富集装置及其控制方法与流程

本发明属于分析检测，具体涉及一种富集装置及其控制方法。

背景技术：

1、在有机物监测中，通常采用富集装置提升气相色谱仪（氢火焰检测器）gc-fid、气相色谱质谱联用仪gc-ms等设备的检测精度。富集装置主要包括真空腔室、制冷器、富集管、运动机构和加热器，在实际应用中，影响富集装置的寿命和性能的情况主要包括以下三种：

2、（1）低压环境下制冷器冷端结霜与温度、真空度压力均存在关系，不同有机物的富集温度不同，粗放地控制真空度和制冷温度导致结霜程度不一致，影响运动机构的行进速度和寿命，也会影响富集管制冷效率；

3、（2）富集管与制冷器冷端贴合面积直接影响有机物富集有效性和分析效率，富集管是通过运动机构驱动贴合到制冷器冷端，但由于运动机构精密度以及贴合结构的回弹效应，贴合很难做到紧密的面贴合，富集管与制冷器冷端过长时间接触，会影响运动机构的寿命；

4、（3）户外在线监测存在电源断电的情况，由于制冷器自然冷却时间需要至少2小时才能恢复至常温，真空腔室没有真空泵持续工作时，空气会渗入导致腔室内冷凝水堆积，从而导致电气和运动部件损坏。

5、因此，本领域亟需设计精细化控制的富集装置，以达到更优的富集性能，同时实现高稳定性和长寿命运行。

技术实现思路

1、基于现有技术中存在的上述缺点和不足，本发明的目的之一是至少解决现有技术中存在的上述问题之一或多个，换言之，本发明的目的之一是提供满足前述需求之一或多个的一种富集装置及其控制方法。

2、为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种富集装置，包括真空腔室及其内部设置的制冷器、富集管、富集驱动件和加热器，富集驱动件用于驱动富集管靠近或远离制冷器的冷端，加热器用于对富集管加热，所述制冷器的冷端具有富集贴合槽，富集贴合槽的结构与富集管的结构匹配，以使富集管与富集贴合槽之间面贴合；

