一种微波消解仪及其安全锁式压力传感器的制作方法
本实用新型涉及微波消解技术领域，具体涉及一种应用在微波消解仪上的安全锁式压力传感器及一种应用该种安全锁式压力传感器的微波消解仪。
背景技术：
微波消解通常是指利用微波加热封闭容器中的消解液(各种酸、部分碱液以及盐类)和试样从而在高温增压条件下使各种样品快速溶解的湿法消化。
微波消解有密闭容器反应和微波加热这两个特点，决定了其完全、快速、低空白的优点，但不可避免地带来了高压(可能过压的隐患)、消化样品量小的不足。高压(最高可达100-150bar)、高温(通常180-240℃)、强酸蒸汽给实验者、工作人员带来了安全方面的心理压力。
本申请的申请人在多年涉及该技术相关的生产研发过程中，发现现有技术至少存在如下技术问题：
微波消解仪在工作完成后，具有其自身的泄压过程，但有时可能会出现压力传感器显示故障或测量有误，而导致实验者、工作人员在压力未泄至安全压力时，就先行拔掉压力传感器，从而导致高压酸液泄露，造成设备损伤和人员安全损失。
另外，还有一种情况，即压力传感器的接入端的螺纹或连接件长期使用产生一定的磨损、腐蚀(尤其由于微波消解仪内部的酸液压力环境，该腐蚀发生非常频繁)，导致螺纹等连接件固定不牢，从而导致微波消解仪工作过程中，该压力传感器受到微波消解仪内部的高压影响而被挤出接入口位置，造成高压的酸液喷发泄露等严重的实验、工作事故。
另外需要一提的是，上述的传感器显示故障或测量有误的情况多源自于纯电子控制的微波消解仪上，当这类纯电子控制的微波消解仪的控制模块判断错误或自身不稳定发生故障时，微波消解仪自身的安全性能就会明显失控。
技术实现要素：
本实用新型因此提供了一种安全锁式压力传感器，其能够解决现有情况下工作人员在未泄压完成时拔掉压力传感器造成高压酸液泄露、仪器损坏或由于压力传感器自身接入元件磨损腐蚀造成接入固定不牢，容易在工作中受到微波消解仪内部的高压而被挤出接入位置造成高压酸液泄露、仪器损坏的难题。
本实用新型还提供了一种微波消解仪，其应用了上述的安全锁式压力传感器，因而同样能够解决现有情况下工作人员在未泄压完成时拔掉压力传感器造成高压酸液泄露、仪器损坏或由于压力传感器自身接入元件磨损腐蚀造成接入固定不牢，容易在工作中受到微波消解仪内部的高压而被挤出接入位置造成高压酸液泄露、仪器损坏的难题。
为解决上述技术问题，本实用新型可采用如下技术方案：
提供一种安全锁式压力传感器，包括有：一压力传感器1，包括有一接入端和一导线，所述接入端内部设置有压力敏感元件，所述接入端为所述压力传感器用以插入微波消解仪的一端；所述接入端远离所述导线的一端设置有一空心圆柱体结构，该空心圆柱体结构上包括绕其周向一圈的一凹槽；所述安全锁式压力传感器还包括有一安全锁机构2，用于对连接入微波消解仪的所述压力传感器1的所述接入端进行辅助固定，所述安全锁机构2具有一底座20，设置在微波消解仪上；一包裹件25，其外壁固定连接所述底座20，所述包裹件25靠近所述压力传感器1的一侧设置有一通孔；一固定膜片22，固定连接在所述包裹件25的内壁上；一感压膜片21，与所述固定膜片22相对设置，该感压膜片21滑动连接所述包裹件25；一弹簧23，连接在所述感压膜片21与所述固定膜片22之间；一推杆26，其可伸缩地穿设于所述包裹件25的所述通孔内，与所述包裹件25滑动连接；及至少一连接件24，设置于所述感压膜片21和所述推杆26之间，用于在所述感压膜片21因为受到压力而向所述固定膜片22一侧靠近时，带动所述推杆26朝所述凹槽处靠近。所述推杆26与所述通孔的滑动连接，所述感压膜片21也与所述包裹件25的滑动连接，该两处的滑动连接使得包裹件25形成一密封的内环境。同理这两个位置的滑动连接共同确保了安全锁机构包裹件25内外环境之间的压力差，避免安全锁机构效果受损实现由所述微波消解仪产生的压力控制所述安全锁机构运作；
其中，所述压力传感器1可在微波消解仪上拆卸，而所述安全锁机构2固定在微波消解仪的机壳上，当所述压力传感器1连入微波消解仪，随后开启微波消解仪进入工作状态，当微波消解仪内的压力升至一预定阀值时，其压力足够推动所述感压膜片21克服所述弹簧23的阻力，压缩所述弹簧23并带动所述推杆26，所述推杆26穿入所述接入端的所述凹槽中，完成对所述压力传感器1的辅助固定。当微波消解仪消解完成时，此时泄压达到一预定阀值后，被压缩的弹簧23恢复形变的力大于微波消解仪内部传递给感压膜片21的压力时，弹簧推动感压膜片21回到原位置，21感压膜片带动推杆26脱离出压力传感器1的凹槽，此时即为开锁。
