CN107024375A - 一种便携式样品分析前处理器及使用方法 - Google Patents
一种便携式样品分析前处理器及使用方法 Download PDFInfo
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Abstract
便携式样品分析前处理器，其特征在于通过连接件、电器控制装置电气连接前处理、通风、废气处理各装置；前处理装置的转动器安在底盘圆心，超声波发生器和电磁搅拌器间隔固定在底盘槽体内，废气处理装置IV内按缓冲罐、洗气罐、吸收罐和抽气泵顺序由管路连接在一起并固定于箱体内，缓冲罐进气口端连接通风装置；使用方法：通风装置由万向结连杆锁定在立柱上、支撑于反应装置上方，管路连通通风装置与废气处理装置；在显示屏上调取控制程序、控制浓缩、排风、废气处理作业。本发明解决样品前处理过程中操作繁琐、样品前处理缓慢、所产生有毒、有害气体及试剂挥发污染环境及对操作者造成伤害难题，达到快速、高效、无污染处理试样的目的。
Description
技术领域
本发明属于化学实验用具，涉及化学分析有关的化学教学实验、科学研究等行业分析 检验常用的应用型工具，一种便携式样品分析前处理器。
背景技术
在化学分析教学实验、科学研究等行业分析检验操作过程中，检验前首先需对测试样品 进行前处理，针对不同的样品和不同的检测指标在处理样品时，除了加入相应的试剂外，还 需要多次改变其它实验条件，如：超声波、红外线、控温、搅拌以及定量或微量加入等。对 于处理后的样品溶液进行浓缩或蒸发近干，以减少相应的检测指标损失，进而减小分析测试 误差，处理过程繁琐。在具备通风设施的实验室中进行样品前处理，能及时将所产生的有毒、 有害气体及挥发物排出操作环境，而对于需在取样现场就必须进行样品前处理的情况，大量 的有毒、有害气体及挥发物不能快速有效排出操作环境，不可避免的对环境和操作者造成污 染和伤害。然而，目前并没有取样现场进行符合样品处理的器具可用。
发明内容
本发明的目的是提供一种便携式样品分析前处理器及使用方法，解决样品前处理过程中 操作繁琐、样品前处理缓慢、所产生的有毒、有害气体及试剂挥发污染环境及对操作者造成 伤害难题，达到快速、高效、无污染处理试样的目的。
本发明便携式样品分析前处理器，包括反应装置、通风装置、废气处理装置和电器控制 装置，其特征在于使用时的组装结构：通风装置由万向结连杆通过十字连接件锁定在垂直立 柱上、支撑于反应装置上方，通气管路连通通风装置与废气处理装置，并由管路、电气将所 述各装置、PLC相联系；便携式样品分析前处理装置结构：反应装置I结构：转动器安装在 底盘圆心，多个超声波发生器和电磁搅拌器间隔环绕转动器固定在底盘槽体内，传动轴通道 套装在转动器延长的传动轴上、反应槽与底盘槽体固定，环形远红外线发生器环绕安装于防 溢围周围，导力片套装于传动轴末端后由固定螺母固定，导力片和固定螺母外周由装饰盖包 裹覆盖；通风装置III结构：排气风扇安装于排气扇固定管内并固定在固定架上，照明灯具 安置于照明灯固定管内、固定于其两侧中心对应的固定凹槽上，风扇排气管孔套装在排气风 扇的排气口上，并与前罩将所述固定架封闭在其间，前罩的照明孔、前罩观察孔和背板观察 孔由带有透明镜片的扣罩密封；废气处理装置IV的结构：按缓冲罐、洗气罐、吸收罐和抽 气泵顺序，由通气管路依次连接，连接组成的废气处理装置固定于箱体内，缓冲罐进气口端 连接通风装置；所述的电器控制装置中电气连接转动器转动方式和转动速度控制区、磁力搅 拌器转动速度控制区、远红外线发生器加热温度控制区、超声波发生器控制区、排气风扇控 制区和抽气泵控制区；PLC控制程序：将转动器和电磁搅拌器供电控制程序模块存入PLC内， 通过显示屏组态界面操作，向程序控制PLC输入指令，PLC分别输出信号给声光报警、经电 机至转动器、经变频器至电磁搅拌器。
