CN212433192U - 固液气三相一体化检测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种固液气三相一体化检测仪，包括工作台和样品处理箱，样品处理箱内分别设有用于对气体样品进行热脱附处理的热脱附装置和用于对固液样品进行吹扫捕集处理的吹扫捕集装置，热脱附装置和吹扫捕集装置共用一个除湿井和捕集井，并能够通过阀门在热脱附处理和吹扫捕集处理之间进行切换，捕集井配置有载气吹扫管路；抓取机构，能够适用于抓取至少两种规格的样本瓶，并将抓取的样本瓶送至对应的热脱附工位或吹扫捕集工位。能够满足固液气三种样品的处理检测，大大提高测效率，并具有较强的除水能力，能更高效地减少对分析仪的影响，提高检测精度，整体结构紧凑，体积小，具有极好的通用性和实用性等。

Description

固液气三相一体化检测仪

技术领域

本实用新型涉及环境检测技术领域，具体涉及一种固液气三相一体化检测仪。

背景技术

随着社会的发展，各种环保问题日益加剧，人们对环境的重视层度也越来越高，保护环境不仅关乎人类的生存空间，也直接影响了经济发展，开展环境保护工作，其常用的措施之一，通常需要准确采取环境固体、液体或气体样品，并在实验室对进行精确提取，然后再对提取物质进行检测分析。

在环境样品的提取过程中，由于固液气样品所采用的提取过程所采用的采样瓶，以及提取方法的不同，经常导致同批次样品需要送到不同的采样提取机上进行提取处理，相对增加了操作步骤，降低了检测效率，且增加了环境检测成本，不利于检测技术的推广使用等。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种固液气三相一体化检测仪，以提高使用通用性，一台设备即可完成固液气三种不同样本的处理，以送入后续分析设备中。

为实现上述目的，本实用新型技术方案如下：

一种固液气三相一体化检测仪，其关键在于，包括：

工作台；

样品处理箱，固设于工作台上，其内设有热脱附工位和吹扫捕集工位，所述热脱附工位和吹扫捕集工位上分别设有用于对气体样品进行热脱附处理的热脱附装置和用于对固液样品进行吹扫捕集处理的吹扫捕集装置，所述热脱附装置和吹扫捕集装置共用一个除湿井和捕集井，并能够通过阀门在热脱附处理和吹扫捕集处理之间进行切换，所述捕集井配置有载气吹扫管路；

抓取机构，活动设置与工作台上方，其能够适用于抓取至少两种规格的样本瓶，并将抓取的样本瓶送至对应的热脱附工位或吹扫捕集工位。

采用以上方案，主要通过抓取机构实现不同样本瓶的抓取，并将其运送至对应的热脱附工位或吹扫捕集工位，对气体样品进行热脱附处理，而对液体或固体样品进行吹扫捕集处理，满足三种形态样品的处理提取，同时热脱附和吹扫捕集的除湿井和捕集井共用，有利于缩小设备体积，简化管路结构，便于生产安装，且防止泄露，提高安全性等。

作为优选：所述热脱附装置包括上下正对设置的热脱附压头和热脱附底座，以及用于驱动热脱附压头升降靠近或远离热脱附底座的升降调整机构A；

所述吹扫捕集装置包括上下正对设置的吹扫头和吹扫底座，以及用于驱动吹扫头升降以靠近或远离吹扫底座的升降调整机构B，所述吹扫底座的一侧设有临时放置底座，所述升降调整机构B与升降调整机构A竖向并排设置。

采用以上方案，有利于进一步减少热脱附装置和吹扫捕集装置的占用空间，即有利于检测设备的小型化，同时通过临时放置底座有利于提高吹扫捕集效率。

作为优选：所述热脱附装置连接有进气分管A和出气分管A，吹扫捕集装置连接有进气分管B和出气分管B，其中进气分管A和进气分管B通过六号电磁阀与同一进气总管相连，出气分管A与出气分管B通过九号电磁阀与同一出气总管相连；

所述工作台上设有纯水瓶和内标瓶，所述纯水瓶和内标瓶分别通过加注管线与进气总管相连。采用以上方案，便于根据需要进行热脱附和吹扫捕集处理的功能切换，并根据需要加入纯水对固液进行稀释，以及加入标准物质等。

