一种自动测汞仪的制作方法

本发明涉及汞测量技术领域，更具体地，涉及一种自动测汞仪。

背景技术：

汞化合物的特有性质在科研和生产领域得到广泛应用，然而汞自身具有毒性、高挥发性、高扩散性、长距离传输性、生物富集性等特点，对生物会造成极大的危害，因此针对样品中汞的检测得到国家的高度重视，并以国家标准的形式规定了环境中汞蒸气的浓度。

在传统测试煤样中的汞元素含量中，通常采用的是原子荧光、电感耦合等离子体质谱仪、原子吸收法、冷原子吸收法或化学方法，主要靠人工操作，由于受到人员的熟悉程度的影响，其测量的结果往往也存在一定的偏差，而且劳动强度大，工作效率较低。其中，在化学方法中常用的是化学消解法，而使用化学消解法时，通常用到硝酸或硫酸等比较危险的化学药品，且在化学消解过程中需要加热且时间长，过程复杂，其中大量环节都依赖实验人员的手工操作，对实验人员素质要求比较高，在繁杂的实验过程中出现误差的可能性高，从而影响测试结果的准确度。

技术实现要素：

本发明提供一种自动测汞仪，用以解决现有技术中测定方法自动化程度较低、工作效率低、劳动强度大以及测量结果精度不高的问题。

本发明提供了一种自动测汞仪，包括：

控制系统、转盘式送样系统和依次连接的燃烧炉、汞捕获系统和检测系统，所述转盘式送样系统、燃烧炉、汞捕获系统和检测系统均与所述控制系统相连；其中，

所述燃烧炉中设有将样品气化的燃烧模块；

所述汞捕获系统中设有相互连接的汞元素捕获装置和将汞元素变为汞蒸气的加热装置，所述汞元素捕获装置所述燃烧炉相连，所述加热装置与所述检测系统相连；

所述检测系统中设有检测汞蒸气的检测池；

所述转盘式送样系统包括含有中空结构的转盘式送样装置和直线运动机构；

所述直线运动机构包括传动机构、送样针、固定所述送样针的送样针固定座和用于支撑所述送样针固定座的支撑杆；所述送样针用于托住样品将所述样品送进所述燃烧炉中，设在所述转盘式送样装置上方，所述支撑杆贯穿所述中空结构延伸至所述转盘式送样装置下方，所述支撑杆的下端与所述传动机构相连。

优选地，所述中空结构的中心与所述转盘式送样装置的旋转中心相同。

优选地，所述转盘式送样装置包括放样转盘、传动装置、电机和含有中空结构的环形导向装置；

其中，所述放样转盘上设有用于装样品的定位槽，所述放样转盘置于所述环形导向装置上，与所述传动装置相连，所述传动装置与所述电机相连，所述电机与所述控制系统相连。

优选地，所述环形导向装置包括环形导轨和若干个用于导向的导轮。

优选地，所述转盘式送样装置还包括对所述放样转盘进行旋转分度的分度装置，所述分度装置与所述控制系统相连。

优选地，所述直线运动机构还包括导向机构和电机；

其中，所述送样针固定座通过支撑杆分别与所述传动机构和所述导向机构相连，所述传动机构与所述电机相连，所述电机与所述控制系统相连。

优选地，所述送样针固定座靠近所述燃烧炉入口的端面设有能与所述燃烧炉入口接触形成密封的结构。

优选地，所述转盘式送样系统中还包括设在接样位处定位槽下方的升降机构；

其中，所述升降机构中设有将样品从所述接样位处定位槽中顶出的顶板；所述放样转盘中含有多个定位槽；所述接样位处定位槽为最靠近所述燃烧炉入口的定位槽。

优选地，所述升降机构还包括直线电机和滑套；

其中，所述直线电机与所述顶板相连，所述顶板设于所述滑套内，沿所述滑套内部上下滑动，所述直线电机与所述控制系统相连。

优选地，所述燃烧模块中还包括装有使汞充分燃烧的催化剂的催化管。

优选地，所述检测系统中还设有将测量后的气体排出的排废气口。

本发明提出的自动测汞仪能自动实现样品中汞的测试，也能实现自动连续多个样品中汞的测试，减轻劳动强度与人力成本，提高工作效率。同时，能更充分利用中空结构的空间，使结构紧凑，节约空间，方便布局。