进一步地，所述包裹件25与所述感压膜片21之间的缝隙处设置有一滑动密封圈。该滑动密封圈可以为滑动轴承浮动密封圈，优选采用聚酰亚胺浮动密封圈，以使达到适应微波消解仪中的高温环境，其尺寸稳定，有较高绝缘效果，自润滑且耐磨性能足够。用以保证感压膜片在所述包裹件之内滑动的过程，感压膜片四周边缘与包裹件之间的密封性，防止高压气体过多地进入感压膜片与固定膜片之间的区域，使得压力差变小，本实用新型设计的效果受损。该滑动密封圈也可以直接改选h62油甩铜环。
进一步地，所述推杆26与所述通孔之间的缝隙处设置有一第二滑动密封圈。
进一步地，所述固定膜片22具有至少一支撑片，该支撑片由所述固定膜片22的中心沿径向向外延伸，连接所述包裹件25的内壁。从而使所述固定膜片22与所述包裹件25及所述底座20相对固定。
进一步地，所述推杆26靠近所述固定膜片22的一侧设置有一支撑面，该支撑面通过所述连接件24连接所述感压膜片21。
进一步地，所述感压膜片21为一圆台形结构，所述圆台形结构靠近所述固定膜片22为第一截面，所述圆台形结构远离所述固定膜片22的一面为第二截面，所述第二截面大于所述第一截面。
进一步地，所述弹簧23为等节距螺旋式压缩弹簧。
本实用新型还提供了一种微波消解仪，包括有一机壳，作为所述微波消解仪的外壳；一转盘，设置在所述机壳内部；一消解罐，设置在所述转盘上；所述微波消解仪上安置有一安全锁式压力传感器。转盘优选，同轴单向旋转的模式，其可适配多种罐位的转子。
进一步地，所述机壳具有一内胆层和一外壳层，所述安全锁式压力传感器安置在所述内胆层上。该双层结构中，所述安全锁式压力传感器安置在所述内胆层上。压力传感器是自外壳层的外侧插入该内侧，其接入端螺纹旋紧后，接入端的凹槽部分刚好对应到安全锁机构2的推杆前方。
进一步地，所述内胆层由不锈钢构成，所述外壳层由耐腐pfa制氟龙喷涂而成。优选可采用60～70l范围内的方形工业设计腔体，内部可采用2mm厚316不锈钢加工，表面6层杜邦特氟龙喷涂，具有较强的抗冲击和耐腐蚀能力，而且炉腔易清洁，使用寿命和安全性较高。
上述安全锁式压力传感器及微波消解仪的有益效果包括：
本实用新型提供了一种安全锁式压力传感器，当微波消解仪内的压力升至一预定阀值时，其压力足够推动所述感压膜片克服所述弹簧的阻力，压缩所述弹簧并带动所述推杆，所述推杆穿入所述接入端的所述凹槽中，完成对所述压力传感器的辅助固定。当微波消解仪消解完成时，此时泄压达到一预定阀值后，被压缩的弹簧恢复形变的力大于微波消解仪内部传递给感压膜片的压力时，弹簧推动感压膜片回到原位置，感压膜片带动推杆脱离出压力传感器的凹槽，该操作原理及设计使得该安全锁式压力传感器在使用时具备一定的安全性。
其中，安全锁机构部分属于一纯机械结构，当泄压设备的电子控制模块本身出现故障时，此时可能出现泄压未完全，但电子设备显示泄压已完成或显示出一个错误的压力值，而操作人员遭受错误指示导致提前拔出压力传感器时，依然由于本实用新型中的感压膜片受到内部压力而推动推杆锁紧压力传感器的机械结构从而保持锁死接入端部分，防止未泄压完成时该接入端被拔出或因受到内部巨大压力而被喷出，从而出现重大工作事故或造成仪器的损坏。
本实用新型还提供了一种微波消解仪，其由于运用了该种安全锁式压力传感器，而提高了自身在带压工作过程中的可靠性以及安全性。
附图说明
图1为本实用新型一实施方式中安全锁机构2与压力传感器1的接入端的凹槽之间位置关系示意图(未锁住时)；用以示出安全锁机构2外部无压力状态时，感压膜片21在初始位置、弹簧23没有发生弹性形变时安全锁机构2还未锁入压力传感器1的接入端的凹槽时的情况；
图2为本实用新型一实施方式中安全锁机构2锁住压力传感器1时的立体示意图(锁住时)；用以示出安全锁机构2的感压膜片21在受到微波消解仪内部压力后，感压膜片21受到压力从而通过连接件24推动推杆26插入接入端的凹槽，实现锁住压力传感器1的原理；
图3为图2将包裹件25的侧壁透视后的立体图；用以与图3形成对照，进一步说明图3实施方式中的工作原理；
