CN212228730U - 一种碳氮硫测定设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种碳氮硫测定设备，包括炉体和设置于炉体中，沿水平方向延伸、用以放置测量器皿的套管组件，炉体中还设有套设于套管组件外周、用以加热试样的加热元件。碳氮硫测定设备沿水平方向设置套管组件，检测样品时，放有试样的测量器皿沿水平方向放入套管组件中。加热元件通过加热试样使试样燃烧，试样燃烧产生的残渣仍保留在测量器皿中。检测人员沿水平方向将测量器皿取出，即可对残渣进行检测。

Description

一种碳氮硫测定设备

技术领域

本实用新型涉及测量仪器技术领域，特别涉及一种碳氮硫测定设备。

背景技术

碳和硫主要采用红外光谱吸收的方法进行测定，具体为利用SO2、CO2等气体对红外光选择性吸收的特性来进行硫、碳元素定性和定量分析。实际仪器检测中，物质在高温下于氧气流中燃烧分解，燃烧产生的气体经过过滤后通过红外检测池，利用气体对红外光选择性吸收的特性，根据朗伯比尔定律，通过电路将气体浓度转换成电压信号来计算煤中碳和硫的含量。

氮的测定方法主要有两种：凯氏定氮法和杜马斯燃烧法。目前，在食品行业中，凯氏定氮法是常用的检测粗蛋白含量的方法；但是有机物特别是含有硝酸盐的样品难以定量转变成氨，因而会严重影响总氮的结果。而杜马斯燃烧法没有这些问题，并且杜马斯燃烧法具有快速、精确、无污染等优点，所以越来越多的领域选择采用杜马斯燃烧法。

杜马斯燃烧法是指样品在900℃～1200℃高温下燃烧，燃烧过程中产生混合气体，其中的干扰成分被一系列适当的吸收剂所吸收，混合气体中的氮氧化物被全部还原成分子氮，随后通过热导检测器检测氮的含量。

由于在燃烧前需要隔绝空气中的氮气，所以现有采用杜马斯燃烧法的测氮仪基本都采用竖式炉膛结构，样品使用锡纸杯进行包裹密封，方便样品自由落入或由气吹落入炉膛。受锡纸杯和落样口的大小所限，此种方式所能测试的样品量通常较少，测试完成后，残余物直接废弃落在炉膛底部，无法对残余物(如纤维素等)进行定量分析。

因此，如何提供一种便于收集燃烧后的残渣的碳氮硫测定设备是本领域技术人员急需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种碳氮硫测定设备，其套管组件沿水平方向延伸，便于测量器皿放入和取出，进而实现将燃烧后产生的残渣取出的目的。

为实现上述目的，本实用新型提供一种碳氮硫测定设备，包括炉体和设置于所述炉体中，沿水平方向延伸、用以放置测量器皿的套管组件，所述炉体中还设有套设于所述套管组件外周、用以加热试样的加热元件。

优选的，所述套管组件一端为封闭端，另一端为开口端，所述封闭端插入所述炉体内，所述开口端悬置于所述炉体外侧，所述开口端设有用以封闭所述套管组件的炉门。

优选的，所述套管组件还连有用以吹扫其内部的吹扫机构。

优选的，所述吹扫机构包括与所述开口端相连的吹扫头，所述吹扫头中具有与所述套管组件内部连通的吹扫室，所述吹扫头的侧壁还设有用以输送吹扫风的吹扫管。

优选的，所述吹扫头远离所述套筒组件的一端设有吹扫门，所述炉门位于所述开口端和所述吹扫头之间。

优选的，还包括与所述套筒组件相连、用以分析样品燃烧所生成的气体的气路分析机构。

优选的，所述气路分析机构包括设置于所述吹扫头中、用以向试样输送氧气的吹气管和用以抽取燃烧所产生的气体的集气头，所述吹气管与气源相连，所述集气头与测定装置相连。

优选的，所述套管组件包括同轴设置的内刚玉管和外刚玉管，所述开口端设有集气室，所述集气头安装在所述集气室中，所述内刚玉管和所述外刚玉管之间具有与所述内刚玉管内侧连通、以供燃烧所产生的气体的流道，所述集气头与所述流道连通。

优选的，所述气路分析机构中还设有用以干燥燃烧所产生的气体的干燥管和用以过滤固体颗粒的过滤器，所述过滤器位于真空泵的入口。

优选的，所述真空泵的出口连有混气罐，所述气路分析机构还包括与所述混气罐相连、用以抽取气体样品的定量取样器，所述定量取样器与还原炉的入口相连，所述还原炉的出口与所述测定装置相连。