使用方法：其特征在于使用时由管路、电气将所述各装置、PLC相联系构成处理器整体： 在显示屏组态界面上调取、输入操作，按内存的电器控制装置程序控制进行作业：开启总电 源,PLC控制部分直接进入工作状态,首先根据样品处理需要于组态界面上输入本次操作的 技术参数：静止时间、转动器步进电机供电线路供电时间和电磁搅拌器供电时间；一、易溶 解样品处理：将反应器皿放入器皿固定盘的反应器皿孔中，开启转动器的步进电机开关,根 据PLC写入的控制程序，通过输入的时间计算显示在组态界面上的步进电机转动速度，调整 步进电机调控器使转动器步进电机的旋转速度为；开启电磁搅拌器电机开关,通过搅拌器调 控器控制电磁搅拌器电机旋转速度；设向反应器皿中间歇投料时间，投料结束，开始样品处 理反应过程；当反应体系中有酸性、碱性气体及其它有毒气体挥发时，开启通风装置供电线 路控制开关，风扇电机旋转速度由风扇调控器调整，通过排气管将有毒、有害气体排入公共 通风设施，或者将排气管连接缓冲罐进气管，开启废气处理装置供电线路控制开关，抽气泵 调控器调整抽气泵电机旋转速度，使抽气泵的吸气速度与排气风扇的排风速度相协调，对废 气进行处理；随时开启照明灯开关，为操作环境提供照明；二、难溶解样品处理：向反应槽 中注入传热介质液，重复易溶解样品处理开机、调速、搅拌设置操作，向反应器皿中投料， 开启超声波发生器振动源供电开关，由超声波发生器调控器设定超声波发生器振动源超声波 强度和供热温度，当反应体系所需温度超过超声波发生器所能提供的温度时，开启远红外线 发生器供电线路开关，由远红外线发生器调控器设定应提供的温度，远红外线发生器通过传 热介质给反应体系供热，开始样品处理反应过程；其余操作与上述相同；三、浓缩与蒸发干 燥：重复难溶解样品处理操作，根据需要可将排气风扇调整覆盖与反应槽表面，通过排气风 扇的排气作用使反应槽内气体趋于负压状态，减少液体浓缩与蒸发干燥时间。
本发明的优点：本便携式样品分析前处理器是化学教学实验、科学研究等行业分析检验 常用的应用型工具，携带、操作方便。由于反应装置配置的超声波发生器和电磁搅拌器间隔 配置，试样在二者间隔超声波和磁力搅拌作用下更有利于样品与溶剂充分混合；远红外线发 生器发出的远红外线辅助对反应器加热，增加难溶试样溶解、反应速度，特别是需对溶液进 行浓缩和蒸发近干时，为反应体系提供更高的温度。通风装置可有效的将反应体系挥发的具 有腐蚀性和有毒、有害气体排离操作区域，附带的照明灯具可为反应槽内提供照明，方便操 作者观察试样处理进度，在对反应液进行浓缩和蒸发近干操作时，排风组件可覆盖在反应槽 上表面，保持反应槽内温度，依靠排气风扇的抽气作用使反应槽内处于负压状态，有利于提 高浓缩和蒸发速度。废气处理装置配置的洗气罐设计为多格层，根据反应操作产生的有毒、 有害气体特性，格内根据需要填装不同性质的吸收剂，对洗气罐没有吸收的余下试样处理产 生的有腐蚀性和毒性气体进行吸收，实现无污染环境和保障人身健康目的。
本发明体现的优越化设计：反应装置是样品分析前处理主要装置，通风装置和废气处理 装置是样品处理辅助装置。反应装置中，反应槽是样品处理工作区，其中部垂直***的防溢 围是为防止向反应器皿提供超声波和热量的传热介质液体进入底盘内腐蚀内部设施；器皿固 定盘和器皿托盘采用固定杆同导力盘之间进行固定是避免阻挡远红外线发生器产生的热量 扩散；由于超声波发生器使用特点，对需高温反应、反应液浓缩、蒸发近干等操作无法提供 高温，远红外线发生器发出的远红外线辅助对溶剂加热，增加难溶试样溶解速度，特别是需 对溶液进行浓缩或蒸发近干时，可持续提供热量，为反应体系提供更高的温度。电磁搅拌器 和超声波发生器间隔配置使用，是为在样品处理过程中，对部分不易分散、分解样品，通过 电磁搅拌器和超声波发生器的协同作用，更有利于样品与溶剂接触，有效提高样品处理速度； 通风装置可有效的将反应体系挥发的具有腐蚀性和有毒、有害气体排离操作区域，固定架结 构避免了排离的气体腐蚀其内部件及伤害操作者，附带的照明灯可为反应槽内提供照明，方 便操作者观察试样处理进行程度，固定凹槽是在照明灯固定管上管轴线对应开设的灯具座固 定安装槽，该设计可方便维修灯具时适合多规格长度照明灯的调整，扣罩为一端边缘带有直 径扩大面挡板的圆筒形固定筒，圆筒内靠近挡板安装有透明镜片，用于封堵照明灯固定管、 观察管开放口。在对反应液进行浓缩和完全蒸发操作时，排风组件可覆盖在反应槽上表面， 可通过观察孔对反应体系的反应程度进行观察。废气处理装置配置洗气罐、吸收罐，洗气罐 内根据反应操作产生的有毒、有害气体，灌装相应的吸收剂，吸收罐设计为多格层，格内根 据需要填装不同性质的吸收剂，可对试样处理产生的有腐蚀性和有毒、有害气体分别进行吸 收，实现无污染环境和保障人身健康目的。
附图说明
