CN206096050U - 一种全自动顶空进样装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种全自动顶空进样装置，包括底盘、支架和壳体，其特征在于，还包括样品区、样品加热区、气体压力控制区、取样进样区、程序控制区和整体装置供电区；底盘位于底部，支架垂直固定于所述底盘上侧，支架用于支撑整体结构，样品区、样品加热区、气体压力控制区、取样进样区、程序控制区和整体装置供电区围绕支架设置；样品区用于存放样品，样品加热区用于对样品进行加热，气体压力控制区和所述取样进样区用于控制样品进入分析仪器内部，整体装置供电区用于对顶空进样装置进行供电。本实用新型误差小、重现性好同时又没有死体积，样品不易残留。

Description

一种全自动顶空进样装置

技术领域

本实用新型涉及分析仪器领域，具体地说，是涉及一种全自动顶空进样装置。

背景技术

顶空进样器是气相色谱法中一种方便快捷的样品前处理装置，其原理是将待测样品置入一个密闭的容器中，通过加热升温使挥发性组分从样品基体中挥发出来，在气液(或气固)两相中达到平衡，直接抽取顶部气体进行色谱分析，从而检验样品中挥发性组分的成分和含量。

市场现有顶空进样装置多为手动、半自动，手动进样存在人为操作造成的误差太大的技术问题，半自动其原理都是六通阀定量环组成的进样系统，存在体积大和易残留等问题；泵抽负压取样，其缺点是泵抽流量不稳定造成的重现性差等问题。

因此，如何研发一种误差小、重现性好同时又没有死体积的全自动顶空进样装置，便成为亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种全自动顶空进样装置，包括底盘、支架和壳体，其特征在于，还包括样品区、样品加热区、气体压力控制区、取样进样区、程序控制区和整体装置供电区；所述底盘位于底部，所述支架垂直固定于所述底盘上侧，所述支架用于支撑整体结构，所述样品区、样品加热区、气体压力控制区、取样进样区、程序控制区和整体装置供电区围绕支架设置；所述样品区用于存放样品，所述样品加热区用于对样品进行加热，所述气体压力控制区和所述取样进样区用于控制样品进入分析仪器内部，所述整体装置供电区用于对顶空进样装置进行供电。

优选的，所述样品区包括样品盘，所述样品盘水平设置，所述样品盘上设置多个样品位，样品盘下侧设置有带动样品盘旋转的第一电机和第一电机 驱动器，所述样品位上设置有盛放样品的顶空瓶；所述样品加热区位于所述样品区上侧，包括加热转盘，所述加热盘上设置有至少一个加热样品位，所述加热转盘外侧设置有加热保温箱，在加热转盘的下方设置有带动加热盘旋转的第三电机及第三电机驱动器；所述样品盘与所述加热转盘平行设置，两者在垂直方向上至少有一个样品位在同一轴线上，所述样品盘下侧设置有顶瓶杆，在顶瓶杆侧面设置有第二电机及第二驱动器，所述第二电机和第二驱动器用于将盛放有样品的顶空瓶从样品盘的样品位顶入所述加热转盘中与之在同一轴线上的加热样品位内。

优选的，所述进样取样区包括取样针，所述取样针位于所述加热盘上侧，取样针推动电机及取样针推动电机驱动器用于控制取样针插入顶空瓶进行取样，所述取样与取样管一端相连，所述取样管另一端与进样切换阀相连，进样切换阀与进样管一端相连，进样管另一端与进样针相连。

