专利名称：一种色谱分析控制气路装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及气相分析仪器技术领域，具体地说是一种色谱分析控制气路装置。
背景技术：
目前，在气相色谱分析的控制气路中，气路的切换一般都采用旋转阀，该技术已相 当成熟且应用普遍，但旋转阀多依赖于进口，价格较贵，而且旋转阀对气路的切换只能实现 两态切换，分析样品的定量都采用定量管来实现，定量管的容积决定了分析样品的量的多 少，不能根据分析的需要调节和控制样品的定量。

发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而设计的一种色谱分析控制气路装置，它采 用两路信号分别控制样品气的进样/取样状态的切换和色谱柱分析/反吹状态的切换，实 现了气路的三态灵活切换及不同定量容积的定量分析，可根据分析的需要方便地调节和控 制样品气量的大小，而且进样、取样和分析、反吹相互独立，互不干扰，操作方便、定量准确。本发明的目的是这样实现的一种色谱分析控制气路装置，包括稳流阀、定量管、 续流管、色谱柱、两位三通A电磁阀、B电磁阀、C电磁阀和D电磁阀，其特点是A电磁阀的 a接口连接样品气入口；B电磁阀的a接口连接样品气出口；定量管两端分别连接A电磁 阀和B电磁阀的b接口 ；续流管两端分别连接A电磁阀和B电磁阀的c接口；C电磁阀的a 接口由管路与B电磁阀和D电磁阀的c接口并接，C电磁阀的c接口由管路与D电磁阀的 a接口和载气出口并接；色谱柱两端分别连接C电磁阀和D电磁阀的b接口 ；稳流阀两端分 别连接A电磁阀的c接口和载气入口 ；A电磁阀、B电磁阀由A路信号控制；C电磁阀和D电 磁阀由B路信号控制。所述A路信号和B路信号为分时独立控制，使一个分析周期内呈现取样分析、进样 分析和进样反吹三个不同的气路状态。所述取样分析气路状态为A电磁阀和B电磁阀处于取样状态，C电磁阀和D电磁 阀处于分析状态。所述进样分析气路状态为A电磁阀和B电磁阀处于进样状态，C电磁阀和D电磁 阀处于分析状态。所述进样反吹气路状态为A电磁阀和B电磁阀处于进样状态，C电磁阀和D电磁 阀处于反吹状态。所述取样分析气路状态时续流管与定量管的最佳载气流量比为1:5。本发明与现有技术相比具有结构简单，造价低，操作方便，而且进样、取样和分析、 反吹相互独立和互不干扰，可根据分析的需要方便地调节和控制样品气量的大小，定量准 确，实现了气路的三种不同状态的灵活切换以及不同定量容积的定量分析的优点。


图1为本发明结构示意图
图2为分析周期T的对应关系图。
具体实施例方式参阅附图1，本发明包括稳流阀5、定量管6、续流管7、色谱柱8、两位三通直动式 A电磁阀1、B电磁阀2、C电磁阀3和D电磁阀4，A电磁阀1的a接口连接样品气入口 11 ； B电磁阀2的a接口连接样品气出口 21 ；定量管6两端分别连接A电磁阀1和B电磁阀2 的b接口 ；续流管7两端分别连接A电磁阀1和B电磁阀2的c接口 ；C电磁阀3的a接口 由管路与B电磁阀2和D电磁阀4的c接口并接，C电磁阀3的c接口由管路与D电磁阀4 的a接口和载气出口 42并接；色谱柱8两端分别连接C电磁阀3和D电磁阀4的b接口； 稳流阀5用于稳定载气的流量，其两端分别连接A电磁阀1的c接口和载气入口 32 ；A电磁 阀1、B电磁阀2由A路信号9控制；C电磁阀3和D电磁阀4由B路信号10控制，A路信 号9和B路信号10为分时独立控制，使一个分析周期T内呈现取样分析、进样分析和进样 反吹三个不同的气路状态，载气出口 42可接FID检测器。取样分析气路状态为A电磁阀1和B电磁阀2处于取样状态，C电磁阀3和D电 磁阀4处于分析状态；进样分析气路状态为A电磁阀1和B电磁阀2处于进样状态，C电 磁阀3和D电磁阀4处于分析状态；进样反吹气路状态为A电磁阀1和B电磁阀2处于进 样状态，C电磁阀3和D电磁阀4处于反吹状态；取样分析气路状态时续流管7与定量管6 的最佳载气流量比为1:5。A电磁阀1和B电磁阀2用于切换定量管6与样品气入口 11、样品气出口 21和载 气入口 32的连接，A电磁阀1和B电磁阀2由A路信号9控制，当控制信号9断电时，A电 磁阀1的a接口与b接口导通，c接口与b接口截止，同时B电磁阀2的a接口与b接口导 通，c接口与b接口截止，此时定量管6两端分别与样品气入口 11和样品气出口 21接通， 样品气由样品气入口 11进入定量管6，A电磁阀1和B电磁阀2处于进样状态。