一種液體原料精確微量進樣裝置及進樣方法
【專利摘要】本發明公開了一種液體原料精確微量進樣裝置，包括往復運動機構、注射進樣機構和進樣量控制機構，往復運動機構推動注射進樣機構沿軌道槽直線運動，往復運動機構和注射進樣機構通過一彈簧相連；進樣量控制機構設置于沿注射進樣機構前進方向的軌道槽一端外部，且進樣量控制機構與軌道槽之間有間隙，進樣量控制機構能調節注射進樣機構定量直線位移距離；往復運動機構為一曲柄滑塊機構，滑塊位于軌道槽中，且滑塊在軌道槽中能夠定向往復直線運動，滑塊一端通過連桿和曲柄安裝于支座上，曲柄通過步進電機驅動，步進電機由單片機控制。本發明同時還公開了利用該裝置的進樣方法。本發明能夠滿足對微型流化床反應分析儀快速、微量精確液相原料進樣進給。
【專利說明】一種液體原料精確微量進樣裝置及進樣方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種微型流化床反應分析儀液體原料進樣裝置及進樣方法，適合于微型流化床反應分析儀液體原料的微量瞬時進樣。
【背景技術】
[0002]液相原料的裂解反應廣泛應用于各種物質轉化過程，其反應動力學參數的求算及反應機理的研究是化工、能源、環境、冶金、材料等領域研究開發工作的基礎。
[0003]微型流化床反應分析儀可以實現任意溫度下原料的瞬時進樣、裂解，并通過后續在線質譜對關鍵氣體組分進行定性定量分析，根據氣體濃度變化求算反應動力學參數及其反應機理，突破了傳統動力學研究設備原理與結構的限制。
[0004]微型流化床反應分析儀的液相原料進樣裝置必須滿足快速、微量精確進給，目前還未有相關進樣裝置及進樣方法。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種液體原料精確微量進樣裝置及進樣方法，其能滿足快速、微量精確進給。
[0006]為實現上述目的，本發明采用下述技術方案:
[0007]一種液體原料精確微量進樣裝置，包括往復運動機構、注射進樣機構和進樣量控制機構，往復運動機構推動注射進樣機構沿軌道槽直線運動，往復運動機構和注射進樣機構通過一彈簧相連；進樣量控制機構設置于沿注射進樣機構前進方向的軌道槽一端外部，進樣量控制機構能調節注射進樣機構定量直線位移距離；
[0008]所述往復運動機構為一曲柄滑塊機構，其中滑塊位于軌道槽中，且滑塊在軌道槽中能夠定向往復直線運動，滑塊一端通過連桿和曲柄安裝于支座上，曲柄通過步進電機驅動，步進電機由單片機控制，使步進電機每次快速轉動一圈。
[0009]所述滑塊的俯視投影成十字型，十字型的一端與連桿通過銷軸連接，相對的另一端與注射進樣機構的注射器推桿相對應。
[0010]與注射進樣機構的注射器推桿相對應的滑塊端部下方與彈簧一端相連。
[0011]所述滑塊底部設有滾輪。
[0012]所述注射進樣機構包括一個能沿軌道槽往復直線運動的塊體，該塊體上固定有一個與滑塊相對應的注射器，且該塊體一側面通過彈簧與滑塊相連。
[0013]所述塊體為方形空心體，其底部相對的兩側設有向外突出部分，該突出部分卡在軌道槽中相對兩側邊的導槽中，且能沿導槽往復直線移動。
[0014]所述進樣量控制機構與軌道槽之間有間隙，進樣量控制機構包括一擋板，擋板上設置有至少一個與所述滑塊相對應的調節螺釘。
[0015]所述進樣量控制機構、軌道槽和往復運動機構均固定安裝于可調基礎臺上，所述可調節基礎臺的上臺面包括一水平部分和與水平部分相連的向下傾斜部分，所述往復運動機構的支座固定于水平部分上，往復運動機構的滑塊、軌道槽和進樣量控制機構均設置于向下傾斜部分上。
[0016]一種利用液體原料精確微量進樣裝置的進樣方法，過程包括:
[0017]I)安裝調節好進樣裝置，注射器中充填液體原料，且使注射器前端的進樣針與微型流化床反應分析儀中的石英反應器的進液口相對應；
[0018]2)首次原料進樣:開啟步進電機，由單片機控制步進電機轉動，電機帶動曲柄滑塊機構運動，曲柄滑塊機構推動注射進樣機構初始前進時，由于彈簧具有彈力，使得彈簧處于未完全壓縮狀態，且滑塊與注射進樣機構之間未直接相互接觸，即兩者之間有間距，僅依靠滑塊推動彈簧前行，同時推動注射進樣機構的塊體沿軌道槽向前移動，滑塊沒有推動注射器，未發生進樣行為；當注射進樣機構的塊體前行頂到進樣量控制機構的調節螺釘時，曲柄滑塊機構尚未達到其最大行程，因此彈簧被壓縮，使得滑塊與注射進樣機構的注射器推桿發生直接接觸，并推動注射器推桿直線前移，使曲柄滑塊機構達到最大行程，完成預定液體進樣量，注射器中還有剩余液體原料；隨著曲柄滑塊機構中曲柄的繼續轉動，注射進樣機構在彈簧的拉力下向后移動，完成注射進樣機構的一次快速、精確注樣；
[0019]3)再次進樣量控制:完成步驟2)的首次原料進樣后，注射器及進樣針中仍然剩余有液體原料，由于調節螺釘的螺距已知，因此可以根據螺距與旋轉螺釘的圈數相乘得到注射器推桿的進給距離，確定注射器中液體原料的進料量，從而通過調節螺釘轉動的圈數來達到精確微量控制進樣量的目的；
[0020]4)多次重復步驟2)的螺釘調節，只要保證注射器中液體原料量足夠和調節螺釘的距離足夠長，就能夠實現多次不同進樣量的精確微量控制。
[0021]一種利用液體原料精確微量進樣裝置的進樣方法，結構包括:
[0022]本發明主要由往復運動機構、注射進樣機構以及進樣量控制及基礎臺架四部分組成，其中往復運動機構通過步進電機控制注射進樣機構的往復運動，注射進樣機構用于完成液體原料的注射進樣，進樣量控制部分通過調節螺釘來精確控制進樣量。
[0023]往復運動機構為一個由步進電機控制的曲柄滑塊機構，其中滑塊下端帶有滑輪；
[0024]注射進樣機構為一個帶有滑輪的外殼和固定的注射器，尾部通過彈簧與滑塊相連；
[0025]進樣量控制部分為置于軌道槽最左端的一個調節螺釘，用于精確控制注射進樣機構的位置。
[0026]可調基礎臺部分為上述往復運動機構、注射進樣機構、進樣量控制部分的功能實施平臺，該臺架上的軌道上面設有軌道槽，用于限定注射進樣機構滑塊的移動，使其只能沿軌道凹槽移動；軌道最前端設有調節螺釘，起到限位塊的作用，用于精確限定注射進樣機構的行程及進樣行為。
[0027]本發明的有益效果是，采用上述技術方案，能夠滿足微型流化床反應分析儀對液體原料快速、精確微量的進樣要求，易于實現其控制及集成，且能夠保證液體原料進樣結束后進樣針的快速撤離，避免了進樣針中液體原料的反應，最大限度的減小了實驗誤差，為微型流化床反應分析儀的優化完善提供了相應的技術支持。
【專利附圖】
【附圖說明】[0028]圖1是一個實施例整體結構示意圖；
[0029]圖2是實施例的立體結構示意圖；
[0030]圖3是局部結構示意圖；
[0031]圖4是進樣量控制機構和軌道槽結構放大示意圖；
[0032]圖5是注射進樣機構和滑塊結構放大示意圖；
[0033]圖6是另一局部放大結構示意圖；
[0034]圖7是進樣量控制調節示意圖；
[0035]其中1.加熱爐，2.石英反應器，3.進樣針，4.調節螺釘，5.注射器，6.彈簧，7.滑塊，8.連桿，9.步進電機，10.可調基礎臺，11.螺栓螺母，12.注射器推桿，13.軌道槽，14.滾輪，15.塊體，16.突出部分，17.導槽，18.擋板，19.向下傾斜部分，20.水平部分，
21.支座，22.導軌。
【具體實施方式】
[0036]下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
