一种用于样品预处理的加热装置的制作方法

本发明属于检测，特别涉及一种用于样品预处理的加热装置。

背景技术：

1、重金属一般是指比重在5.0以上的金属，如铅、镉、汞、铬和镍等45种，一般重金属不能溶解在水中，但是可以与其他化合物结合生成毒性更大的物质，并且将类金属砷也划分在其中。有毒重金属中，铅、汞、镉、砷和铬是人们通常所说的对人体健康危害最严重的5种重金属，重金属可以在人体内蓄积，达到一定阈值后，就开始破坏人体的各类生化反应，引发疾病。因此，对主要食品、土壤、水质等样品当中的重金属进行检测有助于及时规避处理生活中不必要的危害。消解是用酸液或碱液并在加热条件下破坏样品中的有机物或还原性物质的方法，是重金属检测的前处理方式之一。

2、石墨消解仪是实验室常用设备，用于样品的烘焙、干燥和消解等，也可用来替微波消解仪处理消解后的样品赶酸。公告号为cn115791361b的一种用于土壤样品检测的预处理设备，包括基座、石墨消解仪、安装支架、振荡支架、升降机构、振荡机构以及消解监测机构，石墨消解仪设置于基座内部用于对消解管进行加热，安装支架与振荡支架固定连接且承载有均匀分布的消解管，升降机构用于对每个消解管进行独立升降，消解监测机构设置在基座一侧用于监测每个消解管的加热消解过程。本发明利用光束发射器与光敏感应器的配合实现每个消解管内消解加热反应消解终点的自动监测以及自动判定过程，判定标准统一，有利于提高实验检测的准确性，自动判定过程配合消解管的独立升降过程，使得消解管在完成消解加热过程中能够自动与加热孔位脱离，实现了消解加热过程的自动化进行。

3、以上现有技术中的升降机构如图1所示，包括升降套筒(501)、升降齿圈(502)、升降齿条(503)、升降电机(504)以及升降传动组件，所述升降套筒(501)滑动安装在安装支架上端。每个升降套筒(501)中承托有一个消解管，升降套筒(501)外侧设置有转动支架(505)，所述升降齿圈(502)转动安装于转动支架(505)内，所述升降齿条(503)固定连接在升降齿圈(502)外侧，所述升降电机(504)固定连接在升降套筒(501)外侧，且升降电机(504)的输出轴通过升降齿轮(506)带动升降齿圈(502)进行往复转动，所述升降传动组件设置在振荡支架(4)上用于驱动升降套筒(501)进行升降动作。这样的升降过程比较繁琐，第一步，升降电机带动升降齿轮正/反转动，第二步，升降齿轮带动升降齿圈正/反运动，第三步，随着升降齿圈多次的转动才能使升降套筒升/降到合适位置，从而使消解管升/降，消解管上升到位即从加热孔位中脱离出来，下一次使用消解管时，各传动机构反向操作将升降套筒降低到位才能够让消解管再次进入加热空位。这样的升降机构比较复杂，每个消解管都要匹配独立的升降机构，且每个升降机构只能匹配确定大小的消解管，所以一台这样的石墨消解仪的适用范围受限，需要对应匹配规格的升降机构，这无疑增加了设备的材料成本，自动判定过程配合消解管的独立升降过程，信号的传递和运行需要非常严谨、精确的把控，技术要求相应就更高，后期维护成本高。

技术实现思路

1、本发明意在提供一种用于样品预处理的加热装置，解决背景技术中提到的石墨消解仪存在升降机构复杂、使用过程繁琐问题。

2、本方案中的一种用于样品预处理的加热装置，包括基座、石墨消解仪、安装支架、升降机构、消解监测机构，石墨消解仪上设有若干阵列排布的加热孔，基座上设有用于承载并均匀分布消解管的安装支架，消解管的底部伸入到石墨消解仪的加热孔内；

3、消解监测机构包括安装板、移动梁架、监测支架、光束发射器、光敏感应器以及电控箱，移动横梁滑动安装在安装板上，且位于石墨消解仪的上方，所述监测支架滑动安装于移动梁架上，所述光束发射器固定安装在监测支架上，每个所述消解管底部均设置有所述光敏感应器，所述电控箱固定安装于基座一侧；

4、所述升降机构包括升降气缸和铁块，升降气缸上设有吸附盘，吸附盘上设有电磁铁，铁块设置在消解管的上边缘；升降气缸连接在检测支架上且与光束放射器相邻。

5、本方案的工作原理是：本方案中对样品进行加热、消解的工作原理同现有技术，简单而言是将试剂和待处理的样品添加在消解管中，消解管支撑在支撑架上，消解管的下半段置于石墨消解仪的加热孔内进行加热消解。