优选的，所述取样管和所述进样管外侧均设置有保温管。

优选的，所述进样切换阀包括三通电磁阀和高温三通电磁阀，所述气体压力控制区包括第一三通接头，载气管路连接到第一三通第一接口，第一三通第二接口通过不锈钢气路管连接到载气稳压阀的进口，第一三通第三接口通过不锈钢气路管接到加压气稳压阀的进口；所述加压气稳压阀的出口分两路：一路接到加压气压力表，另一路通过不锈钢气路管连接到三通电磁阀的1口，三通电磁阀2口放空，三通电磁阀3口通过不锈钢气路管连接到高温三通电磁阀4口，高温三通电磁阀3口与所述取样管一端相连，所述取样管另一端与所述取样针相连；所述载气稳压阀出口分两路：一路接到载气压力表，另一路通过不锈钢气路管连接到所述高温三通电磁阀的2口，所述高温三通电磁阀的1口与所述进样管的一端相连，所述进样管的另一端与所述进样针相连。

优选的，所述三通电磁阀3口与所述三通电磁阀4口、所述高温三通电磁阀3口与所述高温三通电磁阀4口始终相通以及三通电磁阀3口通过不锈钢气路管连接到高温三通电磁阀4口均为始终相通；所述三通电磁阀4口另一侧始终不通。

优选的，所述载气稳压阀出口与第二三通接头的第二接口连接，所述高温三通电磁阀的2口与所述第二三通接头的第三接口连接，所述第二三通接 头的第一接口连接有GC载气入口。

优选的，所述程序控制区包括触摸彩色显示屏，所述显示屏与可编程控制器连接，所述可编程控制器用来控制电机动作、阀的切换和各区域加热。

优选的，所述整体装置供电区包括电源插座及开关。

优选的，所述样品加热区用加热丝进行加热，所述加热丝通过变压器连接电源，所述显示屏和可编程控制器通过开关电源供电。

与现有技术相比，本实用新型所述的一种全自动顶空进样装置，达到了如下效果：

(1)本实用新型中的全自动顶空进样装置，完全自动化完成样品分析，减少了人为操作造成的误差。

(2)本实用新型中的全自动顶空进样装置，进样取样采用原理为压力平衡三通切换阀进样，加压取样技术，重现性好，没有死体积、不存在残留问题。

(3)本实用新型中的全自动顶空进样装置，可以适用于多种型号气象色谱，适用性比较广。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型实施例一的立体图；

图2是本实用新型实施例一的主视图；

图3是本实用新型实施例一的样品盘与加热转盘的结构关系主视图；

图4是本实用新型实施例一的样品盘与加热转盘的结构关系右视图；

图5是本实用新型实施例二的气路流程图；

图6是本实用新型实施例二的控制器简图。

具体实施方式

以下将配合图式及实施例来详细说明本实用新型的实施方式，藉此对本实用新型如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充 分理解并据以实施。

实施例一

如图1至图4所示，为本实用新型的实施例一结构图，本实施例中公开的是一种全自动顶空进样装置，包括底盘1、支架(图中未示出)和壳体2，还包括样品区、样品加热区、气体压力控制区、取样进样区、程序控制区和整体装置供电区；所述底盘1位于底部，所述支架固定于所述底盘1上侧，所述支架用于支撑整体结构，所述样品区、样品加热区、气体压力控制区、取样进样区、程序控制区和整体装置供电区围绕支架设置；

所述样品区包括样品盘3，所述样品盘3水平设置，所述样品盘3上设置多个样品位4，样品盘3下侧设置有带动样品盘3旋转的第一电机5和第一电机驱动器(图中未示出)，所述样品位4上设置有盛放样品的顶空瓶(图中未示出)；

所述样品加热区位于所述样品区上侧，包括加热转盘6，所述加热盘6上设置有至少一个加热样品位7，在所述加热转盘6的下方设置有带动加热盘旋转的第三电机8及第三电机驱动器(图中未示出)；

所述样品盘3与所述加热转盘6平行设置，两者在垂直方向上至少有一个样品位4和一个加热样品位7在同一轴线上，所述样品盘6下侧设置有顶瓶杆9，在顶瓶杆9侧面设置有第二电机10及第二驱动器(图中未示出)，所述第二电机10和第二驱动器(图中未示出)用于将盛放有样品的顶空瓶从样品盘3的样品位4顶入所述加热转盘6中与之在同一轴线上的加热样品位7内。

