CN111947461A - 一种可自动进样、排灰的加热恒温装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可自动进样、排灰的加热恒温装置，包括炉体和进样器，炉体内设置加热组件和石英样品管，进样器包括坩埚、陶瓷柱和进样底座，坩埚设置于陶瓷柱的顶部，陶瓷柱设置于进样底座的内腔中，坩埚内能够容纳试样，进样底座设置于炉体的底部，进样底座连接有第一驱动器，第一驱动器能够带动进样底座沿竖直方向往复运动，进样底座能够与石英样品管相抵接，陶瓷柱连接有第二驱动器，第二驱动器能够带动陶瓷柱沿竖直方向往复运动，陶瓷柱能够伸入石英样品管中；炉体具有分析气出口和载气进口，分析气出口和载气进口均与石英样品管相连通，陶瓷柱与进样底座的内壁之间具有间隙并形成排灰口，排灰口与石英样品管相连通。

Description

一种可自动进样、排灰的加热恒温装置

技术领域

本发明涉及固体无机材料气体元素分析测试技术领域，特别是涉及一种可自动进样、排灰的加热恒温装置。

背景技术

无机固体材料(含：金属及非金属材料)，测试分析其中某些元素成分含量时，通常都需要通过加热分解或氧化成气体成分，然后通过对生成的气体含量进行测试。传统的硅碳棒管式炉，不仅升温降温速度慢，且无法实现在实际应用中需要分段，斜率，阶梯等不同控温方式，传统的高温管式炉用于测试分析样气提取时，因炉子需一直处于高温状态，进样时瞬间造成气体元素挥发，而带来测试数据稳定性差。有的也采用高频炉，高频炉的缺陷是对于非金属样品的分解非常不稳定。电弧炉及电极脉冲炉也存在无法精准恒定温度及进样量少(小于1g)的缺陷。而且，目前现有设备均是先进样再进行加热，导致现有设备无法用于特定温度下释放率的精确测试。当上述设备用于通过热分解的方式分析测试时，这些缺陷都会对于测试数据造成直接的影响。其次传统的硅碳棒管式炉多数采用开放式的样品仓，负压分析气体通过采样泵抽气的方式进入红外检测器测得待测气体的含量，使得分析时间长，信号峰矮，从而使得噪声信号背景对测试结果的影响被加大，测试精度下降。

因此，如何改变现有技术中，加热设备的开放式样品仓导致的测试精度不佳的现状，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种可自动进样、排灰的加热恒温装置，以解决上述现有技术存在的问题，提高加热装置的工作效率，同时提高后续测试精度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种可自动进样、排灰的加热恒温装置，包括炉体和进样器，所述炉体内设置加热组件和石英样品管，所述进样器包括坩埚、陶瓷柱和进样底座，所述坩埚设置于所述陶瓷柱的顶部，所述陶瓷柱设置于所述进样底座的内腔中，所述坩埚内能够容纳试样，所述进样底座设置于所述炉体的底部，所述进样底座连接有第一驱动器，所述第一驱动器能够带动所述进样底座沿竖直方向往复运动，所述进样底座能够与所述石英样品管相抵接，所述陶瓷柱连接有第二驱动器，所述第二驱动器能够带动所述陶瓷柱沿竖直方向往复运动，所述陶瓷柱能够伸入所述石英样品管中；所述炉体具有分析气出口和载气进口，所述分析气出口和所述载气进口均与所述石英样品管相连通，所述陶瓷柱与所述进样底座的内壁之间具有间隙并形成排灰口，所述排灰口与所述石英样品管相连通。

优选地，所述加热组件包括红外加热元件和反光镜，所述红外加热元件设置于所述炉体的内壁与所述石英样品管之间，所述反光镜设置于所述炉体的内壁上，所述反光镜能够将所述红外加热元件发出的红外光反射到所述石英样品管中。

优选地，所述石英样品管与所述炉体同轴设置，所述红外加热元件的数量为四根，四根所述红外加热元件绕所述石英样品管的轴线呈周状均布；所述炉体的侧壁上设置温度传感器，所述温度传感器的探头位于所述红外加热元件与所述石英样品管之间。

优选地，所述的可自动进样、排灰的加热恒温装置，还包括固定框架和固定板，所述炉体和所述第一驱动器设置于所述固定框架上，所述第一驱动器与所述固定板相连，所述进样器和所述第二驱动器设置于所述固定板上，所述进样器可滑动地与所述固定框架相连，所述陶瓷柱可滑动地与所述固定板相连。