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本实用新型。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。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，都应当属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的全篇描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“垂直”“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示或本领域技术人员通用的称呼的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本实用新型和简化描述，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、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本实用新型的具体保护范围。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1，图1为本实用新型一实施方式中安全锁机构2与压力传感器1的接入端的凹槽之间位置关系示意图(未锁住时)，用以示出安全锁机构2外部无压力状态时，感压膜片21在初始位置、弹簧23没有发生弹性形变时的情况。该实施例中，该安全锁式压力传感器包括有压力传感器1和安全锁机构2。
其中，所述压力传感器1用于接入微波消解仪来测量微波消解仪内部温度，并通过导线传递到微波消解仪外部的仪表或控制系统中，该压力传感器1伸入微波消解仪的头端设置了一空心圆柱体结构，而在空心圆柱体结构的周向上设置一绕其周向一圈的一道环形凹槽，该凹槽处用于被安全锁机构2中伸出的缩紧部件插入从而完成锁紧功能。
所述安全锁机构2用于在微波消解仪的工作状态下内部压力达到一定阀值以上时辅助固定接入微波消解仪的压力传感器1，其具有一底座20，设置在微波消解仪上；一包裹件25，其外壁固定连接所述底座20，所述包裹件25靠近所述压力传感器1的一侧设置有一通孔；一固定膜片22，固定连接在所述包裹件25的内壁上；一感压膜片21，与所述固定膜片22相对设置，该感压膜片21滑动连接所述包裹件25；一弹簧23，连接在所述感压膜片21与所述固定膜片22之间；一推杆26，其可伸缩地穿设于所述包裹件25的所述通孔内，与所述包裹件25滑动连接；及六片连接件24，设置于所述感压膜片21和所述推杆26之间，用于在所述感压膜片21因为受到压力而向所述固定膜片22一侧靠近时，带动所述推杆26朝所述凹槽处靠近。
另外，所述包裹件25内部可以抽取为近乎真空的情况，当微波消解仪的箱内压力挤压感应膜片21运动时，包裹件25内没有空气，不会阻碍该压力挤压运动，当然也可以通过在包裹件25的侧壁上开设一通孔，并使该通孔连接一个起衡压作用的导气管，该导气管的另一端通向微波消解仪外侧来确保当感压膜片25向内运动时，包裹件25内的空气有地方可以排放。
可选的是，所述包裹件25与所述感压膜片21之间的缝隙处设置有一第一滑动密封圈，还可优选的是，所述推杆26与所述通孔之间的缝隙处设置有一第二滑动密封圈。
其中，所述第一滑动密封圈或第二滑动密封圈可以为滑动轴承浮动密封圈，优选采用聚酰亚胺浮动密封圈，以使达到适应微波消解仪中的高温环境，其尺寸稳定，有较高绝缘效果，自润滑且耐磨性能足够。用以保证感压膜片21在所述包裹件25之内滑动的过程，感压膜片21四周边缘与包裹件25之间的密封性，防止高压气体过多地进入感压膜片21与固定膜片22之间的区域，使得压力差变小，本实用新型设计的效果受损。该滑动密封圈也可以直接改选h62油甩铜环。
以下，介绍该安全锁式压力传感器的工作原理：
请参阅图1、图2及图3，图2为本实用新型一实施方式中安全锁机构2锁住压力传感器1时的立体示意图(锁住时)；用以示出安全锁机构2的感压膜片21在受到微波消解仪内部压力后，感压膜片21受到压力从而通过连接件24推动推杆26插入接入端的凹槽，实现锁住压力传感器1的原理；图3为图2将包裹件25的侧壁透视后的立体图；用以与图2形成对照，进一步说明图3实施方式中的工作原理。
