专利名称：一种微型气体采样仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于环保机械技术领域，特别是涉及一种微型气体采样仪，具体地说是一种气体分析的样品采集装置。
背景技术：
随着电子制造、生物制药、医疗器械制造、航空航天等行业的不断发展，这些行业对生产环境的要求越来越高，人们意识到环境监测仪器开发的重要性。采集气体样品时人们往往借助各种采样泵，微型气体采样仪已得到广泛应用。监测生产环境的气体质量时，会进行气体采样，人们常采用旋片泵采集气体。旋片泵在工作过程中，因为要吸入、排出气体，气体中含有的粉尘等杂质进入泵体内会造成旋片 的磨损。随着时间的增加，泵内的杂质越积越多，会影响旋片泵的工作性能。现有技术中的真空泵，无论复式、旋片式、罗茨式真空泵，其零件大多都是使用金属材料制造，泵体比较笨重，不易携带，且不能抽混有水分的、腐蚀性的和含尘的气体等，使用范围受限。此外，真空泵还存在一些其它缺点，比如真空泵大多使用交流电机，使用场所受到限制、系统运行异常时不能报警、维修量较大等。
实用新型内容针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种微型气体采样仪。该采样仪重量轻，携带方便，泵体的使用寿命长，可除去气体中含有的粉尘等杂质；并且具有化学性稳定，不会锈蚀、耐磨耗等优点。为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，一种微型气体采样仪，包括壳体，在壳体内设置有进气室、过滤室、排气室和旋片泵，所述进气室具有第一进气口和第一出气口，所述过滤室具有第二滤芯、第二进气口和第二出气口，所述排气室具有排水口、第三进气口和第三出气口 ；所述进气室的第一进气口通过壳体与壳体外相通，第一出气口与旋片泵的进气柱相连通，所述旋片泵的出气柱与过滤室的第二进气口相连通；所述过滤室的第二出气口与排气室的第三进气口相连通，第三出气口通过排气管与壳体外相通，排水口通过壳体与壳体外相通；所述旋片泵的转子与具有电机控制器的电机输出轴相连接。所述旋片泵包括具有进气柱和出气柱的旋片泵壳体、定子、上盖、旋片以及转子，在所述旋片泵壳体的内部设置有定子槽，在定子槽内安装有具有进气口、出气口和凹槽的定子，所述进气口与旋片泵壳体的进气柱相连通，出气口与旋片泵壳体的出气柱相连通；在所述定子的凹槽内安装有旋片，所述上盖设置在定子的凹槽内，并置于旋片的外端，使定子与上盖之间形成密闭腔室；所述转子偏置于密闭腔室内，转子的外圆与密封腔室的内表面相切。为了去除气体中的粉尘颗粒，使密封腔室内始终处于良好的工作环境，在所述进气室的第一进气口处设置有具有第一滤芯的进气管。在所述上盖下方的定子上设置有密封槽，用于安装密封圈防止气体逸散。[0009]为了便于更换滤芯，在与所述过滤室相对应的壳体上设置有塑料塞。为了防止杂质进入到仪器内，在所述排水口上设置有塑料塞，用于放水。所述电机控制器的控制电路包括微控制器、报警电路、电机驱动电路、系统状态指示电路及人机接口电路，所述系统状态指示电路、人机接口电路的输出端与微控制器的输入端口相连接，微控制器的输出端口与报警电路、电机驱动电路的输入端相连接，所述电机驱动电路的输出端与电机的控制端相连接。本实用新型的有益效果I、本实用新型采用两次过滤的方式以除去气体中含有的粉尘等杂质，气体进入和离开本实用新型的过程中，先经过第一滤芯，去除气体中的粉尘颗粒，使密封腔室内始终处于良好的工作环境，然后经第二滤芯进一步去除气体中的颗粒，再经排气室过滤出气体中的水蒸汽，大大的减少了进入检测仪器的杂质；2、本实用新型采用塑料材料(如ABS材料)制作微型旋片泵，以减轻仪器的重量，并且塑料材料具有化学性稳定、不会锈蚀、耐磨耗等优点，可提高本实用新型的使用寿命，使本实用新型可采集混合有水分及腐蚀物质的气体，适用范围更广；3、本实用新型选用体积较小的直流电机，使仪器便于携带，使用场所更广；4、本实用新型设置有蜂鸣装置，系统运行异常(如电压过低异常)时，可自动报警；5、本实用新型的旋片泵结构简单，可靠性高。
