一种气体颗粒物过滤膜的自动换膜装置与方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110180267A(43)申请公布日2019.08.30(21)申请号201910521346.9(22)申请日2019.06.17(71)申请人北京大学地址100871北京市海淀区颐和园路5号(72)发明人陆克定陈肖睿王海潮翟天宇(74)专利代理机构北京万象新悦知识产权代理有限公司11360代理人黄凤茹(51)Int.Cl.B01D46/00(2006.01)B01D46/54(2006.01)G01N33/00(2006.01)G01N1/34(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图2页(54)发明名称一种气体颗粒物过滤膜的自动换膜装置与方法(57)摘要本发明公布了一种大气颗粒物过滤膜自动更换装置及方法，采用单片机控制流程逻辑，驱动自动换膜装置运转；自动换膜装置设有主体支撑架、上层、中层和下层；上层包括存膜桶、上顶紧模块及外壳构件；中层包括旋转台、伺服电机、霍尔传感器、可视化电阻屏和单片机；下层包括下顶紧模块及外壳构件、步进电机导轨、出膜桶、电磁阀、流量计。该装置工作时，装有膜片的膜片夹依靠重力从存膜桶落入旋转台通孔中，带动膜片夹中的膜片进入进样系统，被顶紧模块夹紧，完成后再经由旋转台送至出膜桶，从而实现自动换膜。本发明具有换膜周期可控、膜片位置准确、自动化程度高、系统发热量小、样品损失小、重量轻、体积小的优点。CN110180267ACN110180267A权利要求书1/3页1.一种气体颗粒物过滤膜的纯电力驱动的自动换膜装置，采用单片机电路板作为流程逻辑控制中心，用于驱动自动换膜装置运转；所述自动换膜装置设有主体支撑架，包括上层、中层和下层；上层包括用于存放洁净膜片的存膜桶、上顶紧模块及其外壳构件；所述存膜桶与中层的旋转台的外壳相连接；上顶紧模块及其外壳构件之间通过弹簧连接成一整体，上顶紧模块与外壳构件整体再与旋转台的外壳相连接；中层包括用于承载膜片的旋转台、伺服电机、霍尔传感器、可视化电阻屏和单片机；所述旋转台与伺服电机的旋转轴通过螺栓紧固，并通过伺服电机驱动旋转；霍尔传感器设置在旋转台侧面，固定在主体支撑架上；可视化电阻屏与单片机电路板紧固于主体支撑架外侧；下层包括下顶紧模块及其外壳构件、步进电机导轨、出膜桶、电磁阀、流量计；所述下顶紧模块通过顶丝固定在其外壳构件上，下顶紧模块的外壳构件与步进电机导轨的滑台相连接，用于驱动下顶紧模块移动，使得夹紧膜片密封进样系统；所述出膜桶固定在旋转台的外壳上，用于存放已使用过的膜片；电磁阀和流量计位于下层的最底部，固定在主体支撑架的下部，用于控制保护气系统；所述自动换膜装置还包括用作膜片载体的膜片夹，膜片夹用于存放膜片；旋转台上设有用于限定膜片夹位置的通孔；装置运转过程中，装有膜片的膜片夹依靠重力从存膜桶落入旋转台的通孔中，通过通孔带动膜片夹中的膜片进入进样系统，被上顶紧模块与下顶紧模块夹紧，使用完成后再经由旋转台运送至出膜桶，从而实现自动换膜。2.如权利要求1所述的自动换膜装置，其特征是，由分别位于旋转台的上方和下方的上顶紧模块和下顶紧模块组成进样系统；上顶紧模块与其外壳构件之间通过弹簧连接；下顶紧模块及其外壳构建之间通过顶丝连接；固定于步进电机导轨的滑台上；当步进电机导轨需要顶紧膜片时，上移下顶紧模块至弹簧紧缩，将上顶紧模块、下顶紧模块和膜片夹完全压紧，形成密闭进样区；所述上顶紧模块与下顶紧模块与膜片夹的接触面均嵌有O圈，用于保证进样系统的气密性。3.如权利要求1所述的自动换膜装置，其特征是，所述电磁阀用于控制保护气的通断，安装于换膜系统底端的小平台上；小平台与主体支撑架之间设有防震软连接，用于减少电磁阀工作时的震动；所述流量计用于控制保护气体的流量，通过特氟龙管与电磁阀进气口相连接；电磁阀出气口与下顶紧模块的保护气进气口相连。4.如权利要求1所述的自动换膜装置，其特征是，自动换膜装置还可包括可视化操作电阻屏；可视化操作电阻屏位于主体支撑架侧面；可视化操作电阻屏的屏幕背面通过螺丝固定单片机芯片和电路板，包括用于储存换膜时间点的内存卡。5.如权利要求1所述的自动换膜装置，其特征是，旋转台上设有用于限定膜片夹位置的通孔，所述通孔为三个；三个通孔与存膜桶、进样系统的顶紧模块、出膜桶位置一一对应，依靠伺服电机控制；自动换膜装置通过外接220V转5V的适配器供电，供电接口固定于装置的底端。6.如权利要求1所述的自动换膜装置，其特征是，上顶紧模块和下顶紧模块的内部，与采样气体接触部分呈圆锥体，容量小、管路直，使得气体停留时间短，损失小，避免形成死区。2CN110180267A权利要求书2/3页7.如权利要求1所述的自动换膜装置，其特征是，下顶紧模块固定于定制的滑台并与丝杠导轨连接，通过步进电机导轨精确控制