当A路信 号9加电时，A电磁阀1的a接口与b接口截止，c接口与b接口导通，同时B电磁阀2的 a接口与b接口截止，c接口与b接口导通，此时定量管6与续流管7并联，共同允许载气 通过，A电磁阀1和B电磁阀2处于取样状态。C电磁阀3和D电磁阀4用于切换载气在色谱柱8的运行方向，控制色谱柱8的分 析或反吹两种气路状态，C电磁阀3和D电磁阀4由B路信号10控制，当B路信号10断电 时，C电磁阀3的a接口与b接口导通，b接口与c接口截止，同时D电磁阀4的a接口与 b接口导通，b接口与c接口截止，载气从C电磁阀3往D电磁阀4的方向运行，此时，C电 磁阀3和D电磁阀4处于反吹状态，当B路信号10加电时，C电磁阀3的a接口与b接口 截止，b接口与c接口导通，D电磁阀4的a接口 b接口截止，b接口与c接口导通，载气从 D电磁阀4往C电磁阀3的方向运行，此时C电磁阀3和D电磁阀4处于分析状态。A路信 号9用于控制A电磁阀1和B电磁阀2，B路信号10用于控制C电磁阀3和D电磁阀4，A、 B两路信号9、10不同时触发。定量管6用于控制最大的分析样品量，续流管7用于A电磁阀1和B电磁阀2处 于进样状态时保证载气的通路，但续流管7的气阻大于定量管6的气阻，保证在A电磁阀1和B电磁阀2处于取样状态时载气能大部分通过定量管6，色谱柱8用于分离通过其中的样 品气中各气体的组分。参阅附图2，在一个分析周期T内，对A电磁阀1和B电磁阀2来说，包括取样状态 和进样状态，两种状态所对应的时间分别为取样时间和进样时间te，二者之和等于分析 周期τ ；而对于C电磁阀3和D电磁阀4来说，包括分析状态和反吹状态，二者所对应的时 间分别为分析时间和反吹时间t&，二者之和同样也等于分析周期T。在一个分析周期T内，A电磁阀1、B电磁阀2、C电磁阀3和D电磁阀4的切换流 程为在、时刻启动分析，A电磁阀1和B电磁阀2切换为取样状态，同时C电磁阀3和D 电磁阀4切换为分析状态；到t2时刻取样结束，A电磁阀1和B电磁阀2切换为进样状态； 到t3时刻分析过程结束，C电磁阀3和D电磁阀4切换到反吹状态；到t4时刻反吹结束，同 时A电磁阀1和B电磁阀2进样状态也结束，并进入下一周期的分析。这样在一个分析周 期T内，气路分别处于、一t2时间段、t2—t3时间段和t3_t4时间段三个不同的气路状态。以下将通过具体的实施例对本发明做进一步的阐述 实施例1
参阅附图广附图2，本发明的A电磁阀1、B电磁阀2、C电磁阀3和D电磁阀4均为 两位三通直动式电磁阀，控制电压为DC24V，载气为氢气，氢气从载气入口 32进入，压力为 lkg/cm2 ；调整稳流阀5使氢气流量控制为48ml/min ；定量管6为外径3mm，内径2mm，长IOcm 定量为0. 314ml ；续流管7为长度可调，其外径1. 5mm,内径0. 5mm，长度约0. 5m，适当调整续 流管7的长度使A电磁阀1和B电磁阀2处于取样状态时续流管7与定量管6的流量之比 为1 5 ；色谱柱8为气相填充柱，其外径3. 2mm,内径2. 2mm,长2m，恒定柱温70°C ；载气出口 42接FID检测器；样品气为含有甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、异戊烧和正戊烷7种成分的 烃类混合气，烃类混合气由样品气入口 U进入，由样品气出口 21出去；A路信号9和B路信号 10为DC24V电压信号，分别控制A电磁阀1、B电磁阀2、C电磁阀3和D电磁阀4的切换。本发明是这样工作的初始状态定为进样反吹状态:A路信号9和B路信号10均 不加电。此时A电磁阀1、B电磁阀2处于进样状态，烃类混合气由样品气入口 11进入定量 管6，从样品气出口 21出来，其流量不作要求，但要保证在气路状态切换前烃类混合气应充 满定量管6。在该状态下氢气仅通过续流管7，然后依次通过C电磁阀3的a和b接口、色 谱柱8、D电磁阀4的b和a接口，最后从载气出口 42出来，因氢气中不含烃类混合气，氢 气对色谱柱8进行反吹，此状态持续时间为90s，以保证对色谱柱8反吹干净。