作为优选：所述出气总管的出口端，以及除湿井、捕集井和载气吹扫管路的各自进出两端，均与同一气动八通阀相连，所述气动八通阀连接有放空管。采用以上方案，通过气动八通阀可以更好的进行各管路间的通断切换，满足更多功能需求，便于控制，同时简化管线结构，便于安装布局等。

作为优选：所述进气总管具有进气分管C，所述放空管上设有四号电磁阀，所述进气分管C与该四号电磁阀相连。采用以上方案，当进气分管C与放空管连通，且放空管的排出端通过四号电磁阀关闭时，再经过气动八通阀的通断口切换，即可形成老化管路，对捕集井进行老化还原处理，以便进行下次检测，有利于提高检测精度。

作为优选：所述进气总管连接有预热分管，所述预热分管通过十号电磁阀与除湿井的出口端相连。采用以上方案，可通过阀门切换形成预加热管路，对除湿井进行预加热，这样有利于提高其除湿效率。

作为优选：所述样品处理箱沿工作台的外缘设置，其包括沿工作台宽度方向设置的样品处理室，以及沿工作台长度方向设置的气体处理及控制室，所述热脱附装置和吹扫捕集装置均位于样品处理室内，样品处理室上具有与之一一对应设置的窗口A和窗口B，所述纯水瓶和内标瓶位于与样品处理室相对的一侧。采用以上布局方案，有利于提高工作台的平稳度，且便于管线的连接安装，同时L形的处理箱结构使整体结构更显紧凑。

作为优选：所述气体处理及控制室内具有通过隔板分隔形成有井安装区、中间部件安装区和电控件安装区，所述除湿井和捕集井位于井安装区内，所述井安装区内设有用于对捕集井降温的风扇组A，所述样品处理室内设内对应热脱附装置设有辅助散热的风扇组B，所述电控件安装区内设有用于辅助散热的风扇组C。采用以上分区安装的方式，有利于减少相互之间的干扰，特别的有利于加快捕集井的降温效率，优化捕集井的解析效率，降低泄漏风险等，此外通过风扇组B和风扇组C有利于降低高温对机构部件的影响，延长使用寿命等。

作为优选：所述抓取机构包括三轴滑动模组，以及固设于该三轴滑动模组的Z向模组上的气缸，所述气缸底部具有沿周向分布的滑块，所述滑块能够在气缸的驱动下沿其径向滑动，各滑块上均具有竖向设置的夹持块；

所述夹持块的内侧具有至少两个沿其高度设置的夹持面，同一夹持块上的夹持面呈阶梯状分布，当气缸驱动滑块向内滑动时，同一高度的夹持面合围形成夹持腔，各夹持腔的内径从上到下逐渐增大。采用以上方案，在滑块较小的滑动行程范围内，即可获得多种不同直径的夹持腔，以满足夹持不同大小样本瓶的需求，构思巧妙，便于实现，且体积较小，有利于进一步缩减设备体积等。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

采用本实用新型提供的固液气三相一体化检测仪，在同一台设备上即可完成不同样本的样本瓶的抓取，以及不同样本的热脱附或吹扫捕集处理，并能够将处理后的气体进行除湿捕集后，通过载气送入分析进行分析，能够大大提高检测效率，并具有较强的除水能力，能更高效地减少对分析仪的影响，提高检测精度，整体结构紧凑，体积小，具有极好的通用性和实用性等，简化管线，有利于降低泄漏隐患。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为图1的后侧结构示意图；

图3为样品处理室内部结构示意图；

图4为图3的轴测图；

图5为气体处理及控制室内部结构示意图；

图6为抓手机构结构示意图；

图7为夹持块安装示意图；

图8为夹持块结构示意图；

图9为本实用新型管路连接示意图，及吹扫捕集时的流体流向示意图；

图10为热脱附时流体流向示意图；

图11为除湿井预加热时流体流向示意图；

图12为样品进入分析仪时流体流向示意图；

图13捕集井老化时的流体流向示意图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本实用新型作进一步说明。