6、关键在于，检测支架在移动横梁上滑动，移动横梁在安装板上滑动，所以固定在检测支架上的光束发射器可以在石墨消解仪的上方对每个消解管进行巡回检测，当消解管内的溶液变得澄清透明时，说明已经达到消解终点，此时光束发射器移动到该消解管的上方则会发出光束，光束透过消解管照射在光敏感应器上，光敏感应器将反馈感应信号，使得后台控制系统控制升降机构运行。

7、升降机构的运行是，接到反馈的信号后，升降气缸驱使吸附盘下降，电磁铁通电而具有吸引力，随着电磁铁靠近消解管并吸引铁块，然后升降气缸再驱使吸附盘上升，从而将该消解管从石墨消解仪取出，结束消解过程。

8、本方案的有益技术效果是：

9、1、对每个消解管进行独立的检测，对消解结束的消解管可及时的将其从加热孔中取出。

10、2、采用同一个吸附盘可能对没有消解管进行吸取，不需要在所有消解管上都设置复杂的升降机构，降低成本，使操作和运行维护都更加便捷。

11、3、电磁铁和铁块之间通过吸引力精准定位，将消解管稳定的从加热孔中取出，确保了取消解管过程的稳定性。

12、4、升降机构与光束发射器集成在同一个检测支架上，两者可同时定位到相应的消解管上方，通过升降气缸的伸缩能够较为迅速的将吸附盘移行到位，只需快速的两步，第一步，升降气缸使吸附盘下降到消解管上的铁块位置，第二步，升降气缸使吸附盘上升取出消解管。相比于现有技术，省去了电机、齿轮传动、消解管缓慢上升等过程，结束消解更及时，现有技术中还需要将升降套筒再反向转动下降，操作是比较耗时和繁琐的。

13、进一步，所述消解管的下段设有向内缩小的颈部，颈部以下的消解管的外径与颈部的外径相同；所述安装支架上设有供消解管穿过的安装孔，安装孔的内壁设有滑槽，滑槽内滑动连接有卡块，卡块的一端与消解管的外壁抵持，卡块的另一端与滑槽之间设有弹簧；当卡块卡在颈部时，颈部以上消解管的外壁与安装孔的孔壁还保持有接触。消解管位于加热孔内部时，因卡块抵持在消解管外壁，抵持的力大于弹簧的回复力，弹簧被压缩而蓄能，向上取出消解管时，当颈部经过卡块的瞬间，卡块在弹簧的回复力作用下卡块向颈部前行，卡块卡在颈部位置，此时颈部以上消解管的外壁与安装孔的孔壁还保持有接触，如此，卡块对消解管起到支撑作用，电磁铁离开铁块后，光束发射器和升降机构可以进行下一处的巡视和检测。而由于卡块的支撑，消解管不会再往下掉，与此同时颈部以上消解管的外壁与安装孔的孔壁还保持有接触，即安装孔还对消解管发挥限位作用，避免消解管发生偏移或倾斜，消解管稳定的保持竖直状态处在石墨消解仪的正上方，等到实验人员将其从加热装置上取走。

14、进一步，所述消解管外壁可拆卸连接有连接套，所述铁块设置在连接套上。

15、进一步，所述铁块为环形，铁块的内径大于或等于消解管的管口处的外径。

16、进一步，所述消解管的管口的口径大于消解管管身的外径，连接套从消解管的下端向上滑动套接在消解管上，且连接套位于消解管的管口下方，连接套的内壁与消解管管身的外壁贴紧。这样的设计能够增强连接套与消解管之间的牢固程度，避免消解管从连接套上滑脱，确保取出消解管时不会因重力作用而是消解管在连接套中滑落。

17、进一步，所述连接套与消解管相邻的一侧的侧壁为自上而下向中轴方向倾斜的斜面。根据预处理对象的不同，可选择不同管径大小的消解管，确保适当用量的处理物和试剂加入消解管后达到合适的高度，例如处理土壤使用的消解管的管径比处理水使用的消解管的管径大，因为通常土壤比较占用空间，使用管径大一点的消解管增大横向铺开的面积，避免在消解管中高度过高而不利于上中下各层物质的混合，从而影响消解效果，所以在必要情况下需要更换不同管径大小的消解管。

18、本方案可以适应不同管径的消解管，具体的，将消解管套入连接套后，由于连接套内壁是向下向中轴倾斜的斜面，连接套内孔的孔径上自下逐渐缩小，当然，连接套内孔最小处也刚好能通过最大管身外径最大的消解管，且不能通过最小的消解管的管口，同时，由于本方案使用的消解管的管口口径大于消解管管身的外径，所以在实验室使用的消解管都能够采用这样的连接套进行套接。

19、进一步，所述安装孔的内壁设有一圈波浪形的凸缘，凸缘位于滑槽的上方，连接套的外壁设有多个轴对称的卡位凸起，连接套位于安装孔内时卡位凸起支撑在凸缘上。

20、现有技术中，管径较小的消解管在加热孔内容易倾斜，导致光束发射器照射到消解管的壁体而不能照射到中心，从而出现检测误差。

21、本方案在连接套中放入消解管时，卡位凸起沿凸缘的边缘滑动，自适应固定位置。另外在卡位凸起滑动的过程中，消解管进行一定角度的旋转，起到对心作用，保证光束发射器能够沿管的轴线方向照射，减少检测误差。同时消解管滑落至凸缘底部时受到底部撞击，将出现一定程度的振动，以使消解管内的发生反应产生的气体快速排出，促进样品活动并与液体充分接触，更利于快速消解。

