一种立式管式炉红外碳硫分析仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于材料中气体元素分析技术领域，特别是提供了一种立式管式炉红外碳硫分析仪;用于碳钢、合金钢、不锈钢、铸铁、球铁等黑色金属，铜、钴、镍等有色金属，镨、钕、镝等稀土金属，水泥、陶瓷、矿石、煤、焦炭、炉渣、催化剂、原油、橡胶等固体和液体无机和有机材料中的碳、硫快速分析。
【背景技术】
[0002]本发明涉及一种管式炉加热系统、全自动加样系统、带真空栗的气路系统和红外检测系统，特别适用于材料中碳和硫组分的分析。
[0003]传统的管式炉碳硫分析仪中加热炉、燃烧管及硅碳棒均采用水平安装模式，样品盛放在瓷舟中，手动推入燃烧管内，通氧燃烧，然后进行分析。水平安装的燃烧管和加热元件在高温和重力影响下容易变形、断裂;冷态的瓷舟在推入高温燃烧管时，也会造成燃烧管由于温差过大引起断裂，从而大大缩短了燃烧管和硅碳棒的使用寿命。另外传统方法中使用瓷舟盛放样品，使用空间有限，样品容易遗撒，样品燃烧后的产物容易飞溅或遗漏在燃烧管中，从而使燃烧管的使用寿命缩短。
[0004]传统的定位装置只采用光电传感器单一定位方式。由于传送带在传送过程中存在位置误差，导致定位不准；
[0005]传统的气路设计采用氧气单向供气，炉膛水平结构，样品燃烧过程不充分，时间长，通常需要3?5分钟。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种立式管式炉红外碳硫分析仪，采用垂直安装的高温加热炉和全自动加样系统，适用于材料中碳、硫组分的快速分析。
[0007]本发明包括管式炉加热系统1，全自动加样系统，带真空栗气路系统，红外检测系统，信号采集及信号处理系统。
[0008]全自动加样系统安装在管式炉加热系统1的下方，将盛有样品的坩祸推送到燃烧管内；真空栗安装在气路末端，实现整个气路系统气流的稳定;红外检测系统7安装在管式炉加热系统1和真空栗之间，对燃烧后的分析气中的二氧化碳和二氧化硫进行检测;数据采集和控制系统通过数据连接线分别与温控装置18、红外检测系统7、全自动加样装置8连接，对信号进行控制和采集。
[0009]本发明由全自动加样系统送入立式管式炉的待测样品在通氧气条件下被加热燃烧，释放出来的C02、S02混合气体由真空栗抽取，载入处在恒温环境的红外检测系统进行检测，红外检测系统的信号由数据采集卡采集并经计算机进行运算处理最终得到待测样品中碳和硫的质量分数。
[0010]其中，管式炉加热系统1由炉膛2、硅碳棒3、燃烧管4、温控装置18组成。四根硅碳棒3均匀分布在炉膛2内，环绕在炉膛2中心的燃烧管4四周，对其进行加热，加热温度由安装在系统内部的温控装置18调节控制；
[0011]全自动加样系统由全自动加样装置8、坩祸5、气缸推送装置6组成。坩祸5放置在气缸推送装置6的上端，全自动加样装置8在气缸推送装置6左侧水平位置(正视图)；全自动加样装置8由激光传感器发射器19，激光传感器接收器20，链条式传送带21，花瓣式限位装置22，机械手23，电机24、i甘祸5组成。激光传感器发射器19和接收器20分别安装在链条式传送带21的两侧，坩祸5放置在链条式传送带21上，花瓣式限位装置22与链条式传送带21同步转动，转速由安装在链条式传送带21下方的电极24控制，内侧的机械手23得到指令后自动抓取坩祸5;
[0012]带真空栗气路系统由真空栗9、炉前气路净化系统10、氧枪气11、炉室气12、载气入口 13、炉后气路净化系统14、分析气出口 17组成。载气(氧气)由载气入口 13进入分析仪，经过炉前净化系统10分为氧枪气11和炉室气12分别从上下两端进入燃烧管4，分析气由出口17排出经过炉后气路净化系统14，最后由真空栗9抽取，保持3L/min的流量；