参考图1至13所示的一种固液气三相一体化检测仪，包括工作台100，以及设置在该工作台100上的样品处理箱200和抓取机构500，如图1至图5 所示，本申请中样品处理箱200大体呈L形，并沿工作台100的外沿设置，主要包括均呈中空结构的样品处理室240和气体处理及控制室250，样品处理室240和气体处理及控制室250之间通过隔板将二者相对分隔，其中样品处理室240沿工作台100的宽度方向设置，气体处理及控制室250沿工作台100的长度方向设置。

样品处理室240内沿工作台100的宽度方向分别设置有热脱附工位和吹扫捕集工位，相应的，在热脱附工位设有热脱附装置300，在吹扫捕集工位设有吹扫捕集装置400，本实施例中，热脱附装置300和吹扫捕集装置400共用一个除湿井210和捕集井220，并能够通过阀门将装置与两个井之间的连通状态进行切换，其中捕集井220同时还配置有载气吹扫管路230，载气吹扫管路 230主要用于向捕集井220中通入载气，并将捕集到的样品随同载气送入外部分析仪中，如GC或GC-MC等，载气吹扫管路230主要包括载气进气管231和携样出气管232。

抓取机构500主要包括固设与工作台100上的三轴滑动模组510，三轴滑动模组510包括分别沿工作台台100长度和宽度方向设置的X向模组和Y向模组，以及沿工作台100高度方向设置的Z向模组511，Z向模组511上设有夹持组件，夹持组件能够适用于抓取至少两种直径规格的样本瓶，并通过三轴滑动模组510送到对应的热脱附工位和吹扫捕集工位中，进行样品处理。

夹持组件的具体结构参考图6至图8，其主要包括气缸520，气缸520底部具有沿其周向均匀分布的至少两个两块521，滑块521与气缸520滑动配合，并能够在气缸520的驱动下沿其径向滑动，滑块521的底部连接有夹持块530，夹持块530竖向设置，夹持块530的顶部具有与滑块521相适应的连接槽532，如图所示，夹持块530的内侧具有至少两个夹持面531，夹持面531为弧面，且多个夹持面531从上到下呈阶梯状分布，同一夹持块530上，上部的夹持面531相对下部的夹持面531更靠近气缸520的中心。

这样当气缸520驱动滑块521朝内滑动时，所有夹持块530同一高度的夹持面531则合围形成一个夹持腔，且各夹持腔的内径从上到下逐渐增大，如图7所示，本实施例中夹持块530具有上下两个夹持面531，当滑块521朝内滑动时，上部夹持面531合围形成上部夹持腔540，而下部的夹持面531则合围形成下部夹持腔550，且下部夹持腔550的内径大于上部夹持腔540的内径。

本实施例中为避免抓取过程中，对样本瓶造成损伤，故夹持面531的端部均具有朝外的引导斜面533，另外，因为热脱附装置300和吹扫捕集装置 400均位于样品处理室240内，故样品处理室240上靠近抓取机构500的一侧开设有窗口A241和窗口B242，窗口A241和窗口B242分别对应热脱附装置300和吹扫捕集装置400，同时夹持组件通过L形连接板570安装在Z轴模组 511上，以便于夹持组件可以通过对应的窗口伸入样品处理室240中，防止发生干涉。

参考图3和图9，本申请中热脱附装置300主要包括上下正对设置的热脱附压头310和热脱附底座320，以及用于驱动热脱附压头310竖直升降以远离或靠近热脱附底座320的升降调整机构A330，其中热脱附压头310上连接有进气分管A340和出气分管A350，吹扫捕集装置400主要包括上下正对设置的吹扫头410和吹扫底座420，以及用于驱动吹扫头410竖直升降以远离或靠近吹扫底座420的升降调整机构B430，其中吹扫头410上连接有进气分管B440 和出气分管B450，本实施例中，升降调整机构A330和升降调整机构B430沿工作台100的宽度方向并排设置，且均采用丝杆电机驱动结构，以充分保证移动平稳度，此外，在吹扫捕集工位上，还具有与吹扫底座420并排设置的临时放置底座460，以用于临时放置待处理样品瓶。

