一种色谱与光谱仪器多气路自动供气装置的制作方法

[0001]
本发明实施例涉及检测设备领域，具体涉及一种色谱与光谱仪器多气路自动供气装置。


背景技术：

[0002]
光谱检测设备电感等离子体质谱仪(icp-ms)用于无机元素的检测，使用高纯氩气(ar)作为反应气体和载气，检测时用量大，耗气量15l/min～20l/min。实验室一般采用杜瓦罐或者钢瓶氩气作为仪器的气源。如使用杜瓦罐供气，杜瓦罐虽然具备储气量大的优点，可连续使用约一周，但是其价格高，且不使用的时候，由于罐体吸热，罐内液氩蒸发泄压，会在1个月内耗尽。实际检测工作中，对于小批量样品，使用杜瓦罐供气会造成浪费。如使用钢瓶氩气供气，虽然不使用时不造成气体损失，但一瓶气仅能使用3～4个小时，对于大批量样品，使用钢瓶氩气需要频繁更换，造成仪器停机，使用效率下降，用气成本升高。实验室通常使用单气路供气，无论使用哪一种方式供气，均会造成用气成本偏高。对于如何保持不间断供气的情况下更换气瓶，也尚无解决方案。


技术实现要素：

[0003]
为此，本发明实施例提供一种色谱与光谱仪器多气路自动供气装置，以解决现有的供气方式存在无法合理利用气源造成用气成本高的问题。
[0004]
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种色谱与光谱仪器多气路自动供气装置，所述色谱与光谱仪器多气路自动供气装置包括气路更换装置，所述气路更换装置包括具有空腔的壳体、第一挡片、第二挡片和设置于所述空腔中部的气动密封阀板，所述气动密封阀板包括转动板和密封板，所述密封板的边沿设置有密封圈，所述转动板的下边沿通过销轴与所述壳体的底部铰接，所述转动板的上边沿通过销轴与所述密封板的下边沿铰接；所述壳体的侧壁上设置有分别与空腔连通的第一进气口和第二进气口，所述第一进气口与所述第二进气口分别位于所述气动密封阀板的两侧，所述第一进气口设置有第一气阀，所述第二进气口设置有第二气阀，所述壳体的顶部设置有与空腔连通的供气接口；所述第一挡片和所述第二挡片分别对称地设置于空腔内，所述第一挡片与所述第二挡片分别位于所述气动密封阀板的两侧，并与所述壳体的侧壁和底部密封连接；所述密封板用于分别与第一挡片或第二挡片密封配合。
[0005]
进一步地，所述色谱与光谱仪器多气路自动供气装置还包括第一压力调节阀和第二压力调节阀，所述第一压力调节阀的出气口通过管线与所述第一气阀连通，所述第二压力调节阀的出气口通过管线与所述第二气阀连通。
[0006]
进一步地，所述色谱与光谱仪器多气路自动供气装置还包括报警装置，所述报警装置包括三通连接件和报警器，所述三通连接件的三个接口分别通过管线与供气接口、报警器、检测设备连接。
[0007]
进一步地，所述检测设备为电感耦合等离子体质谱仪、气相色谱仪、气相色谱与质
谱联用仪、气相色谱-串联质谱仪或高效液相色谱-串联质谱仪。
[0008]
进一步地，所述报警器为气体压力报警器或可燃气体报警器。
[0009]
进一步地，所述壳体的顶部还设置有与空腔连通的上排气口，所述壳体的底部设置有与空腔连通的下排气口，所述上排气口和所述下排气口分别设置有密封堵头或安全阀。
[0010]
进一步地，所述壳体呈半球体或半圆柱体。
[0011]
进一步地，所述第一挡片和所述第二挡片均呈c字形或凹字形。
[0012]
本发明实施例具有如下优点：本发明实施例的色谱与光谱仪器多气路自动供气装置，适用于为电感耦合等离子体质谱仪(icp-ms)、气相色谱仪(gc)、气相色谱与质谱联用仪(gc-ms)等多种色谱及光谱分析仪器提供多气路、可选气路的供气装置，适用于以于氩气、氦气、氢气、氮气、空气作为载气或反映气的其它装置；既解决了单一气路无法满足复杂实验需求而造成检测成本的上升的问题；同时，可以通过气动控制，实现连续供气和不影响气体流量的情况下，自动更换气路，降低了人工更换气源、气路必须停机的人力与时间成本。
附图说明
[0013]
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
[0014]
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
[0015]
图1为本发明实施例提供的色谱与光谱仪器多气路自动供气装置的结构示意图；
[0016]
图2为本发明实施例提供的气路更换装置的结构示意图；
[0017]
图3为本发明实施例提供的密封板与第二挡片密封配合时气路更换装置的结构示意图；
