一种分区控制水浴加热智能氮吹仪及其使用方法与流程

1.本发明涉及水浴加热氮吹仪技术领域，尤其涉及一种分区控制水浴加热智能氮吹仪及其使用方法。


背景技术：

2.水浴氮吹仪主要用于液相、气相及质谱分析中的样品制备，广泛应用于农药残留分析、食品、环境、制药、皮革、纺织品等行业。氮吹仪通常将氮气吹入加热样品的表面进行样品浓缩，具有省时省力、操作方便、易于控制等优点。水浴氮吹仪主要是利用氮气本身不活泼可起到隔绝氧气防止样品氧化的作用，样品底部采用水浴加热，顶部用氮气进行吹扫，通过氮气的快速流动可以打破液体上空的气液平衡，使液体挥发浓缩速度加快从而迅速挥发，达到让样品快速浓缩的目的。
3.目前投入使用的水浴氮吹仪水浴加热器作为一个整体，水浴氮吹仪拥有不同规格，如样品位数为6 位、12 位和24位等，使用者根据自己需要处理的样品数量选择不同样品位数的水浴氮吹仪，无形中增加了使用者的采购负担和采购成本；另外，如果购买的是样品位数为24位的水浴氮吹仪，而在实际使用中偶尔只需用12位，余下的空位同时被加热也会增加能耗造成浪费。因此现有的水浴氮吹仪在使用时，无法根据实际的使用需求进行灵活选用使用区域，且在实际操作中受到外界因素干扰会遇到个别待处理样品容器的氮吹浓缩程度与其他待处理样品容器不同步，导致试验操作放缓影响整体进度。
4.为此，们设计出了一种分区控制水浴加热智能氮吹仪及其使用方法来解决以上问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的现有的水浴氮吹仪在使用时，无法根据实际的使用需求进行灵活选用使用区域，处理样品时难以保持同步浓缩的缺点，而提出的一种分区控制水浴加热智能氮吹仪及其使用方法。
6.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种分区控制水浴加热智能氮吹仪，包括水浴加热箱，所述水浴加热箱圆周面的一侧设置有控制板，水浴加热箱的腔体通过分隔板均匀分隔成若干加热区域，每个所述加热区域内设置有温度传感器，且每个加热区域底部均独立设置有加热器，所述分隔板一端与所述水浴加热箱的圆周面密封固定连接，另一端与固定基座密封固定连接，所述分隔板之间活动安装有样品托架，所述固定基座上部安装有样品夹盘和氮气分配盘，所述氮气分配盘设置成若干个独立的扇形供气区，所述扇形供气区与所述加热区域在上下对应，所述氮气分配盘上端设置有进气分配阀，所述进气分配阀一端与进气管连通，另一端设置若干分支管，所述分支管通过第一气管与所述扇形供气区连通，分支管上设置有电动流量控制阀，所述电动流量控制阀与所述控制板电性连接，所述扇形供气区上设置有若干出气嘴，所述出气嘴通过第二气管与气针连通，所述气针的上端部设置有手动流量调节阀。
7.进一步的，所述控制板的面板上设置有用于控制设备用电的电源开关、用于控制每个所述加热区域的温度调节旋钮、用于显示每个所述温度传感器监测数值的温度显示屏、用于控制每个所述分支管内氮气流量的流量控制器以及用于显示每个所述分支管内氮气流量的流量显示屏，所述电动流量控制阀通过控制线与所述流量控制器电性连接，且所述控制线靠近所述固定基座的一侧设置有转接头一和转接头二，所述转接头一和转接头二之间插接配合，所述转接头二的连接线依次穿过所述分隔板和控制板与所述流量控制器建立连接，所述转接头二藏设于所述固定基座的螺纹安装槽内。
8.进一步的，所述水浴加热箱为圆柱形桶体结构，在所述水浴加热箱圆周面上除所述控制板以外的其他区域上设置有透明板和连接支撑板，所述透明板和连接支撑板之间间隔设置，所述分隔板一端与所述连接支撑板密封固定连接，所述分隔板内部填充有隔热垫层，相邻两个所述分隔板之间为一个独立的所述加热区，沿所述固定基座的轴线方向开设有滑动槽，所述滑动槽位于两个所述分隔板在所述固定基座交点的中部，在所述连接支撑板上均匀开设有若干安装孔，所述安装孔位于所述分隔板两侧，所述滑动槽上均匀开设有若干限位槽，所述限位槽的宽度大于所述滑动槽的宽度，且每个所述限位槽在水平方向上的高度与每个所述安装孔的高度一一对应。