22、进一步，所述吸附盘为环形，吸附盘的内径等于消解管的管口处的外径，光束发射器位于吸附盘的中心轴线上，所述吸附盘位于最高处时，光束发射器的下端位于吸附盘的下方。不会因为设置了升降机构而影响光束发生器的功能正常发挥。

23、进一步，所述安装支架上设有振子。振子发生振动使得安装支架振动，由于弹簧也与安装支架有连接，所以通过弹簧的传递将振动的力传动到消解管，消解管也会发生高频振动，使得消解管内的样品与各强酸试剂混合更加均匀，有利于提高实验检测结果的准确性。

24、进一步，所述消解监测机构还包括：

25、温控系统，用于控制调节石墨消解仪的加热温度；

26、运动控制系统，用于控制调整移动梁架以及监测支架的位移过程；

27、所述电控箱外侧设置有控制面板，升降气缸、电磁铁、振子、光束发射器以及光敏感应器均与控制面板电性连接。

技术特征：

1.一种用于样品预处理的加热装置，包括基座、石墨消解仪、安装支架、升降机构、消解监测机构，石墨消解仪上设有若干阵列排布的加热孔，基座上设有用于承载并均匀分布消解管的安装支架，消解管的底部伸入到石墨消解仪的加热孔内；

2.根据权利要求1所述的一种用于样品预处理的加热装置，其特征在于：所述消解管的下段设有向内缩小的颈部，颈部以下的消解管的外径与颈部的外径相同；所述安装支架上设有供消解管穿过的安装孔，安装孔的内壁设有滑槽，滑槽内滑动连接有卡块，卡块的一端与消解管的外壁抵持，卡块的另一端与滑槽之间设有弹簧；当卡块卡在颈部时，颈部以上消解管的外壁与安装孔的孔壁还保持有接触。

3.根据权利要求1所述的一种用于样品预处理的加热装置，其特征在于：所述消解管外壁可拆卸连接有连接套，所述铁块设置在连接套上。

4.根据权利要求2所述的一种用于样品预处理的加热装置，其特征在于：所述铁块为环形，铁块的内径大于或等于消解管的管口处的外径。

5.根据权利要求3所述的一种用于样品预处理的加热装置，其特征在于：所述消解管的管口的口径大于消解管管身的外径，连接套从消解管的下端向上滑动套接在消解管上，且连接套位于消解管的管口下方，连接套的内壁与消解管管身的外壁贴紧。

6.根据权利要求3所述的一种用于样品预处理的加热装置，其特征在于：所述连接套与消解管相邻的一侧的侧壁为自上而下向中轴方向倾斜的斜面。

7.根据权利要求2～6中任一项所述的一种用于样品预处理的加热装置，其特征在于：所述安装孔的内壁设有一圈波浪形的凸缘，凸缘位于滑槽的上方，连接套的外壁设有多个轴对称的卡位凸起，连接套位于安装孔内时卡位凸起支撑在凸缘上。

8.根据权利要求1～6中任一项所述的一种用于样品预处理的加热装置，其特征在于：所述吸附盘为环形，吸附盘的内径等于消解管的管口处的外径，光束发射器位于吸附盘的中心轴线上，所述吸附盘位于最高处时，光束发射器的下端位于吸附盘的下方。

9.根据权利要求1～6中任一项所述的一种用于样品预处理的加热装置，其特征在于：所述安装支架上设有振子。

10.根据权利要求1～6中任一项所述的一种用于样品预处理的加热装置，其特征在于：所述消解监测机构还包括：

技术总结
本方案公开了检测技术领域的一种用于样品预处理的加热装置，包括基座、石墨消解仪、安装支架、升降机构、消解监测机构；消解监测机构包括安装板、移动梁架、监测支架、光束发射器、光敏感应器以及电控箱，移动横梁滑动安装在安装板上，且位于石墨消解仪的上方，监测支架滑动安装于移动梁架上，光束发射器固定安装在监测支架上，每个所述消解管底部均设置有所述光敏感应器，所述电控箱固定安装于基座一侧；升降机构包括升降气缸和铁块，升降气缸上设有吸附盘，吸附盘上设有电磁铁，铁块设置在消解管的上边缘；升降气缸连接在检测支架上且与光束放射器相邻。本方案的结构简单，能够快速、便捷的将消解管从加热孔中取出，及时终止消解。

技术研发人员：田旭芳,彭波,雷光萍,李盛丽,许文恒,况兴霞
受保护的技术使用者：遵义市精科信检测有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23