一种气体自动连续采集系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种气体采集设备，特别是涉及一种气体自动连续采集系统，属于环 境监测设备领域。
【背景技术】
[0002] 大气污染物采样分为两类，一是粒子状污染物的采样、二是气体或蒸汽状污染物 的采样。采集气体状或蒸汽状污染物常用的方法有直接采集法、液体采集法和固体采集法。 直接采集法是用采样袋、真空采样瓶或注射器直接把气体状污染物采集在容器里。其中，使 用注射器采气具有较明显优越性，是采气操作中常用手段。其主要原因在于使用注射器采 集气体时，注射器中的气体样品可直接注入气体分析仪器，避免二次抽气，较采样袋或真空 采样瓶节省时间也减少样品污染可能性。然而，采用注射器采集气体样品时，由于需要频繁 替换注射器，因而目前的实验中大多采用手工作业。
[0003] 申请公布号为CN 103389229 A、名称为"一种气体自动采集装置"的中国发明专利 申请公开了一种气体自动采集装置。该装置包括设备主体外壳、储备室、采气注射器、条形 气室、外连接转化器、蓄电设备、控制系统、抽拉机构、挤压机构、轮盘机构和三通自闭器。该 装置使用轮盘机构用于采气注射器的更换与运转，通过抽拉机构、挤压机构、轮盘机构和三 通自闭器之间的配合可控制采气注射器自动采集气体，从而达到自动、连续采气的目的。该 装置至少存在四方面缺陷：1)结构复杂，整个设置运转需要4台直流电机配合运行，易发生 各机构不能同步运转的情形，增加装置运行故障的概率；2)抽拉机构与三通阀的打开关闭 机构分别运行，通过控制系统控制两者的运行节奏，缺乏一致性，因而不能解决采气过程中 洗气（即采样前先排出气道里残存的气体）的技术问题；3)尽管在优化设计中轮盘的上部 周边可以均匀安装多个注射器，但在装置运转时，由于没有解决凹形卡槽与注射器活塞柄 间的自动联接与脱离问题，因此采样过程中多个注射器的替换操作并不能自动完成。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种结构简单、同步控制性高、能够 真正实现连续自动采样的气体采集装置。
[0005] 本发明的第一个目的是提供一种结构简单、能够增进同步性控制的气体自动采集 装置，其技术方案如下：
[0006] -种气体自动连续采集系统，包括抽挤机构、控制系统与采气机构，所述抽挤机构 包括抽挤电机、往复移动卡槽机构、旋转取样机构，其特征在于：
[0007] 所述抽挤电机转子与往复移动卡槽机构机械联接，抽挤电机转子交替正反转动带 动往复移动卡槽机构往复移动；
[0008] 所述旋转取样机构主体是转轮，转轮中部与轮轴转动联接；转轮外表面沿轴向安 装注射器，注射器活塞柄与往复移动卡槽机构间歇联接，所述往复移动卡槽机构沿转轮轴 向往复移动；
[0009] 采气机构包括微气室、采气针管；所述微气室与采样区气体联通，所述采气针管安 装在注射器针管头，并随往复移动卡槽机构的往复移动刺入或脱出微气室；
[0010] 所述控制系统包括电源与控制电路，所述电源为抽挤电机供电，所述控制电路控 制抽挤电机转子正反转动角度、间隔时间、次数。
[0011] 上述气体自动连续采集系统由控制系统控制抽挤电机带动系统各机构的运转。在 供电条件下，抽挤电机转子在正反两个方向交替转动。随着抽挤电机转子正反转动，与抽挤 电机联接的往复移动卡槽机构同步往复移动，从而与旋转取样机构主体转轮上安装的注射 器实现间歇联接，并对注射器活塞柄产生推拉力，完成注射器内气体的采进与排出。控制系 统的控制电路采用电子时间控制器，如双延时继电器，控制转子正反转动角度及间隔时间。 依据注射器的规格可以计算出往复移动卡槽机构完成一次气体的采进与排出需要完成的 往复移动距离，进而计算出转子正反旋转的角度、交替时间、次数。采气机构的采气针管安 装在注射器上，随往复移动卡槽机构的往复移动刺入或脱出微气室。
