一種低壓氫火焰離子化檢測器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種低壓氫火焰離子化檢測器，它包括：一下殼體，其包括一大直徑的圓盤底座和一小直徑的圓柱底座；在圓柱底座頂部和圓盤底座底部分別開有一槽體，在兩槽體之間開有一通孔，在圓盤底座的底面開設(shè)有一與通孔相通的空氣通道；一進(jìn)氣管，其上端通過一卡套同軸連接一噴嘴，進(jìn)氣管上端緊固連接在圓盤底座底部的槽體內(nèi)，噴嘴貫穿通孔以及位于圓柱底座頂部的槽體，噴嘴與通孔的內(nèi)壁之間留有縫隙，縫隙與空氣通道相通；進(jìn)氣管的一側(cè)設(shè)有一用于通入氫氣的開口；一上殼體，上殼體為一筒狀結(jié)構(gòu)，其下端連接在圓柱底座頂部，上殼體內(nèi)裝有一絕緣套筒，絕緣套筒內(nèi)緊密配合有一收集極，上殼體的頂部同軸緊固連接有一出氣管；以及一密封筒，密封筒的開口端與圓盤底座緊固密封連接，密封筒將圓柱底座和上殼體包圍在其內(nèi)部。
【專利說明】一種低壓氫火焰離子化檢測器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氫火焰離子化檢測器，特別是關(guān)于一種低壓氫火焰離子化檢測器。

【背景技術(shù)】
[0002]氫火焰離子化檢測器(flame 1nizat1n detector, FID)是在1958年分別由澳大利亞和南非的學(xué)者提出的，其工作原理是以氫氣與空氣燃燒生成的火焰為能源，氫氣和被載氣攜帶的待測氣體從噴嘴進(jìn)入檢測器，助燃?xì)?空氣)從四周導(dǎo)入，待測氣體在火焰中發(fā)生化學(xué)電離，電離產(chǎn)生比基流高幾個數(shù)量級的離子，在高壓電場的定向作用下，形成離子流，微弱的離子流(10_12?10_8A)經(jīng)過高阻(16?111 Ω)放大便獲得可測量的電信號。得到的電信號可以反映出待測氣體組分質(zhì)量的相應(yīng)信息。氫火焰離子化檢測器對絕大多有機(jī)物都有響應(yīng)，且靈敏度高，是目前氣相色譜中最常用的通用型檢測器之一。
[0003]目前，氫火焰離子化檢測器裝置仍然存在一定的局限性。對于敞開的系統(tǒng)，當(dāng)大氣壓力變化時，有機(jī)物在擴(kuò)散氫火焰中的離子化過程會受到一定的影響且火焰可能會發(fā)生猝滅，F(xiàn)ID的靈敏度也因此而受到很大的影響，即使當(dāng)大氣壓力在760_汞柱附近波動時，這種影響也是較大的。目前市場上流行的氫火焰離子化檢測器也存在一定的缺點，當(dāng)通入空氣助燃時，由于孔的直徑過大，瞬間空氣進(jìn)入造成的火焰不穩(wěn)定，同時會產(chǎn)生很大的信號閃爍噪音，嚴(yán)重影響檢測的效果和穩(wěn)定性；往往火焰的溫度和收集極與噴嘴的相對位置也會影響檢測器的靈敏度。一般設(shè)計人并沒有解決這些問題，導(dǎo)致收集效率降低、重現(xiàn)性不好、檢測準(zhǔn)確性不夠，因此，如何解決上述問題，成為亟待解決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種不易受到試驗環(huán)境影響且離子化效率高、運行狀態(tài)穩(wěn)定的低壓氫火焰離子化檢測器。