一种气体采集装置的制作方法

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1.本技术涉及空气监测技术领域，特别涉及一种气体采集装置。

背景技术：

2.在空气监测等领域，经常需要将环境空气等气体采集到采样罐中，再送至实验室进行分析操作。目前，气体采集通常有以下两种方式：（1）将采样罐预先抽真空，利用负压直接将气体吸入罐内。（2）将采样罐预先抽真空，使用加压泵将气体压入采样罐。
3.现有技术中的这两种方式进行气体采集，均需要预先对采样罐抽真空。但是采样罐在运输过程中阀门容易发生松动导致真空环境被破坏，导致采样失败或样品污染。此外，采用真空采样或加压泵等方式进行采样，一次只能采集一个样品。而在实际操作中，经常需要在特定位置在不同时间点采集多个样品，这就需要采样人员长时间驻留在采样位置。这不仅会增加额外的成本，在某些采样位置更是难以实现的。

技术实现要素：

4.本技术要解决的技术问题是现有气体采集方案存在的效率低、成本高和操作困难的问题，为此，本技术提出了一种气体采集装置。
5.针对上述技术问题，本技术提供如下技术方案：
6.本技术实施例提供一种气体采集装置，包括：
7.阀门组，所述阀门组包括第一阀门、第二阀门和第三阀门；其中：
8.所述第一阀门的第一端口与所述第二阀门的第一端口连通且均与气体出入口连接；所述第一阀门的第二端口与所述第二阀门的第二端口连通且均与所述第三阀门的第一端口连接；所述第一阀门的第三端口与所述第二阀门的第三端口连接；
9.泄压阀，与所述第一阀门的第二端口和所述第二阀门的第二端口连接；
10.单向阀，设置于所述第三阀门的第三端口处，且气体方向仅能从所述第三阀门的第三端口向外输出；
11.多个开关阀，每一所述开关阀的进气端与所述单向阀的出口端及所述第三阀门的第二端口连接，每一所述开关阀的出气端连接一采样罐；
12.气泵，设置于所述第一阀门的第三端口与所述第二阀门的第三端口之间；
13.控制器，控制所述第一阀门、所述第二阀门和所述第三阀门的导通方向，控制多个所述开关阀以及所述气泵的开关状态以控制对各个所述采样罐进行抽气或充气。
14.可选地，上述的气体采集装置，还包括：
15.流量控制器，设置于所述单向阀的出口端与各所述开关阀的进气端之间，其被控端与所述控制器连接，根据所述控制器的控制指令动作。
16.可选地，上述的气体采集装置，还包括：
17.压力检测部件，设置于所述单向阀的出口端与各所述开关阀的进气端之间，所述压力检测部件用于检测气路中的压力值。
18.可选地，上述的气体采集装置，所述压力检测部件为压力表。
19.可选地，上述的气体采集装置，所述压力检测部件为压力测量传感器，所述压力测量传感器将检测到的所述压力值发送至所述控制器。
20.可选地，上述的气体采集装置，还包括：
21.过滤器，设置于所述气体出入口与所述第二阀门的第一端口之间。
22.可选地，上述的气体采集装置，所述开关阀均为常闭型开关阀。
23.可选地，上述的气体采集装置，所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门均为三通阀。
24.可选地，上述的气体采集装置，所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门以及所述开关阀均采用电磁线圈驱动或气动驱动。
25.本技术的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：
26.本技术提供的气体采集装置，能够直接在采样现场为采样罐抽真空，并不必须对采样罐进行预处理。本装置中可以连接多个采样罐，通过控制器能够控制不同开关阀的状态从而控制对不同采样罐进行抽气或充气，因此能够一次性地完成多个采样罐的气体采集操作。不但减小了人力消耗，而且极大地提高了采集效率、降低了成本。
附图说明
27.下面将通过附图详细描述本技术中优选实施例，将有助于理解本技术的目的和优点，其中:
28.图1为本技术一个实施例所述的气体采集装置的结构示意图；
29.图2为本技术另一个实施例所述的气体采集装置的结构示意图；
30.图3为本技术实施例处于抽气状态下的气体传输方向示意图；
31.图4为本技术实施例处于充气状态下的一种气体传输路径示意图；
32.图5为本技术实施例处于充气状态下的另一种气体传输路径示意图。
具体实施方式
33.下面将结合附图对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
34.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
35.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
36.此外，下面所描述的本技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构
成冲突就可以相互结合。
