扩张定位弹簧组成，所述伸缩定位护套为中部具有导引通孔的圆椎形多层套叠结构，一端固定在注入器操作手柄前端出口上，另一端与导向环连接，所述扩张定位弹簧设于圆椎形多层套叠结构内，用于扩张套叠结构的前部，使其始终保持与进样针头平行方向，所述导向环中部设有出针孔，旁侧设有导向孔；所述进样口连接导向公头主要由密封底座和导向杆组成，所述密封底座下端安装在色谱仪进样口上，上端与导向杆连接，所述导向杆与导向孔相适应，以使进样口连接导向公头和进样口连接导向母头配合连接。

进一步地，所述壳体内设有用于定位内置注射器的固定卡槽，所述壳体表面设有一透明观察窗，以观察内置注射器的情况。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：实现了将油色谱试验被测气样自动注入色谱仪的功能，通过本装置的应用可以最大程度避免油色谱人工进样操作失误，有效降低油色谱试验的误差，提高油色谱试验准确性，避免发生误判断。同时本装置还能规范油色谱试验的操作流程，降低油色谱试验的操作难度。本装置的电磁力吸引驱动设计，使其注入气样的操作速度与常规人工进样基本保持一致，保证注入的被测气样体积也基本一致，避免发生载气压力“反冲”导致气样流失现象，减少因进样造成的重现性偏差。并且本装置采用的色谱仪进样口连接导向装置设计有效解决了进样针头容易扎偏造成进样失误问题。同时通过自动控制“清洗”功能还解决了不同样品残留相互干扰、污染的问题。本装置安装使用方便，不改变原有的操作流程，不对油色谱仪进行任何破坏性改造，不改变油色谱仪使用性能，即可实现在各种油色谱仪上通用，十分适合在电力油色谱试验中使用，具有很强的实用性和广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

图2是本发明实施例的外观示意图。

图3是本发明实施例的使用状态示意图。

图4是本发明实施例的控制回路图。

图中，1-注入器操作手柄，101-固定卡槽，102-驱动装置滑槽，103-观察窗，104-壳体，2-控制装置，3-控制信号线，4-色谱仪进样口连接导向装置，401-进样口连接导向母头，4011-伸缩定位护套，4012-导向环，4013-扩张定位弹簧，402-进样触发微动开关，403-进样口连接导向公头，4031-导向杆，4032-密封底座，5-气相色谱仪，501-色谱仪进样口，6-内置注射器，601-活塞推杆，602-进样针头，603-注射筒，7-光电位置传感器，8-电磁力驱动装置，801-上驱动电磁铁，802-驱动极板，803-滚轮，804-传动连杆，805-注射器尾部连接器，806-下驱动电磁铁。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明提供了一种油色谱气样自动注入装置，其采用电磁力正反向吸引驱动原理，利用电磁力驱动内置注射器的活塞推杆，完成试验前“清洗”、气样转移、气样自动注入等操作，从而实现将被测气样自动注入油色谱仪内进行检测的目的。

本发明的油色谱气样自动注入装置，如图1、2、3所示，包括注入器操作手柄1和色谱仪进样口连接导向装置4，所述注入器操作手柄1主要由壳体104以及设于壳体104内的内置注射器6和电磁力驱动装置8组成，所述内置注射器6包括注射筒603、设于注射筒603前端的进样针头602和设于注射筒内的活塞推杆601，所述电磁力驱动装置8与内置注射器6的活塞推杆601连接，以驱动其前后运动，所述进样针头602从注入器操作手柄1前端出口穿出，所述色谱仪进样口连接导向装置4包括可相互配合连接的进样口连接导向公头403和进样口连接导向母头402，所述进样口连接导向公头403安装在色谱仪进样口501上，所述进样口连接导向母头402安装在注入器操作手柄1前端出口处，以定位导向进样针头602，使其与色谱仪进样口501快速准确连接。

所述电磁力驱动装置8包括传动连杆804、注射器尾部连接器805、上驱动电磁铁801和下驱动电磁铁806，所述传动连杆804经注射器尾部连接器805与内置注射器6的活塞推杆601的后端连接，所述上驱动电磁铁801和下驱动电磁铁806对向设置于传动连杆804上、下两侧，所述传动连杆804上、下部分别设有可由上、下驱动电磁铁吸合的驱动极板802，所述上、下驱动电磁铁分别经控制信号线3与控制装置2电性连接，以控制上驱动电磁铁801、下驱动电磁铁806交替得电产生磁力，通过吸引相应的驱动极板802，驱动传动连杆804上下运动，从而经注射器尾部连接器805带动活塞推杆601前后运动。