9.进一步的，所述样品托架为三分之一的圆环形板状结构，样品托架的中部内侧延伸固定设置有承托支板，样品托架的两端一侧均设置有第一插接头，沿样品托架的板体中间线开设有若干用于承托样品容器的承托孔，在所述承托支板的顶端设置有第二插接头。
10.进一步的，所述透明板为高硼硅玻璃板，所述控制板、透明板和连接支撑板的底端部均密封嵌设入所述水浴加热箱的底座箍圈上，顶端部均密封嵌入顶箍圈内。
11.进一步的，所述固定基座上螺纹安装有高度调节支架，所述样品夹盘和氮气分配盘自下向上依次套设安装于所述高度调节支架上。
12.进一步的，所述样品夹盘设置上下两层，样品夹盘中部设置有安装盘，所述安装盘通过扇形连接件与所述样品夹盘固定连接，所述安装盘套设螺纹安装固定在所述高度调节支架上，所述样品夹盘包括样品容器夹口和约束弹簧，所述样品容器夹口均匀分布于所述样品夹盘的外圆周上，所述约束弹簧套设于所述样品夹盘的上下两层之间。
13.进一步的，所述气针包括针头部和调节管，所述调节管上部与所述手动流量调节阀连接，下部贯穿所述氮气分配盘后与所述针头部连接，所述调节管与所述氮气分配盘贯穿部分设置有橡胶约束套垫，所述调节管沿橡胶约束套垫上下活动，所述氮气分配盘上的扇形供气区通过固定圆环与套管连接，所述套管套设在所述高度调节支架上，且套管上设置有高度调节件，所述高度调节件贯穿通过所述套管与所述高度调节支架相抵。
14.一种分区控制水浴加热智能氮吹仪的使用方法，所述使用方法包括以下步骤：s1步骤：设备安装、首先根据待处理样品容器的规格高度调节样品托架位于水浴加热箱腔体内的安装高度，将样品托架两端的第一插接头插设在两个相邻分隔板之间的两侧安装孔上，该安装孔需保持位于同一水平高度，并在与上述安装孔高度一致的限位槽上放置承托片，然后将第二插接头沿滑动槽自上向下滑动至安装有承托片的限位槽上，转接头一和转接头二插接安装后，将高度调节支架螺纹安装在固定基座的螺纹槽内，依次将样品夹盘和氮气分配盘从高度调节支架上端穿设，样品夹盘上的安装盘螺纹安装在高度调节支架上，通过套管调节氮气分配盘在高度调节支架的安装高度后，拧动高度调节件与高度
调节支架相抵，从而固定氮气分配盘；s2步骤：加热预热、根据所要处理的样品容器的数量选择水浴加热箱内所要使用的加热区域，并向加热区域内注入加热液体，并将样品容器放置在加热区域上方的样品夹盘上，样品容器底部被样品托架所承托，接通外部电源，启动电源开关并开启温度调节旋钮启动加热器并设定加热区域内所需加热温度值，加热区域内的温度传感器同步实时将加热区域内的加热液体的温度通过温度显示屏进行显示，直至加热区域内的加热液体温度达到温度调节旋钮设定的温度值，加热器停止对加热液体加热，当温度下降至设定温度值以下时，加热器再次对加热液体进行加热，以保障加热区域内的加热液体温度值保持恒定；s3步骤：样品氮吹浓缩、调节气针上的调节管的高度，使针头部插入样品容器内，将进气管与外部氮源连通，通过流量控制器控制放置有样品容器的样品夹盘上方的分支管内氮气流量，流量显示屏实时显示分支管内氮气的流量，进行样品吹扫工作，直至浓缩完成。
15.进一步的，所述s3步骤中，在对样品容器进行氮气吹扫浓缩过程中，通过调节手动流量调节阀单独对个别气针的氮气流量进行调整，以避免个别对样品容器因外界因素导致的氮吹浓缩进程不统一，确保全部样品进行氮气吹扫浓缩统一完成。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明结构设计巧妙，有效利用了水浴加热箱的结构特征，通过对水浴加热箱的分隔设置多个加热区域，每个加热区域内可根据待样品的特性设定不同的水浴加热温度，并对氮气分配盘进行优化分隔出与加热区域对应的气体管路系统，且每个管路系统相互独立工作，对加热区域内的同种样品进行相同操作、不同样品进行差别化氮吹浓缩操作，大大提高了试验人员单位时间内的工作效率，同时也降低了设备采购成本。
17.本发明通过在进气管上设置进气分配阀，将气体通过分支管单独引流至每个单独供气系统内，并通过在分支管上设置电动流量控制阀，通过流量控制器对进气量进行智能控制，克服人为手动调节不精确的缺陷，另通过单独在每个气针顶部设置手动流量调节阀，可对每个气针的通气流量进行微调，灵活根据所要处理的样品的浓缩要求进行适应性调整，有效解决外界因素对样品容器浓缩进度的干扰，使得每个加热区域内的样品氮吹浓缩进度保持一致，有利于提高氮吹浓缩试验效率。