图1是便携式样品分析前处理器全部示意图；
图2是反应装置安装次序示意图；
图3是反应装置结构剖视图；
图4a是反应槽俯视图；
图4b是反应槽A-A剖视图；
图4c是器皿固定盘示意图；
图4d是器皿托盘示意图；
图4e是固定杆固定器皿托盘、器皿固定盘和导力盘中心结构剖视图；
图5是便携式样品分析前处理器的通风装置示意图；
图6是排风组件安装次序示意图；
图7a是固定架俯视图；
图7b是固定架B-B剖视示意图；
图7c是前罩主视图；
图7d是背板图；
图7e是扣罩图；
图7f是扣罩中轴C-C剖视图；
图8是便携式样品分析前处理器的废气处理装置结构及连接示意图；
图9a是洗气罐结构示意图；
图9b是吸收罐结构示意图；
图10是便携式样品分析前处理器的电器控制图；
图11是程序控制流程框图；
图12是程序控制组态界面图。
具体实施方式
便携式样品分析前处理器的零件：反应装置I零件，见图2，有反应槽10、器皿固定盘 2、器皿托盘12、固定杆9、导力片8、转动器4、电磁搅拌器5、超声波发生器11、远红外 线发生器3、固定螺母7、底盘6及装饰盖1。见图5、图6，通风装置III由排风组件和支 撑组件组成，排风组件有固定架17、排气风扇16、照明灯具15、前罩18、背板14和扣罩 24，支撑组件有架台底座28、立柱25、十字连接件27和万向结连杆26。见图8，废气处理 装置IV有缓冲罐21、洗气罐20、吸收罐19和抽气泵22。
本发明便携式样品分析前处理器，见图1，包括反应装置I、通风装置III、废气处理装 置IV和电器控制装置II，反应装置I、通风装置III和废气处理装置IV各自独立，其特征在于通过管路、连接件、电器控制装置II的电气连接将所述各装置构成使用时的组装结构：通风装置由万向结连杆通过十字连接件锁定在垂直立柱上、支撑于反应装置I上方，通气管路连通通风装置III与废气处理装置IV；反应装置I结构：见图2，转动器4、超声波发生 器11和电磁搅拌器5固定安装于底盘6槽体内部；反应槽10中心的传动轴通道10a套装在 转动器4延长的传动轴13上、坐于底盘6槽体上表面并固定，环形远红外线发生器3环绕 安装于反应槽10圆心防溢围10b周围，固定组件上的导力片8套装于传动轴13末端后由固 定螺母7固定，导力片8和固定螺母7外周由装饰盖1包裹覆盖。通风装置III结构：由排 风组件和支撑组件组成。见图6，排风组件：排气风扇16安装于排气扇固定管17a内，固 定在固定架17上，照明灯具15安装于照明灯固定管17c内，再由紧固件固定于照明灯固定 管17c两侧中心对应的固定凹槽17d上，背板14圆心的风扇排气管孔14a套装于排气风扇 16中心的排气口16a上，对排气风扇16进一步加固，与前罩18一同将安装了排气风扇16、 照明灯具15的固定架17封闭在两者之间，前罩18上的照明孔18c、前罩观察孔18b和背 板14上的背板观察孔14b由带有透明镜片24c的扣罩24密封；支撑组件，见图5，立柱25 垂直固定在架台底座28上，十字连接件27通过其上的固定旋钮将万向结连杆26固定端固 定在立柱25上；排风组件通过固定旋钮固定在支撑组件万向结连杆26活动端，使排风组件 悬置在反应装置I上方。废气处理装置IV结构：见图8，通气管路23按照缓冲罐21、洗气 罐20、吸收罐19和抽气泵22顺序连接在一起，洗气罐20进气管口连接缓冲罐21出气管 口、吸收罐19进气管口连接洗气罐20出气管口、吸收罐19出气管末端与抽气泵22相连， 连接后固定于箱体内。所述的电器控制装置II包括转动器4转动方式和转动速度控制区、 磁力搅拌器5转动速度控制区、远红外线发生器3加热温度控制区、超声波发生器11控制 区、排气风扇16控制区和抽气泵22控制区。
便携式样品分析前处理器安装：一、反应装置I安装：见图2、图3、图4b，转动器4 安装在底盘6圆心，多个超声波发生器11和电磁搅拌器5间隔环形围绕转动器4安装于底 盘6内，反应槽10中心的传动轴通道10a套装于转动器4传动轴13，坐于底盘6槽体上表 面并固定，同时要求封闭在底盘6内部的转动器4电机M1转动自如，超声波发生器11上表 面与反应槽10底部有效接触，电磁搅拌器5的磁铁与反应槽10底部留有一定间隙；环形远 红外线发生器3环绕安装于反应槽10中部的防溢围10b周围，通过防溢围10b内收圆环下 方侧壁上导线安装孔10c的导线与远红外线发生器3连接；见图4e，器皿托盘12与器皿固 定盘2由一组固定杆9垂直固定在具有一定距离的两个平行平面上，固定杆9末端固定在导 力片8的固定点上，每只固定杆9固定了的器皿托盘固定孔12a、器皿固定盘固定孔2a和 导力片8的固定点中心在垂直所述平行平面的轴线上，组成固定组件，再将固定组件上的导 力片8套装在转动器4步进电机M1传动轴13末端螺杆上，由固定螺母7固定，最后装饰盖 1包裹覆盖在导力片8和固定螺母7外周。