所述注入器操作手柄1的壳体104内设有用于对传动连杆804上下运动进行导向的驱动装置滑槽102，所述驱动极板802与驱动装置滑槽102接触的边缘上铰接有滚轮803，以减小相对运动的摩擦力。所述上驱动电磁铁801、下驱动电磁铁806均安装于驱动装置滑槽102上，且可上下调节安装位置，以适应不同的进样量。所述壳体104内还设有用于定位内置注射器6的固定卡槽101，所述壳体表面设有一透明观察窗103，以观察内置注射器6的情况。

所述注射筒603前端的旁侧设有光电位置传感器7，所述光电位置传感器7经控制信号线3与控制装置2电性连接，以在红外光被活塞推杆601挡住时，通过控制装置2控制上驱动电磁铁801不得电，而在红外光接通时，通过控制装置2控制上驱动电磁铁801得电，吸引驱动极板802带动传动连杆804向上运动。

所述色谱仪进样口连接导向装置4在进样口连接导向母头401上设有进样触发微动开关402，所述进样触发微动开关402在进样口连接导向公头403与进样口连接导向母头401配合连接时会被进样口连接导向公头403触发，所述进样触发微动开关402经控制信号线3与控制装置2电性连接，以在进样触发微动开关402被触发时，通过控制装置2控制下驱动电磁铁806得电，吸引驱动极板802带动传动连杆804向下运动。具体地，所述进样口连接导向母头401主要由伸缩定位护套4011、导向环4012和扩张定位弹簧4013组成，所述伸缩定位护套4011为中部具有导引通孔的圆椎形多层套叠结构，一端固定在注入器操作手柄1前端出口上，另一端与导向环4012连接，所述扩张定位弹簧4013设于圆椎形多层套叠结构内，用于扩张套叠结构的前部，使其始终保持与进样针头602平行方向，所述导向环中部设有出针孔，旁侧设有导向孔。所述进样口连接导向公头403主要由密封底座4032和导向杆4031组成，所述密封底座4032下端安装在色谱仪进样口501上，上端与导向杆4031连接，所述导向杆4031与导向孔相适应，以使进样口连接导向公头403和进样口连接导向母头401配合连接。

在本实施例中，所述注入器操作手柄的壳体104采用PVC材料制成，主要用于进样时的抓持和安装注入器各组成元件。

所述内置注射器6为常规1mL蓝芯玻璃注射器，其内部设有一蓝色不透明玻璃活塞推杆，其前端装有一长度50mm的#5进样针头，用于储存和注入油色谱气样。

所述上驱动电磁铁801、下驱动电磁铁806均采用24V直流吸盘式电磁铁，吸引力12N，以产生电磁力吸引传动连杆上的驱动极板，带动传动连杆上下移动。

所述传动连杆为“工”字形，“工”字形上、下部各为一直径15mm的铁质圆盘802，圆盘边缘附有若干个小滚轮803，两个圆盘中部焊接一“T”形金属杆804，“T”形金属杆与注射器尾部连接器805连接，使活塞推杆601能够与驱动极板802做同步运动。

所述注射器尾部连接器805为焊接在“T”形金属杆804上的直径12mm的半凹圆柱体，圆柱体凹部套在活塞推杆601尾部上，圆柱体侧面打孔用一自攻螺栓对活塞推杆尾部进行紧固。

用于控制电磁力驱动装置8的控制装置2主要由交流220V电源开关、220V/24V交直流电源转换器、PLC可编程控制器、语音报警器等组成，用于提供控制回路直流工作电源、驱动电磁铁工作电流、进样触发控制、声光语音信号等。其与上驱动电磁铁801、下驱动电磁铁806、光电位置传感器7、进样触发微动开关402的控制回路连接方式如图4所示。

所述光电位置传感器7由一微型红外光发射器和光敏接收器组成，其相对嵌在内置注射器6前端两侧外壁上，主要为上驱动电磁铁801提供动作信号。当活塞推杆601处于“注入完毕”位置时，传感器7红外光被活塞推杆601阻隔，上驱动电磁铁801不带电。当被测气样转移进内置注射器6时，利用被测气样压力推动使活塞推杆601发生移动，传感器7红外光接通，上驱动电磁铁801带电吸引驱动极板802向上运动，使气样可以顺利地从5mL气样注射器转移到内置注射器6内。