附图说明
18.图1为本发明提出的一种分区控制水浴加热智能氮吹仪的整体结构示意图；图2为本发明提出的一种分区控制水浴加热智能氮吹仪的氮气分配盘管路连接关系示意图；图3为本发明提出的一种分区控制水浴加热智能氮吹仪的水浴加热箱结构示意图；图4为本发明提出的一种分区控制水浴加热智能氮吹仪的样品夹盘及氮气分配盘与高度调节支架之间的安装关系示意图；图5为本发明提出的一种分区控制水浴加热智能氮吹仪的样品托架的结构示意图。
19.图中各标号：10、水浴加热箱；101、控制板；102、透明板；103、连接支撑板；104、分
隔板；105、固定基座；106、滑动槽；107、安装孔；108、限位槽；109、温度传感器；11、底座箍圈；110、顶箍圈；12、电源开关；13、温度调节旋钮；14、流量控制器；15、温度显示屏；16、流量显示屏；17、套管；18、高度调节件；19、高度调节支架；20、样品夹盘；201、安装盘；202、扇形连接件；21、样品容器夹口；22、约束弹簧；23、样品托架；231、承托支板；232、承托孔；233、第一插接头；234、第二插接头；30、氮气分配盘；31、气针；311、针头部；312、调节管；313、橡胶约束套垫；32、第二气管；33、扇形供气区；331、固定圆环；34、进气分配阀；35、手动流量调节阀；36、出气嘴；37、分支管；371、电动流量控制阀；372、控制线；373、转接头一；374、转接头二；38、第一气管；39、进气管。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
21.实施例一：如图1和图3所示，一种分区控制水浴加热智能氮吹仪，包括水浴加热箱10，水浴加热箱10为圆柱形桶体结构，水浴加热箱10圆周面的一侧设置有控制板101，在水浴加热箱10圆周面上除控制板101以外的其他区域上设置有透明板102和连接支撑板103，透明板102和连接支撑板103之间间隔设置，水浴加热箱10的腔体通过分隔板104均匀分隔成若干加热区域，每个加热区域内设置有温度传感器109，且每个加热区域底部均独立设置有加热器；本实施例中，透明板102为高硼硅玻璃板，既能保证加热时的耐高温特性，也能够方便实验操作员随时观察水浴加热箱10内加热液体的消耗情况，防止干烧，避免加热器干烧，烧坏水浴加热箱10。为了保持水浴加热箱10的密封性能，在控制板101、透明板102和连接支撑板103的底端部均密封嵌设入水浴加热箱10的底座箍圈11上，顶端部均密封嵌入顶箍圈110内。
22.分隔板104一端与水浴加热箱10的圆周面密封固定连接，另一端与固定基座105密封固定连接，本实施例中，分隔板104一端与连接支撑板103密封固定连接，另一端与固定基座105密封固定连接，分隔板104内部填充有隔热垫层，可有效降低各加热区域内的加热液体的温度影响，相邻两个分隔板104之间为一个独立的加热区域。
23.如图3和图5所示，分隔板104之间活动安装有样品托架23，样品托架23为三分之一的圆环形板状结构，样品托架23的中部内侧延伸固定设置有承托支板231，样品托架23的两端一侧均设置有第一插接头233，沿样品托架23的板体中间线开设有若干用于承托样品容器的承托孔232，在承托支板231的顶端设置有第二插接头234。
24.为了便于调节样品托架23在水浴加热箱10内的安装高度，沿固定基座105的轴线方向开设有滑动槽106，滑动槽106位于两个分隔板104在固定基座105交点的中部，在连接支撑板103上均匀开设有若干安装孔107，安装孔107位于分隔板104两侧，滑动槽106上均匀开设有若干限位槽108，限位槽108的宽度大于滑动槽106的宽度，且每个限位槽108在水平方向上的高度与每个安装孔107的高度一一对应，样品托架23可灵活安装在对应水平高度上的安装孔107及限位槽108上，用于根据所要处理的样品容器规格大小，调整样品托架23与水浴加热箱10顶部的高度，以满足样品托架23的承托孔232刚好对样品容器进行承载。
