CN115524173A - 密封取样装置、密封取样方法及作业机械 - Google Patents

Abstract

本发明涉及取样装置技术领域，提供一种密封取样装置、密封取样方法及作业机械，密封取样装置包括：取样组件；样品容器，样品容器包括第一开口、第二开口和取样口；真空发生组件，包括真空罐和抽真空装置；取样组件通过第一管路与第一开口连通，真空罐通过第二管路与第二开口连通；抽真空装置与真空罐连通；且第二管路上设置有第一阀组，以控制第二管路的通断。本发明通过抽真空装置提供真空，先关闭第一阀组，通过抽真空装置将真空罐中气体尽可能抽空，待真空罐内达到预设目标范围时，再打开第一阀组释放真空罐，对取样组件传递瞬时压力，解决泵吸力、流量不足导致较大固体颗粒吸不上来或吸上来较为困难的问题。

Description

密封取样装置、密封取样方法及作业机械

技术领域

本发明涉及取样装置技术领域，尤其涉及一种密封取样装置、密封取样方法及作业机械。

背景技术

取样装置在机器人领域广泛应用，以化工厂爆炸后现场为例，存在许多危化品，人工取样存在较大安全隐患，若利用机械臂取固体颗粒样品，机械臂需要达到模仿人手臂的智能程度，当前的技术水平还未能够实现。

现有技术中，大多通过机械臂搭载取样装置进行收集固体颗粒，但高精度的机械臂结构复杂，重量大，功率高，由于无人机、机器人的小体积和功率限制下，无法搭载大型高精度的机械臂，现有技术中的采样装置对较大的固体颗粒取样则比较困难。

发明内容

本发明提供一种密封取样装置、密封取样方法及作业机械，用以解决现有技术中密封取样装置在对危化品进行取样时，无法实现较大固体颗粒取样的缺陷。

本发明提供一种密封取样装置，包括：

取样组件；

样品容器，所述样品容器包括第一开口、第二开口和取样口；

真空发生组件，所述真空发生组件包括真空罐和抽真空装置；

所述取样组件通过第一管路与所述第一开口连通，所述真空罐通过第二管路与所述第二开口连通；所述抽真空装置与所述真空罐连通；且第二管路上设置有第一阀组，以控制第二管路的通断。

根据本发明提供的一种密封取样装置，还包括第二阀组和第三阀组，所述第二阀组设置于所述第一管路上；所述第三阀组设置于所述第二开口和所述第一阀组之间；所述取样口处设置有密封塞，用于密封所述取样口。

根据本发明提供的一种密封取样装置，还包括单向阀，所述单向阀设置于所述第三阀组和所述第一阀组之间。

根据本发明提供的一种密封取样装置，所述第三阀组为快插阀。

根据本发明提供的一种密封取样装置，所述第一开口的高度低于所述第二开口的高度。

根据本发明提供的一种密封取样装置，所述样品容器设置有多个，且每个所述样品容器均一一对应连接有所述取样组件、所述第二阀组和所述第三阀组，且所述真空罐同时与多个所述样品容器的第二开口连通。

根据本发明提供的一种密封取样装置，还包括加热装置，且所述加热装置用于对所述样品容器加热。

根据本发明提供的一种密封取样装置，所述第一阀组为电磁阀。

本发明还提供一种密封取样方法，利用如上所述的密封取样装置，包括以下步骤：

关闭第一阀组，打开抽真空装置，抽真空装置对真空罐抽真空；

待真空罐内的真空度达到预设目标范围时，打开第一阀组，取样组件、第一管路、样品容器、第二管路与所述真空罐连通，真空罐和抽真空装置提供瞬时负压，通过取样组件将样品瞬时吸入样品容器内。

根据本发明提供的一种密封取样方法，

还包括步骤：

取样前，封闭所述样品容器的取样口；

取样后，关闭第二阀组和第三阀组，并拆下所述样品容器、第二阀组和第三阀组，以使所述样品容器处于密封状态。

本发明还提供了一种作业机械，包括如上所述的密封取样装置。

本发明提供的密封取样装置及密封取样方法，通过抽真空装置提供真空，先关闭第一阀组，通过抽真空装置将真空罐中气体尽可能抽空，待真空罐内达到预设目标范围时，再打开第一阀组释放真空罐，对取样组件传递瞬时压力，解决泵吸力、流量不足导致较大固体颗粒吸不上来或吸上来较为困难的问题。

