CN111300871B - 一种便携式粉末压片连续制样分析装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种便携式粉末压片制样装置，包括：底座；设置在底座上的壳体：其底部位置设有开口；螺旋传输结构：沿竖直方向安装在底座上并位于壳体内；压样模具：可移动设置在底座上并可封住所述壳体的开口。与现有技术相比，本发明可以保证样品连续进料、分析、出料，具有能精准控制压力，可更换分析接触面模具，结构简单，便携，实验室和野外两用等优势。

Description

一种便携式粉末压片连续制样分析装置

技术领域

本发明属于试样制作装置，涉及一种便携式粉末压片连续制样分析装置。

背景技术

授权公告号为CN 203622995 U的中国发明专利公开了一种粉末压片机，该装置主要由顶盖、导向支撑杆、加压装置、反力杆、样品桶和压片室：底板与顶盖之间固定导向支撑杆形成支架，反力杆固定在顶盖的底面上，加压装置固定在底板上，压片室设置在底板与顶盖之间且可在导向支撑杆上滑动，压片室由上下开口的导磁体圆桶及活动设置在导磁体圆桶内的两块磁性压块构成，所述样品桶活动设置在加压装置的压力输出端上，当加压装置带动样品桶推动压片室向上运动时，反力杆进入导磁体圆桶推动两块磁性压块作压合运动。上述专利采用磁性压块与圆筒虽然有利于改善现有技术脱模过程造成的样品破碎崩解等问题，但是该装置仍然需要对样品进行脱模处理，虽然能减少脱模损害的可能性，但是并不能完全消除，脱模时仍然有可能造成压制成型样品的破碎崩解，其次该发明装置不能准确控制制样压力，不能保证样品达到预期的压力，导致不同样品间存在偏差。

申请公布号为CN105690836 A的发明公布了一种便携式粉末密实堆塑成型装置及其应用，装置包括底座、设置在底座上的支架、沿竖直方向可往复移动地设置在支架上的上压模具、与上压模具配合使用的进给导向机构、位于上压模具下方并与上压模具相对设置的样品压合部以及设置在样品压合部底部的数显支撑机构，所述的上压模具通过螺杆传动机构可上下往复移动地设置在支架上；该装置可用于土壤的X射线荧光光谱分析样品的前处理。

上述专利虽然能精确控制制样压力保证样品的密实性一致，提供较大制样压力保证粉末样品压制成型，但是该装置仍然需要将压制成型的样品进行脱模后分析，除此之外，该发明仍需单个样品单个制样在进行分析，与已实现高度自动化的X射线荧光光谱仪不再匹配，无法实现对样品的连续制样与分析。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种便携式粉末压片制样装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种便携式粉末压片制样装置，包括：

底座；

设置在底座上的壳体：其底部位置设有开口；

螺旋传输结构：沿竖直方向安装在底座上并位于壳体内；

压样模具：可移动设置在底座上并可封住所述壳体的开口。

进一步的，所述的螺旋传输结构包括转动安装在底座上并由驱动件带动转动的传动螺杆，该传动螺杆的形状满足：当传动螺杆转动时，从壳体上部送入的粉样被带动向下输送。更进一步的，所述的驱动件为与传动螺杆传动连接的驱动电机、或手动传动件、或两者的结合。手动传动件可以采用与传动杆啮合的齿轮结构和带动齿轮结构转动的驱动手柄等组成。此处的结合指的是传动螺杆可以同时与驱动电机和手动传动件连接，这样可以灵活的选择电驱动和手动的方式带动传动螺杆转动。

进一步的，所述的压样模具在其与压片制样的接触面处布置有压力传感器，该压力传感器还连接数字显示屏，并由数字显示屏显示压力传感器所检测的接触面的压力值。压力传感器等的设置，可以方便更好的控制压片制样成型的压力程度。