优选地，所述第一驱动器的数量为两个，两个所述第一驱动器设置于所述炉体的相对的两侧，所述第一驱动器和所述第二驱动器均为气缸。

优选地，所述炉体的顶部连接有炉头，所述分析气出口和所述载气进口均设置于所述炉头上。

优选地，所述炉头和所述炉体的侧壁内置冷却循环管道，所述冷却循环管道能够与外部冷却介质相连通。

优选地，所述进样底座与所述石英样品管之间设置密封元件。

优选地，所述坩埚与所述陶瓷柱可拆装连接。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：本发明的可自动进样、排灰的加热恒温装置，包括炉体和进样器，炉体内设置加热组件和石英样品管，进样器包括坩埚、陶瓷柱和进样底座，坩埚设置于陶瓷柱的顶部，陶瓷柱设置于进样底座的内腔中，坩埚内能够容纳试样，进样底座设置于炉体的底部，进样底座连接有第一驱动器，第一驱动器能够带动进样底座沿竖直方向往复运动，进样底座能够与石英样品管相抵接，陶瓷柱连接有第二驱动器，第二驱动器能够带动陶瓷柱沿竖直方向往复运动，陶瓷柱能够伸入石英样品管中；炉体具有分析气出口和载气进口，分析气出口和载气进口均与石英样品管相连通，陶瓷柱与进样底座的内壁之间具有间隙并形成排灰口，排灰口与石英样品管相连通。本发明的可自动进样、排灰的加热恒温装置工作时，第一驱动器带动进样器朝向远离炉体的方向运动，使得坩埚位于陶瓷柱的顶端，开始分析时，第一驱动器带动进样底座朝向炉体方向运动，样品底座与石英样品管相抵接，外部气源通过载气进口和排灰口同时向石英样品管中通入载气，加热组件加热，待炉体内温度稳定在设定的目标值时，第二驱动器驱动陶瓷柱上升，将坩埚内的试样送入石英样品管中，位于炉体中线位置，加热，释放出来的待测气体与载气，通过分析气出口送往仪器检测；试样分析结束后，第二驱动器带动陶瓷柱以及坩埚下降，样品退回，外部气源通过分析气出口向炉体内吹气令炉体内增压，使粉尘由排灰口排出，第一驱动器驱动进样器朝向远离炉体的方向运动，试样取出。本发明的可自动进样、排灰的加热恒温装置，在进样前密封石英样品管，使得负压变为正压，气流稳定，进样前先采集载气环境下的基准信号，待炉体内温度稳定后，进样器在密闭环境中将试样送入炉体内加热区，大大减少了现有技术中因负压状态进样带来的气流波动，而产生信号波动，正压气路积分效率可以提高10倍，使得信号积分峰更完美，测试精度更高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的可自动进样、排灰的加热恒温装置的结构示意图；

图2为本发明的可自动进样、排灰的加热恒温装置的剖切结构示意图；

图3为本发明的可自动进样、排灰的加热恒温装置的坩埚的剖切结构示意图；

其中，1为炉体，2为进样器，3为加热组件，4为石英样品管，5为坩埚，6为陶瓷柱，7为进样底座，8为第一驱动器，9为第二驱动器，10为分析气出口，11为载气进口，12为排灰口，13为温度传感器，14为固定框架，15为固定板，16为炉头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

本发明的目的是提供一种可自动进样、排灰的加热恒温装置，以解决上述现有技术存在的问题，提高加热装置的工作效率，同时提高后续测试精度。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

请参考图1-3，其中，图1为本发明的可自动进样、排灰的加热恒温装置的结构示意图，图2为本发明的可自动进样、排灰的加热恒温装置的剖切结构示意图，图3为本发明的可自动进样、排灰的加热恒温装置的坩埚的剖切结构示意图。

本发明提供一种可自动进样、排灰的加热恒温装置，包括炉体1和进样器2，炉体1内设置加热组件3和石英样品管4，进样器2包括坩埚5、陶瓷柱6和进样底座7，坩埚5设置于陶瓷柱6的顶部，陶瓷柱6设置于进样底座7的内腔中，坩埚5内能够容纳试样，进样底座7设置于炉体1的底部，进样底座7连接有第一驱动器8，第一驱动器8能够带动进样底座7沿竖直方向往复运动，进样底座7能够与石英样品管4相抵接，陶瓷柱6连接有第二驱动器9，第二驱动器9能够带动陶瓷柱6沿竖直方向往复运动，陶瓷柱6能够伸入石英样品管4中；炉体1具有分析气出口10和载气进口11，分析气出口10和载气进口11均与石英样品管4相连通，陶瓷柱6与进样底座7的内壁之间具有间隙并形成排灰口12，排灰口12与石英样品管4相连通。