37.本实施例提供一种气体采集装置，如图1所示，其包括阀门组，所述阀门组包括第一阀门10、第二阀门20和第三阀门30，所述采集装置还包括气泵40、单向阀50、泄压阀80，多个开关阀（如图中f1-f8），与每一开关阀连接的采样罐（如图中g1-g8），以及用于控制上述各阀门的控制器。其中：
38.所述第一阀门10的第一端口a1与所述第二阀门20的第一端口b1连通且均与气体出入口q连接；所述第一阀门10的第二端口a2与所述第二阀门20的第二端口b2连通且均与所述第三阀门30的第一端口c1连接；所述第一阀门10的第三端口a3与所述第二阀门20的第三端口b3连接；所述泄压阀80，与所述第一阀门10的第二端口a2和所述第二阀门20的第二端口b2连接；所述单向阀50，设置于所述第三阀门30第三端口c3处，且气体方向仅能从所述第三阀门30的第三端口c3向外输出；多个所述开关阀（图中给出了8个开关阀，即f1-f8），每一所述开关阀的进气端与所述单向阀50的出口端及所述第三阀门30的第二端口c2连接，每一所述开关阀的出气端连接一采样罐，图中所示为8个开关阀和8个采样罐，实际应用时，可以对上述开关阀和采样罐的数量进行选择，满足需求即可；所述气泵40设置于所述第一阀门10的第三端口a3与所述第二阀门20的第三端口b3之间；所述控制器，控制所述第一阀门10、所述第二阀门20和所述第三阀门30的导通方向，控制多个所述开关阀以及所述气泵40的开关状态以控制对各个所述采样罐进行抽气或充气。所述控制器可以配置触摸屏等控制界面，控制指令可通过控制界面由操作人手动发出，或使用预先设定好的程序自动发出。使用程序进行控制并同时采集多个采样罐时，各采样罐的采样开始时间或采样罐之间的采样时间间隔可通过程序预先设定，从而实现对多个采样罐的可编程自动化采样。
39.本技术以上实施例中的方案，阀门组中的第一阀门10、第二阀门20和第三阀门30均选择现有技术中已有的三通阀实现即可，整体结构不需要高成本部件，且连接方式简单容易实现。一般情形下，三通阀包括公共端位置、常开位置和常闭位置，在第一阀门10中，第二端口为常开端口，第一端口为常闭端口，第三端口为公共端口；在第二阀门20中，第一端口为常开端口，第二端口为常闭端口，第三端口为公共端口；在第三阀门30中，第一端口为公共端口，第二端口为常开端口，第三端口为常闭端口。所述的第一阀门10和第二阀门20用于切换气路方向，使气泵40用于向采样罐充气或对采样罐抽气。所述第三阀门30用于切换充气路径或抽气路径，当第三阀门30工作在第二端口位置时，第三阀门30的第一端口c1与开关阀和采样罐直接连通；当第三阀门30切换至第三端口c3位置时，第三阀门30的第一端口c1通过单向阀50与开关阀和采样罐连接，此时只能进行充气操作。
40.在上述实施例中，所述气泵40可采用为气体采样常用的泵，如无油隔膜泵等。气泵40的出气端可为采样罐提供一定的压力，气泵40的进气端可为采样罐抽真空。其中的泄压阀80可用于控制气路中的压力，防止压力过高损坏采样罐或造成风险。所述单向阀50用于在充气阶段使气体单向流动，避免在采样结束后气体泄露。
41.采用本实施例的以上装置，能够直接在采样现场为采样罐抽真空，并不必须对采样罐进行预处理。此外，如图中所示，本装置中可以连接多个采样罐，通过控制器能够控制不同开关阀的状态从而控制对不同采样罐进行抽气或充气，因此能够一次性地完成多个采样罐的气体采集操作。不但减小了人力消耗，而且极大地提高了采集效率、降低了成本。
42.在一些方案中，如图2所示，上述的气体采集装置，还可以包括流量控制器60，设置
于所述单向阀50的出口端与各所述开关阀的进气端之间，其被控端与所述控制器连接，根据所述控制器的控制指令动作。本方案中，能够通过流量控制器60控制对采样罐的充气流量从而控制采样罐的采样时间，实现在一定时间范围的积分采样。而每一采样罐的采样时间均可预先在控制器中进行设定。控制器能根据预先设定好的各采样罐的采样时间依次控制各个开关阀的动作时间以及流量控制器60的流量。
43.在一些方案中，如图2所示，上述的气体采集装置，还可以包括压力检测部件，设置于所述单向阀50的出口端与各所述开关阀的进气端之间，所述压力检测部件用于检测气路中的压力值，所述压力检测部件包括压力表，或者作为一种优选的方案，如图中所示，所述压力检测部件为压力测量传感器70，所述压力测量传感器70用于检测气路中的压力值并将所述压力值发送至所述控制器。所述压力测量传感器70用于监测采样压力，可为压力表或压力传感器，控制器能够根据实际检测到的采样压力值和预先设置的期望采样压力值进行比较，如果二者差值较大则可以通过控制流量控制器60或者气泵40工作状态等方式改变采样压力值。
44.进一步优选地，如图2所示，气体采集装置还可以包括过滤器90，设置于所述气体出入口q与所述第二阀门20的第一端口b1之间。通过设置过滤器90能够在对采样罐进行充气时滤除外部气体中的颗粒物，可确保采集样品不受污染。