[0018]
图4为本发明实施例提供的报警装置的结构示意图；
[0019]
图5为本发明实施例提供的密封板与第一挡片密封配合时色谱与光谱仪器多气路自动供气装置的结构示意图；
[0020]
图6为本发明实施例提供的密封板与第二挡片密封配合时色谱与光谱仪器多气路自动供气装置的结构示意图；
[0021]
图7为本发明一优选实施例提供的气路更换装置的结构示意图。
[0022]
附图标记说明：100、气路更换装置；200、第一压力调节阀；300、第二压力调节阀；400、报警装置；500、第一气源；600、第二气源；700、检测设备；10、第一挡片；11、第二挡片；12、气动密封阀板；13、壳体；41、报警器；42、三通连接件；121、转动板；122、密封板；123、第一销轴；124、第二销轴；131、第一进气口；132、第二进气口；133、第一气阀；134、第二气阀；135、供气接口；136、上排气口；137、下排气口。
具体实施方式
[0023]
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
[0024]
如图1所示，色谱与光谱仪器多气路自动供气装置包括气路更换装置100、第一压力调节阀200和第二压力调节阀300，气路更换装置100包括壳体13、第一挡片10、第二挡片11和气动密封阀板12，壳体13呈半球体，壳体13的内部具有空腔，空腔也呈半球体，壳体13的侧壁上设置有分别与空腔连通的第一进气口131和第二进气口132，第一进气口131与第二进气口132对称设置，且分别位于气动密封阀板12的两侧，第一进气口131设置有第一气阀133，第一气阀133用于控制第一进气口131的打开与关闭，第二进气口132设置有第二气阀134，第二气阀134用于控制第二进气口132的打开与关闭，第一气阀133与第二气阀134的初始状态均为关闭状态。壳体13的顶部设置有与空腔连通的供气接口135和上排气口136，壳体13的底部设置有与空腔连通的下排气口137，本实施例中上排气口136和下排气口137分别设置有密封堵头，上排气口136和下排气口137用于空腔内压力过高时泄压以及更换气体种类排气使用。供气接口135用于为检测设备700输出气体，检测设备700为电感耦合等离子体质谱仪、气相色谱仪、气相色谱与质谱联用仪、气相色谱-串联质谱仪、高效液相色谱-串联质谱仪等需要使用气体作为载气或反应气色谱或光谱分析仪器。
[0025]
如图2所示，气动密封阀板12包括转动板121和密封板122，密封板122呈半圆形，密封板122的半径稍小于空腔的半径，密封板122的边沿设置有密封圈。转动板121的下边沿通过第一销轴123与壳体13的底部铰接，转动板121的上边沿通过第二销轴124与密封板122的下边沿铰接。第一挡片10和第二挡片11均呈c字形，第一挡片10和第二挡片11分别对称地设置于空腔内，第一挡片10和第二挡片11与壳体13的底部之间的夹角均为45
°
，第一挡片10与第二挡片11分别位于气动密封阀板12的两侧，第一挡片10与第二挡片11到气动密封阀板12的距离相等，第一挡片10和第二挡片11分别与壳体13的侧壁和底部焊接连接，当然也可采用一体成型设计。密封板122用于分别与第一挡片10或第二挡片11密封配合，以使第一进气口131与空腔隔断或第二进气口132与空腔隔断。
[0026]
第一压力调节阀200和第二压力调节阀300用于调节气体压力以符合仪器使用条件，第一压力调节阀200的出气口通过管线与第一气阀133连通，第一压力调节阀200的进气口通过管线与第一气源500连接，第一气源500、第一压力调节阀200、第一气阀133及管线构成第一供气线路，第二压力调节阀300的出气口通过管线与第二气阀134连通，第二压力调节阀300的进气口通过管线与第二气源600连接，第二气源600、第二压力调节阀300、第二气阀134及管线构成第二供气线路。
[0027]
进一步地，如图1和4所示，色谱与光谱仪器多气路自动供气装置还包括报警装置400，报警装置400包括三通连接件42和报警器41，三通连接件42的三个接口分别通过管线与供气接口135、报警器41、检测设备700连接，本实施例中报警器41为气体压力报警器。
[0028]
工作原理：如图6所示，使用同种气体供气时，首先用密封堵头封闭上排气口136和下排气口137，电感耦合等离子体质谱仪(icp-ms)载气为氩气(ar)，使用钢瓶氩气作为第一气源500，钢瓶氩气一般为40l，压力为13mpa，储存氩气约5200l(常压下)。使用液氩罐作为