参考图9至图13，本申请中，通过阀门切换提高管线利用效率，以完成不同功能，大大减少管线复杂度，其具体如下：

进气分管340和进气分管B440通过六号电磁阀20f与同一进气总管201 相连，通过六号电磁阀20f的切换，可使进气总管201与进气分管340连通或是与进气分管B440连通，出气分管A350和出气分管B450通过九号电池阀20i与同一出气总管202相连，同时，进气总管201的入口端设有第七电池阀 20g，出气总管202的出口端设有第八电池阀20h，以便于对对应管线进行全部切断或连通切换，提高阀门操作可靠性。

同时为进一步增加本设备的功能，工作台100上设有纯水瓶110和内标瓶120，纯水瓶110和内标瓶120位于工作台100上与样品处理室240相对的一侧，以保持工作台100的整体平稳性，纯水瓶110主要用于盛装纯水或其他稀释液，而内标瓶120则用于盛装内部特定标定物，以便后期更容易检测分析，纯水瓶110和内标瓶120通过对应的加注管线与进气总管201相连，并对应分别设置有柱塞泵A111和柱塞泵B121，以及一号电磁阀20a和二号电磁阀20b，通过一号电磁阀20a和二号电磁阀20b的切换可使纯水瓶110和内标瓶120与进气总管201单一连通或同时连通或同时断开，当单一连通或同时连通时，则可根据需要通过柱塞泵，将对应的稀释液或内标物泵入进气总管201中，跟随进入进气分管340或进气分管B440。

为进一步实现多种功能的切换，以及切换效率，本申请的管路上设有气动八通阀600，出气总管202的出口端、载气进气管231的出口端和携样出气管232的入口端，以及除湿井210和捕集井220的两端分别与气动八通阀600 的一个接口相连，其具体如图所示，气动八通阀600具有一号接口601，二号接口602、三号接口603、四号接口604、五号接口605、六号接口606、七号接口607、八号接口608，出气总管202的出口端与五号接口605相连，载气进气管231的出口端与一号接口601相连，携样出气管232的入口端与二号接口602相连，除湿井210的进口端和出口端(以热脱附或吹扫捕集时样品气的流动方向为参考)分别与六号接口606和四号接口604相连，捕集井220 的进口端和出口端(以热脱附或吹扫捕集时样品气的流动方向为参考)分别与三号接口603和八号接口608相连，另外，七号接口607连接有放空管203。

在此基础之上，进气总管201通过三号电磁阀20c连接有进气分管C204，放空管203上设有四号电磁阀20d，进气分管C204与四号电磁阀20d相连，通过四号电磁阀20d的切换，可实现进气分管C204与放空管203的通断。

另外，进气总管201还连接有预热分管205，主要通过预热分管205实现对除湿井210的预热，本实施例中，为缩短管线长度，预热分管205通过五号电磁阀20e之际与进气分管C204相连，预热分管205的另一端则通过十号电磁阀20j与除湿井210的出口端相连，且十号电磁阀20j在管线上的位置位于除湿井210和气动八通阀600之间。

再参考图1至图5，气体处理及控制室250内通过隔板依次分隔形成三个相对独立的空间，其沿远离样品处理室240的方向依次为井安装区251、中间部件安置区252和电控件安装区253，除湿井210和捕集井220均位于井安装区251内，样品处理室240与井安装区251之间，以及井安装区251、中间部件安置区252和电控件安装区253之间均设有用于管线通过的套筒，中间部件安置区252主要用于安装柱塞泵、各电磁阀、以及减压阀等部件，且本实施例中，在中间部件安置区252的上部设置安装盒258，气动八通阀600以及十个电磁阀均统一装在该安装盒258上，以便于控制线路的连接安装，实现模块化装配，提高整机的生产装配效率，也有利于后期维护检修等。

电控件安装区253主要用于安装各种电控元件，如控制板、加热板、柱塞泵驱动器和继电模块等，通过分区安装，避免相互之间产生干涉。

考虑到温度对检测结果或设备状态造成较大影响，故本实施例中在样品处理室240内对应热脱附底座320的位置设有辅助散热的风扇组B243，在井安装区251的一侧侧壁上设有用于为捕集井220降温的风扇组A254，而在电控件安装座区253的侧壁上设有辅助散热的风扇组C255，风扇组A254、风扇组B243和风扇组C255均包括一个或多个风扇，以及对应设置的散热器，当然除了采用风扇之外，也可以采用其他辅助降温散热结构，气体处理及控制室250的后侧壁上对应电控件安装座区253设有信号插接板256和漏电开关 257，以及与捕集井220相连，用于安装的携样出气管232穿出的波纹管2500 其余气体进出口以及压力表等通过安装板2501统一设置在气体处理及控制室 250的后部，且对应中间部件安置区252的位置。