二、通风装置III安装：排风组件组装：见图6，排气风扇16置于排气扇固定管17a内、 固定在固定架17上，照明灯具15安装于照明灯固定管17c内，通过紧固件固定于照明灯固 定管17c两侧对应的固定凹槽17d上，背板14上的风扇排气管孔14a套装在排气风扇16排气口16a上，前罩18和背板14将安装了排气风扇16、照明灯具15的固定架17封闭在 两者之间，前罩18上的照明孔18c、前罩观察孔18b和背板14上的背板观察孔14b由带有 透明镜片24c的扣罩24密封；支撑组件组装：见图5，立柱25垂直固定于架台底座28上， 十字连接件27通过其上的固定旋钮将万向结连杆26固定端和立柱25连接固定组成支撑组 件；通风组件通过固定件固定于支撑组件的万向结连杆26活动端上。
三、废气处理装置IV安装：见图8，按缓冲罐21、洗气罐20、吸收罐19和抽气泵22 顺序，通气管路23依次串联连接。具体是缓冲罐21出气管连接洗气罐20进气管，洗气罐 20出气管连接吸收罐19进气管，吸收罐19出气管与抽气泵22相连接，连接完成的废气处 理装置IV固定于箱体内，使用时缓冲罐21进气管与通风装置III的排气风扇16排气口16a 通过管路相连。
电器供电线路：见图10，一、超声波发生器11供电线路：电源开关k1、调控器P1、 振动源M串联，连接于总电源。二、①转动器4供电线路：电源开关k2、调控器P2、步进 电机M1串联；②电磁搅拌器5供电线路：电源开关k3、调控器P3、电机M2串联；电磁搅 拌器5供电线路与转动器4供电线路并联分别同PLC输出端连接，组成一组供电线路，最后 连接于总电源。三、远红外线发生器3供电线路：电源开关k4、调控器P4、远红外线发生 器3串联，连接于总电源。四、排气装置III供电线路：电源开关k5、调控器P5、风扇电机 M3串联电路与照明灯开关k6、照明灯L组成的串联电路并联，连接于总电源。五、废气处 理装置IV供电线路：电源开关k7、调控器P7、抽气泵电机M4串联，连接于总电源。
转动器和电磁搅拌器供电控制：见图11、图12，采用PLC控制，将转动器和电磁搅拌器的供电操作控制程序模块存入PLC内，在现场使用时根据实际需要输入所需时间，PLC分别输出信号给声光报警、经电机至转动器、经变频器至电磁搅拌器。PLC接通电源后，于组态界面上输入静止时间t、转动器4供电线路供电时间T1和电磁搅拌器5供电时间T2，开 始工作，首先静止时间t，再向转动器4供电线路供电T1时间，T1时间后停止向转动器4 供电同时，开始向电磁搅拌器5供电线路供电T2时间，T2时间后同时停止向电磁搅拌器5 和转动器4供电t时间，t时间后，再向转动器4供电线路供电T1时间，重复上述运行方 式。因器皿固定盘固定孔2a弧间距一定，当输入时间T1后，通过PLC程序计算出在此时间 下转动器步进电机M1的转速，并显示在界面上v，t+T2为操作者向反应器皿中间歇投料所 用时间。
程序内容：
LD First_Scan_On:SM0.1
R 开始工作:M0.0,1
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AN 开始工作:M0.0
A 开始:M4.6
TON T37,VW0
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LD L60.0
CALL AXIS0_CTRL:SBR1,L63.7,完成位:M0.1,错误1:MB1,当前位置:VD2,当前速 度:VD6,当前方向:M0.2
LD Always_On:SM0.0
＝ L60.0
LD T37
O T39
EU
＝ L63.7
LD L60.0
CALL AXIS0_GOTO:SBR3,L63.7,运转位置:VD10,运转速度:VD14,2,停止:M0.3,完成位2:M0.4,错误2:MB2,当前位置2:VD18,当前速度2:VD22
