CN106198175B - 一种快速升温智能控温的样品灰化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种快速升温智能控温样品灰化装置，多位样管架上设有通气的气针盖，可在样品灰化时通入空气或氧气等气体，加快样品灰化速度。样管架放置于可升降样管架台上，可升降样管架台可自由调节高低，使样品所处的加热区位置改变。温度传感器可实时监控温度，调节光波加热管的输出功率，提高控温精度。控温模式可从彩色触控屏输入，也可从手机或电脑客户端通过网络远程控制，降低劳动强度。本发明提出了一种以镀金光波加热管为加热元件，带反射层的光波加热管以辐射能形式直接对样品部位集中加热，节省电能。一体成型的陶瓷纤维保温内衬作为保温腔体，实时精确控温，远程监控。本发明升温速度快，极大地提高工作效率，节约了能源。
Description
技术领域
本发明涉及一种可将样品快速高温灰化的加热装置，特别是涉及一种快速升温智能控温的样品灰化装置。
背景技术
食品、环境、生命科学等领域有机质样品中各种微量元素检测越来越受到全社会的关注。在通过分析仪器对各种微量元素进行测定之前，绝大多数样品必须经过前处理，使得重金属元素无机化，并转入液态溶液中。据资料报道，目前干式灰化法是分析工作中一种重要方法。
从目前技术发展现状来看，干式灰化法主要以手工操作为主，主要用到的设备包括电热板、马弗炉和常规的器皿，存在多方面的不足：(1)劳动强度大，时间周期长；(2)试剂用量大，易造成目标元素外源性污染；(3)操作人员的操作技能对结果影响大，很难做到标准化控制；(4)处理过程中易损失样品，重复性差，引进误差的机会多。具体来说，样品处理时也易带入污染，待测元素被试剂、器皿等沾污将导致测定结果偏高。对于铅、镉、砷、汞等在加热状态下易挥发的无机重金属元素，无法和难挥发无机重金属元素通过一步的样品前处理过程同时测定，使结果偏低。
发明内容
为了克服当前样品灰化速度慢，耗时长，马弗炉升温慢，能耗高等的不足，本发明提供了一种快速升温自动控温的样品灰化装置。
本发明采取的技术方案是：一种快速升温智能控温的样品灰化装置，包括气针盖(A)、多位样管架(B)、样管(B1)、可升降样管架台(C)、保温内衬(D)、光波加热管(E)、温度传感器(F)、保温内衬支板(G)、二层隔热支板(H)、彩色触控屏(I)、智能控制电路(J)、控制电路散热风扇(K)、电路底板(L)、侧板(M)，底板(L)上设有可升降样管架台(C)，可升降样管架台(C)上设有多位样管架(B)，多位样管架(B)上设有多个样管(B1)，多位样管架(B)上放置有气针盖(A)，气针盖(A)设有气针，气针盖(A)的气针插入到样管 (B1)内部；侧板(M)上设有保温内衬支板(G)和二层隔热支板(H)，二层隔热支板(H)位于保温内衬支板(G)下方，保温内衬支板(G) 上设有保温内衬(D)，保温内衬(D)上设有样位孔(D1)、温度传感器安装孔(D2)、光波加热管安装孔(D3)、隔热槽(D4)；每个样位孔(D1)与光波加热管安装孔(D3)相通，光波加热管安装孔(D3) 中设有光波加热管(E)；温度传感器安装孔(D2)中设有温度传感器 (F)；电路底板(L)位于二层 隔热支板(H)的下方；侧板(M)上设有彩色触控屏(I)；电路底板(L)上设有智能控制电路(J)，智能控制电路(J)连接光波加热管(E)、温度传感器(F)、彩色触控屏(I)；电路底板(L)上设有控制电路散热风扇(K)。
所述的可升降样管架台(C)可自由调节高低，从而改变样管(B1) 插入保温内衬(D)的样位孔(D1)中的深度。
所述的保温内衬(D)由陶瓷纤维或莫来石保温材料一体成形而成，其形状为长方体，保温内衬(D)上整齐排列着数列样位孔(D1)，每列样位孔(D1)的两侧各有一光波加热管安装孔(D3)，每个样位孔(D1)与光波加热管安装孔(D3)相通，光波加热管(E)放置于光波加热管安装孔(D3)内，在保温内衬(D)两侧均匀分布有数个贯穿保温内衬(D)的隔热槽(D4)。
智能控制电路(J)采用32位微处理控制芯片，具有蓝牙、WiFi 模块，可通过手机或电脑客户端进行远程控制。
所述的光波加热管(E)为短波双孔卤素加热管或碳中波双孔加热管，加热管外壳为石英材质，单面有镀金反光层。
所述的温度传感器(F)为热电偶，安装于保温内衬(D)上的温度传感器安装孔(D2)中，可实时监控炉体内的温度，实现精确控温。
所述的二层隔热支板(H)距离保温内衬支板(G)50～80mm，其上放置有陶瓷纤维保温棉。