附图说明

图1为根据本发明一个优选实施例中自动测汞仪的结构示意图；

图2为根据本发明一个优选实施例中直线运动机构的结构示意图；

图3为根据本发明一个优选实施例中转盘式送样装置的结构示意图；

图4为根据本发明一个优选实施例中转盘式送样装置的部分结构俯视图；

图5为根据本发明一个优选实施例中转盘式送样装置的结构示意图；

图6为根据本发明一个优选实施例中环形导向装置的结构示意图；

图7为根据本发明一个优选实施例中升降机构的结构示意图；

图8为根据本发明一个优选实施例中自动测汞仪在样品刚放入放样转盘时的结构示意图；

图9为根据本发明一个优选实施例中自动测汞仪在顶板将坩埚顶出定位槽时的结构示意图；

图10为根据本发明一个优选实施例中自动测汞仪在送样针运动托着坩埚时的结构示意图；

图11为根据本发明一个优选实施例中自动测汞仪在送样针固定座与催化管接触形成密封时的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明提供的自动测汞仪，包括：控制系统10、转盘式送样系统和依次连接的燃烧炉5、汞捕获系统和检测系统，所述转盘式送样系统、燃烧炉5、汞捕获系统和检测系统均与所述控制系统10相连；

所述燃烧炉中设有将样品气化的燃烧模块；

所述汞捕获系统中设有相互连接的汞元素捕获装置和将汞元素变为汞蒸气的加热装置，所述汞元素捕获装置所述燃烧炉5相连，所述加热装置与所述检测系统相连；

所述检测系统中设有检测汞蒸气的检测池8；

所述转盘式送样系统包括含有中空结构的转盘式送样装置2和直线运动机构1；

所述直线运动机构1包括传动机构13、送样针11、固定所述送样针的送样针固定座12和用于支撑所述送样针固定座的支撑杆；所述送样针11用于托住样品将所述样品送进所述燃烧炉中，设在所述转盘式送样装置2上方，所述支撑杆贯穿所述中空结构延伸至所述转盘式送样装置2下方，所述支撑杆的下端与所述传动机构13相连。

在本发明的自动测汞仪中，固定在固定座12的送样针11在支撑杆和传动机构的作用下，将转盘式送样装置2上的样品送入燃烧炉5 中燃烧，使得样品中的汞元素释放出来，生成混合气体，该混合气体进入汞捕获系统中汞元素捕获装置中将混合气体中的汞元素捕获下来，待其它气体排出后，加热装置开始加热，使捕获的汞元素变成汞蒸气，汞蒸气进入检测系统中的检测池进行测量，测量结果反馈给控制系统。

其中，在本发明的自动测汞仪中，转盘式送样装置12含有中空结构，直线运动机构可以与转盘式送样装置交叉设置，并不仅仅局限于只能设置在送样装置的上方，将直线运动结构中的支撑杆贯穿于转盘式送样装置中的中空结构，这样送样针可以设于转盘式送样装置12的上方，其它传动机构等其它结构可以设于转盘式送装置12的下方，有效地解决了占用空间庞大、结构不紧凑的问题。

在本发明中所有实施例中，控制系统用于控制整个测汞仪中各个装置或系统的运动、定位以及数据采集。

本发明的自动测汞仪可以用于常见领域样品中汞的测量，在下述实施例中，以煤质分析领域中煤样中的汞元素含量的检测来详述本发明。

在一个优选实施例中，所述中空结构的中心与所述转盘式送样装置的旋转中心相同，转盘式送样装置各个送样点受力更加均匀。

在本发明的自动测汞仪中，在保证准确送样的前提下，可以使用任意含有中空结构的转盘式送样装置，为了能更准确地送样，在一个优选实施方式中，如图3和图4所示，转盘式送样装置包括用于放样品的放样转盘21、传动装置23、电机24、含有中空结构的环形导向装置26；其中，所述放样转盘21上设有用于装样品的定位槽，所述放样转盘21置于所述环形导向装置26上，与所述传动装置23相连，所述传动装置23与所述电机24相连，所述电机24与所述控制系统10相连。当电机24接收到控制系统10的信号后，通过传动装置23带动放样转盘21旋转，通过环形导向装置26进行导向将放样转盘21中装有样品的定位槽带至放样点。

