专利名称：一种全自动多通道气路切换大气采样装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种全自动多通道气路切换大气采样装置，主要用于各种大气样品的采集。
背景技术：
随着社会经济的飞速发展，人类工业化进程也得到飞速发展，但伴随而来的问题是，大量“三废”的排放，空气中各种有害气体如二氧化硫，氮氧化合物等有害气体对人类的健康构成了重要的威胁，人类的生活环境日益恶化。全自动多通道气路切换采样系统最主要的功能就是收集所排放的气体，并通过对所采集到的气体进行实验分析，得出所采集到的气体的成分以及含量，从而得出是否需要对所排放气体需要进行无害化处理的结论。现有多通道采样系统主要是通过控制多个电磁阀来控制多个气路的转换，有多少个通道，则需要多少个电磁阀，且工作时各个电磁阀都要一直通电。其缺点是体积较为庞大，能耗相对较高。
发明内容
本发明克服了现有的技术缺点，提供一种全自动多通道气路切换大气采样装置。为解决上述问题，本发明的技术方案是一种全自动多通道气路切换大气采样装置包括大气采样器1，旋转多通道气路切换装置4，控制单元5。大气采样器通过硅胶管与旋转式多通道气路切换装置的气口相连接，大气采样器的另一端接气体采集装置相连接，控制单元根据键盘设置的采样时刻，采样通道，采样时间，并通过传感器输入的信号，确定旋转多通道气路切换装置的通道位置，控制电机启动与停止，控制大气采样器的启动与停止； 旋转多通道气路切换装置具有多个气道，旋转调节气路，采集不同样品。旋转多通道齐鲁切换装置由电机(7)，旋转气路切换结构组成。所选电机(7)可以是步进电机、伺服电机、普通电机。普通电机的电机轴上固定一个遮光片(6)，并安装有传感器(9)与遮光片(6)方向与平行。旋转多通道气路切换装置由上盖(11)，出气嘴(14)，固定盘(15)，下盖(17)，进气嘴(19)，弹簧柱塞(21)，转盘02)组成，上盖(11)中心开有圆孔，用来通过电机轴，使电机轴与转盘0 相连接；其四周靠边有四个通孔均布；还有四组未穿透螺纹孔，用以固定传感器(9)，螺纹未穿透是为防止该装置工作时不密封。在上盖(11)中心孔位置配有密封套 (23)，其作用是保证工作时电机轴与上盖(11)之间是密封的。上盖(11)的下面是密封垫 (12)，密封垫(12)的下面为固定盘(15)。上盖(11)，密封垫(12)以及固定盘(15)上各均布四个螺纹孔，通过螺丝(10)可以将其紧固为一体；固定盘(1 四周有五个孔，其中四个孔均布，为出气孔，另一个孔在其中两个出气孔的正中间，为进气孔，其作用分别为连接进气嘴(19)和出气嘴(14)。在固定盘(15)进出气孔的地方，有四个出气嘴(14)和一个进气嘴(19)，为所采集的样品气体的进出通道。固定盘(1 的内部，有一个转盘(22)，转盘 (22)的四周均布四个孔，其中心伸出一开孔轴套，在轴套上开螺纹孔，用螺丝(13)使转盘(22)与电机轴固定。在转盘02)的四个孔内，则有三个弹簧柱塞(21)，弹簧柱塞的钢珠与柱子之间有弹簧连接，可根据压力大小自由调整长度。在固定盘(1 四周均布的四个通孔，有四个密封圈(20)，其作用为工作时保证弹簧柱塞与圆孔之间密封。在固定盘(15)的下面，为密封垫(16)和下面盖(17)以及螺丝(18)，通过螺丝(10)，(18)使整个装置能紧固为一体且密封良好。旋转气路切换装置装由外管和内管组成，将内管装在外管内，外管上有四个位于同一母线上且间距相等的出气口，内管上有四个轴向位置与外管出气口对应、径向以90° 递增的出气口，内管伸出臂与减速电机轴通过螺栓连接，内管另一端周面上的进气口通过硅胶管与气泵出气口相连。旋转气路切换装置装由转动环、气孔板和固定环组成，将孔板安装固定环端面上， 两者通过螺钉固定，然后将转动环安装到固定环内，使固定环上的径向气道中心线与转动环上的气孔中心线处于一个横截面上，转动环另一端固定到电机轴上。用于控制气路切换的控制单元包括遮光片(6)，电机(7)，控制电路(8)以及传感器(9)。