图I为本实用新型的微型气体采样仪的结构示意图；图2为本实用新型的旋片泵的结构示意图；图3为图2的俯视图；图4为本实用新型的电机控制器的电路原理框图；图5为本实用新型的电机控制器的电路原理图；图中，I-电机控制器，2-排气管，3-壳体，4-出气柱，5-第三出气口，6-过滤室，7-排气室，8-第三进气口，9-第二滤芯，10-第二出气口，11-排水口，12-第一进气口，13-进气室，14-转子，15-第二进气口，16-第一出气口，17-进气柱，18-旋片泵，19-电机，20-输出轴，21-旋片，22-旋片泵壳体，24-上盖，25-定子，26-出气口，27-进气口，28-第一滤芯，29-进气管,30-密封槽。
具体实施方式
如图I所示，一种微型气体采样仪，包括壳体3，在壳体3内设置有进气室13、过滤室6、排气室7和旋片泵18，所述进气室13具有第一进气口 12和第一出气口 16，所述过滤室6具有第二滤芯9、第二进气口 15和第二出气口 10，所述排气室7具有排水口 11、第三进气口 8和第三出气口 5 ;所述进气室13的第一进气口 12通过壳体3与壳体3外相通，第一出气口 16与旋片泵18的进气柱17相连通，所述旋片泵18的出气柱4与过滤室6的第二进气口 15相连通；所述过滤室6的第二出气口 10与排气室7的第三进气口 8相连通，第三出气口 5通过排气管2与壳体3外相通，排水口 11通过壳体3与壳体3外相通；所述旋片泵18的转子14与具有电机控制器I的电机19输出轴20相连接，所述第二滤芯9采用聚四氟乙烯滤芯。如图2、图3所示，所述旋片泵18包括具有进气柱17和出气柱4的旋片泵壳体22、定子25、上盖24、旋片21以及转子14，在所述旋片泵壳体22的内部设置有定子槽，在定子槽内安装有具有进气口 27、出气口 26和凹槽的定子25，所述进气口 27与旋片泵壳体22的进气柱17相连通，出气口 26与旋片泵壳体22的出气柱4相连通；在所述定子25的凹槽内安装有旋片21，所述上盖24设置在定子25的凹槽内，并置于旋片21的外端，使定子25与上盖24之间形成密闭腔室；所述转子14偏置于密闭腔室内，转子14的外圆与密封腔室的内表面相切(二者有很小的间隙)，并与电机19的输出轴20相连，可在密闭腔室内绕电机19的输出轴20转动；所述旋片21可沿定子25的内表面滑动，在所述密闭腔室内形成可变容腔。为了去除气体中的粉尘颗粒，使密封腔室内始终处于良好的工作环境，在所述进气室13的第一进气口 12处设置有具有第一滤芯28的进气管29，所述第一滤芯28采用陶瓷滤芯。为保证良好的密封性，在所述上盖24下方的定子25上设置有密封槽30，用于安装密封圈防止气体逸散。为了便于更换滤芯，在与所述过滤室6相对应的壳体3上设置有塑料塞。为了防止杂质进入到仪器内，在所述排水口 11上设置有塑料塞，用于放水。电机的选取要考虑微型、低功率、低电压等因素，选择扭力大，转速平稳，噪音低的电机(如RF300-09550型号的电机，其参数为电压3. 0V，转速2800r/min，电流O. 030A,转矩O. 39mN/m,功率O. 07W，启动转矩O. 98m N/m，启动电流O. 17A)。定子是与电机配合的，定子内壁要与电机外圈紧密配合，以防止漏气，由电机外壳的最大尺寸确定了定子内腔的直径。所述定子采用偏心结构，旋片、转子与定子的底部是相互接触的，其相对运动过程中对表面质量要求较高。所述定子的出气口相对于定子的轴线呈30 35°。为使旋片泵壳体与定子紧密配合，在定子的外表面涂有一层薄的粘结剂(如502胶等)。为减轻转子重量、降低能耗、便于加工，所述转子为薄壁结构。为了便于模具成型，所述上盖为薄壁结构；为固定电机，在上盖上设置有与电机相配合的凹形结构。所述旋片使用塑料材料(如环氧酚醛层压玻璃布板材料)，该材料气密性好、化学性能稳定、抗应力性能优异，长时间使用不易变形，不会产生气隙噪声。所述旋片泵的各零件均采用塑料材料(如ABS等)制作。如图4所示，所述电机控制器I的控制电路包括微控制器、报警电路、电机驱动电路、系统状态指示电路及人机接口电路，所述系统状态指示电路、人机接口电路的输出端与微控制器的输入端口相连接，微控制器的输出端口与报警电路、电机驱动电路的输入端相连接，所述电机驱动电路的输出端与电机的控制端相连接。所述微控制器采用单片机U3,其型号为ATmegal6L_8AI。所述电机控制器I的控制电路的电路原理图，如图5所示，所述人机接口电路由按键SI、S2、S3组成，按键SI、S2、S3的一端与地DGND相连接，另一端分别与单片机U3的第21、19、20引脚相连接。[0039]所述报警电路由蜂鸣器LSl和三极管Ql组成，蜂鸣器LSl的一端与地DGND相连接，另一端与三极管Ql的集电极相连接，三极管Ql的基极经电阻Rll与单片机U3的第25引脚相连接；三极管Ql的发射极经电阻R12与电源DVCC相连接。