所述进样口连接导向公头403采用不锈钢材料按色谱仪进样口规格加工制作，其下部为密封底座4032，内部放置有密封硅胶垫，安装在色谱仪进样口501上，用于进样口密封。在密封底座4032上部为一直径30mm圆形平台，圆形平台按对角分布各装有四根长20mm、直径2mm不锈钢导向杆4031，用于引导注射器进样针头602按正确运动轨迹前进插入色谱仪进样口501内，防止进样时针头扎偏。

所述进样口连接导向母头401中，伸缩定位护套4011中部为一直径1mm，长度45mm的导引通孔，用于导引注射器进样针头前行方向，防止进样针头发生偏移。所述导向环4012为一直径30mm、厚度4mm的金属圆盘，圆盘中心为出针孔，圆盘面上按对角分布四个直径2.5mm导向孔，与进样口连接导向公头的导向杆相对应。

所述进样触发微动开关402为一按压行程开关，主要为下驱动电磁铁806提供动作信号。其装于伸缩定位护套4011侧面，与进样口连接导向公头的导向杆4031垂直对应，当伸缩定位护套4011被按压收缩后，导向杆4031前端触碰按压行程开关，发出动作信号，使下驱动电磁铁806带电，吸引驱动极板802快速向下方运动，只要进样触发微动开关始终接通，驱动极板802就始终被吸附在下驱动电磁铁806上，防止色谱仪内部载气压力将注射器芯子冲飞，造成被测气样流失。

下面结合附图对本发明的油色谱气样自动注入装置的工作方法进行说明。

使用前，卸下色谱仪进样口501原有的胶垫盖，将进样口连接导向公头403安装在色谱仪进样口501上，确保密封良好。将带有进样针头的1mL玻璃注射器6装入注入器操作手柄1内部固定卡槽101上，固定牢固，进样针头602经伸缩定位护套4011导引通孔后突出导向环4012外5mm。再将注射器尾部连接器805与活塞推杆601进行机械连接，调节上下驱动电磁铁801及806位置在适宜进样量处。

按下电源开关QF1接通工作电源，启动控制装置2使控制装置2进入“准备”状态，控制装置2对电磁力驱动装置8通电，通过交替改变其上下两个驱动电磁铁801、806的通入电流，利用电磁吸力使驱动极板802开始在两个驱动电磁铁801、806间快速移动。而与其通过传动连杆804相连的活塞推杆601则在内置注射器6内作同步的往复运动，将外界的空气吸入或排出内置注射器6，完成对内置注射器6内部的“清洗”。当活塞推杆601上下运动“清洗”二十次后，控制装置断开上驱动电磁铁801电流，驱动极板802被下驱动电磁铁806电磁力吸附移动到下驱动电磁铁806处，控制装置2断开下驱动电磁铁806电流，发出“准备完毕”声光语音信号。

按常规机械振荡脱气法对被试油样进行脱气，将脱出的被测气样抽入一5mL玻璃气样注射器内。拿起注入器操作手柄1，将注入器操作手柄1前端突出的进样针头602针尖插入盛有气样的5mL注射器内，推动5mL注射器芯子将被测气样注入内置注射器6内。当被测气样注入内置注射器6后，利用注入气压的推动作用，使活塞推杆601移动并发生位移，当光电位置传感器7捕捉到活塞推杆601的位移信号后，控制装置2对上驱动电磁铁801施加电流，将驱动极板802吸引至上驱动电磁铁801处保持不动。此时活塞推杆601也到达进样量设定位置，从而完成被测气样从5mL注射器向内置注射器6的转移。此时，控制装置2发出“准备注入”声光语音信号。

接下来，将注入器操作手柄1前端进样口连接导向母头401的导向环4012，垂直向下套入进样口连接导向公头403的四根导向杆4031内，顺势向下轻压整个注入器前端使两个平面重合。在压力下进样口连接导向母头401的伸缩定位护套4011回缩，进样针头602则继续前进，针尖刺穿硅胶垫并插入到色谱仪进样口501内。当导向杆4031顶端触及进样触发微动开关402后，使其接点1J1接通，控制装置2发出“样品注入”声光语音信号。与此同时，电磁驱动系统下驱动电磁铁806带电，上驱动电磁铁801断电，在电磁力的作用下驱动极板802带动活塞推杆601快速下移，直至下驱动电磁铁801处，从而将内置注射器6内的被测气体样品快速注入到色谱仪进样口501内。当活塞推杆601到位后光电位置传感器7信号被活塞推杆601阻断，使控制装置2发出“注入完毕”声光语音信号。此时将整个注入器操作手柄1向上拔出，即完成注入气样的操作过程。由于每一次触发信号和注入过程均由控制装置2自动完成，从而保证每次注入色谱仪进样口501的被测气样体积能够保持一致，有效避免了进样操作不当带来的误差。