[0037]如圖1-7所示，液體原料精確微量進樣裝置，包括往復運動機構、注射進樣機構和進樣量控制機構，往復運動機構推動注射進樣機構沿軌道槽13直線運動，往復運動機構和注射進樣機構通過一彈簧6相連；進樣量控制機構設置于沿注射進樣機構前進方向的軌道槽13 —端外部，且進樣量控制機構與軌道槽13之間有間隙，進樣量控制機構能調節注射進樣機構定量直線位移距離；往復運動機構為一曲柄滑塊機構，其中滑塊7位于軌道槽13中，且滑塊7在軌道槽13中能夠定向往復直線運動，滑塊7 —端通過連桿8和曲柄安裝于支座21上，曲柄通過步進電機9驅動。
[0038]滑塊7的俯視投影成十字型，十字型的一端與連桿8通過銷軸連接，相對的另一端與注射進樣機構的注射器推桿12相對應。與注射進樣機構的注射器推桿12相對應的滑塊7端部下方與彈簧6—端相連。滑塊7底部設有滾輪14。
[0039]注射進樣機構包括一個能沿軌道槽13往復直線運動的塊體15，該塊體15上固定有一個與滑塊7相對應的注射器5，且該塊體15 —側面通過彈簧6與滑塊7相連。塊體15為方形空心體，其底部相對的兩側設有向外突出部分16，該突出部分16卡在軌道槽13中相對兩側邊的導槽17中，且能沿導槽17往復直線移動。
[0040]進樣量控制機構包括一擋板18，擋板18上設置有至少一個與所述滑塊7相對應的調節螺釘4。
[0041]曲柄滑塊機構推動注射進樣機構初始前進時，由于彈簧6具有彈力，使得彈簧6處于未完全壓縮狀態，且滑塊7與注射進樣機構之間未直接相互接觸，即兩者之間有間距，僅依靠滑塊7推動彈簧6前行，同時推動注射進樣機構的塊體15沿軌道槽13向前移動；當注射進樣機構的塊體15前行頂到進樣量控制機構時，曲柄滑塊機構尚未達到其最大行程，因此彈簧6被壓縮，使得滑塊7與注射進樣機構的注射器推桿發生直接接觸，并推動注射器推桿直線前移，完成預定液體進樣量，且注射器5中還有剩余液體原料，通過調節進樣量控制機構設定下次液體進樣量。
[0042]進樣量控制機構、軌道槽13和往復運動機構均固定安裝于可調基礎臺10上，所述可調節基礎臺10的上臺面包括一水平部分20和與水平部分20相連的向下傾斜部分19，所述往復運動機構的支座21固定于水平部分20上，往復運動機構的滑塊7、軌道槽13和進樣量控制機構均設置于向下傾斜部分19上。軌道槽13是由兩塊平行設置且固定于可調基礎臺10上的導軌22組成，兩導軌22的相對內側面上設有與注射進樣機構的塊體側面上的突出部分16相配合的導槽17，使得塊體15能夠沿導軌22往復直線移動，塊體15的導槽17起到導向和定位的作用。
[0043] 上述雖然結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本發明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護范圍以內。
【權利要求】
1.一種液體原料精確微量進樣裝置，其特征是，包括往復運動機構、注射進樣機構和進樣量控制機構，往復運動機構推動注射進樣機構沿軌道槽直線運動，往復運動機構和注射進樣機構通過一彈簧相連；進樣量控制機構設置于沿注射進樣機構前進方向的軌道槽一端外部，進樣量控制機構能調節注射進樣機構定量直線位移距離； 所述往復運動機構為一曲柄滑塊機構，其中滑塊位于軌道槽中，且滑塊在軌道槽中能夠定向往復直線運動，滑塊一端通過連桿和曲柄安裝于支座上，曲柄通過步進電機驅動，步進電機由單片機控制，使步進電機每次快速轉動一圈。
2.如權利要求1所述的液體原料精確微量進樣裝置，其特征是，所述滑塊的俯視投影成十字型，十字型的一端與連桿通過銷軸連接，相對的另一端與注射進樣機構的注射器推桿相對應。