其温度控制通过智能控制电路(J)控制大功率IGBT模块或全隔离单向可控硅交流调压模块控制光波加热管(E)的功率输出，通过实时温度反馈，根据炉体内温度的变化采用脉冲或脉宽调制方式实时控制光波加热管(E)的功率输出，采用10-15级程序控温，控温范围在室温至1000℃之间。
本发明提出了一种以镀金光波加热管为加热元件，一体成型的陶瓷纤维保温内衬作为加热腔体，实时精确控温，远程监控。与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)升温速度快，灰化消耗时间缩短至20-60min，比常规灰化方法节省10倍以上。
2)可由气针盖向样管中通入特定气体，加速样品灰化速度，缩短了灰化时间，分时段精确控温，减少挥发性元素损失。
3)免去了传统灰化法先在电炉盘碳化，然后转入马弗炉灰化的繁琐流程。可一次在样管中完成样品碳化灰化过程，多梯度精确控温，避免人为操作引起的误差，精密度得到保证。
4)可远程监控，减小劳动强度，提高工作效率。
5)带反射层的光波加热管以辐射能形式直接对样品部位集中加热，节省电能。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明中的样管架结构示意图。
图3是本发明中的气针盖结构示意图。
图4是本发明中保温内衬的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
一种用于快速升温智能控温的样品灰化装置，包括气针盖A、多位样管架B、样管B1、可升降样管架台C、保温内衬D、光波加热管E、温度传感器F、保温内衬支板G、二层隔热支板H、彩色触控屏I、智能控制电路J、控制电路散热风扇K、电路底板L、侧板 M。
样品灰化时，将目标样品置于样管B1中，然后将气针盖A放置于多位样管架B上，气针盖A下设有气针，气针盖A下的气针插入到样管B1内部，可通入适合于该样品的特定气体加快灰化速度，减少待测元素损失。侧板M上设有可升降样管架台C，将多位样管架B放置于可升降样管架台C上，多位样管架B上设有多个样管B1，调节可升降样管架台C的高度，从而改变样管B1插入保温内衬D 的深度，使样管B1中的样品处于该样品适合的加热区间。保温内衬支板G和二层隔热支板H分别固定在侧板M上，二层隔热支板H 位于保温内衬支板G下方，保温内衬支板G和二层隔热支板H间距 50～80mm，保温内衬支板G和二层隔热支板H之间放置的陶瓷纤维保温棉，可以阻止热量散失，防止下方的电路板过热。保温内衬D 放置于保温内衬支板G上，保温内衬D由陶瓷纤维或莫来石保温材料一体成形而成，其具有良好的保温效果。保温内衬D上设置有样位孔D1、温度传感器安装孔D2、光波加热管安装孔D3、隔热槽D4。保温内衬D上整齐排列着数列直径为30mm的样位孔D1，每列样位孔D1的两侧各有一光波加热管安装孔D3，光波加热管安装孔D3和样位孔D1在内部相通，光波加热管E放置于光波加热管安装孔D3 内，其特殊的结构设计可以极大的减少热量散失，光波加热管E的热辐射可直接穿过光波加热管E和样管B1的石英外壳，作用在样品上，使样品迅速升温灰化。由于样管B1和光波加热管E近距离集成在保温内衬D上，热量损失很小，可使样品区温度迅速升高。温度传感器F安装于保温内衬D上的温度传感器安装孔D2中，温度传感器F为热电偶，其可以实时的将当前样品区的温度信号传送至智能控制电路，处理器根据预设程序控制光波管E的输出功率，以实现所需设定温度。所述的光波加热管E为短波双孔卤素加热管或碳中波双孔加热管，加热管外壳为石英材质，单面有镀金反光层。由于是光辐射直接加热，且光波加热管E上又有镀金反光层，可使热辐射能大部分直接作用到样品上，而不用将保温内衬D的加热腔体整体加热到设定温度，所以温度响应灵敏，控温准确，升降温速度快。在保温内衬D两侧均匀分布有高50mm宽4mm间距10mm的数个贯穿保温内衬D的隔热槽D4。保温内衬D上的隔热槽D4可以阻止热量过多的传导到侧板M上，防止侧板M温度过高。彩色触控屏 I固定于侧板M上，通过彩色触控屏I可输入适合该样品灰化的控温程序。电路底板L位于二层 隔热支板H的下方；电路底板L上设有智能控制电路J，智能控制电路J连接光波加热管E、温度传感器F，侧板M上设有彩色触控屏I；彩色触控屏I连接智能控制电路J，电路底板L上设有控制电路散热风扇K。智能控制电路J采用32位微处理控制芯片，具有蓝牙、WiFi模块，可通过手机或电脑客户端进行远程控制。