当前一个被测气样注入完毕，控制装置2立即自动进入“准备”状态，重新进行内置注射器6“清洗”，为下一次进样作准备。这样经过以上过程，就完成本注入器自动注入气样、内置注射器清洗、进样前准备的操作过程，与人工进样操作过程完全一致。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种油色谱气样自动注入装置，其特征在于，包括注入器操作手柄和色谱仪进样口连接导向装置，所述注入器操作手柄主要由壳体以及设于壳体内的内置注射器和电磁力驱动装置组成，所述内置注射器包括注射筒、设于注射筒前端的进样针头和设于注射筒内的活塞推杆，所述电磁力驱动装置与内置注射器的活塞推杆连接，以驱动其前后运动，所述进样针头从注入器操作手柄前端出口穿出，所述色谱仪进样口连接导向装置包括可相互配合连接的进样口连接导向公头和进样口连接导向母头，所述进样口连接导向公头安装在色谱仪进样口上，所述进样口连接导向母头安装在注入器操作手柄前端出口处，以定位导向进样针头，使其与色谱仪进样口快速准确连接。

2.根据权利要求1所述的一种油色谱气样自动注入装置，其特征在于，所述电磁力驱动装置包括传动连杆、注射器尾部连接器、上驱动电磁铁和下驱动电磁铁，所述传动连杆经注射器尾部连接器与内置注射器的活塞推杆的后端连接，所述上驱动电磁铁和下驱动电磁铁对向设置于传动连杆上、下两侧，所述传动连杆上、下部分别设有可由上、下驱动电磁铁吸合的驱动极板，所述上、下驱动电磁铁分别与控制装置电性连接，以控制上、下驱动电磁铁交替得电产生磁力，通过吸引相应的驱动极板，驱动传动连杆上下运动，从而经注射器尾部连接器带动活塞推杆前后运动。

3.根据权利要求2所述的一种油色谱气样自动注入装置，其特征在于，所述注入器操作手柄的壳体内设有用于对传动连杆上下运动进行导向的驱动装置滑槽，所述驱动极板与驱动装置滑槽接触的边缘上铰接有滚轮，以减小摩擦力。

4.根据权利要求3所述的一种油色谱气样自动注入装置，其特征在于，所述上、下驱动电磁铁安装于驱动装置滑槽上，且可上下调节安装位置，以适应不同的进样量。

5.根据权利要求2所述的一种油色谱气样自动注入装置，其特征在于，所述注射筒前端的旁侧设有光电位置传感器，所述光电位置传感器与控制装置电性连接，以在红外光被活塞推杆挡住时，通过控制装置控制上驱动电磁铁不得电，而在红外光接通时，通过控制装置控制上驱动电磁铁得电，吸引驱动极板带动传动连杆向上运动。

6.根据权利要求2所述的一种油色谱气样自动注入装置，其特征在于，所述色谱仪进样口连接导向装置在进样口连接导向母头上设有进样触发微动开关，所述进样触发微动开关在进样口连接导向公头与进样口连接导向母头配合连接时会被进样口连接导向公头触发，所述进样触发微动开关与控制装置电性连接，以在进样触发微动开关被触发时，通过控制装置控制下驱动电磁铁得电，吸引驱动极板带动传动连杆向下运动。

7.根据权利要求2所述的一种油色谱气样自动注入装置，其特征在于，所述进样口连接导向母头主要由伸缩定位护套、导向环和扩张定位弹簧组成，所述伸缩定位护套为中部具有导引通孔的圆椎形多层套叠结构，一端固定在注入器操作手柄前端出口上，另一端与导向环连接，所述扩张定位弹簧设于圆椎形多层套叠结构内，用于扩张套叠结构的前部，使其始终保持与进样针头平行方向，所述导向环中部设有出针孔，旁侧设有导向孔；所述进样口连接导向公头主要由密封底座和导向杆组成，所述密封底座下端安装在色谱仪进样口上，上端与导向杆连接，所述导向杆与导向孔相适应，以使进样口连接导向公头和进样口连接导向母头配合连接。

8.根据权利要求2所述的一种油色谱气样自动注入装置，其特征在于，所述壳体内设有用于定位内置注射器的固定卡槽，所述壳体表面设有一透明观察窗，以观察内置注射器的情况。

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