进一步的，所述的压样模具上与压片制样的接触面光滑，并呈外凸状。

进一步的，所述的壳体上还设有带动压样模具在底座上水平来回移动的分析窗口控制组件。

更进一步的，所述的分析窗口控制组件包括固定在壳体上的固定杆、以及中部与所述固定杆转动连接的模具杠杆，所述模具杠杆的端部还铰接所述压样模具。

进一步的，在壳体上还设有使得压样模具与壳体之间相对锁定的锁扣

进一步的，所述的底座上还设有支撑支架。

进一步的，所述的壳体的顶部还设有顶盖，在顶盖上设有进料口。

本发明在传统对干燥粉末样品进行压片成型制样的基础上，进一步优化，可以进行连续压样、连续分析，大大提高了PXRF分析的准确精度与缩短制样时间。

在实际设计时，可以将与样品接触面压样模具设置为外凸曲面，表面抛光并设置压力传感器。外凸曲面可以使样品形成内凹曲面，具有聚光作用，有效减少X射线荧光散射作用，从而提高了X射线荧光强度，提高PXRF测量准确率；同时外凸曲面，将样品向壁面挤压，对塑成型；制备好的样品中间凹面密实度一致；用螺旋传输结构代替整个样品室，从而不再需要模具，连续加入的干燥粉末样品在螺旋传输结构的作用下，堆塑成型。其中，螺旋传输结构转动对粉末样品连续施加压力，位于压样模具的压力传感器感受压力，通过数字显示屏显示；设置的锁扣可以为压样模具提供支撑力。驱动件通过齿轮等传动结构为螺旋传输结构提供动力。待达到一定压力后，保持一定时间后，打开锁扣，开启分析窗口，可直接用PXRF进行分析，分析结束后，再次转动驱动件（如手动传动件）去除已分析样品。该方法不需要脱模，因此粉末样品不会崩解破碎。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1）模具采用外凸曲面，使粉末样品在密实堆塑成型过程中向内壁挤压，样品容易被挤压成型，制备好的样品表面光滑、中间凹陷部分密实度均匀一致，提高了PXRF分析检测的准确性。外凸曲面使得压制样品形成内凹曲面，从而产生聚光作用，有效减少了X射线散射效应引起的强度衰弱，进一步提高了PXRF分析的准确度。结合数显结构，有效控制了制样压力，使得制样过程更加完善。

2）采用螺旋传输结构，在施压的同时，能对样品进行混匀，提高了压制样品的均匀性。

3）采用螺旋传输结构结合分析窗口，可以实现连续进料，粉末样品连续压制成型后，采用PXRF进行分析，去除已分析物料，再次压制，可以有效的实现粉末样品的连续分析，获得一个样品的多个平行数据，从而提高了有效较小了偶然误差。

4）该压样装置与分析台结合，与传统的压样装置相比，减少脱模这一步骤，从而有效消除由于粉末样品中空气未排净，脱模过程中，空气膨胀，引起已压制成型粉末样品破碎，密实度不一致等缺陷。

5）手自动一体动力装置，适用于野外与实验室，扩大该装置的使用范围，降低了场地要求。

6）该压样装置可以对干燥粉末样品有效压制成型，且不需要脱模分析，从而可以消除水分对PXRF分析与装置的影响，提高了该分析方法的可操作性。

7）综上所述，该装置结构紧凑、简单，便易携带，能使粉末样品的多次混匀，提高了粉末样品均匀性，连续进料、压样、分析，缩短了PXRF分析所需要的时间，因而获得大量平行数据提高了检测数据质量，减小了偶然误差，分析与制样装置结合，去除了脱模步骤，使得制样可操作性进一步提高。分析平面形成内凹曲面，消除了散射效应引起的强度衰减，提高了聚光作用。总而言之，该装置可实现现场快速分析测定粉末样品，具有良好的应用前景。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图中标记说明：

1-进料口，2-壳体，3-螺旋传输结构，4-底座，5-支撑支架，6-驱动电机，7-手动传动件，8-数字显示屏，9-压样模具，10-锁扣，11-模具杠杆，12-固定杆，13-顶盖。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