[0013]数据采集及控制系统由数据采集及控制模块15、计算机系统16组成。数据采集及控制模块15与计算机系统16通过数据线连接。
[0014]本发明的碳硫分析仪中管式炉加热系统采用垂直的安装模式，其中，燃烧管(4)和硅碳棒(4)均为垂直安装；防止燃烧管和硅碳棒在工作时由于重力原因在中间高温部位发生变形或断裂。
[0015]本发明的碳硫分析仪中管式炉系统采用上下两端进气，分别为从上端吹入的氧枪气和下端吹入的炉室气。
[0016]本发明的碳硫分析仪采用陶瓷坩祸作为样品装载容器，每次分析坩祸由气缸垂直推送到燃烧管高温区，样品被加热燃烧。坩祸与燃烧管不接触，避免急剧的温差变化导致燃烧管开裂。
[0017]本发明的碳硫分析仪采用全自动(或手动)加样系统作为样品加载机构。通过计算机可以选择采用手动或全自动加样系统。手动加样系统中每次分析由人工取下或放置坩祸。全自动加样系统中由机械手抓取位于坩祸定位杯上的坩祸，实现坩祸的取放。
[0018]本发明的碳硫分析仪中全自动加样系统采用激光和机械相结合的定位方式，保证坩祸的取放位置准确。独创的花瓣式限位装置与链条式传送带上的坩祸同步运行，实现了对坩祸位置误差的补偿。
[0019]本发明的碳硫分析仪中全自动加样系统采用链条式传送带实现坩祸的传送。传动链条采用智能控制的电机带动，保证每次坩祸的顺序定位，传动链条保证10个-500个坩祸的自动传动。
[0020]本发明的碳硫分析仪中气路采取载气和真空栗联合工作的开环模式，通过控制真空栗的抽速实现气流的稳定。
[0021]本发明的碳硫分析仪中检测系统采用不分光红外检测器，通过检测燃烧产物中的二氧化碳和二氧化硫实现样品中碳和硫的含量检测。
[0022]本发明碳硫分析仪中采用计算机控制的信号采集及信号处理系统，实现被测二氧化碳和二氧化硫的标定和检测。
[0023]与现有技术相比，本发明具有如下优点:
[0024]1.垂直安装的管式炉一一保证燃烧管和硅碳棒的使用寿命更持久；
[0025]2.气缸垂直推送的坩祸装载样品一一坩祸与燃烧管不接触，保证燃烧更充分，结果更可靠；
[0026]3.氧枪气和炉室气相结合的双向气流供气系统一一保证分析时间小于90秒，分析更加快速；
[0027]4.载气和真空栗联合工作的开环模式一一保证流量更稳定；
[0028]5.激光和机械相结合的定位方式一一保证坩祸的取放位置准确；
[0029]6.智能控制的自动加样系统一一可实现10-500个坩祸的自动传动及分析。
【附图说明】
[0030]图1为本发明碳硫分析仪中的结构示意图。其中，管式炉加热系统1、管式炉炉膛2、硅碳棒3、燃烧管4、坩祸5、气缸推送装置6、红外检测器7、全自动加样装置8、真空栗9、炉前气路净化系统10、氧枪气11、炉室气12、载气入口 13、炉后气路净化系统14、数据采集及控制模块15、计算机系统16、分析气出口 17、温控装置18。
[0031]载气(氧气)由载气入口13进入分析仪，经过炉前净化系统10去除载气中的杂质。然后分为两路，分别是氧枪气11和炉室气12从上下两端进入燃烧管4。燃烧管4和硅碳棒3安装在管式炉炉膛2内，且燃烧管4在炉膛中间位置，硅碳棒3环绕在燃烧管四周对其加热，加热温度由温控装置18控制。样品盛在坩祸5内，由气缸推送装置6推送进入燃烧管中间高温区。坩祸5由全自动加样装置8夹持放在气缸推送装置6上。分析气由分析气出口 17经过炉后气路净化系统14进入红外检测器7，真空栗9在气路末端抽取