CN107754738B - 气氛控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及实验设备领域，公开了一种气氛控制装置，包括：支撑台；样品承放座，设于所述支撑台，用于承放样品瓶；进气机构，其包括设于所述支撑台且位于所述样品承放座附近的竖向支座，设于所述竖向支座的直线导轨，设于所述直线导轨的导轨滑块且沿所述直线导轨升降移动的针座，以及设于所述针座且随所述针座升降移动进入、取出所述样品瓶的进气针，所述进气针连接多个气路接头。使用本发明进行气氛处理过程时，不需要插拔临时管路就能够满足处理要求，提高了实验的气密性。

Description

气氛控制装置

技术领域

本发明涉及实验设备领域，特别是涉及一种气氛控制装置。

背景技术

在现有的国内外实验室中，对反应装置以及反应器等部件的气氛控制一直都是个难题，在处理过程中往往需要接插许多的临时管路以满足处理要求。接插的管路会导致实验台面脏乱，特别是在对玻璃仪器进行气氛处理时，管路的插拔会导致玻璃器皿的损坏，而且插拔的临时管路气密性难以保证。特别是在既需要抽真空又需要充气的实验要求下，往往至少需要一台真空处理***以及一台配气***，临时管路是无法满足抽真空处理时的气密性要求。如果反应装置或反应器的前期气氛处理不能达到要求的数值会直接导致后续的实验数据存在失真或严重误差。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种气氛控制装置，在气氛处理过程中不需要拔插管路，避免实验器皿损坏，同时保证管路气密性难以保证。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种气氛控制装置，包括：

支撑台；

样品承放座，设于所述支撑台，用于承放样品瓶；

进气机构，其包括设于所述支撑台且位于所述样品承放座附近的竖向支座，设于所述竖向支座的直线导轨，设于所述直线导轨的导轨滑块且沿所述直线导轨升降移动的针座，以及设于所述针座且随所述针座升降移动进入、取出所述样品瓶的进气针，所述进气针连接多个气路接头。

其中，还包括：

真空泵和真空针，所述真空针设于所述针座且与所述进气针一致设置；所述真空针与所述真空泵连接。

其中，还包括横向夹持机构，所述横向夹持机构包括滑轨、滑座、拉伸弹簧和限位杆，所述滑轨设于所述样品承放座的附近；所述滑座可滑动地设于所述滑轨；所述滑轨设有弹簧固定杆；所述拉伸弹簧的一端与所述弹簧固定杆连接，另一端与所述滑座连接；所述限位杆设于所述滑座，且在所述拉伸弹簧的作用下抵持放置于所述样品承放座的样品瓶。

其中，还包括箱体，所述支撑台设于所述箱体中，所述箱体的顶板设有供所述竖向支座穿过的支座通孔和供所述样品瓶通过的样品瓶通孔；所述横向夹持机构设于所述箱体的上表面。

其中，所述样品承放座包括样品瓶底座、缓冲弹簧、样品瓶支撑板和样品瓶保护套，样品瓶底座安装于支撑台；样品瓶保护套为两端具有开口的中空管体，样品瓶底座和样品瓶保护套相连接，缓冲弹簧设在样品瓶底座的上表面，样品瓶支撑板滑动装在中空的样品瓶保护套中，且与缓冲弹簧相连接。

其中，所述竖向支座设有针座限位块，所述针座限位块设有导向孔，所述针座设有导向杆，所述导向杆穿过所述导向孔并在所述导向孔内升降滑动。

其中，还包括：

电控***，所述电控***包括启动开关、控制中心、到位传感器、直线导轨驱动组件和进气电磁阀，所述到位传感器设于所述竖向支座的下部；所述进气电磁阀与所述气路接头连接；所述直线导轨驱动组件与所述直线导轨连接，用于驱动所述直线导轨带动所述针座升降移动；所述控制中心的输入端分别与所述到位传感器及所述启动开关连接，所述控制中心的输出端分别与所述进气电磁阀及所述直线导轨驱动组件连接，其中，所述控制中心存储有控制指令，所述控制中心接收启动开关信号后调取进针控制指令使直线导轨驱动组件转动实现自动进针，所述控制中心接收到位传感器信号调取停止控制指令关闭直线导轨驱动组件且调取充气控制指令控制进气电磁阀实现自动充气，所述控制中心在充气完成后调取取针控制指令使直线导轨驱动组件反向转动实现自动取针。