本发明提供的作业机械，由于包括如上所述的密封取样装置，因此具备如上所述的各种优势。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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例，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是本发明提供的密封取样装置的结构示意图；

图2是本发明提供的密封取样方法中的第一操作流程图；

图3是本发明提供的密封取样方法中的第二操作流程图；

图4是本发明提供的密封取样方法中的第三操作流程图；

图5是本发明提供的密封取样方法中的第四操作流程图；

附图标记：

1、取样组件；2、第二阀组；3、样品容器；4、第三阀组；5、真空发生组件；6、密封塞；7、单向阀；8、接头；9、第一阀组；

51、抽真空装置；52、真空罐。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中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作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。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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实施例和简化描述，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实施例的限制。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。

下面结合图1至图5描述本发明的密封取样装置及密封取样方法。

如图1所示，本发明提供了一种密封取样装置，包括取样组件1、样品容器3和真空发生组件5，取样组件1可以是取样管，也可以是各种形状的取样组件，只要是可以通过气体流动将固体颗粒吸入的组件均可。样品容器3包括第一开口、第二开口和取样口，还可以包括更多的开口，以便于气体的传感器的安装、或者实现多样性样品的取样等功能。真空发生组件5包括抽真空装置51和真空罐52，抽真空装置51是可以抽取真空罐52内部空气以使真空罐52内达到预定真空度的装置。取样组件1通过第一管路与第一开口连通，真空罐52通过第二管路与第二开口连通；抽真空装置51与真空罐52连通；且第二管路上设置有第一阀组9，以控制第二管路的通断。第一阀组9可以被配置成可以响应远程控制信号，控制通断，可以优选为电磁阀。更具体的，可以为电磁球阀或其他形式的电磁阀均可。

本发明提供的密封取样装置，通过抽真空装置51提供真空，先关闭第一阀组9，可以通过远程的方式控制打开或关闭第一阀组9，开启抽真空装置51后，真空罐52的气体逐渐减少，通过抽真空装置51将真空罐52中气体尽可能抽空，待真空罐52内的真空度接近抽真空装置51的理论最大值达到预设目标范围时，再打开第一阀组9释放真空罐52，通过第一管路和第二管路对取样组件1传递瞬时吸力，吸取固体颗粒，解决单独使用真空泵泵吸力、流量不足，无法将较大固体颗粒吸上来或吸上来较为困难的问题。其中，较大固体颗粒可以理解为，例如直径4mm且密度为2.65g/cm₃或直径为6mm且密度为1.5g/cm₃的固体

在本发明的实施例中，密封取样装置还包括第二阀组2和第三阀组4，第二阀组2设置于第一管路上，第三阀组4设置于第二开口和第一阀组9之间，且取样口处设置有密封塞6。密封塞6可以是密封塞6，密封塞6能够耐热、耐臭氧、耐老化、耐化学药品，并有吸震、电绝缘性好。当然，密封塞6还可以是硅胶密封塞或其他类型的橡胶密封塞均可，只要能实现密封效果均可，例如，天然橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶等。第二阀组2用于控制第一管路的通断，可以为单向阀，也可以是手动阀，或者是电磁阀、气动阀。电磁阀和气动阀在体积上不占优势，在便捷性上占优势。其中，优选的，此处的第二阀组2采用单向阀，单向阀的流通方向只允许由取样组件1向样品容器3流通，反方向截止，以防止样品容器3中的物质泄漏。

样品容器3的两端采用第二阀组2和第三阀组4，形成一个密封组件，取样后将密封组件运回实验室附近，若样品为危险品，检测人员需要借助手套箱先关闭第三阀组4，再拔掉第三阀组4一端管路来剥离样品容器3并带回实验室进行检测，整个过程完全密封无泄漏，能够在检测前、中、后仍能保持密封。其中，第二阀组2设置为单向阀，当需要将密封组件拆下时，仅需操作关闭第三阀组4，无需操作第二阀组2，使整个系统便于操作。

