一种超低温冷凝富集系统的制作方法

文档序号:16865295发布日期:2019-02-15 20:08阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种超低温冷凝富集系统,其特征在于,包括:

除水管路系统,包括除水管,以及除水管加热装置,其中除水管包括第一管路层,设置在所述第一管路层的外侧的第二管路层,所述第二管路层用于将冷量传递至所述第一管路层上,对所述第一管路层制冷,使通过所述第一管路层内的采样气体中的水蒸气冷凝在所述第一管路层的内壁上,实现采样气体除水,所述除水管加热装置用于对所述第一管路层加热使冷凝在所述第一管路层内的水蒸气蒸发,实现除水管干燥;

富集解析管路系统,包括富集解析管,以及富集解析管加热装置,其中富集解析管包括第三管路层,套设在所述第三管路层的外侧的第四管路层,所述第三管路层的进气端与所述第一管路层的出气端连通,所述第四管路层用于将冷量传递至所述第三管路层上,对所述第三管路层制冷,使通过所述第三管路层内的采样气体中的目标物质冷凝在所述第三管路层的内壁上,实现目标物质的富集,所述富集解析管加热装置用于对所述第三管路层加热使冷凝在所述第三管路层的目标物质进行加热解析;

冷源提供装置,与所述第二管路层、所述第四管路层分别连接,为所述第二管路层、所述第四管路层提供所需冷量;

控制系统,分别与所述冷源提供装置、所述除水管加热装置、所述富集解析管加热装置电连接,通过控制所述冷源提供装置、所述除水管加热装置、所述富集解析管加热装置工作实现采样气体除水模式、采样气体中目标物质冷凝富集模式、目标物质加热解析模式,以及除水管加热干燥模式。

2.根据权利要求1所述的一种超低温冷凝富集系统,其特征在于,还包括用于检测气体的检测仪器,所述检测仪器与所述第三管路层的出气端连通,所述控制系统与所述检测仪器电连接,控制所述检测仪器工作。

3.根据权利要求1所述的一种超低温冷凝富集系统,其特征在于,所述第一管路层、所述第三管路层均为导体,所述除水管加热装置包括分别与所述第一管路层的两端电连接的两除水管电源接触端子,以及分别与除水管电源电连接的两个除水管加热电源接触器,所述第二管路层冷凝时,所述除水管加热电源接触器与对应的所述除水管电源接触端子断开连接,所述第一管路层加热时,所述除水管加热电源接触器与对应的所述除水管电源接触端子接通形成闭合回路;

所述富集解析管加热装置包括分别与所述第三管路层的两端电连接的两富集解析管电源接触端子,以及分别与富集解析管电源电连接的两个富集解析管加热电源接触器,所述第四管路层冷凝富集时,所述富集解析管加热电源接触器与对应的所述富集解析管电源接触端子断开连接,所述第三管路层加热解析时,所述富集解析管加热电源接触器与对应的所述富集解析管电源接触端子接通形成闭合回路。

4.根据权利要求3所述的一种超低温冷凝富集系统,其特征在于,所述除水管加热电源接触器包括

除水管连接端,与除水管电源连接,两个所述除水管加热电源接触器的两个所述除水管连接端其中一个连接除水管电源的正极,另一个连接除水管电源的负极;

除水管电磁继电器,包括除水管滑动杆及缠绕于所述除水管滑动杆上的除水管电磁线圈,所述除水管电磁线圈通电时,产生使所述除水管滑动杆向上运动的电磁力以使连接在所述除水管滑动杆上端的所述除水管连接端与所述除水管电源接触端子连通;

除水管偏压件,连接在所述除水管滑动杆上,在所述除水管滑动杆向上运动时,所述除水管偏压件产生偏压力,在所述除水管电磁线圈断电时,所述除水管滑动杆在所述偏压力的作用下向下运动以使连接在所述除水管滑动杆上端的所述除水管连接端与所述除水管电源接触端子分离;

和/或

所述富集解析管加热电源接触器包括

富集解析管连接端,与富集解析管电源连接,两个所述富集解析管加热电源接触器的两个所述富集解析管连接端其中一个连接富集解析管电源的正极,另一个连接富集解析管电源的负极;

富集解析管电磁继电器,包括富集解析管滑动杆及缠绕于所述富集解析管滑动杆上的富集解析管电磁线圈,所述富集解析管电磁线圈通电时,产生使所述富集解析管滑动杆向上运动的电磁力以使连接在所述富集解析管滑动杆上端的所述富集解析管连接端与所述富集解析管电源接触端子连通;

富集解析管偏压件,连接在所述富集解析管滑动杆上,在所述富集解析管滑动杆向上运动时,所述富集解析管偏压件产生偏压力,在所述富集解析管电磁线圈断电时,所述富集解析管滑动杆在所述偏压力的作用下向下运动以使连接在所述富集解析管滑动杆上端的所述富集解析管连接端与所述富集解析管电源接触端子分离。

5.根据权利要求4所述的一种超低温冷凝富集系统,其特征在于,所述控制系统包括:

传感器,包括用于监测所述除水管的温度的除水管温度传感器,以及用于监测所述富集解析管的温度的富集解析管温度传感器;

中央控制单元,对监测的所述除水管温度传感器的数据,通过PID算法输出PWM信号给所述除水管电磁继电器,所述除水管电磁继电器通过控制闭合占空比控制加热功率输出,实现对所述除水管的精确控温;所述中央控制单元对所述富集解析管温度传感器检测到的数据进行处理,通过PID算法输出PWM信号给所述富集解析管电磁继电器,所述富集解析管电磁继电器通过控制闭合占空比控制加热功率输出,实现精确控温;

人机界面,与所述中央控制单元通讯连接。

6.根据权利要求1所述的一种超低温冷凝富集系统,其特征在于,所述第一管路层与所述第二管路层之间设有绝缘层,和/或所述第三管路层与所述第四管路层之间设有绝缘层。

7.根据权利要求6所述的一种超低温冷凝富集系统,其特征在于,所述第一管路层和/或所述第三管路层为钝化不锈钢毛细管或外套设不锈钢管的石英管。

8.根据权利要求7所述的一种超低温冷凝富集系统,其特征在于,所述第一管路层和/或第三管路层内设有吸附性涂层。

9.根据权利要求6所述的一种超低温冷凝富集系统,其特征在于,所述第二管路层和/或所述第四管路层为铜管。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的一种超低温冷凝富集系统,其特征在于,所述第一管路层、所述第三管路层的两端分别连接有用于连接采样气路的密封接头。

11.根据权利要求1-8中任一项所述的超低温冷凝富集系统,其特征在于,

所述冷源提供装置包括制冷系统,以及冷源分配系统;

所述制冷系统的制冷冷头适于与第四管路层连接,为第四管路层提供冷量;所述冷源分配系统为导热结构,其一端与所述制冷系统连接,另一端与一个第二管路层连接,为所述第二管路层提供的制冷温度高于所述制冷冷头为所述第四管路层提供的制冷温度;

或所述冷源分配系统具有第一导热结构,第二导热结构,其中所述第一导热结构的一端与所述制冷系统的制冷冷头连接,另一端与所述第二管路层连接,所述第二导热结构的一端与所述制冷系统的制冷冷头连接,另一端与所述第四管路层连接,所述第一导热结构为所述第二管路层提供的制冷温度高于所述第二导热结构为所述第四管路层提供的制冷温度。

12.根据权利要求11所述的一种超低温冷凝富集系统,其特征在于,所述制冷系统包括热声低温制冷机,所述制冷冷头与所述制冷机的回热器的低温端连接、所述导热结构与所述制冷机的回热器的低温端与高温端之间的部分连接。

13.根据权利要求12所述的一种超低温冷凝富集系统,其特征在于,所述导热结构包括导热环,所述导热环套接在所述回热器外部,且所述导热环与所述回热器的连接位置与所述回热器的低温端间距设置。

14.根据权利要求13所述的一种超低温冷凝富集系统,其特征在于,所述导热结构还包括导热支架,所述导热支架的一端与所述导热环连接,另一端与副冷头连接,所述副冷头适于与所述第二管路层连接。

15.根据权利要求12所述的一种超低温冷凝富集系统,其特征在于,所述导热结构包括热阻机构,所述热阻机构的一端与所述制冷冷头连接,另一端与所述第二管路层连接。

16.根据权利要求11所述的一种超低温冷凝富集系统,其特征在于,所述制冷系统包括混合工质节流超低温制冷机,所述导热结构包括与所述第二管路层连接的副冷头,以及在将所述制冷机的回热器与所述副冷头连通的冷介质循环管路。

17.根据权利要求11所述的一种超低温冷凝富集系统,其特征在于,所述制冷冷头通过第一固定器与所述第四管路层连接,所述导热结构通过第二固定器与所述第二管路层对应连接。

18.根据权利要求1-9中任一项所述的超低温冷凝富集系统,其特征在于,还包括绝热系统,所述除水管、所述富集解析管设置于所述绝热系统内,所述绝热系统用于隔绝所述除水管、所述富集解析管与外界热交换。

19.根据权利要求18所述的一种超低温冷凝富集系统,其特征在于,所述绝热系统包括真空密闭容器,设置在所述真空密闭容器外的真空泵,控制所述真空泵抽真空的电磁阀,所述真空密闭容器上预留有密封的电气接口、管路接口,所述除水管路系统、所述富集解析管路系统安装于所述真空密闭容器中,所述控制系统通过所述电磁阀控制所述真空泵工作。

20.根据权利要求18所述的一种超低温冷凝富集系统,其特征在于,所述绝热系统包括密闭容器,以及填充在所述密闭容器内的绝热材料,所述除水管、所述富集解析管安装于所述密闭容器中,所述密闭容器上设有充气口,以及预留有密封的电气接口、管路接口。

21.根据权利要求20所述的一种超低温冷凝富集系统,其特征在于,所述密闭容器内设有干燥剂。

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