4、所述制冷器的冷端设有转动配合于富集贴合槽槽口的卡位件，卡位件用于调整富集管的位置，以使其与富集贴合槽之间面贴合。

5、作为优选方案，所述富集管的两端分别设有限位块，卡位件与限位块一一对应；

6、当卡位件转动至第一目标位置，以避让富集管进入富集贴合槽或远离富集贴合槽；

7、当卡位件转动至第二目标位置，卡位件抵接限位块，以使富集管与富集贴合槽之间面贴合。

8、作为优选方案，所述卡位件的转动通过卡位驱动件驱动；

9、富集装置还包括控制器，控制器与制冷器、富集驱动件、加热器、卡位驱动件信号连接。

10、作为优选方案，所述富集管设有温度传感器，温度传感器与控制器信号连接；

11、当温度传感器采集的温度达到第一目标温度，控制器控制卡位驱动件驱动卡位件转动至第二目标位置；

12、当温度传感器采集的温度达到第二目标温度且持续预设时间，控制器控制卡位驱动件驱动卡位件转动至第一目标位置；

13、其中，第一目标温度高于第二目标温度，第二目标温度位于制冷器的制冷温度的预设温度区间内。

14、作为优选方案，所述富集管为弧形结构或v型结构或螺旋结构。

15、作为优选方案，所述富集管与富集驱动件之间设有弹性连接件。

16、作为优选方案，所述真空腔室设有防结露结霜保护气路；

17、所述防结露结霜保护气路包括沿气路流向依次设置的空压机、过滤器、常开电磁阀、单向阀和出气端头，过滤器用于除水除油除颗粒物，出气端头的出气口朝向制冷器的冷端。

18、作为优选方案，所述真空腔室连接有真空泵。

19、本发明还提供如上任一方案所述的富集装置的控制方法，包括以下步骤：

20、s1、根据 n个被测物质的沸点，计算富集装置的制冷温度 t1、脱附温度 t2、真空腔室的真空度 p；

21、其中，制冷温度 t1为：

22、；

23、脱附温度 t2为：

24、；

25、 t i为第 i个被测物质的沸点，i∈[1， n]， n为大于1的整数；为第一预设温差；

26、真空腔室的真空度 p为：

27、；

28、其中， a、 b、 c为拟合系数， t0为环境温度；

29、s2、待真空腔室达到真空度 p，启动制冷器；

30、s3、富集驱动件驱动富集管贴合富集贴合槽，当温度传感器采集的温度达到第一目标温度，控制器控制卡位驱动件驱动卡位件由第一目标位置转动至第二目标位置；

31、s4、当温度传感器采集的温度达到第二目标温度且持续预设时间，控制器控制卡位驱动件驱动卡位件由第二目标位置转动至第一目标位置，富集驱动件驱动富集管脱离富集贴合槽并启动加热器，当温度传感器采集的温度达到第三目标温度，被测物质全部脱附；

32、其中，第二目标温度，第三目标温度；为第二预设温差，；

33、s5、循环上述步骤s3至步骤s4，实现富集和脱附循环。

34、作为优选方案，所述步骤s1还包括：根据制冷温度 t1、脱附温度 t2计算加热器的升温速率 k：

35、；

36、其中， l为富集驱动件的驱动行程， v为富集驱动件的驱动速度。

37、本发明与现有技术相比，有益效果是：

38、（1）本发明利用卡位件实现富集管与富集贴合槽之间紧密的面贴合，有效提升富集效果；

39、（2）本发明设计的防结露结霜保护气路，在断电情况下实现自保护，既能防止制冷器冷端结露和结霜，又能避免空气渗入导致真空腔室内冷凝水堆积，导致电气和驱动部件损坏；

40、（3）本发明根据被测物质的沸点，精确控制真空度和制冷温度，防止制冷器冷端结霜，影响驱动件的行进速度和寿命，且有效提升富集管制冷效率。

技术特征：

1.一种富集装置，包括真空腔室及其内部设置的制冷器、富集管、富集驱动件和加热器，富集驱动件用于驱动富集管靠近或远离制冷器的冷端，加热器用于对富集管加热，其特征在于，所述制冷器的冷端具有富集贴合槽，富集贴合槽的结构与富集管的结构匹配，以使富集管与富集贴合槽之间面贴合；

2.根据权利要求1所述的富集装置，其特征在于，所述富集管的两端分别设有限位块，卡位件与限位块一一对应；

3.根据权利要求2所述的富集装置，其特征在于，所述卡位件的转动通过卡位驱动件驱动；

4.根据权利要求3所述的富集装置，其特征在于，所述富集管设有温度传感器，温度传感器与控制器信号连接；

5.根据权利要求1-4任一项所述的富集装置，其特征在于，所述富集管为弧形结构或v型结构或螺旋结构。

6.根据权利要求1-4任一项所述的富集装置，其特征在于，所述富集管与富集驱动件之间设有弹性连接件。

7.根据权利要求1-4任一项所述的富集装置，其特征在于，所述真空腔室设有防结露结霜保护气路；

8.根据权利要求1-4任一项所述的富集装置，其特征在于，所述真空腔室连接有真空泵。

9.如权利要求1-8任一项所述的富集装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述步骤s1还包括：根据制冷温度t1、脱附温度t2计算加热器的升温速率k：

技术总结本发明属于分析检测技术领域，具体涉及一种富集装置及其控制方法，富集装置，包括真空腔室及其内部设置的制冷器、富集管、富集驱动件和加热器，富集驱动件用于驱动富集管靠近或远离制冷器的冷端，加热器用于对富集管加热，所述制冷器的冷端具有富集贴合槽，富集贴合槽的结构与富集管的结构匹配，以使富集管与富集贴合槽之间面贴合；所述制冷器的冷端设有转动配合于富集贴合槽槽口的卡位件，卡位件用于调整富集管的位置，以使其与富集贴合槽之间面贴合。本发明利用卡位件实现富集管与富集贴合槽之间紧密的面贴合，有效提升富集效果。技术研发人员：邱梦春,杨建,曹亚军,于志伟,唐怀武,吴栋,王超,沈杰受保护的技术使用者：杭州泽天春来科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/4