在本发明的自动测汞仪中，转盘式送样装置还包括安装板25，用于固定安装整个送样装置。

其中，传动装置23可以为皮带传动结构，也可以为齿轮传动结构，如图5所示。

在一个优选实施例中，环形导向装置26包括环形导轨262和若干个用于导向的导轮261，如图6所示，环形导轨262与导轮261配合，形成一个空心旋转中心，用于将放样转盘21送至放样点。

在本发明中，“若干个”指1个或1个以上。

在上述自动测汞仪中，当需要检测待测样品中汞元素含量时，只需将样品放入放样转盘21上，并将放样转盘21上的样品旋转至燃烧炉的入口处即可。

在燃烧炉中，对样品进行燃烧时，通常是将样品装在坩埚中，即将装有样品的坩埚101置于放样转盘21上，所述转盘式送样装置将该坩埚送入燃烧炉中。

为了实现多工位加工且加工更准确，在实施例中转盘式送样装置优选还包括分度装置23，所述分度装置22与所述控制系统10相连。其中，分度装置22通过感应透光与不透光的信号通过控制系统10控制对放样转盘21旋转分度，如图3、图4和图5所示。

当转动一定角度后，分度装置23通过感应透光与不透光的信号，反馈到控制系统10，控制电机25停止工作，而此时放样转盘21正好旋转一个坩埚位，从而更好的实现多个样品的连续的自动测试。

在一个优选实施例中，所述直线运动机构还包括导向机构14和电机15，所述送样针固定座12通过支撑杆分别与所述传动机构13和所述导向机构14相连，所述传动机构13与所述电机15相连，所述电机15与所述控制系统10相连，如图2所示。送样针11用于托着装有样品的坩埚，安装于送样针固定座12上，送样针固定座12通过支撑杆与导向机构14和传动机构13相连，当电机15收到控制系统的信号后，在电机15的驱动下，通过传动机构13带动送样针固定座12，从而带动送样针11，在导向机构14的导向下实现左右往复运动。

其中，传动机构14可以是滚珠丝杆副、同步带轮等。

在优选实施例中，所述送样针11可以托住样品或装有样品的坩埚左右往复运动。优选其横向中心轴与所述燃烧炉入口的横向中心轴在同一水平线上。

在一个优选实施例中，为了检测更准确，所述送样针固定座12靠近所述燃烧炉入口的端面设有能与所述燃烧炉入口形成密封的结构，当直线运动机构1上的送样针11托着坩埚送入燃烧炉的入口处时，送样针11固定座的端面与入口接触形成密封，当检测完成后，密封解除。其中，密封的结构可以为本领域中常用的密封结构，如使用密封圈型式等。

为了实现连续的自动测试多个样品，在一个优选实施例中，所述转盘式送样系统中还包括设在接样位处定位槽下方的升降机构3；其中，所述升降机构中设有将样品从接样位处定位槽中顶出的顶板32；所述放样转盘中含有多个定位槽；所述接样位处定位槽为最靠近所述燃烧炉5入口的定位槽。在该实施例中，样品针将接样位处定位槽中的样品送进燃烧炉中燃烧。当样品用坩埚装时，则将坩埚送进燃烧炉中燃烧。

本发明中的“多个”指2个或2个以上。

在该实施例中，将放有样品的坩埚放置在转盘式送样装置2的接样位处定位槽中时或是将放有样品的坩埚放置在放样转盘的定位槽中，并将其旋转至接样位时，通过升降机构3中顶板32的升降将坩埚顶起，然后直线运动机构1上的送样针11将坩埚托起，送样针11将坩埚送进燃烧炉5中燃烧，当燃烧完成后，燃烧完成的坩埚在直线运动机构1中送样针11的作用下退出燃烧炉5，退回到放样盘上方，此时升降机构3上升顶住坩埚，直线运动机构上的送样针与坩埚脱离，然后直线运动机构1归原位。升降机构3下降，直至坩埚落置于放样转盘的定位槽中。然后放样转盘旋转一坩埚位至接样位，重复上述动作过程，以此类推，完成了连续的自动测试多个样品的测汞。