LD T37
S 开始工作:M0.0,1
LD 完成位2:M0.4
EU
S 搅拌机启动:M0.5,1
LD 搅拌机启动:M0.5
TON T38,VW26
LD T38
EU
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TON T39,VW28
LD T39
EU
R 检测时间:M0.6,1
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LD Always_On:SM0.0
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LD L60.0
CALL MBUS_CTRL:SBR12,L63.7,9600,1,0,100,M0.7,MB3
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＝ L63.7
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CALL MBUS_MSG:SBR13,L63.7,1,1,420000,1,搅拌器运行速度:VD30,M4.0,MB5
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＝ L63.7
LD L60.0
CALL MBUS_MSG:SBR13,L63.7,1,1,41000,1,16#04,M4.4,MB7
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＝ L60.0
LD 搅拌机启动:M0.5
EU
＝ L63.7
LD L60.0
CALL MBUS_MSG:SBR13,L63.7,1,1,41000,1,16#1,开始:M4.6,MB8
LD Always_On:SM0.0
＝ L60.0
LD 检测时间:M0.6
EU
＝ L63.7
LD L60.0
CALL MBUS_MSG:SBR13,L63.7,1,1,41000,1,16#05,M4.7,MB9。
携式样品分析前处理器零件说明:便携式样品处理器反应装置I零件:A：见图4a、图4b, 反应槽10为圆柱形槽体，圆心处垂直槽底面圆筒形***成防溢围10b，防溢围10b顶部平 行反应槽10底面内收成圆环，圆环内孔为转动器4步进电机M1传动轴通道10a，防溢围10b 于内收圆环下侧壁上有导线安装孔10c，防溢围10b外部用于环绕安装远红外线发生器3。B. 见图4c、图4d,器皿固定盘2和器皿托盘12是具有一定厚度、相同直径的圆环体，器皿固 定盘2远离圆心的圆弧上均布有反应器皿孔2b，用于放置反应器皿，器皿固定盘2与器皿托盘12同半径的内圆弧上都均匀分布固定孔，器皿固定盘固定孔2a、器皿托盘固定孔12a的孔径与固定杆9直径相配。C.见图2，转动器4的传动轴13增粗并延伸长度，延伸长度 超过反应槽10中部的防溢围10b高度，传动轴13端点直径缩小，表面有螺纹，直径与导力 片8中心圆、固定螺母7内径相等。D.见图3，电磁搅拌器5是在电磁搅拌器电机M2的传 动轴上垂直于传动轴安装磁铁，配合反应器皿中的转子对反应体系进行搅拌。E.见图2、图 3，远红外线发生器3为圆环形，内环直径略大于反应槽10的防溢围10b部位直径。F.见图 3，底盘6及装饰盖1为一端封闭的圆筒形槽体。G.见图3、图4c～e，所述固定组件结构： 一组固定杆9的各杆一端垂直穿过器皿固定盘固定孔2a与器皿托盘固定孔12a，将两者固 定在具有一定距离的两个平行平面上，固定杆9另一端固定在导力片8上，各固定杆9所穿 过的器皿托盘固定孔12a、器皿固定盘固定孔2a和导力片8上的固定点中心在同一垂直所 述平行平面的轴线上，组成固定组件。