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種低壓氫火焰離子化檢測器，其特征在于，它包括:一下殼體，所述下殼體包括一體設(shè)置的一大直徑的圓盤底座和一小直徑的圓柱底座，所述圓柱底座同軸設(shè)置在所述圓盤底座的頂部；在所述圓柱底座的頂部和所述圓盤底座的底部分別開設(shè)有一圓柱狀的槽體，在兩所述槽體之間開設(shè)有一貫穿所述下殼體中心的通孔，在所述圓盤底座的底面開設(shè)有一與所述通孔相通的空氣通道；一進(jìn)氣管，所述進(jìn)氣管的上端通過一卡套同軸連接一呈管狀的噴嘴，在所述卡套與所述噴嘴之間設(shè)置有一絕緣襯里，所述進(jìn)氣管上端插入位于所述圓盤底座底部的所述槽體內(nèi)并與所述圓盤底座緊固連接，所述卡套抵住位于所述圓盤底座底部的所述槽體的底部，所述噴嘴貫穿所述通孔以及位于所述圓柱底座頂部的槽體，所述噴嘴的外壁與所述通孔的內(nèi)壁之間留有環(huán)狀的縫隙，所述縫隙與所述空氣通道相通；所述進(jìn)氣管的下端的一側(cè)設(shè)置有一用于通入氫氣的開口 ；一上殼體，所述上殼體為一筒狀結(jié)構(gòu)，其下端同軸緊固連接在所述圓柱底座的頂部，在所述上殼體內(nèi)裝有一絕緣套筒，所述絕緣套筒內(nèi)緊密配合有一呈上下開口的筒狀結(jié)構(gòu)的收集極，所述噴嘴上端的噴口正對所述收集極的下端開口，所述上殼體的頂部同軸緊固連接有一出氣管；以及一密封筒，所述密封筒為一一端密封、一端開口的筒狀結(jié)構(gòu)，所述密封筒的開口端與所述圓盤底座緊固密封連接，所述密封筒將所述圓柱底座和上殼體包圍在其內(nèi)部。
[0006]在靠近上端的所述收集極的外壁上設(shè)置有一環(huán)形擋板，所述環(huán)形擋板位于所述絕緣套筒的外部且其上、下各有一絕緣墊片；所述出氣管為下端帶有一環(huán)形擋板的管狀結(jié)構(gòu)，所述出氣管通過一上端帶有一環(huán)形擋板的螺母壓緊在所述上殼體及所述絕緣墊片的頂部。
[0007]在所述圓柱底座的一側(cè)開設(shè)有一與所述通孔垂直相交的極化電極信號通道，所述噴嘴通過一探針連接一極化極信號線，所述極化極信號線從所述極化電極信號通道引出；在所述上殼體的一側(cè)及所述絕緣套筒側(cè)壁的對應(yīng)位置開設(shè)有一收集極信號通道，所述收集極連接一收集極信號線后從所述收集極信號通道引出；在所述出氣管的一側(cè)開設(shè)有一用于安裝點火極的安裝孔；在所述圓盤底座上開有三個分別用于引出所述極化極信號線、收集極信號線和點火極信號線的信號線通道。
[0008]在位于所述圓柱底座頂部的所述槽體內(nèi)設(shè)置有一由絕緣材料制成的氣流分布墊，所述氣流分布墊上設(shè)置有一中心孔和多個均勻分布在所述中心孔周邊的小孔，所述氣流分布墊通過所述中心孔緊密套置在所述噴嘴上，所述氣流分布墊的外壁與位于所述圓柱底座頂部的所述槽體的內(nèi)壁緊固連接。
[0009]在所述密封筒的外側(cè)壁上包覆一層電加熱帶，所述電加熱帶電連接一溫控儀；在所述密封筒的側(cè)壁安裝一比例閥和一壓力傳感器，所述比例閥連接一抽氣泵。
[0010]所述收集極的下端設(shè)置成喇叭口結(jié)構(gòu)，且所述喇叭口結(jié)構(gòu)的下端與所述噴嘴的噴口處于同一水平面。