同时，取样口处设置有密封塞6，用于密封取样口，解决了通过色谱仪取样针插入样品容器3后造成不确定成分的物质泄露的问题。

在本发明的实施例中，还包括单向阀7，单向阀7设置于第三阀组4和第一阀组9之间，单向阀7的设置能够避免真空发生组件5在循环利用时污染物回流，进入样品容器3。可以理解的是，通常来说，为了节约成本，真空发生组件5是循环利用的，当上一次的取样结束后，将第第二阀组2、样品容器3和第三阀组4一起取下，第二阀组2、样品容器3和第三阀组4一同组成密闭空间，去检测。而剩余的第一阀组9、真空泵51和真空罐52还可以循环再利用，但在第一阀组9、真空泵51和真空罐52的第二管路中或多或少地遗留有之前取样的残余物，如固体颗粒。当第一阀组9再次与第三阀组4连接时，由于单向阀7的设置，避免第二管路中遗留的固体颗粒倒流至样品容器3内，确保固体颗粒取样的准确性，也能够提高取样固体颗粒的精度。

在本发明的另外一个实施例中，抽真空装置51还可以用其他类型的真空泵，只要能实现抽真空即可，在此不再赘述，具体设置可根据需要自行设定。

其中，整个密封取样装置的动力源采用的是24v直流电，还可以采用12v、48v的直流电，优选采用24v直流电，便于从其他设备上获取，可实现和机器人、无人机等设备进行搭配，也就是通过机器人或无人机等设备搭载本发明提供的密封取样装置，实现取样。

在本发明的实施例中，当取样容器的取样口垂直地面朝上放置时，取样容器3的第一开口的高度低于第二开口的高度，能够方便通过取样组件1取样后直接由于重力的作用落入样品容器3内，减少通过样品容器3的第二开口进入后续的管道中。样品容器3的第一开口与第二开口的高度差可以根据自行设定，在此并不做具体限定。这样，采用样品容器3，在远离地面端抽气，靠近地面端取样，竖直端设置取样口检测，利用倒吸实验对固体颗粒取样并且全过程密封，可实现对危化品取样并检测。

在本发明的实施例中，真空罐52的两端均设置有接头8，接头8的设置能够方便拆装真空罐52。接头8可以为螺纹接头，还可以是其他形式的接头，只要能实现拆装的功能即可。

另外，第一管路和第二管路需要选择耐腐蚀管，通常选择PU管，在样品容器3的第一开口和第二开口与PU管连接时，可以通过硅胶管连接；硅胶管套在PU管的外侧，既能实现连接，又能实现密封。硅橡胶具有极佳的回弹性，确保样品容器3的第一开口和第二开口处良好的密封性，防止漏气。

在本发明的实施例中，第三阀组4为快插阀，优选的，可以设置为手动阀，手动阀结构简单，只需手动打开即可，无需附加更多的复杂结构，当然，当样品容器3内装有危化品时，需要手动打开快插阀的时候，需要通过手套箱打开。手套箱是将高纯惰性气体冲入箱体内，并循环过滤掉其中的活性物质的实验室设备，广泛应用于无水、无氧、无尘的超纯环境。通过手套箱打开快插阀，增加安全系数。

在一些实施方式中，还可以在第三阀组4和单向阀7之间设置其他方便拆接的连接组件，以便于第三阀组4、取样容器3、第二阀组2和取样组件1、以及单向阀7、第一阀组9和真空发生组件5之间的连接与分离。

在本发明的实施例中，样品容器3可以设置1个，也可以设置为多个，当样品容器3设置有多个时，每个样品容器3均一一对应连接有取样组件1、第二阀组2和第三阀组4，且真空罐52同时与多个样品容器3的第二开口连通，能够实现一套真空发生组件5一次实现多样性样品取样。