其中，还包括触控显示屏，所述触控显示屏与所述控制中心连接，所述控制中心存储有多组控制指令，所述触控显示屏用于实现选择控制指令作为待执行的控制指令，并可修改控制指令的控制参数。

其中，还包括程序升级接口，所述程序升级接口与所述控制中心连接，用于升级控制指令。

其中，所述直线导轨驱动组件包括伺服电机和滚珠丝杠，所述滚珠丝杠与所述直线导轨一致布置，且所述滚珠丝杠的螺母与所述直线导轨的导轨滑块连接，所述伺服电机与所述滚珠丝杠的丝杆连接。

（三）有益效果

本发明提供的气氛控制装置，在气氛处理过程中，不需要插拔临时管路就能够满足处理要求，提高了实验的气密性。特别是在对玻璃仪器进行气氛处理时，能够避免插拔管路导致的玻璃器皿的损坏。本发明使用直线导轨，能够保证进气针稳定不摇晃地进入进气管，避免进气针扭断；进一步的设置有电控***，实现全自动进取针及充气操作，实现了方便快捷的对样品瓶进行准确严格的气氛处理工作，整个气氛处理过程实验人员只需一键操作，处理过程方便，快捷，准确。

附图说明

图1为本发明实施例提供的气氛控制装置的立体装置图；

图2为本发明实施例提供的气氛控制装置的正视图（省略箱体前侧板）；

图3为本发明实施例提供的气氛控制装置的进气机构及样品承放座的组件***图；

图4为本发明实施例提供的气氛控制装置的横向夹持机构的***图；

图5为本发明实施例提供的气氛控制装置的箱体部分***图；

图6为本发明实施例提供的气氛控制装置的触控显示屏的***图。

图中，1：进气机构；2：横向夹持机构；3：箱体；4：触控显示屏；5：支撑台；6：样品承放座；7：显示支架；8：真空泵；9：电源；10：控制中心；11：支脚；12：风扇；13：插座；14：启动开关；15：进气电磁阀；101：竖向支座；102：直线导轨；1021：导轨滑块；103：针座；104：针接头；105：进气针；106：真空针；107：导向杆；108：针座限位块；109：管路；110：伺服电机；111：气路接头；201：滑轨；202：滑座；203：拉伸弹簧；204：限位杆；205：弹簧固定杆；2021：弹簧孔；206：滑钮；401：前框；402：后框；403：显示面板；601：样品瓶底座；602：样品瓶保护套；603：缓冲弹簧；604：样品瓶支撑板；301：顶板；3011：支座通孔；3012：样品瓶通孔；302：后侧板；303：底板；304：前侧板；305：左侧板；306：右侧板；100：进气置体。

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。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1至3所示，本发明的实施例的气氛控制装置，包括：支撑台5、样品承放座6和进气机构1。样品承放座6设于支撑台5，用于承放样品瓶。需要说明的是，样品承放瓶并非本发明气氛控制装置的一部件，在此仅为了说明方便。进气机构1包括设于支撑台5且位于样品承放座6附近的竖向支座101，设于竖向支座101的直线导轨102，设于直线导轨102的导轨滑块1021且沿直线导轨102升降移动的针座103，以及设于针座103且随针座103升降移动下进入、取出样品瓶的进气针105，进气针105连接多个气路接头111，多个气路接头111可分别用于连接多个外部供气设备。本实施例中，气路接头111为两个，气路接头111通过管路109与进气针105连接。