[0011]本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點:1、本發(fā)明設(shè)置有密封筒，密封筒將所述檢測器的主體部分封裝在一個恒溫恒壓的環(huán)境中，因此本發(fā)明所述檢測器不容易受到試驗環(huán)境的影響，使得氫火焰離子化效率更高、運行狀態(tài)更加穩(wěn)定，有效解決了現(xiàn)有氫火焰離子化檢測器易受實驗環(huán)境影響的問題。2、本發(fā)明設(shè)置有一下殼體和與下殼體連接的上殼體，在下殼體內(nèi)裝有噴嘴，噴嘴同時又作為極化極，上殼體內(nèi)裝有收集極，整個檢測器的結(jié)構(gòu)更加緊湊，安置更加合理。3、本發(fā)明在圓柱底座頂部的槽體內(nèi)裝有一氣流分布墊，氣流分布墊通過中心孔緊密套置在噴嘴外部，同時側(cè)壁與槽體內(nèi)側(cè)連接，因此氣流分布墊具有固定噴嘴的作用；一方面，氣流分別墊上開有多個均勻分布的小孔，使得進(jìn)入槽體的助燃空氣均勻分散地進(jìn)入離子室，從而避免了空氣渦流式進(jìn)入造成火焰的不穩(wěn)定，因此氣流分布墊還具有整流的作用。4、本發(fā)明噴嘴一探針引出極化極信號線，不僅便于裝卸，易于維護(hù)，而且空間結(jié)構(gòu)更省，抗干擾性強(qiáng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0014]如圖1所示，本發(fā)明包括一下殼體1、一上殼體2、一進(jìn)氣管3和一密封筒4。
[0015]下殼體I包括一體設(shè)置的一大直徑的圓盤底座1-1和一小直徑的圓柱底座1-2,其中圓柱底座1-2同軸設(shè)置在圓盤底座1-1的頂部。在圓柱底座1-2的上端設(shè)置有外螺紋。在圓柱底座1-2的頂部中央開有一圓柱狀的槽體，在圓盤底座1-1的底部中央開有另一圓柱狀的槽體，位于圓盤底座1-1的底部的槽體的側(cè)壁上設(shè)置有內(nèi)螺紋。在兩槽體之間開設(shè)有一貫穿下殼體I中心的通孔5。在圓盤底座1-1底面開設(shè)有一與通孔5相通的空氣通道6。
[0016]進(jìn)氣管3的上端通過一卡套7同軸連接一呈管狀的噴嘴8，在卡套7與噴嘴8之間設(shè)置有一絕緣襯里9。進(jìn)氣管3上端插入圓盤底座1-1的底部的槽體內(nèi)并通過螺紋與圓盤底座1-1連接，從而使卡套7抵住槽體的底部。噴嘴8貫穿通孔5以及圓柱底座1-2頂部的槽體。噴嘴8的外徑小于通孔5的孔徑，從而使噴嘴8的外壁與通孔5的內(nèi)壁之間留有環(huán)狀的縫隙，該縫隙與空氣通道6相通。進(jìn)氣管3的下端位于槽體的外部，且一側(cè)設(shè)置有一用于向管內(nèi)通入氫氣的開口 10。
[0017]上殼體2為一下端設(shè)置有內(nèi)螺紋、上端設(shè)置有外螺紋的筒狀結(jié)構(gòu)，其下端的內(nèi)螺紋與圓柱底座1-2的上端的外螺紋螺合。在上殼體2內(nèi)裝有一絕緣套筒11，絕緣套筒11內(nèi)緊密配合有一呈上下均開口的筒狀結(jié)構(gòu)的收集極12。噴嘴8上端的噴口正對收集極的下端開口。在靠近上端的收集極12外壁上設(shè)置有一環(huán)形擋板，環(huán)形擋板位于絕緣套筒11的外部且其上、下各有一絕緣墊片13，用于保證收集極12與地良好絕緣。上殼體2的頂部連接有一出氣管14，出氣管14為下端帶有一環(huán)形擋板的管狀結(jié)構(gòu)。出氣管14通過一上端帶有一環(huán)形擋板的螺母15 (螺母15與上殼體2上端的外螺紋螺合)壓緊在上殼體2及絕緣墊片13的頂部。