在本发明的实施例中，还包括加热装置，加热装置用于对样品容器3进行加热，当需要用色谱仪对样品容器内的固体颗粒进行取样时，通过加热装置对样品进行加热，使样品挥发，则再通过色谱仪的取样针插入密封塞6内，实现取样。需要说明的是，色谱仪通常为气相、液相色谱仪，因此，若要对固体颗粒进行取样，则需要将其挥发成气相状态。

本发明提供的密封取样装置，在整个装置工作前，第三阀组4处于开启状态，第一阀组9处于关闭状态，开启抽真空装置51后，真空罐52内的气体逐渐减少，20s左右后，真空罐52内的真空度接近抽真空装置51的理论最大负压值；此时开启第一阀组9，样品容器3内产生较大负压，通过取样组件1在取样口吸取固体颗粒。

例如，当机器人携带密封取样装置进行远程取样时：

取样前为了让真空罐52完全密封，先打开第三阀组4，再关闭第一阀组9，然后将取样组件1靠近待取样品；

开始工作，打开抽真空装置51，等待一段时间，真空罐52达到预设目标范围；

打开第一阀组9，开始吸取固体颗粒，根据待取样品的实际形状、体积、质量来决定开启第一阀组9的时间，再吸取固体颗粒；

取样完成后，关闭抽真空装置51、第一阀组9，手动关闭第三阀组4(危化品需要接触手套箱关闭)，为取下装有样品的密封组件做准备；

取下密封组件，将色谱仪取样针插入样品容器3竖直口的密封塞6进行检测。

本发明提供的密封取样装置，采用样品容器3在真空状态下进行倒吸，解决取样和密封的问题；采用小型的抽真空装置51，解决了便携式移动取样问题；采用真空罐52和抽真空装置51，能够解决泵吸力、流量不足导致吸不上来较大固体颗粒的问题；采用样品容器3和密封塞6，解决了通过色谱仪取样针插入样品容器3后造成不确定成分的物质泄露的问题；样品容器3采用第一阀组2和第三阀组4，实现取样后剥离密封组件后仍能保持密封；第一管路和第二管路采用耐腐蚀软管，能够适应不同场景取样。

因此，本发明提供的密封取样装置，能够搭载于机器人、无人机等设备，对一些未知成分的固体颗粒进行取样并取回检测；整个过程中又要实现全密封状态，利用抽真空装置51和真空罐52的组合增大负压和流量，样品容器3内产生较大负压，通过第一管路和第二管路实现在密封条件下取样，取样后又可以进行检测，在检测前、中、后均能保持密封。

本发明的实施例还在于提供一种固体颗粒密封取样方法，包括以下步骤：

S1、关闭第一阀组9，打开抽真空装置51，抽真空装置51对真空罐52抽真空；

S2、待真空罐52内的真空度达到预设目标范围时，打开第一阀组9，取样组件1、第一管路、样品容器3、第二管路与真空罐52连通，真空罐52和抽真空装置51瞬时释放高压，将样品瞬时吸入样品容器3内。

根据本发明提供的固体颗粒密封取样方法，还包括步骤：

取样前，封闭样品容器3的取样口；

取样后，关闭第二阀组2和第三阀组4，并拆下样品容器3、第二阀组2和第三阀组4，以使样品容器3处于密封状态。

本发明提供的固体颗粒密封取样方法，通过真空发生组件5为第一管路和第二管路提供负压，采用样品容器3连通有取样组件1，取样组件1在负压状态下对固体颗粒进行吸入，第二阀组2、样品容器3、关闭状态的第三阀组4能够实现仍然保持密封状态；而且样品容器3的取样口处设置有密封塞6，能够保证色谱仪取样针插入样品容器3后仍然保持密封，解决固体颗粒不确定成分的物质泄露的问题。

在本发明的实施例中，在步骤S1和S2中；先关闭第一阀组9，取样组件1靠近待取样品；打开抽真空装置51，使真空罐52积攒足够的负压；通常，可根据选择的抽真空装置51的型号来设定打开抽真空装置51的时间；待真空罐52达到预设目标范围时。打开第一阀组9，开始吸取样品。其中，打开第一阀组9的时间可根据待取样品的实际形状、体积、质量来决定开启第一阀组9的时间。