便携式样品处理器通风装置III零件:H.见图7a、图7b,固定架17结构：圆环形底座固 定架17的中心是圆心通透的排气扇固定管17a，排气扇固定管17a外周环形间隔固定多个 照明灯固定管17c、观察管17b，排气扇固定管17a用于固定排气风扇16、侧壁开有照明灯具固定凹槽17d的照明灯固定管17c，用于固定照明灯具15。I.见图7c，前罩18为一端带 有封板的圆筒形，封板中心有与排气扇固定管17a等径的网罩18a，网罩18a周围环绕多个 与照明灯固定管17c、观察管17b等径的照明孔18c、前罩观察孔18b。J.见图7d,背板14 为圆环形板，圆环内孔为风扇排气管孔14a，风扇排气管孔14a外周环体上环绕背板观察孔 14b，背板观察孔14b和固定架上的观察管17b、前罩观察孔18b直径及数量相等，安装后 三者中心在同一轴线上。K.见图7e、7f，扣罩24为圆筒形，一端边缘直径扩大为挡板24a， 圆筒为扣罩固定筒24b，在圆筒内靠近挡板安装有透明镜片24c，前罩18上的照明孔18c、 前罩观察孔18b和背板14上的背板观察孔14b由扣罩24密封。L.见图5，万向结连杆26 是万向结点上配有固定旋钮的连接杆，十字连接件27通过其上的固定旋钮将万向结连杆26 固定端和垂直固定在架台底座28上的立柱25连接固定组成支撑组件，排风组件安装在万向 结连杆26活动一端，排风组件悬置在反应装置I上方，高度可调。便携式样品处理器废气 处理装置IV零件:M.见图8，缓冲罐21、洗气罐20为中空、顶部为圆弧面的圆桶体，缓冲 罐21进气管口位于罐体顶部，出气管口自缓冲罐21顶部伸长至罐体底部，防止罐内液体存 留。N.见图9a，洗气罐20进气管从上部伸入罐体底部，末端固定陶瓷喷气头20c，增大进 入洗气罐20的气体与洗液的接触，出气管口位于罐体顶部，罐体顶部设洗液灌注管，由灌 注管阀门20a控制开启和关闭，罐体壁底部设排液管，由排液管阀门20b控制开启和关闭， 方便洗液更换。O.见图9b，吸收罐19为方便灌装吸收剂并密封，为方体箱结构，进气管19e 设于罐体顶部中心，抽气管19d固定于罐体壁底部，内部由带有网孔的隔板分隔成多层吸收 剂填装格19a，用于填装不同吸收功能的吸收剂，吸收剂填装格19a间留有缓冲格19b，通 过上层吸收剂层的气体经缓冲格19b再次分配进入下层吸收剂层，填装吸收剂口及隔板间由 密封门19c密封。
使用方法：使用时通风装置III由万向结连杆通过十字连接件锁定在垂直立柱上、支撑 于反应装置I上方，由通气管路连通通风装置III与废气处理装置IV；并由管路、电气将所 述各装置、PLC相联系，在PLC显示屏上调取、输入操作，按内存的电器控制装置II程序控 制进行作业：开启总电源k,PLC控制部分直接进入工作状态,首先根据样品处理需要于控制 界面上输入本次操作的技术参数：静止时间t、转动器步进电机M1供电线路供电时间T1和 电磁搅拌器电机M2供电时间T2；一、易溶解样品处理：将反应器皿放入器皿固定盘2的反 应器皿孔2b，开启转动器步进电机M1开关k2,根据PLC写入的控制程序，通过输入的时间T1计算显示在组态界面上的转动器步进电机M1转动速度v，调整步进电机调控器P2使转动器步进电机M1的旋转速度为v；开启电磁搅拌器电机M2开关k3,通过电磁搅拌器调控器P3控制电磁搅拌器电机M2旋转速度；间歇向反应器皿中投料时间为T2+t，投料结束，开始样品处理反应过程；当反应体系中有酸性、碱性气体及其它有毒气体挥发时，开启通风装置III供电线路控制开关k5，风扇电机M3旋转速度由风扇调控器P5调整，通过排气管将有毒、有害气体排入公共通风设施，或者将排气管连接缓冲罐进气管，开启废气处理装置IV供电线路控制开关k7，抽气泵调控器P7调整抽气泵电机M4旋转速度，使抽气泵22的吸气速度 与排气风扇16的排风速度相协调，对废气进行处理；随时开启照明灯开关k6，为操作环境 提供照明；二、难溶解样品处理：向反应槽中注入传热介质液，重复易溶解样品处理开机、 调速、搅拌设置操作，向反应器皿中投料，开启超声波发生器振动源M供电开关k1，由超 声波发生器调控器P1设定超声波发生器振动源M超声波强度和供热温度，当反应体系所需 温度超过超声波发生器11所能提供的温度时，开启远红外线发生器3供电线路开关k4，由 远红外线发生器调控器P4设定应提供的温度，远红外线发生器3通过传热介质给反应体系 供热，开始样品处理反应过程；其余操作与上述相同；三、浓缩与蒸发干燥：重复难溶解样 品处理操作，根据需要可将排风组件调整覆盖于反应槽表面，通过排气风扇16的排气作用 使反应槽内气体趋于负压状态，减少液体浓缩与蒸发干燥时间。
Claims (9)