3.如權利要求2所述的液體原料精確微量進樣裝置，其特征是，與注射進樣機構的注射器推桿相對應的滑塊端部下方與彈簧一端相連。
4.如權利要求1所述的液體原料精確微量進樣裝置，其特征是，所述滑塊底部設有滾輪。
5.如權利要求1所述的液體原料精確微量進樣裝置，其特征是，所述注射進樣機構包括一個能沿軌道槽往復直線運動的塊體，該塊體上固定有一個與滑塊相對應的注射器，且該塊體一側面通過彈簧與滑塊相連。
6.如權利要求5所述的液體原料精確微量進樣裝置，其特征是，所述塊體為方形空心體，其底部相對的兩側設有向外突出部分，該突出部分卡在軌道槽中相對兩側邊的導槽中，且能沿導槽往復直線移動。
7.如權利要求1所述的液體原料精確微量進樣裝置，其特征是，所述進樣量控制機構與軌道槽之間有間隙，進樣量控制機構包括一擋板，擋板上設置有至少一個與所述滑塊相對應的調節螺釘。
8.如權利要求1所述的液體原料精確微量進樣裝置，其特征是，所述進樣量控制機構、軌道槽和往復運動機構均固定安裝于可調基礎臺上，所述可調芐基礎臺的上臺面包括一水平部分和與水平部分相連的向下傾斜部分，所述往復運動機構的支座固定于水平部分上，往復運動機構的滑塊、軌道槽和進樣量控制機構均設置于向下傾斜部分上。
9.如權利要求1所述的液體原料精確微量進樣裝置，其特征是，曲柄滑塊機構推動注射進樣機構初始前進時，由于彈簧具有彈力，使得彈簧處于未完全壓縮狀態，且滑塊與注射進樣機構之間未直接相互接觸，即兩者之間有間距，僅依靠滑塊推動彈簧前行，同時推動注射進樣機構的塊體沿軌道槽向前移動；當注射進樣機構的塊體前行頂到進樣量控制機構時，曲柄滑塊機構尚未達到其最大行程，因此彈簧被壓縮，使得滑塊與注射進樣機構的注射器推桿發生直接接觸，并推動注射器推桿直線前移，完成預定液體進樣量，且注射器中還有剩余液體原料，通過調節進樣量控制機構設定下次液體進樣量。
10.一種利用權利要求1所述進樣裝置的進樣方法，其特征是，包括: 1)安裝調節好進樣裝置，注射器中充填液體原料，且使注射器前端的進樣針與微型流化床反應分析儀中的石英反應器的進液口相對應； 2)首次原料進樣:開 啟步進電機，由單片機控制步進電機轉動，電機帶動動曲柄滑塊機構運動，曲柄滑塊機構推動注射進樣機構初始前進時，由于彈簧具有彈力，使得彈簧處于未完全壓縮狀態，且滑塊與注射進樣機構之間未直接相互接觸，即兩者之間有間距，僅依靠滑塊推動彈簧前行，同時推動注射進樣機構的塊體沿軌道槽向前移動，滑塊沒有推動注射器，未發生進樣行為；當注射進樣機構的塊體前行頂到進樣量控制機構的調節螺釘時，曲柄滑塊機構尚未達到其最大行程，因此彈簧被壓縮，使得滑塊與注射進樣機構的注射器推桿發生直接接觸，并推動注射器推桿直線前移，使曲柄滑塊機構達到最大行程，完成預定液體進樣量，注射器中還有剩余液體原料；隨著曲柄滑塊機構中曲柄的繼續轉動，注射進樣機構在彈簧的拉力下向后移動，完成注射進樣機構的一次注樣； 3)再次進樣量控制:完成步驟2)的首次原料進樣后，注射器及進樣針中仍然剩余有液體原料，由于調節螺釘的螺距已知，根據螺距與旋轉螺釘的圈數相乘能夠得到注射器推桿的進給距離，確定注射器中液體原料的進料量，從而通過調節螺釘轉動的圈數來達到精確微量控制進樣量的目的； 4)多次重復步驟2)的螺釘調節，只要保證注射器中液體原料量足夠和調節螺釘的距離足夠長，就能夠 實現多次不同進樣量的精確微量控制。
【文檔編號】G01N27/62GK103792276SQ201410038753
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月26日 優先權日:2014年1月26日
【發明者】董磊, 張兆玲, 梁敬翠, 徐鵬舉, 張彤輝, 毛業兵 申請人:山東百川同創能源有限公司