[0018]密封筒4為端密封、一端開口的筒狀結(jié)構(gòu)，其開口端與圓盤底座1-1通過螺紋連接，進(jìn)而將上、下殼體1、2包圍在密封筒4的內(nèi)部。在密封筒4與圓盤底座1-1的連接處設(shè)置有一密封圈16。
[0019]上述實施例中,在圓柱底座1-2的一側(cè)開設(shè)有一與通孔5垂直相交的極化電極信號通道17，噴嘴8通過一探針連接一極化極信號線，極化極信號線從極化電極信號通道17引出。這樣噴嘴8直接作為本發(fā)明所述檢測器的極化極，與現(xiàn)有技術(shù)中極化極采用叉形電極或者圓形電極的方式相比，具有收集效率高、線性范圍寬的優(yōu)點。在上殼體2的一側(cè)及絕緣套筒11側(cè)壁對應(yīng)位置開設(shè)有一收集極信號通道18，收集極12連接一收集極信號線后從收集極信號通道18引出。在出氣管14的一側(cè)開設(shè)有一用于安裝點火極(圖中未示出)的安裝孔19，點火極安裝完畢后連接一點火極信號線。在圓盤底座1-1上分別開有三個信號線通道20，其分別用于極化極信號線、收集極信號線和點火電極信號線的引出(引出信號線后三個通道20需密封)。
[0020]上述實施例中，在圓柱底座1-2的頂部的槽體內(nèi)設(shè)置有一氣流分布墊21，氣流分布墊21采用絕緣材料，其上設(shè)置有一中心孔和多個均勻分布在中心孔周邊的小孔，氣流分布墊21通過中心孔緊密套置在噴嘴8上，氣流分布墊21的外壁與槽體的內(nèi)壁緊固連接。氣流分布墊21同時具備整流和固定噴嘴8兩方面的作用:助燃空氣經(jīng)過空氣通道6、通孔5后流入圓盤底座1-1的底部的槽體中，這部分空氣在進(jìn)入離子室(收集極12內(nèi)腔中產(chǎn)生火焰的部分)之前先經(jīng)過氣流分布墊21整流，使空氣較為均勻分散地進(jìn)入到收集極12中，從而避免了空氣渦流式進(jìn)入造成火焰的不穩(wěn)定；另外，噴嘴8的上端通過氣流分布墊21固定在圓柱底座1-2上，下端通過卡套7、進(jìn)氣管3固定在圓盤底座1-1上，這樣噴嘴8會安裝的更加穩(wěn)固。
[0021]上述實施例中，絕緣襯里9、絕緣套筒11、絕緣墊片13和氣流分布墊21均可采用具有絕緣特性的可加工陶瓷。
[0022]上述實施例中，可以在密封筒4的外側(cè)壁上包覆一層電加熱帶22，通過PID控溫方式來保證密封筒4內(nèi)部空間的溫度穩(wěn)定。
[0023]上述實施例中，可以在密封筒4的側(cè)壁安裝一比例閥23和一壓力傳感器24，比例閥23連接一抽氣泵25，壓力傳感器24探測密封筒4內(nèi)壓力并傳遞信號給比例閥23來控制閥門張開的程度以穩(wěn)定密封筒4內(nèi)的壓力。
[0024]上述實施例中，收集極12的下端可以設(shè)置成喇叭口結(jié)構(gòu)，且喇叭口結(jié)構(gòu)的下端與噴嘴8的噴口處于同一水平面，這樣可以有效地提高離子收集效率。
[0025]本發(fā)明的工作過程如下:
[0026]I)載氣攜帶待分析樣氣從進(jìn)氣管3下端的進(jìn)口進(jìn)入，燃燒氣(氫氣)和輔助氣(氮氣)從進(jìn)氣管3 —側(cè)的開口 10進(jìn)入，氣流在進(jìn)氣管3內(nèi)混合均勻后進(jìn)入到噴嘴8中；助燃空氣從圓盤底座1-1底面的空氣通道6進(jìn)入，并通過噴嘴8與通孔5之間的縫隙進(jìn)入到位于圓柱底座1-2頂部的槽體中，經(jīng)過氣流分布墊21整流均勻分散地進(jìn)入到離子室中。