使用时，多个气路接头111分别通过管路109连接反应所需外部供气设备，将样品瓶放置在样品承放座6，带动针座103沿直线导轨102的轨道下降，使进气针105进入样品瓶，根据反应所需要的气体的顺序，依次打开和关闭外部供气设备的阀门对样品瓶进行充气，当充气完成后，带动针座103沿直线导轨102的轨道上升，将进气针105取出样品瓶。本发明的气氛控制装置，在气氛处理过程中，不需要插拔临时管路就能够满足处理要求，提高了实验的气密性。特别是在对玻璃仪器进行气氛处理时，能够避免插拔管路导致的玻璃器皿的损坏。本发明使用直线导轨102，能够保证进气针105稳定不摇晃地进入进气管，避免进气针105扭断。

进一步的，还包括真空泵8和真空针106，真空针106设于针座103且与进气针105一致设置。真空针106与真空泵8连接。如图所示，真空针106与进气针105平行布置，真空针106通过管路和接头与真空泵8连接。

优选的，进气针105和真空针106采用侧孔进气处理针，气路接头111采用快速高气密性接头。如图所示，进气针105和真空针106均通过针接头104安装于针座103，针接头104通过螺母固定针座103，进气针105和真空针106均与针接头104可拆卸地连接，方便于更换进气针105或者真空针106，特别是可以根据实验的需要对进气针105和真空针106进行更换，也可以根据实验需求，拆除一个针。

对于需要抽真空处理的样品瓶，在打开外部供气设备供气前，先打开真空泵8抽出样品瓶中的气体，使样品瓶实现真空，然后关闭真空泵8，再启动外部供气设备进行供气。在抽真空与气氛处理的过程中均不需要拔插接头，保证了良好的气密性，避免实验失真。

如图4所示，还包括横向夹持机构2，横向夹持机构2包括滑轨201、滑座202、拉伸弹簧203和限位杆204，滑轨201设于样品承放座6的附近，滑轨201水平设置；滑座202通过滑轨201上的滑轨滑块，可滑动设于滑轨201；滑轨201设有弹簧固定杆205；拉伸弹簧203的一端与弹簧固定杆205连接，拉伸弹簧203另一端与滑座202连接；限位杆204设于滑座202，且在拉伸弹簧203的作用下抵持放置于样品承放座6的样品瓶。使用时，先用力克服拉伸弹簧203的弹性力向远离样品承放座6的位置移动滑座202，将样品瓶放入样品承放座6，松开滑座202，使限位杆204对样品瓶抵持夹压，起到定位的作用。为了方便于移动滑座202，在滑座202上设置滑钮206，通过手持滑钮206使滑座202移动。

为了使拉伸弹簧203的弹力作用始终与滑轨201相平行，在滑座202上设有弹簧孔2021，拉伸弹簧203部分伸入弹簧孔2021中，在弹簧孔2021中设置挂钩与拉伸弹簧203连接。

进一步的，如图1至3所示，还包括箱体3，箱体3包括顶板301、后侧板302、底板303、前侧板304、左侧板305和右侧板306。支撑台5设于箱体3中，使用支脚11将支撑台5固定于箱体3中。箱体3的顶板301设有供竖向支座101穿过的支座通孔3011和供样品瓶通过的样品瓶通孔3012。横向夹持机构2设于箱体3的顶板301的上表面。为了美观的作用，将真空泵8也设在箱体3中。为了起到散热效果，在箱体3的侧板设有风扇12，通过风扇12制造箱体3中的空气流动，起到降温效果。

气路接头111设在箱体3的后侧板上，进气针105通过管路109与气路接头111连接，此种设置方式，方便于气路接头111与外部供气设备连接，而且美观。

为了避免进气针105***样品瓶太深，在竖向支座101设有针座限位块108，用于限制针座103的移动。为了使针座103升降移动更加稳定，避免进气针105因横向移动造成变形，针座限位块108设有导向孔，针座103设有导向杆107，导向杆107穿过导向孔并在导向孔内升降滑动。