所述进样取样区包括取样针11，所述取样针11位于所述加热转盘6上侧，还包括第四电机16及第四电机驱动器(图中未示出)用于控制取样针11的运动，例如插入顶空瓶进行取样以及取样完成后拔出取样针11，所述取样针11与取样管12一端相连，所述取样管12另一端与进样切换阀(图中未示出)相连，进样切换阀与进样管13一端相连，进样管13另一端与进样针14相连。

程序控制区包括触摸彩色显示屏15，所述触摸彩色显示屏15与可编程控制器(图中未示出)连接，可编程控制器用来控制电机动作、阀的切换和加热等。

整体装置供电区包括电源插座及开关，用于对整体的结构进行供电，开关用于关闭打开以及关闭电源连接。

样品加热区用加热丝进行加热，所述加热丝由变压器提供电源，所述触摸彩色显示屏15和可编程控制器开关电源供电。

为了使得本实施例样品盘和加热转盘的位置关系更加清楚，提取出图3和图4本实施例中的样品盘和加热转盘的位置关系图，取样针11位于加热转盘上侧，加热转盘6在样品盘3的上侧，顶瓶杆9在样品盘3的下侧，取样针11、加热转盘6、样品盘3和顶瓶杆9具有与之对应的电机，电机与控制器连接，从而控制取样针11、加热转盘6、样品盘3和顶瓶杆9做出相应动作。至少一个样品位4、至少一个加热样品位7和顶瓶杆9的轴线在竖直方向，且处于一条直线上。样品盛放在样品瓶中，样品盘3将待测样品瓶所在的样品位转到与顶瓶杆所在的轴线上，转到顶瓶杆9将待测样品瓶从样品位4顶入加热样品位7，进行加热，加热转盘6转到取样针11的下方，取样针11向下运动进入样品瓶中，进行取样，由切换阀(图中未示出)控制样品进入进样针14，由进样针进入样品检测仪器，样品检测仪器一般为GC，(GC在本申请中指的是气相色谱)。

实施例二

本实施例在实施例一的基础上，如图5所示，为本实用新型的气路流程图，由图可知，本实施例中的气路部分，切换阀包括三通电磁阀和高温三通电磁阀，所述气体压力控制区包括第一三通接头。

载气管路连接到第一三通21第一接口，第一三通接头21第二接口通过不锈钢气路管连接到载气稳压阀22的进口，第一三通接头第三接口通过不锈钢气路管接到加压气稳压阀23的进口；

所述加压气稳压阀23的出口分两路：一路接到加压气压力表25，另一路通过不锈钢气路管连接到三通电磁阀27的1口，三通电磁阀27的2口放空，三通电磁阀27的3口通过不锈钢气路管连接到高温三通电磁阀26的4口，高温三通电磁阀26的3口与所述取样管28一端相连，所述取样管28另一端与所述取样针11相连，取样针进入样品瓶29；

所述载气稳压阀22出口分两路：一路接到载气压力表24，另一路通过不锈钢气路管连接到所述高温三通电磁阀26的2口，所述高温三通电磁阀 26的1口与所述进样管30的一端相连，所述进样管30的另一端与所述进样针14相连；

三通电磁阀27的3口与三通电磁阀的4口始终相通，高温三通电磁阀26的3口与所述高温三通电磁阀26的4口始终相通，三通电磁阀27的3口与所述三通电磁阀27的4口始终相通，三通电磁阀27的3口通过不锈钢气路管连接到高温三通电磁阀26的4口均为始终相通；所述三通电磁阀27的4口堵死，三通电磁阀27的2口放空；