第二气源600，液氩罐的质量一般为231kg，气态氩常压下的密度为1.78kg/m3，储存氩气的量约129800l(常压下)。当检测样品的数量较少时，检测时长为数小时，钢瓶氩气可满足需求，使用液氩罐则形成浪费。故选择第一供气线路的气体供气，首先调整第一压力调节阀200至700kpa，此压力值略低于检测设备700使用压力的上限值，打开第一气阀133；此时由于气动密封阀板12左侧的气压大于右侧的气压，气动密封阀板12在气压的作用下偏向空腔右侧，转动板121围绕第一销轴123从中立垂直位向右转动90
°
与壳体13的底部重合，同时密封板122从中立垂直位向右转动45
°
抵靠于第二挡片11，并与第二挡片11密封配合，此时，第一供气线路打开，第二供气线路关闭，检测设备700使用第一供气线路的钢瓶氩气进行供气。
[0029]
如图3、5所示，当检测样品数目较大时，第一气源500不能满足仪器使用需求，需要在第一供气线路的钢瓶氩气接近用完时，自动更改为第一供气线路供气。此时，具体做法为，在第一供气线路正在供气的情况下，调整第二供气线路的第二压力调节阀300至600kpa，此压力处于检测设备700用气压力使用范围的中间位置，且低于第一压力调节阀200的压力700kpa，调整气体压力报警器报警阀值为550kpa，接近检测设备700用气压力的下限值，低于第二压力调节阀300的压力600kpa，打开第二气阀134，由于气动密封阀板12左侧的压力高于右侧的压力，密封板122在气压的作用下继续与第二挡片11密封配合，随着气体不断消耗至接近用完，第二供气线路的气源内气体不足以维持检测设备700的用气压力700kpa，气动密封阀板12左侧的压力逐渐降低，当降低至600kpa，与右侧的压力相等时，密封板122被气体推开，与第二挡片11分离，第二供气线路自动打开，随着左侧气体压力继续下降，气动密封阀板12在气压的作用下偏向空腔左侧，转动板121围绕第一销轴123从中立垂直位向左转动90
°
与壳体13的底部重合，同时密封板122从中立垂直位向左转动45
°
抵靠于第一挡片10，与第一挡片10密封配合，此时，第一供气线路关闭，第二供气线路处于打开状态，检测设备700开始使用第二供气线路的液氩罐供气。为防止气体耗尽导致检测设备700熄火和损坏，气体压力报警器在气体压力降低至接近检测设备700用气压力的下限值550kpa时报警，使操作人员可以立刻关闭检测设备700或更换气体，防止检测设备700损坏。空腔内部空间可以储存一定量的气体，保证了气路自动更换过程连续不间断供气和不影响气体流量，也保证了报警时有充足时间关闭检测设备700。
[0030]
进一步地，在本发明的一个优选实施例中，如图7所示，上排气口136和下排气口137使用安全阀代替密封堵头，对于气相色谱仪(gc)，可使用不同种类气体氮气(n2)和氦气(he)作为载气，当第一供气线路与第二供气线路提供气体种类不同时，安装放气压力大于第一压力调节阀200和第二压力调节阀300的安全阀，更换气路时，先关闭需要更换气路的第一气阀133或第二气阀134，当完成自动气路更换后，将第一压力调节阀200或第二压力调节阀300的气压调至高于安全阀的压力，安全阀自动打开放气，待被更换气路的气体排空，再次调节第一压力调节阀200或第二压力调节阀300的气压低于安全阀，完成气路更换。如果是氮气替代氦气，因为氮气密度大于氦气，氮气在空腔内下沉，使用上排气口136的安全阀从壳体13的上部排出氦气。如果是氦气替代氮气，则反之。这样既完成了自动气路更换，也保证气体纯度不受影响。
[0031]
进一步地，在本发明的一个优选实施例中，报警器41为可燃气体报警器，气相色谱质谱联用仪(gc-ms)可使用氦气(he)和氢气(h2)作为载气，当使用氢气作为载气时，可燃气
体具有一定的危险性，所以使用可燃气体报警器替代压力气体报警器，对装置及仪器接头处潜在的泄漏危险进行预警，从而提高供气装置的安全性。
[0032]
进一步地，在本发明的一个优选实施例中，壳体13呈半圆柱体，壳体13内部的空腔也呈半圆柱体，本实施例中转动板121和密封板122均为矩形板状结构，第一挡片10和第二挡片11均呈凹字形板状结构，而供气装置的其它部件与上述实施例相同。
[0033]
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。