其中控制电路(8)包括控制电机的单片机，对整个电路提供供电的电路，驱动电机的驱动电路，将转盘位置信号输送给单片机进行处理，使转盘能转到指定位置的传感器反馈电路。数字键盘信号输出端口连接单片机的键盘输入端口，通过键盘设置采样通道、采样启动时刻、采样时间，并通过单片机将数据传输到液晶显示器上显示；传感器的信号输出端口连接单片机的俘获输入端口，单片机获得电机转动是否到位信号和气泵是否启动信号； 单片机的输出端口与显示器件的信号输入端口连接，传输显示内容到显示器上，单片机的输出端口与气泵控制电路的信号输入端口连接，控制气泵采样，单片机的输出端口与直流电机控制电路的信号输入端口连接，控制直流电机的启动和停止。在上盖(11)的表面，通过螺丝可固定四个传感器(9)，在电机轴上开螺纹孔，固定一个遮光片(6)，同时使遮光片(6)与传感器(9)平行，将大气采样器(1)，采样袋O)，硅胶管(3)以及电路控制部分(8)连接好，然后启动电源，电机(7)转动时带动轴上的遮光片(6) —起运动，当遮光片(6)转至传感器(9)的投影正下方时，由于此时传感器(9)被遮光片(6)挡住无法感应，电机(7)停止工作，此时启动大气采样器(1)开始采样，采集到的样品通过硅胶管C3)进入密闭多通道气路切换装置，由于此时其他三个出气孔都是密封的，所以所采集的气体只能通过打开的通道进入采样袋O)，当此通道的样品采集完后，电机(7)带动遮光片(6)再次转动。当到达下一个传感器(9)投影正下方时，电机(7)再次停止转动，进行下一次样品的采集，如此循环，直至采样完成。本发明的有益效果是用体积较小的传感器取代体积相对较大的电磁阀；当电机转至合适位置开始采样时，电机停止工作，无需能耗。具有体积�。芎牡偷扔诺�。
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中图1为本发明全自动多通道气路切换大气采样装置的整体示意图；图2为本发明全自动多通道气路切换大气采样装置的示意图；图3为本发明全自动多通道气路切换大气采样装置转盘和弹簧柱塞的局部剖视图4为本发明全自动多通道气路切换大气采样装置的电机和遮光板连接示意图。图5为本发明全自动多通道气路切换大气采样装置的控制单元的模块框图；图6为本发明全自动多通道气路切换大气采样装置的第二种实施例的旋转气路切换装置；图7为本发明全自动多通道气路切换大气采样装置的第二种实施例的旋转气路切换装置内管示意图；图8为本发明全自动多通道气路切换大气采样装置的第二种实施例的旋转气路切换装置内管剖面图；图9为本发明全自动多通道气路切换大气采样装置的第二种实施例的旋转气路切换装置多孔内管示意图；图10为本发明全自动多通道气路切换大气采样装置的第三种实施例的旋转气路切换装置示意图。图11为本发明全自动多通道气路切换大气采样装置的第三种实施例的旋转气路切换装置外环示意图；图12为本发明全自动多通道气路切换大气采样装置的第三种实施例的旋转气路切换装置内环示意图。图13为本发明全自动多通道气路切换大气采样装置的第三种实施例的旋转气路切换装置孔板示意图。
具体实施例方式下面结合附图，详细说明介绍本发明各实施例。图1至图5是本发明第一种实施例。如图1为本发明全自动气路切换大气采样装置的整体示意图，其结构包括大气采样器(1)，采样袋0)，硅胶管(3)，密闭多通道气路切换装置⑷以及属于电路控制单元(5)。其中电路控制单元(5)包括遮光片(6)，电机(7)， 控制电路⑶以及传感器(9)。图2为本发明气路切换装置的示意图，其结构包括螺丝(10)，上盖(11)，密封垫(12)，螺丝(13)，出气嘴(14)，固定盘(15)，密封垫(16)，下盖(17)，螺丝(18)，进气嘴 (19)，密封圈(20)，弹簧柱塞(21)，转盘(2 ，密封套(23)等。图3为本发明全自动气路切换大气采样装置转盘0 和弹簧柱塞局部剖视图。图4为本发明全自动气路切换大气采样电机(7)和遮光片(6)的位置连接示意图。