本实用新型所提供的碳氮硫测定设备，包括炉体和设置于炉体中，沿水平方向延伸、用以放置测量器皿的套管组件，炉体中还设有套设于套管组件外周、用以加热试样的加热元件。

碳氮硫测定设备沿水平方向设置套管组件，检测样品时，放有试样的测量器皿沿水平方向放入套管组件中。加热元件通过加热试样使试样燃烧，试样燃烧产生的残渣仍保留在测量器皿中。检测人员沿水平方向将测量器皿取出，即可对残渣进行检测。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所提供的碳氮硫测定设备的结构示意图；

图2为图1中吹扫头的结构示意图；

图3为碳氮硫测定设备中气路分析机构的结构示意图。

其中，图1至图3中的附图标记为：

测量器皿1、吹气管2、炉口板3、集气室4、外刚玉管5、炉体6、内刚玉管7、加热元件8、集气头9、炉门10、吹扫头11、吹扫门12、吹扫管13、吹扫出口14、氧气气源15、载气气源16、流量计17、干燥管18、过滤器19、真空泵20、混气罐21、定量取样器22、还原炉23、流量稳定器24、碳红外池25、硫红外池26、净化器27、热导池28。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1至图3，图1为本实用新型所提供的碳氮硫测定设备的结构示意图；图2为图1中吹扫头的结构示意图；图3为碳氮硫测定设备中气路分析机构的结构示意图。

本实用新型所提供的碳氮硫测定设备包括炉体6、和加热元件8。如图1所示，套管组件一端为封闭端，另一端为开口端，其中，封闭端沿水平方向插入炉体6内，开口端悬置在炉体6外侧。加热元件8设置在炉体6中，并套设在套管组件的外周。加热元件8可具体为管状的电加热器或加热线圈等，加热元件8用于加热套管组件，进而使试样受热在套管组件中燃烧。测定过程中，试验人员将试样放置在石英坩埚或陶瓷坩埚等测量器皿1中，通过送样杆等工具将和设置于炉体6中，试样经加热燃烧后产生二氧化硫、二氧化碳以及氮氧化物，碳氮硫测定设备还包括用于检测硫、碳、氮的检测部件，检测部件抽取燃烧产生的气体，通过检测气体中的硫、碳、氮的含量确定样品中三种元素的含量。

可选的，为避免空气对测定结果造成影响，开口端还设有炉门10，检测前打开炉门10将试样放入套管组件中，随后关闭炉门10将套管组件内部密封。检测部件的结构可参考现有技术，在此不再赘述。

进一步的，套管组件还连有用以吹扫其内部的吹扫机构。吹扫机构与载气气源16相连，载气通常为不与样品发生反应的气体，当然也不含有硫、碳、氮三种元素，避免影响测定结果。如图3所示，载气的输入由电磁阀控制，经过过滤和稳压后进入套管组件中进行吹扫。

可选的，开口端设有炉口板3，吹扫机构包括管状的吹扫头11，吹扫头11与炉口板3远离炉体6的侧面固定连接，吹扫头11与套管组件同轴设置。吹扫头11中形成吹扫室，如图2所示，吹扫室的一侧设有吹扫管13，另一侧设有吹扫出口14，载气由吹扫管13吹入套管组件中，由吹扫出口14排出，进而将套管组件中的气体置换为载气。另外，为避免吹扫过程中载气泄露，吹扫头11远离炉体6的一端设有吹扫门12，吹扫门12能够密封吹扫室，保证载气从吹扫出口14流出。另外，测定过程中，炉门10和吹扫门12同时关闭，能够提高套管组件的密封性。

本实施例中，碳氮硫测定设备将套管组件沿水平方向设置，采用卧式炉膛可方便测量器皿1放入和取出套管组件，而将存有残渣的测量器皿1取出后可对残渣进行定量分析，提高测定的准确性。另外，套管组件还连接了吹扫头11等部件，其能够将套管组件中的气体置换出套管组件，而且吹扫头11能够在测定过程中对套管组件进行密封，提高碳氮硫测定设备的密封性。

可选的，碳氮硫测定设备还包括气路分析机构，气路分析机构与套筒组件相连。试样燃烧产生气体后，气路分析机构抽取套管组件中的气体，并对其进行分析。

可选的，气路分析机构包括集气头9和测定装置。如图1所示，套管组件包括同轴设置的内刚玉管7和外刚玉管5，测定过程中测量器皿1放置在内刚玉管7中，形成用于供燃烧所产生的气体流动的流道。炉口板3朝向炉体6的一侧设有集气室4，流道的开口位于集气室4中，集气头9安装在集气室4中，气路分析机构能够产生负压，进而使燃烧所产生的气体经过流道，并由集气头9流入测定装置中。

进一步的，碳氮硫测定设备还设有吹气管2，如图1和图2所示，吹气管2设置于吹扫头11中，并沿轴向向套管组件的底部延伸，吹气管2与氧气气源15相连，氧气由吹气管2吹向套管组件中，并在测定过程中起到助燃作用。如图3所示，氧气气源15与吹气管2之间还设有过滤器19、稳压器和电磁阀，碳氮硫测定设备通过电磁阀控制氧气输入量。另外，碳氮硫测定设备还设有用于测量氧气流量的流量计17，方便测定时计算氧气输入量。