在图1中，所述安全锁式压力传感器处于未锁定状态时，所述压力传感器1通过接入端上的螺纹从外侧接入微波消解仪的内壁中，此时微波消解仪内部还未进行高压工作，因而安全锁机构2处于自然状态，感压膜片21未受压，推杆26也未做相应的锁止操作。
在图2及图3中，当所述压力传感器1连入微波消解仪后，微波消解仪内的压力推动所述感压膜片21克服所述弹簧23的阻力，感压膜片21向固定膜片22的方向推动，压缩所述弹簧23的同时推动所述推杆26，所述推杆26穿入所述接入端的所述凹槽中，完成对所述压力传感器1的辅助固定。
其中，该安全锁式压力传感器在未锁定状态向锁定状态切换的过程中，包裹件25与固定膜片22、底座20三者为固定的整体，感压膜片21与推杆26为产生了位移的运动整体，直至所述推杆26穿入所述凹槽中，该所述安全锁机构2实现对压力传感器1的辅助固定形成锁定状态。随后，当微波消解仪消解完成后进入泄压过程，当该微波消解仪泄压后的内部压力达到一预定阀值，被压缩的弹簧23恢复形变的力大于微波消解仪内部传递给感压膜片21的压力，弹簧23推动感压膜片21回到原位置，感压膜片21带动推杆26脱离出压力传感器1的凹槽，该安全锁式压力传感器恢复至未锁定状态。
请重新参阅图3，接下来根据图3的透视图做本实用新型方案中部分可选内容的说明。
可优选的是，所述固定膜片22具有至少一支撑片，该支撑片由所述固定膜片22的中心沿径向向外延伸，连接所述包裹件25的内壁。从而使所述固定膜片22与所述包裹件25及所述底座20相对固定。
可优选的是，所述推杆26靠近所述固定膜片22的一侧设置有一支撑面，该支撑面通过所述连接件24连接所述感压膜片21。
可优选的是，所述感压膜片21设计为一圆台形结构，所述圆台形结构靠近所述固定膜片22为第一截面，所述圆台形结构远离所述固定膜片22的一面为第二截面，所述第二截面大于所述第一截面。
可优选的是，所述弹簧23为等节距螺旋式压缩弹簧。该种等节距螺旋式压缩弹簧使其被感压膜片21推动的过程是均匀平稳的。
还可优选的是，所述弹簧23也可以是液压件圆柱螺旋压缩弹簧、压缩气弹簧等。
另外:市面上公知技术中部分微波消解仪的工作压力为8～13mpa(最高为15mpa)，本例中选用10mpa此时可以将所述固定膜片22朝外的截面选用3㎡～5㎡的规格。如选用3㎡时，此时该朝外的截面受到10^7pa*3＝3*10^7n的力，由于需要将等节距螺旋式压缩弹簧均匀受力压至压力传感器的凹槽内实现锁止，因此需要一个与压缩弹簧参数公式
本实用新型中还提供了一种微波消解仪(图未示)，其包括有机壳、转盘和消解罐。
其中，所述机壳作为所述微波消解仪的外壳，在机壳的内侧安置有安全锁式压力传感器(其中安全锁机构2设置在内侧，压力传感器1部分是由外侧孔插入的，虽然连接在其中，但也可以从微波消解仪内拔出)。
可选的是，机壳具有一内胆层和一外壳层，所述安全锁式压力传感器的安全锁机构2安置在所述内胆层上。压力传感器1是自外壳层的外侧插入该内侧，其接入端螺纹旋紧后，接入端的凹槽部分刚好对应到安全锁机构2的推杆26伸展后可扣住的位置。
优选的是，内胆层由不锈钢构成，所述外壳层由耐腐pfa制氟龙喷涂而成。进一步优选可采用60～70l范围内的方形工业设计腔体，内部可采用2mm厚316不锈钢加工，表面6层杜邦特氟龙喷涂，具有较强的抗冲击和耐腐蚀能力，而且炉腔易清洁，使用寿命和安全性较高。整个微波消解仪的可选设备中(与测压元件压力传感器1配套的诸多设备)，优选现有技术中常用的全罐ir温度监测系统，改系统可监测所有消解罐的温度，从而直观了解消解过程中样品的温度，将自身罐体6秒扫描一次，显示精度在±2℃，实现同时测压测温的动态监控，互相协调增加系统稳定性。
所述转盘设置在所述机壳内部。转盘优选同轴单向旋转的模式，其可适配安置多种罐位的转子。
所述消解罐用于搭载消解用的样品，设置在所述转盘上。
以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。
本实用新型中的附图标号及附图均是为了本实用新型在申请过程中以及之后为本领域技术人员阅读时能够方便理解本实用新型及其相关工作而做出的努力，并不构成对部件必然出现位置及连接关系的限定。
本实用新型的保护范围以权利要求书为准。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
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