1.一种便携式样品分析前处理器，包括各自独立的反应装置I、通风装置III、废气处理装置IV和电器控制装置II，其特征在于使用时的组装结构：通风装置由万向结连杆通过十字连接件锁定在垂直立柱上、支撑于反应装置I上方，通气管路连通通风装置III与废气处理装置IV，并由管路、电气将所述各装置、PLC相联系；
反应装置I结构：转动器(4)安装在底盘(6)圆心，多个超声波发生器(11)和电磁搅拌器(5)间隔环绕转动器(4)固定在底盘槽体(6)内，传动轴通道(10a)套装在转动器(46)延长的传动轴(13)上、反应槽(10)与底盘(6)槽体固定，环形远红外线发生器(3)环绕安装于防溢围(10b)周围，导力片(8)套装于传动轴(13)末端后由固定螺母(7)固定，导力片(8)和固定螺母(7)外周由装饰盖(1)包裹覆盖；
通风装置III结构：排气风扇(16)安装于排气扇固定管(17a)内并固定在固定架(17)上，照明灯具(15)安置于照明灯固定管(17c)内、固定于其两侧中心对应的固定凹槽(17d)上，风扇排气管孔(14a)套装于排气风扇(16)的排气口(16a)上，并与前罩(18)将所述固定架(17)封闭在其间，前罩(18)的照明孔(18c)、前罩观察孔(18b)和背板观察孔(14b)由带有透明镜片(24c)的扣罩(24)密封；
废气处理装置IV的结构：按缓冲罐(21)、洗气罐(20)、吸收罐(19)和抽气泵(22)顺序，由通气管路(23)依次连接，连接组成的废气处理装置固定于箱体内，缓冲罐(21)进气口端连接通风装置III；
所述的电器控制装置II中电气连接转动器(4)转动方式和转动速度控制区、磁力搅拌器(5)转动速度控制区、远红外线发生器(3)加热温度控制区、超声波发生器(11)控制区、排气风扇(16)控制区和抽气泵(22)控制区；
PLC控制程序：将转动器(4)和电磁搅拌器(5)供电控制程序模块存入PLC内，通过显示屏组态界面操作，向程序控制PLC输入指令，PLC分别输出信号给声光报警、经电机至转动器(4)、经变频器至电磁搅拌器(5)。
2.根据权利要求1所述的便携式样品分析前处理器，其特征在于反应装置I的固定组件结构：一组固定杆(9)各杆一端垂直穿过器皿固定盘(2a)与器皿托盘固定孔(12a)，将两者固定在具有一定距离的两个平行平面上，固定杆(9)另一端固定在导力片(8)上，各固定杆(9)所穿过的托盘固定孔(12a)、固定盘固定孔(2a)和导力片(8)上的固定点中心在同一垂直所述平行平面的轴线上，组成固定组件。
3.根据权利要求1所述的便携式样品分析前处理器，其特征在于支撑组件组装：万向结连杆(26)是万向结点上配有固定旋钮的连接杆，十字连接件(27)通过其上的固定旋钮将万向结连杆(26)固定端和立柱(25)连接固定组成支撑组件，立柱(25)垂直固定在架台底座(28)上,排风组件安装在万向结连杆(26)活动一端；。
4.根据权利要求1所述的便携式样品分析前处理器，其特征在于反应装置I零件：
A.反应槽(10)为圆柱形槽体，圆心处垂直槽底面圆筒形***形成防溢围(10b)，防溢围(10b)顶部平行反应槽(10)底面内收成圆环，圆环内孔为转动器(4)步进电机M1传动轴通道(10a)，防溢围(10b)于内收圆环下侧壁上有导线安装孔(10c)；
B.器皿固定盘2远离圆心的圆弧上均布有反应器皿孔(2b)，用于放置反应器皿，器皿固定盘(2)与器皿托盘(12)同半径的内圆弧上都均匀分布固定孔，器皿固定盘固定孔(2a)、器皿托盘固定孔(12a)的孔径与固定杆(9)直径相配；
C.转动器(4)的传动轴(13)增粗并延伸长度，延伸长度超过反应槽(10)中部的防溢围(10b)高度，传动轴(13)端点直径缩小，表面有螺纹，直径与导力片(8)中心圆、固定螺母(7)内径相等；
D.远红外线发生器3为圆环形，内环直径略大于反应槽(10)的防溢围(10b)部位直径。
5.根据权利要求1所述的便携式样品分析前处理器，其特征在于通风装置III零件：
E.固定架(17)结构：圆形底座固定架(17)的中心是圆心通透的排气扇固定管(17a)，排气扇固定管(17a)外周环形间隔固定多个照明灯固定管(17c)、观察管(17b)，排气扇固定管(17a)用于固定排气风扇(16)、侧壁开有照明灯具固定凹槽(17d)的照明灯固定管(17c)，用于固定照明灯具(15)；