参考图1至图13所示的固液气三相一体化检测仪，其各种状态如下：

结合图9和图12，对固液样品进行吹扫捕集，图9中进气总管201与进气分管B440连通，出气分管B450与出气总管202连通，气动八通阀600中，六号接口606与五号接口605连通，四号接口604与三号接口603连通，八号接口608与七号接口607连通。

通过抓取机构500抓取气液样品瓶放置到吹扫底座420上，同时通过升降调整机构B430使吹扫头410下降，并使其上连接管线的金属针伸入样品瓶中，加热氮气或其他惰性气体经过进气总管201进入，根据需要通过一号电磁阀20a和二号电磁阀20b，向管线内注入稀释液体或内标物，再经进气分管 B440进入样品瓶中进行吹扫捕集，提取的气体经过出气分管B450进入出气总管202，再依次进入除湿井210中除湿，吹出气体在捕集井220中被捕集，而辅助气体则通过放空管203排出。

捕集完成之后，则可通过载气吹扫管路230将捕集到的气体送入分析仪中，此时二号接口602与三号接口603连通，而一号接口601与八号接口608 连通，GC载气通过载气进气管231进入捕集井220中，通过载气将提捕集到的气体再吹出并通过携样出气管232送入分析仪中进行检测分析，此过程中，可将进气总管201与进气分管C204连通，并通过预热分管205向除湿井210 中反向充入气体对其进行清理，且七号接口607与六号接口606连通，清理气体通过放空管201排出。

结合图9和图12，对液体样品进行热脱附处理，其操作步骤及流体流向与固液吹扫捕集处理过程基本相同，只是此时进气总管201通过进气分管A340 连通，出气分管A350与出气总管202连通。

参考图11，对除湿井210进行预热流程如下，进气总管201通过三号电磁阀20c与进气分管C204连通，进气分管C204通过五号电磁阀20e与预热分管205处于连通状态，预热分管205通过十号电磁阀20j与除湿井210的出口端处于连通状态，而除湿井210的出口端与四号接口604之间处于断开状态，五号接口605与六号接口606处于连通状态，出气总管202与出气分管B450处于连通状态，热气由进气总管201进入，依次经过进气分管204、预热分管205、除湿井210和出气总管202，最后通过出气分管B450的末端连接的金属针排出，完成对除湿井210的预热。

参考图13，对捕集井220和除湿井210的老化过程如下，其中进气总管 201与进气分管C204之间处于连通状态，进气分管C204与放空管203处于连通状态，放空管203的排空端部处于封闭状态，气动八通阀600中七号接口 607与八号接口608连通，三号接口603与四号接口604连通，五号接口605 与六号接口606连通，出气总管202与出气分管B450连通。

老化气体从进气总管201进入，依次经进气分管C204、放空管203后，再依次反向流经捕集井220和除湿井210，再从出气总管202反向流入出气分管450中，后通过出气分管B450的末端连接的金属针排出，即完成捕集井220 和除湿井210，以便进行下批样品的热脱附或吹扫捕集处理。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本实用新型的优选实施例，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不违背本实用新型宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种固液气三相一体化检测仪，其特征在于，包括：

工作台(100)；

样品处理箱(200)，固设于工作台(100)上，其内设有热脱附工位和吹扫捕集工位，所述热脱附工位和吹扫捕集工位上分别设有用于对气体样品进行热脱附处理的热脱附装置(300)和用于对固液样品进行吹扫捕集处理的吹扫捕集装置(400)，所述热脱附装置(300)和吹扫捕集装置(400)共用一个除湿井(210)和捕集井(220)，并能够通过阀门在热脱附处理和吹扫捕集处理之间进行切换，所述捕集井(220)配置有载气吹扫管路(230)；