进一步的，样品承放座6包括样品瓶底座601、缓冲弹簧603、样品瓶支撑板604和样品瓶保护套602，样品瓶底座601安装于支撑台5。样品瓶保护套602为两端具有开口的中空管体，样品瓶底座601和样品瓶保护套602相连接，缓冲弹簧603设在样品瓶底座601的上表面，样品瓶支撑板604滑动装在中空的样品瓶保护套602中，且与缓冲弹簧603相连接。使用时，样品瓶放入样品瓶保护套602中，若进气针105或者真空针106太长抵到样品瓶的底部时，克服缓冲弹簧603下的弹力，避免样品瓶被戳坏。

进一步的，如图2、3和5所示，还包括电控***，电控***包括电源9、启动开关14、控制中心10、到位传感器（图未示出）、直线导轨驱动组件和进气电磁阀15，电源9通过接线头与外部供电设备连接，用于为整个气氛调节装置的用电设备提供电能，本实施例中，接线头为一个插座13，插座13设在箱体3的后侧板302上。电源9连接一个电源控制器，用于控制电源9的稳定性。到位传感器设于竖向支座101的下部。进气电磁阀15与气路接头111连接，优选的，进气电磁阀15设在气路接头111与进气针105之间的管路109上，用于打开或者关闭气路接头111与进气针105之间的气路，并可控制开度。直线导轨驱动组件与直线导轨102连接，用于驱动直线导轨102带动针座103升降移动。控制中心10的输入端分别与到位传感器及启动开关14连接，控制中心10的输出端分别与进气电磁阀15及直线导轨驱动组件连接，其中，控制中心10存储有控制指令，控制中心10接收到位传感器的信号，调取控制指令发送给直线导轨驱动组件或者进气电磁阀15，以实现自动进取针及自动充气。具体的，控制中心10接收启动开关14信号后调取进针控制指令使直线导轨驱动组件转动实现自动进针，控制中心10接收到位传感器信号调取停止控制指令关闭直线导轨驱动组件且调取充气控制指令控制进气电磁阀15实现自动充气，控制中心10在充气完成后调取取针控制指令使直线导轨驱动组件反向转动实现自动取针。

需要说明的是，本发明所述的进气电磁阀15与气路接头111连接，其中，进气电磁阀15可以为多通电磁阀，也可以是单通电磁阀。当进气电磁阀15是单通电磁阀时，进气电磁阀15为多个，多个电磁阀与气路接头111一一对应安装。另外进气电磁阀15也可以设在外部供气设备上，通过控制进气电磁阀15工作，使气路接头111接通进气针105，并且根据进气需求控制充气的速度。

具体的，将气路接头111与外部供气设备连接，按下启动开关14时，直线导轨驱动组件带动针座103向下移动，当到位传感器检测到针座103时，此时，进气针105进入到样品瓶中，控制中心10接收到位传感器的信号后，一方面向直线导轨驱动组件发出停止指令，另一方面向进气电磁阀15发出开启控制指令，使进气针105与指定的气路接头111导通，外部供气设备通过气路接头111与进气针105导通。当样品瓶中的气体符合所要充入的气体量或者充气时间符合设定时间时，控制中心10发出关闭控制指令或者切换控制指令，使气路接头111与进气针105切断或者切换到与其他气路接头111导通。需要说明的是，为了实现多种气体按顺序自动进气，需要对多个气路接头111进行编号，控制中心10存储的控制指令与多个气路接头111一一对应，根据样品瓶需要进气的种类和顺序依次打开和关闭气路接头111，从而实现全自动充气。在充气完成后，控制中心10发出控制指令给直线导轨驱动组件，使直线导轨驱动组件反向转动，带动针座103上升。通过电控***，使气氛控制装置实现了方便快捷的对样品瓶进行准确严格的气氛处理工作，整个气氛处理过程实验人员只需一键操作，处理过程方便，快捷，准确。