然后切换至 取样分析状态A路信号9和B路信号10同时加电DC24V，此时A电磁阀1、B电磁阀2处于 取样状态，C电磁阀3和D电磁阀4处于分析状态，在此状态下氢气分为两路，一路通过续 流管7，另一路通过定量管6，推动定量管6中的烃类混合气前行完成取样，由于此时通过续 流管7和定量管6的氢气流量比例为1:5，氢气总流量为48ml/min，所以流过定量管6的氢 气流量为40ml/min，而定量管的容积为0. 314ml，把定量管6中的烃类混合气推出定量管6 的时间为0. 314/40*60=0. 471s,当取样时间大于0. 471s时，定量管6中所有的烃类混合气 用于分析，当取样时间小于0. 471s时，定量管6中只有部分的烃类混合气用于分析，设取样 时间为t取(t取<0. 471s)，流过定量管6的氢气流量为F定，则用于分析的样品量V分为
V分取XF定=40 t取
由上式可以看出，通过控制取样时间的长短，可以实现不同容量样气的定量分析。在取样时间结束时A路信号9断电，A电磁阀1和B电磁阀2切换为进样状态，C电磁阀3 和D电磁阀4仍保持分析状态，整个气路处于进样分析状态。在该状态下，从定量管6出来 的氢气，携带着烃类混合气依次经过D电磁阀4的c和b接口、色谱柱8、C电磁阀3的b和 c接口，当经过色谱柱8时即完成对样品气中各烃类组分的分离，氢气最后从载气出口 42 出来进入检测器进行检测，当烃类混合气中所有的组分都被检测到后，A路信号9和B路信 号10同时断电，气路切换到进样反吹状态即初始状态。在上述条件下，完全分析含有甲烷、 乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、异戊烷和正戊烷7种成分的烃类混合气，分析时间约为90s，再 加上反吹时间90s，整个分析周期为180s。 以上只是对本发明作进一步的说明，并非用以限制本专利，凡为本发明等效实施， 均应包含于本专利的权利要求范围之内。
权利要求
1.一种色谱分析控制气路装置，包括稳流阀、定量管、续流管、色谱柱、两位三通A电 磁阀、B电磁阀、C电磁阀和D电磁阀，其特征在于A电磁阀的a接口连接样品气入口 ；B电 磁阀的a接口连接样品气出口 ；定量管两端分别连接A电磁阀和B电磁阀的b接口 ；续流 管两端分别连接A电磁阀和B电磁阀的c接口；C电磁阀的a接口由管路与B电磁阀和D 电磁阀的c接口并接，C电磁阀的c接口由管路与D电磁阀的a接口和载气出口并接；色谱 柱两端分别连接C电磁阀和D电磁阀的b接口 ；稳流阀两端分别连接A电磁阀的c接口和 载气入口 ；A电磁阀、B电磁阀由A路信号控制；C电磁阀和D电磁阀由B路信号控制。
2.根据权利要求1所述色谱分析控制气路装置，其特征在于所述A路信号和B路信号 为分时独立控制，使一个分析周期内呈现取样分析、进样分析和进样反吹三个不同的气路 状态。
3.根据权利要求2所述色谱分析控制气路装置，其特征在于所述取样分析气路状态为 A电磁阀和B电磁阀处于取样状态，C电磁阀和D电磁阀处于分析状态。
4.根据权利要求2所述色谱分析控制气路装置，其特征在于所述进样分析气路状态为 A电磁阀和B电磁阀处于进样状态，C电磁阀和D电磁阀处于分析状态。
5.根据权利要求2所述色谱分析控制气路装置，其特征在于所述进样反吹气路状态为 A电磁阀和B电磁阀处于进样状态，C电磁阀和D电磁阀处于反吹状态。
6.根据权利要求2所述色谱分析控制气路装置，其特征在于所述取样分析气路状态时 续流管与定量管的最佳载气流量比为1:5。
全文摘要
本发明公开了一种色谱分析控制气路装置，其特点是A电磁阀a接口连接样品气入口；B电磁阀a接口连接样品气出口；定量管两端分别连接A电磁阀和B电磁阀的b接口；续流管两端分别连接A电磁阀和B电磁阀的c接口；C电磁阀a接口由管路与B电磁阀和D电磁阀的c接口并接，C电磁阀c接口由管路与D电磁阀的a接口和载气出口并接；色谱柱两端分别连接C电磁阀和D电磁阀的b接口。本发明与现有技术相比具有结构简单，造价低，操作方便，可根据分析的需要方便地调节和控制样品气量的大小，定量准确的优点。
文档编号G01N30/26GK102004136SQ20101051443
公开日2011年4月6日 申请日期2010年10月21日 优先权日2010年10月21日
发明者赵电波 申请人:上海科油石油仪器制造有限公司