以下各实施方式或实施例中，如无特别说明的功能部件，则表明其为本领域为实现对应功能的常规部件结构。

本发明提出了一种便携式粉末压片制样装置，其结构参见图1所示，包括：

底座4；

设置在底座4上的壳体2：其底部位置设有开口；

螺旋传输结构3：沿竖直方向安装在底座4上并位于壳体2内；

压样模具9：可移动设置在底座4上并可封住所述壳体2的开口。

在本发明的一种具体的实施方式中，所述的螺旋传输结构3包括转动安装在底座4上并由驱动件带动转动的传动螺杆，该传动螺杆的形状满足：当传动螺杆转动时，从壳体2上部送入的粉样被带动向下输送。更进一步的，所述的驱动件为与传动螺杆传动连接的驱动电机6、或手动传动件7、或两者的结合。手动传动件7可以采用与传动杆啮合的齿轮结构和带动齿轮结构转动的驱动手柄等组成。此处的结合指的是传动螺杆可以同时与驱动电机6和手动传动件7连接，这样可以灵活的选择电驱动和手动的方式带动传动螺杆转动。

在本发明的一种具体的实施方式中，所述的压样模具9在其与压片制样的接触面处布置有压力传感器，该压力传感器还连接数字显示屏8，并由数字显示屏8显示压力传感器所检测的接触面的压力值。

在本发明的一种具体的实施方式中，所述的压样模具9上与压片制样的接触面光滑，并呈外凸状。

在本发明的一种具体的实施方式中，所述的壳体2上还设有带动压样模具9在底座4上水平来回移动的分析窗口控制组件。

更具体的实施方式中，所述的分析窗口控制组件包括固定在壳体2上的固定杆12、以及中部与所述固定杆12转动连接的模具杠杆11，所述模具杠杆11的端部还铰接所述压样模具9。压样模具9可以通过水平滑轨等形式布置在底座4上，

在本发明的一种具体的实施方式中，在壳体2上还设有使得压样模具9与壳体2之间相对锁定的锁扣10

在本发明的一种具体的实施方式中，所述的底座4上还设有支撑支架5。

在本发明的一种具体的实施方式中，所述的壳体2的顶部还设有顶盖13，在顶盖13上设有进料口1。

以上各实施方式可以任一单独实施，也可以任意两两或更多的组合实施。

下面结合具体实施例来对上述实施方式进行更详细的说明。

实施例1：

如图1所示，一种便携式粉末样品连续密实堆塑成型装置，该装置包括进料口1、底座4、设置在底座4上的支撑支架5，驱动电机6、手动传动件7、设置在底座4上的沿竖直方向的螺旋传输结构3、与螺旋传输结构3配套使用的壳体2、设置在该螺旋传输结构3与底座4连接处右部开口的压样模具9、为模具提供支撑力的锁扣10、模具杠杆11及设置在压样模具9的接触面的数字显示屏8、设置在壳体2上的模具杠杆11的固定杆12以及顶盖13。工作时，通过模具杠杆11关闭分析窗口，用锁扣10锁定压样模具9。开启驱动电机6或者手动传动件7，通过进料口1连续加入粉末样品，粉末样品在螺旋传输结构3的带动下混匀、并向下传输进入样品室，螺旋传输结构3持续旋转对粉末样品施加压力进行挤压堆塑成型，而数字显示屏8感应样品压合部压力，并将压力转换为数字信号显示出来。待堆塑成型后，关闭动力装置，打开锁扣10，通过模具杠杆11打开分析室窗口，使得压片制样露出，使用PXRF进行分析，分析结束后，打开动力装置，移除已分析粉末样品。重复上述操作，实现连续制样与分析。