载气稳压阀22出口与第二三通接头31的第二接口连接，所述高温三通电磁阀的2口与第二三通接头31第三接口连接，所述第二三通接头31的第一接口连接有GC载气入口；

如图5所示，三通电磁阀27和高温三通电磁阀26，在处于1口与2口相通时阀为关闭状态，在1口与3口相通时阀为打开状态。

实施例三

本实施例为实施例二的整体流程，把装有样品并密封好的顶空瓶29放到样品盘3上，通过程序控制电机转动样品盘3至带加热位置，通过顶瓶电机将顶空瓶29推到上方加热转盘6内，加热转盘6电机转动加热盘至取样位置，待加热时间到后，上方推针电机将取样针11推下穿过顶空瓶垫插入顶空瓶29中，程序控制三通电磁阀27通电打开，载气第一三通21分两路，一路作为加压气，通过加压气稳压阀23进入顶空瓶29内，加压气压力表25控制加压气的压力；另外一路作为载气，通过载气稳压阀22，载气压力表24控制载气的压力，经过第二三通接头31进入高温三通电磁阀26的2口，高温三通电磁阀26处于关闭状态；加压气加压一定时间使加压气在顶空品瓶29，例如可以控制加压时长为11秒；控制加压气压力表25的示数大于载气压力表24的示数，三通电磁阀27关闭，高温三通电磁阀26通电打开，顶空瓶29内的待分析样品在顶空瓶29内气体的压力的作用下，会随同加压气一起流经高温三通电磁阀26和加热保温的不锈钢气路管通过进样针14送入GC分析。

本实施例中的程序控制区的可编程序控制器(即PLC)，可以采用KOYO公司的DL-06、SR-21/22、OMRON公司的CQM1H、台达电子工业股份有限公司的DVP60ES00T以及其它国内外的工业标准型可编程序控制器。本实用 新型中的所有的位置信号传感器都采用输出开关信号的磁性开关或光电传感器；所有的变送器都采用工业标准输入/输出的通用变送器，直接与可编程序控制器连接。本实用新型中的机械运动均由可编程控制器进行控制，所有的电机与其对应的驱动器相连接，驱动器与可编程控制器进行连接，可编程控制器控制通过驱动器控制相应电机，从而使电机带动对应的机构进行运动。

可编程序控制器输出信号到电磁阀控制气体通断；温度控制由程序控制器输出信号控制固态继电器通断来控制加热丝，以达到稳定的温度；压力控制是程序控制器输出信号控制比例阀的开度来控制压力的。触摸彩色显示屏15，由置入的程序控制器来实现交互功能，所有的参数输入和状态都可以在它上面显示。由于可编程序控制器的强大功能，由程序实现整个系统的计算机控制可远程网络控制。

在本实用新型中，可编程控制器以及可编程控制器与其控制的部件的连接均为本领域技术人员可以知晓的，实现本实用新型所需的电路也是现有技术中常用的电路连接方式即可实现，常用的电器部件的添加不影响本实用新型的技术效果的情况下，只要可以实现本实用新型中的各部件的运动即可完成本实用新型的功能，因此无需赘述。

与现有技术相比，本实施例中全自动顶空进样装置，达到了如下效果：

(1)本实用新型中的全自动顶空进样装置，完全自动化完成样品分析，减少了人为操作造成的误差。

(2)本实用新型中的全自动顶空进样装置，进样取样采用原理为压力平衡三通切换阀进样，加压取样技术，重现性好，没有死体积、不存在残留问题。

(3)本实用新型中的全自动顶空进样装置，可以适用于多种型号气相色谱，适用性比较广。

上述说明示出并描述了本实用新型的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种全自动顶空进样装置，包括底盘、支架和壳体，其特征在于，还包括样品区、样品加热区、气体压力控制区、取样进样区、程序控制区和整体装置供电区；

所述底盘位于底部，所述支架垂直固定于所述底盘上侧，所述支架用于支撑整体结构，所述样品区、样品加热区、气体压力控制区、取样进样区、程序控制区和整体装置供电区围绕支架设置；

