氣相色譜柱溫箱自鎖機構(gòu)的研究

鄧金蘭

摘 要：氣相色譜箱自鎖機構(gòu)包括溫控模塊、加熱裝置、箱體和箱門，自鎖機構(gòu)與溫控模塊通信連接，溫控模塊根據(jù)箱體內(nèi)部溫度發(fā)出電信號并輸送至自鎖機構(gòu)，自鎖機構(gòu)根據(jù)所述電信號來控制箱門的打開/關(guān)閉狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：氣相色譜箱；自鎖機構(gòu)；應(yīng)用研究

中圖分類號：TS206.5 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）13-0075-02

1 背景技術(shù)

氣相色譜儀應(yīng)用在火災(zāi)調(diào)查、石油、化工、生物化學(xué)、醫(yī)藥衛(wèi)生、食品工業(yè)、環(huán)保等方面，氣相色譜儀在我國的市場應(yīng)用非常廣泛。氣相色譜法是用惰性氣體作流動相，以固定液或固體吸附劑作為固定相的色譜法，它除用于定量和定性分析外，還能測定樣品在固定相上的分配系數(shù)、活度系數(shù)、分子量和瑞盛比表面積等物理化學(xué)常數(shù)，簡單的說就是一種對混合氣體中各組成分進行分析檢測的儀器[1]。

氣相色譜儀中最重要的組成部分就是氣相色譜柱溫箱，氣相色譜柱溫箱的結(jié)構(gòu)主要包括箱體、安裝在箱體的色譜柱、溫控模塊以及加熱裝置，其工作過程是待檢測的樣品被送進柱溫箱后，樣品在色譜柱內(nèi)流動相和固定相分配系數(shù)的不同而實現(xiàn)分離。

用氣相色譜實驗過程中，實驗人員未等待柱溫箱的溫度下降后，誤將柱箱門打開，很容易就將柱溫箱里面的部件，例如熔斷片、加熱裝置、傳感器等部件損壞，進而造成氣相色譜柱溫箱不能夠正常工作，并且有可能造成實驗人員的安全問題。氣相色譜柱溫箱體自鎖機構(gòu)的應(yīng)用，可以有效地防止以上問題的出現(xiàn)，促進產(chǎn)業(yè)的升級，提高我國氣相色譜儀器技術(shù)水平，提高市場的競爭能力。

目前市上場上銷售的氣相色譜儀的柱溫箱沒有保護設(shè)施，實驗人員的錯誤操作容易造成儀器的損壞，影響結(jié)果的穩(wěn)定性。氣相色譜箱自鎖機構(gòu)的研究的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，而提供一種使用安全、工作條件更穩(wěn)定的氣相色譜儀。

2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

中國市場是世界氣相色譜儀廠商競爭最主要的區(qū)域，據(jù)統(tǒng)計現(xiàn)在國內(nèi)使用最多的品牌是安捷倫、島津、賽默飛世爾、戴安等，這幾大品牌的產(chǎn)品在世界市場占有率超過50%，國內(nèi)生產(chǎn)的氣相色譜儀在國內(nèi)市場占有率不到5%。銷售額的差異說明我國氣相色譜的產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)水平和國外氣相色譜的水平還存在很大的差巨，我國氣相色譜儀器的生產(chǎn)技術(shù)有待進一步的提高[2]。

近幾年氣相色譜技術(shù)的發(fā)展方向只要集中在綜合性能的提高，及具體應(yīng)用相結(jié)合的專用分析系統(tǒng)上或技術(shù)附件的開發(fā)，發(fā)展上總體進入了相對穩(wěn)定的階段，但各個功能安全的細節(jié)仍需要不斷的提升。對于我國氣相色譜儀器生產(chǎn)企業(yè)來說，如何研發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)，不斷提高改進現(xiàn)有技術(shù)水平，則成為其發(fā)展的主要方向[3]。

3 研究內(nèi)容

3.1 氣相色譜箱自鎖機構(gòu)通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

提供一種氣相色譜柱溫箱，包括溫控模塊、加熱裝置、箱體和箱門，加熱裝置安裝在箱體內(nèi)，箱體與箱門通過轉(zhuǎn)軸鉸接，箱體和箱門之間設(shè)置有自鎖機構(gòu)，自鎖機構(gòu)與溫控模塊通信連接，溫控模塊根據(jù)箱體內(nèi)部溫度發(fā)出電信號并輸送至自鎖機構(gòu)，自鎖機構(gòu)根據(jù)所述電信號來控制箱門的打開/關(guān)閉狀態(tài)。

自鎖機構(gòu)包括自鎖電路、與自鎖電路連通的電磁鐵，溫控模塊與自鎖電路電連接并控制自鎖電路的導(dǎo)通/斷開，電磁鐵安裝在箱體，箱門安裝有與電磁鐵相吸附的吸附件。

電磁鐵材料選用通電螺線管，設(shè)置兩個電磁鐵，分別安裝在箱體靠近箱門的一面的內(nèi)部上端部和下端部。電磁鐵相吸附的吸附件選用鐵片材料，色譜柱溫箱還設(shè)置有散熱裝置，用于降低箱體內(nèi)部的溫度。溫控模塊包括溫度傳感器，用于檢測箱體內(nèi)部的溫度并發(fā)出電信號，箱體為方形狀。