[0012] 上述气体自动连续采集系统中，往复移动卡槽机构通过连接轴与抽挤电机转子两 端连接，连接轴两端分别与轨道移动联接。连接轴随抽挤电机转子间隔正反转动带动抽挤 电机沿轨道往复移动，进行实现往复移动卡槽机构在转轮轴向上的往复移动。往复移动卡 槽机构的凹形卡槽与注射器活塞柄通过弹性卡扣间歇联接，实现对注射器活塞柄的推拉。
[0013] 本发明进一步的目的是解决气体采集过程中多个注射器自动替换的问题，进一步 改进是增加换向机构，具体技术方案如下：
[0014] 上述气体自动连续采集系统，抽挤机构还包括换向机构；换向机构分别与往复移 动卡槽机构、转轮联接，将往复移动卡槽机构沿转轮轴向的往复移动转换为转轮绕轮轴间 歇转动。
[0015] 系统中增加换向机构后，换向机构将往复移动卡槽机构沿转轮轴向的往复移动换 向，转换为转轮绕轮轴间歇转动，实现系统在一个抽挤电机带动下往复移动卡槽机构与旋 转取样机构在不同运动方向上的同步配合。利用控制电路的电子时间控制器，设置转子正 反转动角度、交替时间、次数，可以设置往复移动卡槽机构往复运动与转轮旋转运动间的配 合步骤，当往复移动卡槽机构与转轮带动注射器完成一次气体采集后，转轮旋转使相邻的 下一个注射器转动到采样位点，实现注射器替换，继续采样。
[0016] 为解决注射器替换过程中注射器活塞柄与凹形卡槽联接与脱离的问题，凹形卡槽 的设计可进一步优化。具体是：凹形卡槽近注射器活塞柄的面开有中孔，孔径略大于注射器 活塞柄外径，孔周有弹性卡扣件。随着凹形卡槽的往复移动，注射器活塞柄在转轮轴向上穿 过中孔并与弹性卡扣件间歇联接。中孔两侧沿转轮外周切向开有缺口，当转轮旋转时，已在 转轮轴向上与凹形卡槽卡接的注射器活塞柄沿转轮外周切向从缺口脱出凹形卡槽。当相邻 的下一个注射器转动到采样位点时，凹形卡槽从转轮轴向上与注射器活塞柄卡接。
[0017] 进一步地，转轮近往复移动卡槽机构端头有与注射器安装位置相对应且数量相等 的棘齿，换向机构的驱动杆与棘齿间歇联接；转轮外表面有与棘齿位置相对应且数量相等 的转轮止口；换向机构的制动杆与转轮止口间歇联接。换向机构的驱动杆随往复移动卡槽 机构运动时，拨动棘齿从而使转轮转动。当转轮转动一定角度时，换向机构的制动杆与转轮 止口联接，将转轮制动。换向机构通常采用换向杠杆设计，利用换向连杆使往复移动卡槽机 构在移动过程中带动与固定点转动联接的旋转扳机转动，旋转扳机再分别带动与各自与固 定点转动联接的驱动杆、制动杆转动，从而拨动或制动转轮。
[0018] 在系统运行过程中，由抽挤电机带动的往复移动卡槽机构的每一次往复移动并非 都需要进行注射器的采气或排气操作，本发明进一步的目的是解决往复移动卡槽机构始终 发生的往复移动与注射器采气、排气的配合问题，进一步的技术方案如下：
[0019] 上述气体自动连续采集系统，采气机构还包括三通阀、拨转机构，三通阀联接在注 射器针管头与采气针管之间，拨转机构拨动三通阀柄间歇旋转。由拨转机构拨动三通阀柄 的旋转时间及角度，可以使注射器针管头与采样区气体联通或隔断。再利用控制电路控制 拨转机构拨动三通阀柄的时间及角度，与挤抽电机转子的运动相配合，便能实现系统整体 采气过程的控制。
[0020] 在完全采气过程中，注射器需要进行采气、排气、洗气等步骤，注射器柄与凹形卡 槽也会发生联接、分离等动作。因此，上述气体自动连续采集系统对注射器的安装结构进一 步优化，具体方案是：系统还包括注射器安装器；注射器安装器固定在转轮外周，包括I、 II安装件，I、