[0027]2)啟動抽氣泵25，壓力傳感器24探測密封筒4內(nèi)壓力并傳遞信號給比例閥23來控制閥門張開程度以穩(wěn)定密封筒4內(nèi)部壓力恒定在0.06Mpa ;啟動PID溫控儀，溫度傳感器探測密封筒溫度并傳遞信號給PID溫控儀，溫控儀通過控制電加熱帶22來實現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)，使密封筒4內(nèi)部溫度恒定在130°C。
[0028]3)當(dāng)密封筒4內(nèi)部溫度、壓力穩(wěn)定，以及載氣、助燃空氣、燃燒氣和及輔助氣流量穩(wěn)定后，給出點火信號，出氣管14上的點火電極開始打火，離子室內(nèi)開始形成穩(wěn)定的擴(kuò)散焰；給出極化電壓，接通放大電路，記錄儀上開始顯示訊號。
[0029]本發(fā)明僅以上述實施例進(jìn)行說明，各部件的結(jié)構(gòu)、設(shè)置位置及其連接都是可以有所變化的，在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，凡根據(jù)本發(fā)明原理對個別部件進(jìn)行的改進(jìn)和等同變換，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。
【權(quán)利要求】
1.一種低壓氫火焰離子化檢測器，其特征在于，它包括: 一下殼體，所述下殼體包括一體設(shè)置的一大直徑的圓盤底座和一小直徑的圓柱底座，所述圓柱底座同軸設(shè)置在所述圓盤底座的頂部；在所述圓柱底座的頂部和所述圓盤底座的底部分別開設(shè)有一圓柱狀的槽體，在兩所述槽體之間開設(shè)有一貫穿所述下殼體中心的通孔，在所述圓盤底座的底面開設(shè)有一與所述通孔相通的空氣通道； 一進(jìn)氣管，所述進(jìn)氣管的上端通過一卡套同軸連接一呈管狀的噴嘴，在所述卡套與所述噴嘴之間設(shè)置有一絕緣襯里，所述進(jìn)氣管上端插入位于所述圓盤底座底部的所述槽體內(nèi)并與所述圓盤底座緊固連接，所述卡套抵住位于所述圓盤底座底部的所述槽體的底部，所述噴嘴貫穿所述通孔以及位于所述圓柱底座頂部的槽體，所述噴嘴的外壁與所述通孔的內(nèi)壁之間留有環(huán)狀的縫隙，所述縫隙與所述空氣通道相通；所述進(jìn)氣管的下端的一側(cè)設(shè)置有一用于通入氫氣的開口； 一上殼體，所述上殼體為一筒狀結(jié)構(gòu)，其下端同軸緊固連接在所述圓柱底座的頂部，在所述上殼體內(nèi)裝有一絕緣套筒，所述絕緣套筒內(nèi)緊密配合有一呈上下開口的筒狀結(jié)構(gòu)的收集極，所述噴嘴上端的噴口正對所述收集極的下端開口，所述上殼體的頂部同軸緊固連接有一出氣管；以及一密封筒，所述密封筒為一一端密封、一端開口的筒狀結(jié)構(gòu)，所述密封筒的開口端與所述圓盤底座緊固密封連接，所述密封筒將所述圓柱底座和上殼體包圍在其內(nèi)部。
2.如權(quán)利要求1所述的一種低壓氫火焰離子化檢測器，其特征在于，在靠近上端的所述收集極的外壁上設(shè)置有一環(huán)形擋板，所述環(huán)形擋板位于所述絕緣套筒的外部且其上、下各有一絕緣墊片；所述出氣管為下端帶有一環(huán)形擋板的管狀結(jié)構(gòu)，所述出氣管通過一上端帶有一環(huán)形擋板的螺母壓緊在所述上殼體及所述絕緣墊片的頂部。