具体操作时，先将弹簧柱塞镶嵌于转盘02)的四个孔内，在固定盘(15)的四个出气嘴内装好密封圈(20)，将转盘0 放入固定盘(1 内，并使弹簧柱塞对准出气孔，然后通过螺丝(10)，(18)将密封垫(12)，(16)，上盖(11)，下盖(17)以及固定盘 (15)连接为一体，再将四个出气嘴(14)以及一个进气嘴(19)固定于固定盘(15)上，套上密封套(23)，则多通道气路切换装置安装完毕。用螺丝将四个传感器(9)固定于上盖(11)的四个孔内，将遮光片(6)固定在电机轴上，再通过螺丝(1 将电机(7)固定于转盘0 的轴套上，将大气采样器(1)，采样袋0)，硅胶管C3)连接好，最后连接电路控制部分(8)以及电源。电机(7)可以是步进电机、 普通电机。根据实际需要选择不一样的电机，实施例一选择的是普通电机。工作时，先启动电源，通过电机(7)的转动带动整个多通道气路切换装置的转动， 当电机轴上的遮光片(6)转至传感器(9)投影的正下方时，传感器(9)被完全遮�。缁� (7)停止工作，此时大气采样器(1)开始工作，由于转盘02)的四个通道中有三个被弹簧柱塞堵�。仕杉钠逯荒艽邮Ｏ碌哪歉鐾ǖ澜氩裳麿)，当样品采集完毕后， 电机(7)重新转动，当遮光片(6)转至下一个传感器(9)投影正下方时，电机(7)再次停止转动，大气采样器(1)再次启动进行下一次大气样品的采集。如此循环反复，直至完成所有通道大气样品的采集，从而达到多通道全自动气路切换采样的目的。图6至图9为本发明第二种实施方例。第二种实施例与第一种实施例的主要区别在于旋转气路切换装置结构不同。如图6所示，旋转气路切换装置由外管M和内管25组成，将内25管装在外管M内，外管上有四个位于同一母线上且间距相等的气口 26，内管上有四个轴向位置与外管气口对应，径向以90°递增的出气口。内管伸出臂与减速电机轴通过螺栓连接，内管另一端周面上的进气口通过硅胶管与气泵出气口相连。内管可按径向以 22.5°递增设置出气口，每隔22. 5°设置一到四个不同数目、不同位置的出气口，实现具体运用时，通过调整角度，到达调整不同出气口和调整出气口数量的目的。工作时，减速电机使内管转动。随着内管的转动相应的角度，内管的某一组出气口与外管的相应出气口实现对位。此时气路导通，气体通过该气路输送。相应地，内管继续转动，直到指定的出气口与外管对应出气口实现对位，完成气路切换。图10至图13为本发明第三种实施方例。本实施例与第一种和第二种实施例的区别主要在于气路切换装置结构不同。该旋转气路切换装置由转动环、固定环和孔板组成，孔板与固定环采用螺钉固定，然后将转动环安装到固定环内，使固定环上的径向气道中心线与转动环上的气孔中心线处于一个横截面上并保证二者之间的气密性。转动环另一端固定到电机轴上。工作时，电机转动并带动转动环在固定环内转动。当转动环上的气孔与固定环上的某一气道对接成功，该气路开启，其他各路关闭。此时电机停止，开始采集气体。该路气体采集完毕后，电机机械转动，直到转动环上的气孔与固定环上的另一气道对接成功，实现气路切换，开始下一气路的气体采集。根据本发明的上述构思，本领域的熟练人员还可对此做出各种修改和变换。类似的这种变换和修改均属于本发明的实质。
权利要求
1.一种全自动多通道气路切换大气采样装置，它包括大气采样器(1)、旋转式多通道气路切换装置G)、控制单元(5)，其特征在于大气采样器通过硅胶管与旋转式多通道气路切换装置的气口相连接，大气采样器的另一端接气体采集装置相连接，控制单元根据键盘设置的采样时刻，采样通道，采样时间，并通过传感器输入的信号，确定旋转多通道气路切换装置的通道位置，控制电机启动与停止，控制大气采样器的启动与停止；旋转多通道气路切换装置具有多个气道，旋转调节气路，采集不同样品。
2.根据权利要求1所述的一种全自动多通道气路切换大气采样装置，其特征在于所述的旋转多通道齐鲁切换装置由电机(7)，旋转气路切换结构组成。