所述系统状态指示电路由二极管Dl、电阻R2、二极管D2和电阻R5组成，二极管D2的阴极经电阻R5与地DGND相连接，阳极与单片机U3的第26引脚相连接；二极管Dl的阴极经电阻R2与地DGND相连接，阳极与单片机U3的第5引脚相连接。所述电机驱动电路由电机驱动芯片U2组成，电机驱动芯片U2的第3引脚与电机插口 Pl的第2引脚相连接，电机驱动芯片U2的第8引脚与电机插口 Pl的第4引脚相连接，电机插口 Pl的第I引脚与电源DVCC相连接，第3引脚与地DGND相连接。所述电机驱动芯片U2采用的型号是L293DD。控制电路利用单片机U3带有PWM功能的定时计数�？椴鶳WM波形，从而控制直流电机的转动，这样可以依靠调整定时计数值来调整输出的PWM波形的频率来控制直流电 机的转速。当按键按下时单片机U3产生外部中断，中断服务程序中对不同键值进行相应的控制操作，按键SI控制启动，按键S2控制加速，按键S3控制减速。二极管Dl为红色LED，二极管D2为绿色LED。系统上电时，红色LED亮，表示电源已经接通，系统可以工作；绿色LED亮，表示系统运转正常；蜂鸣器LSl响，表示系统运行异
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权利要求1.一种微型气体采样仪，包括壳体，其特征在于在壳体内设置有进气室、过滤室、排气室和旋片泵，所述进气室具有第一进气口和第一出气口，所述过滤室具有第二滤芯、第二进气口和第二出气口，所述排气室具有排水口、第三进气口和第三出气口 ；所述进气室的第一进气口通过壳体与壳体外相通，第一出气口与旋片泵的进气柱相连通，所述旋片泵的出气柱与过滤室的第二进气口相连通；所述过滤室的第二出气口与排气室的第三进气口相连通，第三出气口通过排气管与壳体外相通，排水口通过壳体与壳体外相通；所述旋片泵的转子与具有电机控制器的电机输出轴相连接。
2.根据权利要求I所述的一种微型气体采样仪，其特征在于所述旋片泵包括具有进气柱和出气柱的旋片泵壳体、定子、上盖、旋片以及转子，在所述旋片泵壳体的内部设置有定子槽，在定子槽内安装有具有进气口、出气口和凹槽的定子，所述进气口与旋片泵壳体的进气柱相连通，出气口与旋片泵壳体的出气柱相连通；在所述定子的凹槽内安装有旋片，所述上盖设置在定子的凹槽内，并置于旋片的外端，使定子与上盖之间形成密闭腔室；所述转子偏置于密闭腔室内，转子的外圆与密封腔室的内表面相切。
3.根据权利要求I所述的一种微型气体采样仪，其特征在于在所述进气室的第一进气口处设置有具有第一滤芯的进气管。
4.根据权利要求2所述的一种微型气体采样仪，其特征在于在所述上盖下方的定子上设置有密封槽。
5.根据权利要求I所述的一种微型气体采样仪，其特征在于在与所述过滤室相对应的壳体上设置有塑料塞。
6.根据权利要求I所述的一种微型气体采样仪，其特征在于在所述排水口上设置有塑料塞。
7.根据权利要求I所述的一种微型气体米样仪，其特征在于所述电机控制器的控制电路包括微控制器、报警电路、电机驱动电路、系统状态指示电路及人机接口电路，所述系统状态指示电路、人机接口电路的输出端与微控制器的输入端口相连接，微控制器的输出端口与报警电路、电机驱动电路的输入端相连接，所述电机驱动电路的输出端与电机的控制端相连接。
专利摘要一种微型气体采样仪，属于环保机械技术领域，具体地说是一种气体分析的样品采集装置。本实用新型重量轻，携带方便，泵体的使用寿命长，可除去气体中含有的粉尘等杂质；并且具有化学性稳定，不会锈蚀、耐磨耗等优点。本实用新型包括壳体，在壳体内设置有进气室、过滤室、排气室和旋片泵；进气室的第一进气口通过壳体与壳体外相通，第一出气口与旋片泵的进气柱相连通，旋片泵的出气柱与过滤室的第二进气口相连通；过滤室的第二出气口与排气室的第三进气口相连通，第三出气口通过排气管与壳体外相通，排水口通过壳体与壳体外相通；旋片泵的转子与具有电机控制器的电机输出轴相连接。
文档编号G01N1/34GK202649008SQ201220216239
公开日2013年1月2日 申请日期2012年5月14日 优先权日2012年5月14日
发明者程春玉, 刘世轩, 岳成海, 蔺增 申请人:蔺增
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