25.如图1和图4所示，固定基座105的上部安装有样品夹盘20和氮气分配盘30，本实施例中，固定基座105上螺纹安装有高度调节支架19，样品夹盘20和氮气分配盘30自下向上依
次套设安装于高度调节支架19上。
26.样品夹盘20设置上下两层，样品夹盘20中部设置有安装盘201，安装盘201通过扇形连接件202与样品夹盘20固定连接，安装盘201套设螺纹安装固定在高度调节支架19上，样品夹盘20包括样品容器夹口21和约束弹簧22，样品容器夹口21均匀分布于样品夹盘20的外圆周上，约束弹簧22套设于样品夹盘20的上下两层之间。
27.气针31包括针头部311和调节管312，调节管312上部与手动流量调节阀35连接，下部贯穿氮气分配盘30后与针头部311连接，调节管312与氮气分配盘30贯穿部分设置有橡胶约束套垫313，调节管312沿橡胶约束套垫313上下活动，氮气分配盘30上的扇形供气区33通过固定圆环331与套管17连接，套管17套设在高度调节支架19上，且套管17上设置有高度调节件18，高度调节件18贯穿通过套管17与高度调节支架19相抵，从而实现对套管17的固定作用。
28.如图2所示，氮气分配盘30设置成若干个独立的扇形供气区33，扇形供气区33与加热区域在上下对应，氮气分配盘30上端设置有进气分配阀34，进气分配阀34一端与进气管39连通，另一端设置若干分支管37，分支管37通过第一气管38与扇形供气区33连通，本实施例中，第一气管38为弹性螺旋可拉伸式的通气管路，使得氮气分配盘30能够沿高度调节支架19上下灵活移动，而不影响各管路之间的输气，分支管37上设置有电动流量控制阀371，电动流量控制阀371与控制板101电性连接，扇形供气区33上设置有若干出气嘴36，出气嘴36通过第二气管32与气针31连通，气针31的上端部设置有手动流量调节阀35，手动流量调节阀35可对每个气针31进行气体流量微调。
29.需要说明的是，如图1所示，控制板101的面板上设置有用于控制设备用电的电源开关12、用于控制每个加热区域的温度调节旋钮13、用于显示每个温度传感器109监测数值的温度显示屏15、用于控制每个分支管37内氮气流量的流量控制器14以及用于显示每个分支管37内氮气流量的流量显示屏16，电动流量控制阀371通过控制线372与流量控制器14电性连接，控制线372通过高度调节支架19内部腔室穿过，且控制线372靠近固定基座105的一侧设置有转接头一373和转接头二374，转接头一373和转接头二374之间插接配合，转接头二374的连接线依次穿过分隔板104和控制板101与流量控制器14建立连接，转接头二374藏设于固定基座105的螺纹安装槽内，转接头一373可藏设在高度调节支架19内部腔室内。
30.本实施例中，在水浴加热箱10内通过分隔板104设置了三个加热区域，将氮气分配盘30分设成三个扇形供气区33、每个加热区域对应一个扇形供气区33和一个分支管37，因此每个加热区域均包括一个加热器、一个温度调节旋钮13、一个流量控制器14、一个温度显示屏15、一个流量显示屏16、一个温度传感器109、一个分支管37和一个扇形供气区33；即本实施例中，有三个相互独立的水浴加热氮吹浓缩控制模块，每个加热区域能够相互独立工作，灵活根据所要处理的样品的浓缩要求进行适应性调整，一方面减轻了设备采购成本，另一方面极大的提高了实验操作的便利性，为了确保水浴加热箱10使用的安全性能，在水浴加热箱10底部设置有防干烧装置，防干烧装置利用温控器内的一个双金属片在95～100℃时会逐渐弯曲变形，当达到100℃时弯曲变形度足以使加热器断开电源，当水浴加热箱10内无加热液体或加热液体被烧干，则防干烧装置受到高温影响作用，自动切断电源，阻止加热器进一步加热烧坏水浴加热箱10，进一步的，除本实施例说明外，还可以在水浴加热箱10内设置有用于监测加热液体水位高度的水位传感器，水位传感器与外部报警提示器连接，当
加热液体水位降至安全线以下时，报警提示器可向工作人员发出报警提醒。