可选的，气路分析机构包括真空泵20，真空泵20用于抽取燃烧所产生的气体。真空泵20的入口设有干燥管18和过滤器19，试样燃烧所产生的水分由干燥管18进行吸收，固体颗粒由过滤器19进行过滤，洁净的气体流入真空泵20中，能够延长真空泵20的使用寿命，也能够提高测定的准确性。

进一步的，真空泵20的出口连有混气罐21，气体流入混气罐21中进行缓冲，保证气体压力稳定。气路分析机构还包括定量取样器22，定量取样器22从混气罐21中抽取定量的气体用于测定。定量取样器22的出口与还原炉23的入口相连，氮氧化物在还原炉23中可还原为氮分子。还原炉23的出口与测定装置相连，测定装置包括碳红外池25、硫红外池26以及热导池，碳红外池25和硫红外池26通过红外线光谱吸收的方法分别测定气体中的碳和硫的含量。热导池28用于检测氮元素的含量，试样中的氮燃烧后产生氮氧化物，随气体一同进入气路分析机构中，气路分析机构中的还原炉将氮氧化全部还原成氮分子，热导池28根据热导率不同检测氮分子含量。另外，为避免二氧化碳、二氧化硫以及水分子对氮分子含量检测造成影响，气路分析机构中还设有净化器27，净化器27中设有吸收剂，能够吸收二氧化碳、二氧化硫以及水分子。此外，为保证进入测定装置的气体流量稳定，测定装置和还原炉23之间还设有流量稳定器24。

本实施例中，碳氮硫测定设备设有专门的气路分析机构，气路分析机构通过真空泵20抽取燃烧产生的气体，并通过测定装置测定硫、碳、氮三种元素的含量。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本实用新型所提供的碳氮硫测定设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型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实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种碳氮硫测定设备，其特征在于，包括炉体(6)和设置于所述炉体(6)中、沿水平方向延伸、用以放置测量器皿(1)的套管组件，所述炉体(6)中还设有套设于所述套管组件外周、用以加热所述套管组件中的试样的加热元件(8)。

2.根据权利要求1所述的碳氮硫测定设备，其特征在于，所述套管组件一端为封闭端，另一端为开口端，所述封闭端插入所述炉体(6)内，所述开口端悬置于所述炉体(6)的外侧，所述开口端设有用以封闭所述套管组件的炉门(10)。

3.根据权利要求2所述的碳氮硫测定设备，其特征在于，所述套管组件还连有用以吹扫其内部的吹扫机构。

4.根据权利要求3所述的碳氮硫测定设备，其特征在于，所述吹扫机构包括与所述开口端相连的吹扫头(11)，所述吹扫头(11)中具有与所述套管组件内部连通的吹扫室，所述吹扫头(11)的侧壁还设有用以输送吹扫风的吹扫管(13)。

5.根据权利要求4所述的碳氮硫测定设备，其特征在于，所述吹扫头(11)远离所述套管组件的一端设有吹扫门(12)，所述炉门(10)位于所述开口端和所述吹扫头(11)之间。

6.根据权利要求5所述的碳氮硫测定设备，其特征在于，还包括与所述套管组件相连、用以分析样品燃烧所生成的气体的气路分析机构。

7.根据权利要求6所述的碳氮硫测定设备，其特征在于，所述气路分析机构包括设置于所述吹扫头(11)中、用以向试样输送氧气的吹气管(2)和用以抽取燃烧所产生的气体的集气头(9)，所述吹气管(2)与气源相连，所述集气头(9)与测定装置相连。

8.根据权利要求7所述的碳氮硫测定设备，其特征在于，所述套管组件包括同轴设置的内刚玉管(7)和外刚玉管(5)，所述开口端设有集气室(4)，所述集气头(9)安装在所述集气室(4)中，所述内刚玉管(7)和所述外刚玉管(5)之间具有与所述内刚玉管(7)内侧连通、以供燃烧所产生的气体的流道，所述集气头(9)与所述流道连通。

9.根据权利要求8所述的碳氮硫测定设备，其特征在于，所述气路分析机构中还设有用以干燥燃烧所产生的气体的干燥管(18)和用以过滤固体颗粒的过滤器(19)，所述过滤器(19)位于真空泵(20)的入口。

10.根据权利要求9所述的碳氮硫测定设备，其特征在于，所述真空泵(20)的出口连有混气罐(21)，所述气路分析机构还包括与所述混气罐(21)相连、用以抽取气体样品的定量取样器(22)，所述定量取样器(22)与还原炉(23)的入口相连，所述还原炉(23)的出口与所述测定装置相连。

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