本发明的可自动进样、排灰的加热恒温装置工作时，第一驱动器8带动进样器2朝向远离炉体1的方向运动，使得坩埚5位于陶瓷柱6的顶端，开始分析时，第一驱动器8带动进样底座7朝向炉体1方向运动，样品底座与石英样品管4相抵接，外部气源通过载气进口11和排灰口12同时向石英样品管4中通入载气，加热组件3加热，待炉体1内温度稳定在设定的目标值时，第二驱动器9驱动陶瓷柱6上升，将坩埚5内的试样送入石英样品管4中，位于炉体1中线位置，加热，释放出来的待测气体与载气，通过分析气出口10送往仪器检测；试样分析结束后，第二驱动器9带动陶瓷柱6以及坩埚5下降，样品退回，外部气源通过分析气出口10向炉体1内吹气令炉体1内增压，使粉尘由排灰口12排出，第一驱动器8驱动进样器2朝向远离炉体1的方向运动，试样取出。陶瓷柱6由陶瓷材质制成，耐高温，结构稳定。本发明的可自动进样、排灰的加热恒温装置，在进样前密封石英样品管4，使得负压变为正压，气流稳定，进样前先采集载气环境下的基准信号，待炉体1内温度稳定后，进样器2在密闭环境中将试样送入炉体1内加热区，大大减少了现有技术中因负压状态进样带来的气流波动，而产生信号波动，正压气路积分效率可以提高10倍，使得信号积分峰更完美，测试精度更高。

其中，加热组件3包括红外加热元件和反光镜，红外加热元件设置于炉体1的内壁与石英样品管4之间，反光镜设置于炉体1的内壁上，反光镜能够将红外加热元件发出的红外光反射到石英样品管4中，提高加热效率，效率高升温速率快，1min可以升1000℃以上，反射镜的曲面形状根据实际生产条件确定，多次反射后，令红外光集于石英样品管4中的试样上，设定所需要的的温度，使得被加热的物质处于高温状态部分原子逸出分解，或者全部熔融，红外聚焦加热区尺寸巨大，最大可一次加热200g以上的各种材料，适用于各种粉体及固体非金属原材料。炉体1内温度通过软件程序设定及精准控制，加热时瞬间可以升到设定的温度，控温精度可达0.1℃，因此可很方便实现阶梯，或线性，或稳定温度等多种控温模式，在材料中元素成分测试时的热提取气体组分的装置，对研究不同温度时原子，分子的释放程度研究非常有意义。

在本具体实施方式中，石英样品管4与炉体1同轴设置，红外加热元件的数量为四根，四根红外加热元件绕石英样品管4的轴线呈周状均布，提高加热效率和均匀度；炉体1的侧壁上设置温度传感器13，温度传感器13的探头位于红外加热元件与石英样品管4之间，设置温度传感器13，以便监测炉体1内的温度。

具体地，可自动进样、排灰的加热恒温装置还包括固定框架14和固定板15，炉体1和第一驱动器8设置于固定框架14上，第一驱动器8与固定板15相连，进样器2和第二驱动器9设置于固定板15上，进样器2可滑动地与固定框架14相连，陶瓷柱6可滑动地与固定板15相连，固定框架14和固定板15为炉体1和进样器2提供了安装基础，提高了装置的整体稳定性。

另外，第一驱动器8的数量为两个，两个第一驱动器8设置于炉体1的相对的两侧，第一驱动器8的数量为两个，提高了固定板15的受力均匀性和运动稳定性，第一驱动器8和第二驱动器9均为气缸，运动稳定，来源广泛。

更具体地，炉体1的顶部连接有炉头16，分析气出口10和载气进口11均设置于炉头16上。需要说明的是，分析气出口10与石英样品管4之间设置金属粉尘过滤器，释放出来的待测气体与载气，通过金属粉尘过滤器后，由分析气出口10排出，送往仪器检测器测得含量；分析结束后，增压反吹的载气，仍由分析气出口10进入，对金属粉尘过滤器反吹排灰，灰尘由排灰口12排出，为了便于收集，排灰口12可外接集尘箱。

进一步地，炉头16和炉体1的侧壁内置冷却循环管道，冷却循环管道能够与外部冷却介质相连通。外部冷却介质通入冷却循环管道内，能够实现炉体1高速散热，避免炉体1高温损坏及发生烫伤，同时也可以使炉体1快速冷却，缩短关机冷却时间，散热后排出的水还可用于水热式取暖器，冷端水又可重新用于炉体1降温，节能环保。