3.根据权利要求2所述的一种全自动多通道气路切换大气采样装置，其特征在于所述的电机⑵可以是步进电机、普通电机。
4.根据利要求3所述的一种全自动多通道气路切换大气采样装置，其特征在于普通电机的电机轴上固定一个遮光片(6)，并安装有传感器(9)与遮光片(6)方向与平行。
5.根据权利要求2所述的一种全自动多通道气路切换大气采样装置，其特征在于所述的旋转气路切换装置由上盖(11)，出气嘴(14)，固定盘(15)，下盖(17)，进气嘴(19)，弹簧柱塞(21)，转盘0 组成，上盖(11)中心开有圆孔，用来通过电机轴，使电机轴与转盘 (22)相连接；上盖(11)四周靠边有四个通孔均布，还有四组用以固定传感器(9)未穿透螺纹孔；在上盖(11)中心孔位置配有密封套(23)，上盖(11)的下面为固定盘(15)，固定盘(15)四周有五个孔，其中四个孔均布，为出气孔，另一个孔在其中两个出气孔的正中间，为进气孔，分别为连接进气嘴(19)和出气嘴(14)；在固定盘(1 进出气孔的地方，有四个出气嘴(14)和一个进气嘴(19)，为所采集的样品气体的进出通道；固定盘(15)的内部，有一个转盘(22)，转盘02)的四周均布四个孔，其中心伸出一开孔轴套，在轴套上开螺纹孔，用螺丝(13)使转盘02)与电机轴固定；在转盘02)的四个孔内，则有三个弹簧柱塞(21)， 弹簧柱塞(21)的钢珠与柱子之间有弹簧连接，在固定盘(1 四周均布的四个通孔，有四个密封圈(20)，工作时保证弹簧柱塞与圆孔之间密封；在固定盘(1 的下面，为密封垫(16)和下面盖(17)。
6.根据权利要求2所述的一种全自动多通道气路切换大气采样装置，其特征在于所述的旋转气路切换装置装由外管和内管组成，将内管装在外管内，外管上有四个位于同一母线上且间距相等的出气口，内管上有四个轴向位置与外管出气口对应、径向以90°递增的出气口，内管伸出臂与减速电机轴通过螺栓连接，内管另一端周面上的进气口通过硅胶管与气泵出气口相连。根据权利要求6所述的一种全自动多通道气路切换大气采样装置，其特征在于所述的旋转气路切换装置装的内管上设置有轴向位置与外管出气口相对应、径向以22. 5°递增的出气口。
7.根据权利要求2所述的一种全自动多通道气路切换大气采样装置，其特征在于所述的旋转气路切换装置装由转动环、气孔板和固定环组成，将孔板安装固定环端面上，两者通过螺钉固定，然后将转动环安装到固定环内，使固定环上的径向气道中心线与转动环上的气孔中心线处于一个横截面上，转动环另一端固定到电机轴上。
8.根据权利要求1所述的一种全自动多通道气路切换大气采样装置，其特征在于数字键盘信号输出口连接单片机的数据输入端口，可通过键盘设置采样通道、采样启动时刻、采样时间，并将数据传输到液晶显示器上显示；传感器的信号输出端口分别与单片机的信号输入端口相连接，单片机分别获得电机转动是否到位信号和气泵是否启动信号；单片机的信号输出端口与显示器件的信号输入端口连接，用以控制输出显示；单片机的信号输出端口与大气采样装置控制电路的信号输入接口连接，用以控制大气采样装置(1)采样；单片机的信号输出端口与电机控制电路的信号输入端口连接，控制电机(7)的启动和停止。
全文摘要
本发明公开了一种全自动多通道气路切换大气采样装置，可广泛应用于各种大气采样系统。它包括大气采样器(1)，密闭多通道气路切换装置(4)，控制单元(5)。本发明全自动多通道气路切换大气采样装置，可广泛应用于环境气体检测领域，根据工作需要，通过对气路的切换，来控制大气采样器采样过程中各个通道的连通或关闭，从而控制各个采样通道样品采集的时间以及顺序，具有体积�。芎牡偷扔诺�。
文档编号G01N1/24GK102252877SQ20111016279
公开日2011年11月23日 申请日期2011年6月16日 优先权日2011年6月16日
发明者廖海祁, 朱平, 梁杰, 董宁, 郭冰 申请人:深圳国技仪器有限公司
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