为了实现自动抽真空，将真空泵8与控制中心10的输出端连接。对于需要抽真空的样品瓶，当到位传感器检测针座103到位后，控制中心10发出抽真空控制指令给真空泵8，使真空泵8对样品瓶进行抽真空操作；当抽真空操作完成后，关闭真空泵8，接着进行充气操作。优选的，在真空泵8与真空针106之间设置一个真空电磁阀，用于调节真空泵8的真空抽气流量，并在真空抽气完成后，使样品瓶保持真空状态。

进一步的，控制中心10可以采用PLC芯片、DSP芯片或ARM芯片，控制指令为在芯片上编辑的控制软件程序，该控制软件程序根据化学反应公式获得，均为现有的本领域技术人员容易实现的软件程序，本领域技术人员可以根据需要充气的时间、压力等技术参数进行编辑。

进一步的，在竖向支座101的上部还安装有行程开关（图未示出），行程开关与直线导轨驱动组件连接，当针座103上升到位时，行程开关被触发，直线导轨驱动组件关闭。

还包括触控显示屏4，触控显示屏4与控制中心10连接，控制中心10存储有多组控制指令，触控显示屏4用于实现选择控制指令作为待执行的控制指令，并可修改控制指令的控制参数。用户可以根据不同的实验，选择不同的控制指令，且可以修改参数。例如：在控制中心10内存有光解水制氢、光催化还原二氧化碳制甲醇、光化学、光全分解水等多组控制指令，用户通过触控显示屏4根据反应的需要选中合适的控制指令作为待执行控制指令，并且根据样品瓶的大小及样品的数量对控制指令的参数进行修改，例如修改充气时间、充气压力等。

需要说明的是，在控制中心10中还可以设置有虚拟的启动开关，使用者可以通过在触摸显示屏的人机界面上触摸启动开关开启装置。

如图6所示，触控显示屏4包括前框401、显示面板403和后框402，前框401和后框402对合夹持显示面板403，后框402设置有连接部，连接部连接显示支架7，触控显示屏4通过一个可360度翻转的显示支架7安装于箱体3上，以实现用户根据需要自由转动触控显示屏4。

还包括程序升级接口（图未示出），程序升级接口与控制中心10连接，用于升级控制指令。程序升级接口可以采用USB接口、COM接口、网络接口中的一种或者多种。当然，需要说明的是，用户也可以根据所需要的实验，编辑形成控制指令，并导入控制中心10。

进一步的，直线导轨驱动组件具有多种实施方式，本实施例中，直线导轨驱动组件包括伺服电机110和滚珠丝杠（未示出），滚珠丝杠与直线导轨102一致布置，且滚珠丝杠的螺母与直线导轨102的导轨滑块1021连接，伺服电机110与滚珠丝杠的丝杆连接。如图所示，本实施例中，滚珠丝杠内嵌于直线导轨102中。为了制造的方面，直线导轨102、滚珠丝杠和伺服电机110不需要单独购买安装，通过选定购买合适的电动滑台安装即可。

进一步的，电控***还包括压力传感器（图未示出），压力传感器设于进气针105与气路接头111之间，通过检测进气针105的内部压力获得样品瓶中的压力，压力传感器将压力信号发送给控制中心10，控制中心10可以根据样品瓶中压力信号相应获取控制指令，发送给进气电磁阀15，从而控制样品瓶中的气体量。

电源9、电源控制器、控制中心10、真空泵8均置于箱体3内，使得箱体3整个设备看起来美观。

为了保护进气机构1，设置进气置体100，用于罩合进气机构1，避免灰尘落入进气机构1，影响控制精度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。

Claims (9)