所述样品区用于存放样品，所述样品加热区用于对样品进行加热，所述气体压力控制区和所述取样进样区用于控制样品进入分析仪器内部，所述整体装置供电区用于对顶空进样装置进行供电。

2.根据权利要求1所述的全自动顶空进样装置，其特征在于，所述样品区包括样品盘，所述样品盘水平设置，所述样品盘上设置多个样品位，样品盘下侧设置有带动样品盘旋转的第一电机和第一电机驱动器，所述样品位上设置有盛放样品的顶空瓶；

所述样品加热区位于所述样品区上侧，包括加热转盘，所述加热盘上设置有至少一个加热样品位，所述加热转盘外侧设置有加热保温箱，在加热转盘的下方设置有带动加热盘旋转的第三电机及第三电机驱动器；

所述样品盘与所述加热转盘平行设置，两者在垂直方向上至少有一个样品位在同一轴线上，所述样品盘下侧设置有顶瓶杆，在顶瓶杆侧面设置有第二电机及第二驱动器，所述第二电机和第二驱动器用于将盛放有样品的顶空瓶从样品盘的样品位顶入所述加热转盘中与之在同一轴线上的加热样品位内。

3.根据权利要求2所述的全自动顶空进样装置，其特征在于，所述进样取样区包括取样针，所述取样针位于所述加热盘上侧，取样针推动电机及取样针推动电机驱动器用于控制取样针插入顶空瓶进行取样，所述取样与取样管一端相连，所述取样管另一端与进样切换阀相连，进样切换阀与进样管一端相连，进样管另一端与进样针相连。

4.根据权利要求3所述的全自动顶空进样装置，其特征在于，所述取样管和所述进样管外侧均设置有保温管。

5.根据权利要求4所述的全自动顶空进样装置，其特征在于，所述进样切换阀包括三通电磁阀和高温三通电磁阀，所述气体压力控制区包括第一三通接头，载气管路连接到第一三通第一接口，第一三通第二接口通过不锈钢气路管连接到载气稳压阀的进口，第一三通第三接口通过不锈钢气路管接到加压气稳压阀的进口；

所述加压气稳压阀的出口分两路：一路接到加压气压力表，另一路通过不锈钢气路管连接到三通电磁阀的1口，三通电磁阀2口放空，三通电磁阀3口通过不锈钢气路管连接到高温三通电磁阀4口，高温三通电磁阀3口与所述取样管一端相连，所述取样管另一端与所述取样针相连；

所述载气稳压阀出口分两路：一路接到载气压力表，另一路通过不锈钢气路管连接到所述高温三通电磁阀的2口，所述高温三通电磁阀的1口与所述进样管的一端相连，所述进样管的另一端与所述进样针相连。

6.根据权利要求5所述的全自动顶空进样装置，其特征在于，所述三通电磁阀3口与所述三通电磁阀4口、所述高温三通电磁阀3口与所述高温三通电磁阀4口始终相通以及三通电磁阀3口通过不锈钢气路管连接到高温三通电磁阀4口均为始终相通；所述三通电磁阀4口另一侧始终不通。

7.根据权利要求6所述的全自动顶空进样装置，其特征在于，所述载气稳压阀出口与第二三通接头的第二接口连接，所述高温三通电磁阀的2口与所述第二三通接头的第三接口连接，所述第二三通接头的第一接口连接有GC载气入口。

8.根据权利要求1-7任一所述的全自动顶空进样装置，其特征在于，所述程序控制区包括触摸彩色显示屏，所述显示屏与可编程控制器连接，所述可编程控制器用来控制电机动作、阀的切换和各区域加热。

9.根据权利要求8所述的全自动顶空进样装置，其特征在于，所述整体装置供电区包括电源插座及开关。

10.根据权利要求9所述的全自动顶空进样装置，其特征在于，所述样品加热区用加热丝进行加热，所述加热丝通过变压器连接电源，所述显示屏和可编程控制器通过开关电源供电。