45.在一些方案中的气体采集装置，所述开关阀均为常闭型开关阀；如此可以在采样罐不执行抽气或充气的操作时保持采样罐的初始状态。所述第一阀门10、所述第二阀门20、所述第三阀门30均为三通阀，并且所述第一阀门10、所述第二阀门20、所述第三阀门30以及所述开关阀均采用电磁线圈驱动或气动驱动。以上方案中的各个阀门均采用电磁线圈或气动驱动，其阀门位置可通过电信号控制，因此可实现自动化的阀门切换。作为进一步的优选方案，所述第一阀门10、所述第二阀门20、所述第三阀门30为电磁线圈驱动或气动驱动的三通阀时，在无信号状态下常开端保持开启状态，则本装置处于充气状态。当使用电磁线圈或气动驱动的开关阀时，更优选使用常闭型阀门，即开关阀在无信号状态下保持关闭状态。采用这些优选方案，有助于在采样过程中节省能源消耗，延长阀门寿命。
46.以上方案中的气体采集装置可以包括内置的电池组和充电装置，在使用电池组时，本气体采集装置可放置于野外站点，全自动完成多个样品的采集工作。
47.本技术以上所述的气体采集装置进行气体采集时，包括如下过程：
48.抽气：如图3所示，此时控制所述第一阀门10置于第一端口a1位置、所述第二阀门20置于第二端口b2位置，所述第三阀门30置于第二端口c2位置，控制与目标采样罐（图中以g1采样罐为目标采样罐）对应的开关阀（f1）开启，同时控制气泵40开启；气体传输方向如图3中的箭头所示。由于抽气可将目标采样罐抽真空，用于目标采样罐的预处理，因此使用本方案的气体采样装置时，在采样现场即可完成采样罐的预处理，无须预先对采样罐进行抽真空即可。抽气时，第一阀门10置于第一端口a1位置，第二阀门20置于第二端口b2位置，第三阀门30置于第二端口c2位置，待采样的目标采样罐的开关阀打开，气体由目标采样罐经、开关阀、第三阀门30、第二阀门20、气泵40和第一阀门10之后由气体出入口q排出。
49.充气：如图4或图5所示，控制所述第一阀门10置于第二端口a2位置、所述第二阀门20置于第一端口b1位置，所述第三阀门30置于第二端口c2位置（图4）或第三端口c3位置（图5），控制与目标采样罐（图中以g1采样罐为目标采样罐）对应的开关阀（f1）开启，同时控制
气泵开启。如图所示，充气过程可以包括两个路径：
50.如图4所示，目标采样罐对应的开关阀f1打开，第一阀门10置于第二端口a2位置，第二阀门20置于第一端口b1位置，第三阀门30置于第二端口c2位置，气泵40打开后。外部气体由气体出入口q经第二阀门20、气泵40、第一阀门10、第三阀门30和开关阀f1后进入采样罐中。
51.如图5所示，目标采样罐对应的开关阀f1打开，第一阀门10置于第二端口a2位置，第二阀门20置于第一端口b1位置，第三阀门30置于第三端口c3位置，气泵40打开后。外部气体由气体出入口q经第二阀门20、气泵40、第一阀门10、第三阀门30、单向阀50和开关阀f1后进入采样罐中。
52.以上方案中，可根据采样罐的实际情况进行不同抽气及充气的组合，以实现不同的应用。举例说明：
53.对于未预先抽真空的采样罐，可以按以下操作完成采样过程：则循环执行至少三次所述抽气和所述充气，且前两次充气中所述第三阀门30置于第二端口c2位置，第三次充气中所述第三阀门30置于第三端口c3位置。因此，其具体工作过程包括：1、抽气；2、充气（图4所示路径）；3、抽气；4、充气（图4所示路径）；5、抽气；6、充气（图5所示路径），第1步至第5步使用外部气体对目标采样罐进行了两次现场冲洗（预处理）操作，第6步对目标采样罐进行了采样操作。
54.若所述目标采样管已完成抽真空处理则执行第一次充气、第一次抽气、第二次充气、第二次抽气和第三次充气；其中，第一次充气和第二次充气中所述第三阀门30置于第二c2端口位置（图4所示路径），第三次充气中所述第三阀门30置于第三端口c3位置（图5所示路径）。也即，如果是已经预先抽真空的目标采样罐，则可使用第1步至第6步完成目标采样罐的现场冲洗与采样操作。相比于直接采样，增加的现场冲洗可以进一步置换目标采样罐内可能残留的气体，提高目标采样罐的采样准确性和可靠性。本方案中，采样结束后，关闭与所述目标采样罐对应的所述开关阀，之后关闭所述气泵40，如此能够避免目标采样罐内气体回流。另外，上述循环次数可以根据现场情况进行设定，不局限于三次，以最终的采样结果达到需求为准。
55.以上的控制器还可以进行数据设定、采样时间控制、流量控制等。数据设定：设置不同采样罐的预设采样时间、持续采样时长以及不同采样罐之间的采样时间间隔；采样时间控制：若当前时间与任意一个采样罐的预设采样时间相同，则将该采样罐设定为目标采样罐，执行前述抽气以及充气；流量控制：根据所述目标采样罐的持续采样时长控制所述流量控制器的气体流量。因此，以上方案中的气体采集装置具有定时采样功能，可预先设定各采样罐的开始采样时间，采样持续时间以及各采样罐之间的采样时间间隔。气体采集装置使用内置的定时器计时，在达到设定时间后自动开始目标采样罐的采样过程。同时根据采样时间间隔依次执行不同采样罐的采样操作。
56.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本技术的保护范围之中。