本发明中的升降机构为本领域中常用的升降装置，在一个优选实施例中，所述升降机构还包括直线电机31和滑套33；其中，所述直线电机31与所述顶板32相连，所述顶板32设于所述滑套33内，沿所述滑套33内部上下滑动，从而实现上下升降的功能，如图7所示。所述直线电机31根据所述控制系统所给出的信号来工作。

在一个优选实施例中，存在于燃烧炉5中的燃烧模块中还包括装有使汞充分燃烧的催化剂的催化管4，该催化管主要对样品如煤样进行燃烧的场所，保证样品如煤样等被充分燃烧。在保证催化功能的前提下，本领域技术人员可以根据需要来设定催化管在燃烧炉中的位置。通常将催化管设在所述燃烧炉的入口处，将送样针将坩埚送入催化管中时，送样针固定座的端面与催化管接触形成密封。

在本发明中的汞元素捕获装置可以为本领域中吸附汞元素的常用装置，在本发明中更优选为齐化组件6，所述齐化组件内设有黄金管、银管和/或铜管等可其它与汞发生反应的材料，将燃烧后得到的混合气体中的汞元素吸附下来，待其它气体排出后，加热装置开始加热，使吸附的汞元素变成汞蒸气。

在本发明中，在加热装置与检测系统中优选使用硅胶管7来连接，用于运输气体。

在本发明中，检测汞蒸气的检测池8优选利用感应光谱原因对汞蒸气的含量进行测量。为了保证连续测量多个样品的准确度，当检测结束后，检测系统中通常还设有将测量后的气体排出的排废气口9，如图1所示。

实施例1

在该实施例的自动测汞仪中，如图8所示，坩埚101放置在放样转盘21的定位槽中。首先，直线运动机构1处于最左位，升降机构3的顶板处于最下位。如图9所示，由升降机构3驱动顶板上升，把坩埚101顶出放样转盘21，这时又如图10所示，由直线运动机构1向前运动至接样位，由送样针11托着坩埚101后，从而实现了坩埚101从放样转盘21的定位槽中转移到了送样针11上。

然后如图11所示，升降机构3下降归位至原来位置，直线运动机构1上的送样针11托着坩埚101送入燃烧炉5的催化管4中进行燃烧，同时送样针固定座21的端面与催化管4接触形成密封。

燃烧炉5中加热进行燃烧，在催化剂的作用下，煤样中的汞元素燃烧中释放出来，生成混合气体，混合气体通过燃烧炉5的尾端进入齐化组件6中，在齐化组件6的黄金管作用下，混合气体中的汞元素吸附下来，待其它气体排出后，齐化组件加热，使吸附的汞元素变成蒸气，进入检测池8中进行测量，测量结果反馈给控制系统。测量后的气体由排废气口排出。其气路用硅胶管相连。

直线运动机构1返回到接样位，此时的升降机构3又上升顶起坩埚101(状态如图10所示)。直线运动机构1继续回退至原位，此时再实现坩埚从送样针11转移到升降机构3的顶板32上(如图9所示)，升降机构3顶着坩埚101一起下降，直到把坩埚101放到放样转盘21的定位槽中，同时升降机构3也下降归位至原来位置状态(如图8所示)。这样完成一个煤样自动燃烧、分析过程。

当准备下一个煤样的测试时，控制系统10发出指令，转盘式送样装置2上的电机24开始工作，驱动传动装置23，从而带动放样转盘21绕环形导向装置26的空心中心转动，当转动一定角度后，分度装置22就会感应透光与不透光的信号，反馈到控制系统10，控制电机24的停止工作，而此时放样转盘21正好旋转一个坩埚位，再由升降机构3上升，重复上述过程，即完成第二个煤样的自动测试过程。以此类推，完成了多个煤样连续的自动测试。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。最后，本发明的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。