其中，螺旋传输结构3主要包括与底座4相连接的传动螺杆，在手自动装置（即驱动电机6和手动传动件7）给予动力后，可以以竖直方向为轴转动。

其中，手动传动件7主要包括含转动手柄的转盘、与传动螺杆底端啮合的齿轮结构等，转盘与齿轮结构连为一体，这样转动手柄或者开启电机，可以带动螺旋传输结构3进行旋转。

其中，压样模具9通过锁扣10锁定，提供支撑力。其中，压样模具9与粉末样品接触面设有压力感应器，压力感应器通过电路与数字显示屏8相连接。

其中，模具杠杆11，通过固定杆12与壳体2连接，形成杠杆结构。模具杠杆11底端与压样模具9活动通过铰链或活动扣等结构连接，通过模具杠杆11控制模具水平运动。

在本实施例中，压样模具9与样品接触面为采用外凸设计，表面经过抛光处理，使粉末样品在成型过程中向四周内壁挤压堆塑成型；制备好的样品表面光滑，形成内凹曲面；该曲面与螺旋传输结构3提供压力，使得粉末样品进行密实堆塑成型；支撑支架5起固定整个装置作用，壳体2为螺旋传输结构3提供支撑力并作为整个装置的框架；模具杠杆11带动压样模具9运动，当完全关闭时，通过锁扣10为其提供支撑力；驱动电机6和手动传动件7带动螺旋传输结构3旋转，输送粉末样品并混匀，为粉末样品提供压力，使得粉末样品密实堆塑成型。手动传动件7通过齿轮结构传动，设置有轮盘与驱动手柄等，驱动电机6设置有减速装置以便控制速度；设置在压样模具9的样品接触面的压力感应器，感应接触曲面所受压力，通过电路由数字显示屏8显示；制样完成后，推动模具杠杆11，带动压样模具9向外水平自由移动，打开壳体2底部的开口，使得压片制样露出，即可采用PXRF进行分析，不需要再次脱模处理，使得压制成型的粉末样品不会在脱模过程中损坏。

本实施例在实际使用时，主要包括以下步骤：

（1）将粉末样品烘干备用，并计算含水率。

（2）通过模具杠杆11关闭样品分析窗口（即壳体2底部的开口），旋转锁扣10，锁住分析口。

（3）称取一定重量的干燥样品，从装置顶端的进料口1连续加入，根据场地情况的不同，选择相应的动力给予方式，使螺旋传输结构3工作，带动样品向下运动，使干燥粉末样品在螺旋传输结构3的作用下堆塑成型，数字显示屏8显示压强大小。

（4）当数字显示屏8达到设定的压力时，关闭电机或者停止转动驱动手柄，保压一定时间后，再旋转锁扣10，打开分析窗口，此时露出表面凹进、压紧密实的粉末样品，即可通过分析窗口使用PXRF（或其他相应装置）进行分析。

（5）分析结束后，转动驱动手柄，去除已分析粉末样品后，重复（2）~（4），对粉末样品进行后续测量。

（6）样品重金属含量由PXRF装置自带软件使用基本参数法进行数据处理得出。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种便携式粉末压片连续制样分析装置，其特征在于，包括：

底座；

设置在底座上的壳体：其底部位置设有开口；

螺旋传输结构：沿竖直方向安装在底座上并位于壳体内；

压样模具：可移动设置在底座上并可封住所述壳体的开口；

所述螺旋传输结构包括转动安装在底座上并由驱动件带动转动的传动螺杆，该传动螺杆的形状满足：当传动螺杆转动时，从壳体上部送入的粉样被带动向下输送；

所述的压样模具上与压片制样的接触面光滑，并呈外凸状；

所述的压样模具在其与压片制样的接触面处布置有压力传感器，该压力传感器还连接数字显示屏，并由数字显示屏显示压力传感器所检测的接触面的压力值；

所述的壳体上还设有带动压样模具在底座上水平来回移动的分析窗口控制组件；

所述的分析窗口控制组件包括固定在壳体上的固定杆、以及中部与所述固定杆转动连接的模具杠杆，所述模具杠杆的端部还铰接所述压样模具；

在壳体上还设有使得压样模具与壳体之间相对锁定的锁扣；

工作时，往壳体中连续加入粉末样品，粉末样品在螺旋传输结构的带动下混匀、并向下传输，螺旋传输结构持续旋转对粉末样品施加压力进行挤压堆塑成型，而压力传感器感应样品压合部压力，并将压力信号传输给数字显示屏，将压力转换为数字信号显示出来；待堆塑成型后，关闭驱动件，打开锁扣，推动模具杠杆，带动压样模具向外水平自由移动，打开壳体底部的开口，使得压片制样露出，使用PXRF进行分析，分析结束后，打开驱动件，移除已分析粉末样品，重复上述操作，实现连续制样与分析。

2.根据权利要求1所述的一种便携式粉末压片连续制样分析装置，其特征在于，所述的驱动件为与传动螺杆传动连接的驱动电机、手动传动件或两者的结合。

3.根据权利要求1所述的一种便携式粉末压片连续制样分析装置，其特征在于，所述的底座上还设有支撑支架。

4.根据权利要求1所述的一种便携式粉末压片连续制样分析装置，其特征在于，所述的壳体的顶部设有顶盖，在顶盖上设有进料口。

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