3.如權(quán)利要求1所述的一種低壓氫火焰離子化檢測器，其特征在于，在所述圓柱底座的一側(cè)開設(shè)有一與所述通孔垂直相交的極化電極信號通道，所述噴嘴通過一探針連接一極化極信號線，所述極化極信號線從所述極化電極信號通道引出；在所述上殼體的一側(cè)及所述絕緣套筒側(cè)壁的對應(yīng)位置開設(shè)有一收集極信號通道，所述收集極連接一收集極信號線后從所述收集極信號通道引出；在所述出氣管的一側(cè)開設(shè)有一用于安裝點火極的安裝孔；在所述圓盤底座上開有三個分別用于引出所述極化極信號線、收集極信號線和點火極信號線的信號線通道。
4.如權(quán)利要求2所述的一種低壓氫火焰離子化檢測器，其特征在于，在所述圓柱底座的一側(cè)開設(shè)有一與所述通孔垂直相交的極化電極信號通道，所述噴嘴通過一探針連接一極化極信號線，所述極化極信號線從所述極化電極信號通道引出；在所述上殼體的一側(cè)及所述絕緣套筒側(cè)壁的對應(yīng)位置開設(shè)有一收集極信號通道，所述收集極連接一收集極信號線后從所述收集極信號通道引出；在所述出氣管的一側(cè)開設(shè)有一用于安裝點火極的安裝孔；在所述圓盤底座上開有三個分別用于引出所述極化極信號線、收集極信號線和點火極信號線的信號線通道。
5.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種低壓氫火焰離子化檢測器，其特征在于，在位于所述圓柱底座頂部的所述槽體內(nèi)設(shè)置有一由絕緣材料制成的氣流分布墊，所述氣流分布墊上設(shè)置有一中心孔和多個均勻分布在所述中心孔周邊的小孔，所述氣流分布墊通過所述中心孔緊密套置在所述噴嘴上，所述氣流分布墊的外壁與位于所述圓柱底座頂部的所述槽體的內(nèi)壁緊固連接。
6.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種低壓氫火焰離子化檢測器，其特征在于，在所述密封筒的外側(cè)壁上包覆一層電加熱帶，所述電加熱帶電連接一溫控儀；在所述密封筒的側(cè)壁安裝一比例閥和一壓力傳感器，所述比例閥連接一抽氣泵。
7.如權(quán)利要求5所述的一種低壓氫火焰離子化檢測器，其特征在于，在所述密封筒的外側(cè)壁上包覆一層電加熱帶，所述電加熱帶電連接一溫控儀；在所述密封筒的側(cè)壁安裝一比例閥和一壓力傳感器，所述比例閥連接一抽氣泵。
8.如權(quán)利要求1或2或3或4或7所述的一種低壓氫火焰離子化檢測器，其特征在于，所述收集極的下端設(shè)置成喇叭口結(jié)構(gòu)，且所述喇叭口結(jié)構(gòu)的下端與所述噴嘴的噴口處于同一水平面。
9.如權(quán)利要求5所述的一種低壓氫火焰離子化檢測器，其特征在于，所述收集極的下端設(shè)置成喇叭口結(jié)構(gòu)，且所述喇叭口結(jié)構(gòu)的下端與所述噴嘴的噴口處于同一水平面。
10.如權(quán)利要求6所述的一種低壓氫火焰離子化檢測器，其特征在于，所述收集極的下端設(shè)置成喇叭口結(jié)構(gòu)，且所述喇叭口結(jié)構(gòu)的下端與所述噴嘴的噴口處于同一水平面。
【文檔編號】G01N30/68GK104181264SQ201410409385
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月19日
【發(fā)明者】曾立民, 陳仕意 申請人:北京大學(xué)