技术特征：

1.一种气体采集装置，其特征在于，包括：阀门组，所述阀门组包括第一阀门、第二阀门和第三阀门；其中：所述第一阀门的第一端口与所述第二阀门的第一端口连通且均与气体出入口连接；所述第一阀门的第二端口与所述第二阀门的第二端口连通且均与所述第三阀门的第一端口连接；所述第一阀门的第三端口与所述第二阀门的第三端口连接；泄压阀，与所述第一阀门的第二端口和所述第二阀门的第二端口连接；单向阀，设置于所述第三阀门的第三端口处，且气体方向仅能从所述第三阀门的第三端口向外输出；多个开关阀，每一所述开关阀的进气端与所述单向阀的出口端及所述第三阀门的第二端口连接，每一所述开关阀的出气端连接一采样罐；气泵，设置于所述第一阀门的第三端口与所述第二阀门的第三端口之间；控制器，控制所述第一阀门、所述第二阀门和所述第三阀门的导通方向，控制多个所述开关阀以及所述气泵的开关状态以控制对各个所述采样罐进行抽气或充气。2.根据权利要求1所述的气体采集装置，其特征在于，还包括：流量控制器，设置于所述单向阀的出口端与各所述开关阀的进气端之间，其被控端与所述控制器连接，根据所述控制器的控制指令动作。3.根据权利要求1所述的气体采集装置，其特征在于，还包括：压力检测部件，设置于所述单向阀的出口端与各所述开关阀的进气端之间，所述压力检测部件用于检测气路中的压力值。4.根据权利要求3所述的气体采集装置，其特征在于：所述压力检测部件为压力表。5.根据权利要求3所述的气体采集装置，其特征在于：所述压力检测部件为压力测量传感器，所述压力测量传感器将检测到的所述压力值发送至所述控制器。6.根据权利要求1-5任一项所述的气体采集装置，其特征在于，还包括：过滤器，设置于所述气体出入口与所述第二阀门的第一端口之间。7.根据权利要求6所述的气体采集装置，其特征在于：所述开关阀均为常闭型开关阀。8.根据权利要求7所述的气体采集装置，其特征在于：所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门均为三通阀。9.根据权利要求8所述的气体采集装置，其特征在于：所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门以及所述开关阀均采用电磁线圈驱动或气动驱动。

技术总结

本申请公开一种气体采集装置，其包括第一阀门、第二阀门和第三阀门用于切换抽气或充气气路，泄压阀，与第一阀门的第二端口和第二阀门的第二端口连接；单向阀，设置于第三阀门的第三端口处；多个开关阀，进气端与单向阀的出口端及第三阀门的第二端口连接，出气端连接一采样罐；气泵，设置于第一阀门的第三端口与第二阀门的第三端口之间；控制器，控制第一阀门、第二阀门和第三阀门的导通方向，控制多个开关阀以及气泵的开关状态以控制对各个采样罐进行抽气或充气。本方案能够直接在采样现场为采样罐抽真空，可能够一次性地完成多个采样罐的气体采集操作，减小了人力消耗提高了采集效率、降低了成本。降低了成本。降低了成本。