F.前罩(18)为一端带有封板的圆筒形，封板中心有与排气扇固定管(17a)等径的网罩(18a)，网罩(18a)周围环绕多个与照明灯固定管(17c)、观察管(17b)等径的照明孔(18c)、前罩观察孔(18b)；
G.背板(14)为圆环形板，圆环内孔为风扇排气管孔(14a)，风扇排气管孔(14a)外周环体上环绕背板观察孔(14b)，背板观察孔(14b)和固定架上的观察管(17b)、前罩观察孔(18ba)直径及数量相等，安装后三者中心在同一轴线上；
H.扣罩(24)为圆筒形，一端边缘直径扩大为挡板(24a)，圆筒为扣罩固定筒(24b)，在圆筒内靠近挡板安装有透明镜片(24c)，前罩(18)上的照明孔(18c)、前罩观察孔(18b)和背板(14)上的背板观察孔(14b)由扣罩(24)密封。
6.根据权利要求1所述的便携式样品分析前处理器，其特征在于废气处理装置IV零件：
I.缓冲罐(21)、洗气罐(20)为中空、顶部为圆弧面的圆桶体，缓冲罐(21)进气管口位于罐体顶部，出气管口自缓冲罐(21)顶部伸长至罐体底部；
J.洗气罐(20)进气管从上部伸入罐体底部，末端固定陶瓷喷气头(20c)，增大进入洗气罐(20)的气体与洗液的接触，出气管口位于罐体顶部，罐体顶部设洗液灌注管，由灌注管阀门(20a)控制开启和关闭，罐体壁底部设排液管，由排液管阀门(20b)控制开启和关闭；
K.吸收罐(19)为方便灌装吸收剂并密封，为方体结构，进气管(19e)_设于罐体顶部中心，抽气管(19d)固定于罐体壁底部，内部由带有网孔的隔板分隔成多层吸收剂填装格(19a)，用于填装不同吸收功能的吸收剂，吸收剂填装格(19a)间留有缓冲格(19b)，通过上层吸收剂层的气体经缓冲格(19b)再次分配进入下层吸收剂层，填装吸收剂口及隔板间由密封门(19c)密封。
7.一种如权利要求1所述的便携式样品分析前处理器的使用方法，反应装置I、通风装置III、废气处理装置IV和电器控制装置II各自独立，其特征在于使用时由管路、电气将所述各装置、PLC相联系构成处理器整体：在显示屏组态界面上调取、输入操作，按内存的电器控制装置II程序控制进行作业：开启总电源k,PLC控制部分直接进入工作状态,首先根据样品处理需要于控制界面上输入本次操作的技术参数：静止时间t、转动器步进电机M1供电线路供电时间T1和电磁搅拌器电机M2供电时间T2；
易溶解样品处理：将反应器皿放入器皿固定盘(2)的反应器皿孔(2b)，开启转动器(4)的步进电机M1开关k2,根据PLC写入的控制程序，通过输入的时间T1计算显示在组态界面上的步进电机M1转动速度v，调整步进电机调控器P2使转动器步进电机M1的旋转速度为v；开启电磁搅拌器电机M2开关k3,通过搅拌器调控器P3控制电磁搅拌器电机M2旋转速度；设向反应器皿中间歇投料时间为T2+t，投料结束，开始样品处理反应过程；当反应体系中有酸性、碱性气体及其它有毒气体挥发时，开启通风装置III供电线路控制开关k5，风扇电机M3旋转速度由风扇调控器P5调整，通过排气管将有毒、有害气体排入公共通风设施，或者将排气管连接缓冲罐进气管，开启废气处理装置IV供电线路控制开关k7，抽气泵调控器P7调整抽气泵电机M4旋转速度，使抽气泵(22)的吸气速度与排气风扇(16)的排风速度相协调，对废气进行处理；随时开启照明灯开关k6，为操作环境提供照明。
8.根据权利要求7所述的便携式样品分析前处理器的使用方法，其特征在于难溶解样品处理：向反应槽(10)中注入传热介质液，重复易溶解样品处理开机、调速、搅拌设置操作，向反应器皿中投料，开启超声波发生器振动源M供电开关k1，由超声波发生器调控器P1设定超声波发生器振动源M超声波强度和供热温度，当反应体系所需温度超过超声波发生器(11)所能提供的温度时，再开启远红外线发生器(3)供电线路开关k4，由远红外线发生器调控器P4设定应提供的温度，远红外线发生器(3)通过传热介质给反应体系供热，开始样品处理反应过程；其余操作与上述相同。
9.根据权利要求7所述的便携式样品分析前处理器的使用方法，其特征在于浓缩与蒸发干燥操作：重复难溶解样品处理操作，根据需要将排风组件调整覆盖于反应槽表面，通过排气风扇(16)的排气作用使反应槽内气体趋于负压状态，减少液体浓缩与蒸发干燥时间。
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