1.一种气氛控制装置，其特征在于，包括：

支撑台；

样品承放座，设于所述支撑台，用于承放样品瓶；

进气机构，其包括设于所述支撑台且位于所述样品承放座附近的竖向支座，设于所述竖向支座的直线导轨，设于所述直线导轨的导轨滑块且沿所述直线导轨升降移动的针座，以及设于所述针座且随所述针座升降移动进入、取出所述样品瓶的进气针，所述进气针连接多个气路接头，多个所述气路接头分别用于连接多个外部供气设备；根据反应所需要的气体的顺序，依次打开和关闭外部供气设备的阀门对所述样品瓶进行充气，当充气完成后，所述针座沿所述直线导轨的轨道上升，将所述进气针取出所述样品瓶；

所述样品承放座包括样品瓶底座、缓冲弹簧、样品瓶支撑板和样品瓶保护套，所述样品瓶底座安装于所述支撑台；所述样品瓶保护套为两端具有开口的中空管体，所述样品瓶底座和所述样品瓶保护套相连接，所述缓冲弹簧设在所述样品瓶底座的上表面，所述样品瓶支撑板滑动装在中空的所述样品瓶保护套中，且与所述缓冲弹簧相连接。

2.如权利要求1所述的气氛控制装置，其特征在于，还包括：

真空泵和真空针，所述真空针设于所述针座且与所述进气针一致设置；所述真空针与所述真空泵连接。

3.如权利要求1所述的气氛控制装置，其特征在于，还包括横向夹持机构，所述横向夹持机构包括滑轨、滑座、拉伸弹簧和限位杆，所述滑轨设于所述样品承放座的附近；所述滑座可滑动地设于所述滑轨；所述滑轨设有弹簧固定杆；所述拉伸弹簧的一端与所述弹簧固定杆连接，另一端与所述滑座连接；所述限位杆设于所述滑座，且在所述拉伸弹簧的作用下抵持放置于所述样品承放座的样品瓶。

4.如权利要求3所述的气氛控制装置，其特征在于，还包括箱体，所述支撑台设于所述箱体中，所述箱体的顶板设有供所述竖向支座穿过的支座通孔和供所述样品瓶通过的样品瓶通孔；所述横向夹持机构设于所述箱体的上表面。

5.如权利要求1所述的气氛控制装置，其特征在于，所述竖向支座设有针座限位块，所述针座限位块设有导向孔，所述针座设有导向杆，所述导向杆穿过所述导向孔并在所述导向孔内升降滑动。

6.如权利要求1至5任一项所述的气氛控制装置，其特征在于，还包括：

电控***，所述电控***包括启动开关、控制中心、到位传感器、直线导轨驱动组件和进气电磁阀，所述到位传感器设于所述竖向支座的下部；所述进气电磁阀与所述气路接头连接；所述直线导轨驱动组件与所述直线导轨连接，用于驱动所述直线导轨带动所述针座升降移动；所述控制中心的输入端分别与所述到位传感器及所述启动开关连接，所述控制中心的输出端分别与所述进气电磁阀及所述直线导轨驱动组件连接，其中，所述控制中心存储有控制指令，所述控制中心接收启动开关信号后调取进针控制指令使直线导轨驱动组件转动实现自动进针，所述控制中心接收到位传感器信号调取停止控制指令关闭直线导轨驱动组件且调取充气控制指令控制进气电磁阀实现自动充气，所述控制中心在充气完成后调取取针控制指令使直线导轨驱动组件反向转动实现自动取针。

7.如权利要求6所述的气氛控制装置，其特征在于，还包括触控显示屏，所述触控显示屏与所述控制中心连接，所述控制中心存储有多组控制指令，所述触控显示屏用于实现选择控制指令作为待执行的控制指令，并可修改控制指令的控制参数。

8.如权利要求6所述的气氛控制装置，其特征在于，还包括程序升级接口，所述程序升级接口与所述控制中心连接，用于升级控制指令。

9.如权利要求6所述的气氛控制装置，其特征在于，所述直线导轨驱动组件包括伺服电机和滚珠丝杠，所述滚珠丝杠与所述直线导轨一致布置，且所述滚珠丝杠的螺母与所述直线导轨的导轨滑块连接，所述伺服电机与所述滚珠丝杠的丝杆连接。