31.尽管通过透明板102能够实时观察到样品容器内样品氮吹的进程，为了进一步降低操作人员的劳动强度、提升本发明的智能化程度，本实施例中，为了便于对样品容器氮吹程度的把控，设置了液面高度监测系统，液面高度监测系统采用视频图像处理技术，通过监测探头实时监测样品容器内的样品液面和样品容器底部内表面之间的距离，判断样品容器内样品氮吹的程度，沿氮气分配盘30的下部外边缘均匀设置若干监测探头，通过监测探头拍摄氮吹过程中样品容器内的实时画面，并将画面上传至液面高度监测系统，利用液面高度监测系统中的特征提取模块，提取样品容器内样品液面的凹液面最低点与监测探头之间的距离，以及样品容器底部内表面与监测探头之间的距离，通过液面高度监测系统中的边缘计算终端计算两个距离的差值，在液面高度监测系统中的预警模块内设置对于氮吹要求的近干和全干不同的差值参数，例如，可将近干设置距离差值为0.5毫米，全干设置距离差值为0毫米。为了满足不同试验需求，还可进行自定义设置距离差值参数，当边缘计算终端计算两个距离的差值达到了设定的距离差值时，预警模块会向操作人员发出预警，提示操作人员及时观察氮吹程度，另一方面液面监测系统与控制板101的控制终端连接，当预警模块发出预警后的一定时间内，操作人员未对氮吹仪做出相应操作（如取出样品容器或点击预警模块提示确认按键），则液面高度监测系统与向控制板101的控制终端发出暂停氮吹的工作指令，自动停止氮吹。
32.实施例二：本实施例，介绍一种分区控制水浴加热智能氮吹仪的使用方法，使用方法包括以下步骤：s1步骤：设备安装、首先根据待处理样品容器的规格高度调节样品托架23位于水浴加热箱10腔体内的安装高度，将样品托架23两端的第一插接头233插设在两个相邻分隔板104之间的两侧安装孔107上，该安装孔107需保持位于同一水平高度，并在与上述安装孔107高度一致的限位槽108上放置承托片，然后将第二插接头234沿滑动槽106自上向下滑动至安装有承托片的限位槽108上，转接头一373和转接头二374插接安装后，将高度调节支架19螺纹安装在固定基座105的螺纹槽内，依次将样品夹盘20和氮气分配盘30从高度调节支架19上端穿设，样品夹盘20上的安装盘201螺纹安装在高度调节支架19上，通过套管17调节氮气分配盘30在高度调节支架19的安装高度后，拧动高度调节件18与高度调节支架19相抵，从而固定氮气分配盘30；s2步骤：加热预热、根据所要处理的样品容器的数量选择水浴加热箱10内所要使用的加热区域，并向加热区域内注入加热液体，并将样品容器放置在加热区域上方的样品夹盘20上，样品容器底部被样品托架23所承托，接通外部电源，启动电源开关12并开启温度调节旋钮13启动加热器并设定加热区域内所需加热温度值，加热区域内的温度传感器109同步实时将加热区域内的加热液体的温度通过温度显示屏15进行显示，直至加热区域内的加热液体温度达到温度调节旋钮13设定的温度值，加热器停止对加热液体加热，当温度下降至设定温度值以下时，加热器再次对加热液体进行加热，以保障加热区域内的加热液体温度值保持恒定，为了确保水浴加热箱使用的安全性能，在水浴加热箱10底部设置有防干烧装置，当水浴加热箱10内无加热液体或加热液体被烧干，则防干烧装置受到高温影响作用，自动切断电源，阻止加热；
s3步骤：样品氮吹浓缩、调节气针31上的调节管312的高度，使针头部311插入样品容器内，将进气管39与外部氮源连通，通过流量控制器14控制放置有样品容器的样品夹盘20上方的分支管37内氮气流量，流量显示屏16实时显示分支管37内氮气的流量，进行样品吹扫工作，直至浓缩完成；在对样品容器进行氮气吹扫浓缩过程中，通过调节手动流量调节阀35单独对个别气针31的氮气流量进行调整，以避免个别对样品容器因外界因素导致的氮吹浓缩进程不统一，确保全部样品进行氮气吹扫浓缩统一完成，可在一定程度上解决样品容器内样品氮吹完成一个就需要从氮吹仪上拿走一个的繁琐操作，有利于对样品进行统一批量处理，为后续操作提供便利。
33.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。