智能控制电路J启动输入的控温程序后，控温程序可由彩色触控屏I输入，升温曲线实时显示在彩色触控屏 I上，同时还可由蓝牙、WiFi网络接入手机或电脑客户端程序，进行实时远程监控升温曲线，以减小操作人员的劳动强度。其温度控制通过智能控制电路J控制大功率IGBT模块或全隔离单向可控硅交流调压模块控制光波加热管E的功率输出，功率输出控制方式采用高频脉宽调制，通过温度传感器实时温度反馈，根据炉体内温度的变化采用脉冲或脉宽调制方式实时控制光波加热管E的功率输出，采用10-15级程序控温，控温范围在室温至1000℃之间。控温精确，响应灵敏。升温程序完成后，可直接将样管架B取走，在样管B1中进行样品的溶液化处理，不用进行样品转移，极大的简化操作步骤，减少样品污染的风险。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变形，这些简单变形均属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种快速升温智能控温的样品灰化装置，包括气针盖(A)、多位样管架(B)、样管(B1)、可升降样管架台(C)、保温内衬(D)、光波加热管(E)、温度传感器(F)、保温内衬支板(G)、二层隔热支板(H)、彩色触控屏(I)、智能控制电路(J)、控制电路散热风扇(K)、电路底板(L)、侧板(M)，其特征在于：底板(L)上设有可升降样管架台(C)，可升降样管架台(C)上设有多位样管架(B)，多位样管架(B)上设有多个样管(B1)，多位样管架(B)上放置有气针盖(A)，气针盖(A)设有气针，气针盖(A)的气针插入到样管(B1)内部；侧板(M)上设有保温内衬支板(G)和二层隔热支板(H)，二层隔热支板(H)位于保温内衬支板(G)下方，保温内衬支板(G)上设有保温内衬(D)，保温内衬(D)上设有样位孔(D1)、温度传感器安装孔(D2)、光波加热管安装孔(D3)、隔热槽(D4)；每个样位孔(D1)与光波加热管安装孔(D3)相通，光波加热管安装孔(D3)中设有光波加热管(E)；温度传感器安装孔(D2)中设有温度传感器(F)；电路底板(L)位于二层 隔热支板(H)的下方；侧板(M)上设有彩色触控屏(I)；电路底板(L)上设有智能控制电路(J)，智能控制电路(J)连接光波加热管(E)、温度传感器(F)、彩色触控屏(I)；电路底板(L)上设有控制电路散热风扇(K)。
2.如权利要求1所述的一种快速升温智能控温的样品灰化装置，其特征在于：所述的可升降样管架台(C)可自由调节高低，从而改变样管(B1)插入保温内衬(D)的样位孔(D1)中的深度。
3.如权利要求1所述的一种快速升温智能控温的样品灰化装置，其特征在于：所述的保温内衬(D)由陶瓷纤维或莫来石保温材料一体成形而成，其形状为长方体，保温内衬(D)上整齐排列着数列样位孔(D1)，每列样位孔(D1)的两侧各有一光波加热管安装孔(D3)，每个样位孔(D1)与光波加热管安装孔(D3)相通，光波加热管(E)放置于光波加热管安装孔(D3)内，在保温内衬(D)两侧均匀分布有数个贯穿保温内衬(D)的隔热槽(D4)。
4.如权利要求1所述的一种快速升温智能控温的样品灰化装置，其特征在于：智能控制电路(J)采用32位微处理控制芯片，具有蓝牙、WiFi模块，可通过手机或电脑客户端进行远程控制。
5.如权利要求1所述的一种快速升温智能控温的样品灰化装置，其特征在于：所述的光波加热管(E)为短波双孔卤素加热管或碳中波双孔加热管，加热管外壳为石英材质，单面有镀金反光层。
6.如权利要求1所述的一种快速升温智能控温的样品灰化装置，其特征在于：所述的温度传感器(F)为热电偶，安装于保温内衬(D)上的温度传感器安装孔(D2)中，可实时监控炉体内的温度，实现精确控温。
7.如权利要求1所述的一种快速升温智能控温的样品灰化装置，其特征在于：所述的二层隔热支板(H)距离保温内衬支板(G)50～80mm，其上放置有陶瓷纤维保温棉。
8.如权利要求1所述的一种快速升温智能控温的样品灰化装置，其特征在于：其温度控制通过智能控制电路(J)控制大功率IGBT模块或全隔离单向可控硅交流调压模块控制光波加热管(E)的功率输出，通过实时温度反馈，根据炉体内温度的变化采用脉冲或脉宽调制方式实时控制光波加热管(E)的功率输出，采用10-15级程序控温，控温范围在室温至1000℃之间。
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