采用上述方案，通過箱體和箱門之間設(shè)置有自鎖機構(gòu)，自鎖機構(gòu)與溫控模塊通信連接，溫控模塊根據(jù)箱體內(nèi)部溫度發(fā)出電信號并輸送至自鎖機構(gòu)，自鎖機構(gòu)根據(jù)電信號來控制箱門的打開/關(guān)閉狀態(tài)，這樣只需給溫控模塊設(shè)定一個產(chǎn)生自鎖效果的溫度值，若檢測到高于該溫度值時，箱門實現(xiàn)自鎖狀態(tài)，這樣就能夠有效地避免了實驗人員誤開箱門的問題發(fā)生，延長了色譜柱溫箱的使用壽命，提高了實驗的穩(wěn)定性和保障了實驗人員的安全。

3.2 解決的關(guān)鍵問題

（1）箱體實現(xiàn)自鎖采取的方式：除了采用電磁鐵這種實現(xiàn)自鎖的方式之外，還可以采用卡接、卡合等機械機構(gòu)來控制箱體的自鎖。（2）電磁鐵材質(zhì)的選擇：優(yōu)選的電磁鐵為通電螺線管，價格便宜，通電后磁力始終，便于大批量生產(chǎn)。（3）電磁鐵設(shè)計的數(shù)量和位置：優(yōu)選的電磁鐵兩個，各個電磁鐵安裝在箱體靠近箱門的一面的內(nèi)部，更加美觀，并且不會實驗結(jié)果產(chǎn)生影響；除了安裝在內(nèi)部，各個電磁鐵安裝在箱體靠近箱門的內(nèi)側(cè)面，便于安裝和加工；電磁鐵設(shè)置對稱分布更好地保障了箱門和箱體緊閉的效果；吸附件選用鐵片價格更便宜。（4）箱體自鎖溫度的準確控制：通過計量檢測校準自鎖溫度，確保箱體自鎖溫度的準確控制。

3.3 建設(shè)指標

主要技術(shù)指標符合國家安全標準，氣相色譜儀檢測器性能和評價指標：箱體自鎖溫度的準確控制、基線噪聲、靈敏度、檢測限、響應(yīng)時間和重復(fù)性。檢定依據(jù)是JJG700-1999《氣相色譜儀計量檢定規(guī)程》。

4 技術(shù)路線

申請的氣相色譜柱溫箱自鎖的研制的具體實施方式之一，如圖1所示，包括溫控模塊5、加熱裝置4、箱體11和箱門12，加熱裝置4安裝在箱體11內(nèi)，箱體11與箱門12通過轉(zhuǎn)軸鉸接，箱體11和箱門12之間設(shè)置有自鎖機構(gòu)，自鎖機構(gòu)與溫控模塊5通信連接，溫控模塊5根據(jù)箱體11內(nèi)部溫度發(fā)出電信號并輸送至自鎖機構(gòu)，自鎖機構(gòu)根據(jù)電信號來控制箱門12的打開/關(guān)閉狀態(tài)。具體地，自鎖機構(gòu)包括自鎖電路22、與自鎖電路22連通的電磁鐵21，溫控模塊5與自鎖電路22電連接并控制自鎖電路22的導(dǎo)通/斷開，電磁鐵21安裝在箱體11，箱門12安裝有與電磁鐵21相吸附的吸附件3。

采用上述方案，通過箱體11和箱門12之間設(shè)置有自鎖機構(gòu)，自鎖機構(gòu)與溫控模塊5通信連接，溫控模塊5根據(jù)箱體11內(nèi)部溫度發(fā)出電信號并輸送至自鎖機構(gòu)，自鎖機構(gòu)根據(jù)電信號來控制箱門12的打開/關(guān)閉狀態(tài)，這樣只需給溫控模塊5設(shè)定一個產(chǎn)生自鎖效果的溫度值，若檢測到高于該溫度值時，箱門12實現(xiàn)自鎖狀態(tài)，這樣就能夠有效地避免了實驗人員誤開箱門12的問題發(fā)生，延長了色譜柱溫箱的使用壽命，提高了實驗的穩(wěn)定性和保障了實驗人員的安全。

5 項目風險預(yù)測

（1）可能存在自鎖溫度控制不準確的風險，可以通過計量校準溫度，消除該風險。（2）可能存在箱體門自鎖不夠密封的風險，可以通過初期多次重復(fù)測試和定期的多次重復(fù)測試，消除該風險。（3）國內(nèi)外同類型產(chǎn)品的技術(shù)更新改進，本產(chǎn)品的收益可能不達預(yù)期。

此項目是基于操作氣相色譜儀人員的安全出發(fā)的，避免了實驗人員誤開箱門的不安全問題，并有效的延長色譜柱、氣相色譜儀的使用壽命，提高了實驗的穩(wěn)定性。因此項目風險較低，風險評估結(jié)果為可接受。

6 項目實施績效

本項目的開發(fā)是以氣相色譜儀的生產(chǎn)廠商和使用氣相色譜儀的檢驗檢測技術(shù)機構(gòu)為對象的技術(shù)性研究，產(chǎn)品的研制會給氣相色譜儀生產(chǎn)廠家及檢驗檢測技術(shù)機構(gòu)提供極大的發(fā)展空間，產(chǎn)生不可估計的影響。

參考文獻

[1]武杰，龐增義等.氣相色譜儀器系統(tǒng)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007：360.

[2]周雪彬.淺析氣相色譜儀的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].中國石油和化工標準與質(zhì)量，2014，（2）：32.

[3]張寶玉.氣相色譜儀的應(yīng)用及發(fā)展趨勢[J].生命科學(xué)儀器，2006，（4）：26-28.