为了提高进样底座7与石英样品管4抵接时的密封性，进样底座7与石英样品管4之间设置密封元件，密封元件由硅橡胶材质制成，延长密封元件使用寿命。

更进一步地，坩埚5与陶瓷柱6可拆装连接，为了提高陶瓷柱6运动时，坩埚5的稳定性，在本发明的其他具体实施方式中，坩埚5与陶瓷柱6插接，避免坩埚5错位滑落。

本发明的可自动进样、排灰的加热恒温装置工作时，第一驱动器8带动进样器2朝向远离炉体1的方向运动，使得坩埚5位于陶瓷柱6的顶端，开始分析时，第一驱动器8带动进样底座7朝向炉体1方向运动，样品底座与石英样品管4相抵接，外部气源通过载气进口11和排灰口12同时向石英样品管4中通入载气，加热组件3加热，待炉体1内温度稳定在设定的目标值时，第二驱动器9驱动陶瓷柱6上升，将坩埚5内的试样送入石英样品管4中，位于炉体1中线位置，加热，待测气体和载气由分析气出口10输出；试样分析结束后，第二驱动器9带动陶瓷柱6以及坩埚5下降，样品退回，外部气源通过分析气出口10向炉体1内吹气令炉体1内增压，使粉尘由排灰口12排出，第一驱动器8驱动进样器2朝向远离炉体1的方向运动，试样取出。本发明的装置还外接冷却介质，外部冷却介质通入冷却循环管道内，能够实现炉体1高速散热，避免炉体1高温损坏及发生烫伤。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种可自动进样、排灰的加热恒温装置，其特征在于：包括炉体和进样器，所述炉体内设置加热组件和石英样品管，所述进样器包括坩埚、陶瓷柱和进样底座，所述坩埚设置于所述陶瓷柱的顶部，所述陶瓷柱设置于所述进样底座的内腔中，所述坩埚内能够容纳试样，所述进样底座设置于所述炉体的底部，所述进样底座连接有第一驱动器，所述第一驱动器能够带动所述进样底座沿竖直方向往复运动，所述进样底座能够与所述石英样品管相抵接，所述陶瓷柱连接有第二驱动器，所述第二驱动器能够带动所述陶瓷柱沿竖直方向往复运动，所述陶瓷柱能够伸入所述石英样品管中；所述炉体具有分析气出口和载气进口，所述分析气出口和所述载气进口均与所述石英样品管相连通，所述陶瓷柱与所述进样底座的内壁之间具有间隙并形成排灰口，所述排灰口与所述石英样品管相连通。

2.根据权利要求1所述的可自动进样、排灰的加热恒温装置，其特征在于：所述加热组件包括红外加热元件和反光镜，所述红外加热元件设置于所述炉体的内壁与所述石英样品管之间，所述反光镜设置于所述炉体的内壁上，所述反光镜能够将所述红外加热元件发出的红外光反射到所述石英样品管中。

3.根据权利要求2所述的可自动进样、排灰的加热恒温装置，其特征在于：所述石英样品管与所述炉体同轴设置，所述红外加热元件的数量为四根，四根所述红外加热元件绕所述石英样品管的轴线呈周状均布；所述炉体的侧壁上设置温度传感器，所述温度传感器的探头位于所述红外加热元件与所述石英样品管之间。

4.根据权利要求1所述的可自动进样、排灰的加热恒温装置，其特征在于：还包括固定框架和固定板，所述炉体和所述第一驱动器设置于所述固定框架上，所述第一驱动器与所述固定板相连，所述进样器和所述第二驱动器设置于所述固定板上，所述进样器可滑动地与所述固定框架相连，所述陶瓷柱可滑动地与所述固定板相连。

5.根据权利要求4所述的可自动进样、排灰的加热恒温装置，其特征在于：所述第一驱动器的数量为两个，两个所述第一驱动器设置于所述炉体的相对的两侧，所述第一驱动器和所述第二驱动器均为气缸。

6.根据权利要求1所述的可自动进样、排灰的加热恒温装置，其特征在于：所述炉体的顶部连接有炉头，所述分析气出口和所述载气进口均设置于所述炉头上。

7.根据权利要求6所述的可自动进样、排灰的加热恒温装置，其特征在于：所述炉头和所述炉体的侧壁内置冷却循环管道，所述冷却循环管道能够与外部冷却介质相连通。

8.根据权利要求1所述的可自动进样、排灰的加热恒温装置，其特征在于：所述进样底座与所述石英样品管之间设置密封元件。

9.根据权利要求1所述的可自动进样、排灰的加热恒温装置，其特征在于：所述坩埚与所述陶瓷柱可拆装连接。

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