本发明提供的固体颗粒密封取样方法：

如图2所示，先关闭第一阀组9，让真空罐52的单侧通气，然后打开抽真空装置51的开关，将真空罐52中的气体尽可能抽空再释放真空罐52，解决了泵吸力、流量不足导致较大固体颗粒吸不上来或下上来较为困难的问题。

如图3所示，在抽气结束前打开第一阀组9，采用样品容器3，在远离地面端抽气、靠近地面端取样，样品容器3内的气体减少，形成负压，第一开口处开始进气。

如图4所示，取样组件1的取样口压强差增大，气体流速加快，将附近的固体颗粒带入样品容器3内，此过程利用的是受力不平衡、伯努利原理，利用倒吸实现对固体颗粒取样并且全过程密封。

如图5所示，取样完成后关闭第三阀组4，色谱仪取样针穿过密封塞6插入样品容器3中，实现密封取样并检测。

下面对本发明提供的作业机械进行描述，下文描述的作业机械与上文描述的密封取样装置。

本发明的另一方面实施例在于提供一种作业机械，包括上述提供的密封取样装置。

在本发明的一个实施例中，作业机械可以为无人机。

在本发明的一个实施例中，作业机械可以为机器人。

在本发明的一个实施例中，作业机械还可以为其他可搭载密封取样装置的设备。

本发明提供的作业机械，由于包括如上所述的密封取样装置，因此具备如上所述的各种优势。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。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实施例中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“方式”、“具体方式”、或“一些方式”等的描述意指结合该实施例或方式描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或方式中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或方式。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或方式中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或方式以及不同实施例或方式的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上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精神和范围。

Claims (11)

1.一种密封取样装置，其特征在于，包括：

取样组件；

样品容器，所述样品容器包括第一开口、第二开口和取样口；

真空发生组件，所述真空发生组件包括抽真空装置和真空罐；

所述取样组件通过第一管路与所述第一开口连通，所述真空罐通过第二管路与所述第二开口连通；所述抽真空装置与所述真空罐连通；且第二管路上设置有第一阀组，以控制第二管路的通断。

2.根据权利要求1所述的密封取样装置，其特征在于，还包括第二阀组和第三阀组，所述第二阀组设置于所述第一管路上；所述第三阀组设置于所述第二开口和所述第一阀组之间；所述取样口处设置有密封塞，用于密封所述取样口。

3.根据权利要求2所述的密封取样装置，其特征在于，还包括单向阀，所述单向阀设置于所述第三阀组和所述第一阀组之间。

4.根据权利要求3所述的密封取样装置，其特征在于，所述第三阀组为快插阀。

5.根据权利要求1所述的密封取样装置，其特征在于，所述第一开口的高度低于所述第二开口的高度。

6.根据权利要求2所述的密封取样装置，其特征在于，所述样品容器设置有多个，且每个所述样品容器均一一对应连接有所述取样组件、所述第二阀组和所述第三阀组，且所述真空罐同时与多个所述样品容器的第二开口连通。

7.根据权利要求1所述的密封取样装置，其特征在于，还包括加热装置，所述加热装置用于对所述样品容器加热。

8.根据权利要求1-7任一项所述的密封取样装置，其特征在于，所述第一阀组为电磁阀。

9.一种密封取样方法，利用如权利要求1至8任一项所述的密封取样装置，其特征在于，包括以下步骤：

关闭第一阀组，打开抽真空装置，抽真空装置对真空罐抽真空；

待真空罐内的真空度达到预设目标范围时，打开第一阀组，取样组件、第一管路、样品容器、第二管路与所述真空罐连通，所述真空罐和所述抽真空装置瞬时释放负压，通过取样组件将样品瞬时吸入样品容器内。

10.根据权利要求9所述的密封取样方法，其特征在于，还包括步骤：

取样前，封闭所述样品容器的取样口；

取样后，关闭第二阀组和第三阀组，并拆下所述样品容器、第二阀组和第三阀组，以使所述样品容器处于密封状态。

11.一种作业机械，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的密封取样装置。

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