抓取机构(500)，活动设置与工作台(100)上方，其能够适用于抓取至少两种规格的样本瓶，并将抓取的样本瓶送至对应的热脱附工位或吹扫捕集工位。

2.根据权利要求1所述的固液气三相一体化检测仪，其特征在于：所述热脱附装置(300)包括上下正对设置的热脱附压头(310)和热脱附底座(320)，以及用于驱动热脱附压头(310)升降靠近或远离热脱附底座(320)的升降调整机构A(330)；

所述吹扫捕集装置(400)包括上下正对设置的吹扫头(410)和吹扫底座(420)，以及用于驱动吹扫头(410)升降以靠近或远离吹扫底座(420)的升降调整机构B(430)，所述吹扫底座(420)的一侧设有临时放置底座(460)，所述升降调整机构B(430)与升降调整机构A(330)竖向并排设置。

3.根据权利要求1或2所述的固液气三相一体化检测仪，其特征在于：所述热脱附装置(300)连接有进气分管A(340)和出气分管A(350)，吹扫捕集装置(400)连接有进气分管B(440)和出气分管B(450)，其中进气分管A(340)和进气分管B(440)通过六号电磁阀(20f)与同一进气总管(201)相连，出气分管A(350)与出气分管B(450)通过九号电磁阀(20i)与同一出气总管(202)相连；

所述工作台(100)上设有纯水瓶(110)和内标瓶(120)，所述纯水瓶(110)和内标瓶(120)分别通过加注管线与进气总管(201)相连。

4.根据权利要求3所述的固液气三相一体化检测仪，其特征在于：所述出气总管(202)的出口端，以及除湿井(210)、捕集井(220)和载气吹扫管路(230)的各自进出两端，均与同一气动八通阀(600)相连，所述气动八通阀(600)连接有放空管(203)。

5.根据权利要求4所述的固液气三相一体化检测仪，其特征在于：所述进气总管(201)具有进气分管C(204)，所述放空管(203)上设有四号电磁阀(20d)，所述进气分管C(204)与该四号电磁阀(20d)相连。

6.根据权利要求4所述的固液气三相一体化检测仪，其特征在于：所述进气总管(201)连接有预热分管(205)，所述预热分管(205)通过十号电磁阀(20j)与除湿井(210)的出口端相连。

7.根据权利要求3所述的固液气三相一体化检测仪，其特征在于：所述样品处理箱(200)沿工作台(100)的外缘设置，其包括沿工作台(100)宽度方向设置的样品处理室(240)，以及沿工作台(100)长度方向设置的气体处理及控制室(250)，所述热脱附装置(300)和吹扫捕集装置(400)均位于样品处理室(240)内，样品处理室(240)上具有与之一一对应设置的窗口A(241)和窗口B(242)，所述纯水瓶(110)和内标瓶(120)位于与样品处理室(240)相对的一侧。

8.根据权利要求7所述的固液气三相一体化检测仪，其特征在于：所述气体处理及控制室(250)内具有通过隔板分隔形成有井安装区(251)、中间部件安装区(252)和电控件安装区(253)，所述除湿井(210)和捕集井(220)位于井安装区(251)内，所述井安装区(251)内设有用于对捕集井(220) 降温的风扇组A(254)，所述样品处理室(240)内设内对应热脱附装置(300)设有辅助散热的风扇组B(243)，所述电控件安装区(253)内设有用于辅助散热的风扇组C(255)。

9.根据权利要求1所述的固液气三相一体化检测仪，其特征在于：所述抓取机构(500)包括三轴滑动模组(510)，以及固设于该三轴滑动模组(510)的Z向模组(511)上的气缸(520)，所述气缸(520)底部具有沿周向分布的滑块(521)，所述滑块(521)能够在气缸(520)的驱动下沿其径向滑动，各滑块(521)上均具有竖向设置的夹持块(530)；

所述夹持块(530)的内侧具有至少两个沿其高度设置的夹持面(531)，同一夹持块(530)上的夹持面(531)呈阶梯状分布，当气缸(520)驱动滑块(521)向内滑动时，同一高度的夹持面(531)合围形成夹持腔，各夹持腔的内径从上到下逐渐增大。

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