專利名稱：微量氣體的高精度收集裝置及使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種試驗(yàn)分析技術(shù)，尤其是指油氣地球化學(xué)研究中的一種微量氣體的高精度收集裝置，本發(fā)明還涉及上述裝置的使用方法。
背景技術(shù)：
在油氣地球化學(xué)研究中，需要把地質(zhì)樣品封裝在黃金樣品管中，在一定的溫度壓力下加熱，然后分析樣品所產(chǎn)生的天然氣的數(shù)量和成分。加熱實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，需要將金管中的氣體收集轉(zhuǎn)移到樣品瓶中，以便進(jìn)行各項(xiàng)分析。目前國(guó)外的方法是將黃金樣品管放置在抽了真空的玻璃管中，轉(zhuǎn)動(dòng)針閥旋鈕使旋鈕頂端的針尖刺破黃金管，氣體和部分輕烴(C6-C12)釋放出來(lái)，其中輕烴被冷凍而沉淀在冷阱內(nèi)，氣體(C1-C5，CO2等)通過(guò)汞泵中汞液面的反復(fù)上下運(yùn)動(dòng)將氣體逐步由玻璃管向氣體室轉(zhuǎn)移，最后，根據(jù)汞液面的高度來(lái)決定氣體量。氣體分析結(jié)束后，將冷阱拆下，用有機(jī)溶劑清洗將冷阱并轉(zhuǎn)移到樣品瓶中等待進(jìn)行分析。
上述裝置和工藝具有以下缺點(diǎn)(1)裝置中需要用大約15公斤的汞，一旦泄露將對(duì)人體和環(huán)境造成極大危害。(2)將氣體由玻璃管向氣體室完全轉(zhuǎn)移需要較長(zhǎng)的時(shí)間(約1小時(shí))，工作效率低。(3)氣體的數(shù)量根據(jù)目視的汞柱高度來(lái)決定，存在人為的誤差。(4)系統(tǒng)需要高真空，因而設(shè)備復(fù)雜，維護(hù)費(fèi)用高。(5)清洗冷阱并將輕烴向樣品瓶中轉(zhuǎn)移的過(guò)程比較麻煩，如操作不當(dāng)會(huì)造成部分輕烴的損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作使用方便、效率高、使用壽命長(zhǎng)的微量氣體的高精度收集裝置。
本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問(wèn)題是提供上述裝置的使用方法。
本發(fā)明的前一技術(shù)方案是這樣的一種微量氣體的高精度收集裝置，包括管體，管體內(nèi)部為氣體室，在管體上設(shè)有針閥，在管體的一端端部設(shè)有密封壓帽，其中所述管體的氣體室設(shè)有輸氣管與豎向設(shè)置的氣缸連通，氣缸的活塞位于下方與往復(fù)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接；在氣缸內(nèi)盛有汞液，在氣缸上部連接有下部為錐形的分離管，分離管內(nèi)設(shè)有密封鋼球，分離管頂部與帶閥門(mén)的集氣瓶連接；氣體室設(shè)有真空表；所述的氣體室和分離管設(shè)有與抽真空裝置連接的抽氣管，在輸氣管和抽氣管上分別連接有電磁閥。
上述的微量氣體的高精度收集裝置中所述的抽氣管分別與輸氣管和分離管連通，三個(gè)電磁閥分別連接在靠近氣缸的輸氣管上、靠近分離管的抽氣管上和靠近氣體室的抽氣管上。
上述的微量氣體的高精度收集裝置中所述的輸氣管延伸至氣缸內(nèi)，在氣缸的活塞內(nèi)設(shè)有可容納該支管的凹孔。
本發(fā)明的后一技術(shù)方案是這樣的一種微量氣體的高精度收集裝置的使用方法，包括下述步驟(1)將黃金樣品管放置在氣體室，并使針閥的針尖端與黃金樣品管的中部相對(duì)，活塞處于下部位置，打開(kāi)全部閥門(mén)，啟動(dòng)真空泵對(duì)整個(gè)系統(tǒng)抽真空，至真空表讀數(shù)為零；(2)關(guān)閉抽氣管上的兩個(gè)電磁閥，向下旋動(dòng)針閥旋鈕使其針尖刺破黃金樣品管，氣體釋放到氣體室內(nèi)，根據(jù)真空表的讀數(shù)來(lái)決定氣體總量；(3)釋放出的氣體經(jīng)輸氣管進(jìn)入到氣缸內(nèi)，待氣體在氣體室和氣缸內(nèi)達(dá)到擴(kuò)散平衡；(4)關(guān)閉輸氣管上的電磁閥，活塞向上移動(dòng)將氣缸內(nèi)的氣體壓入集氣瓶?jī)?nèi)；(5)活塞向下移動(dòng)，打開(kāi)輸氣管上的電磁閥，使氣體在氣體室和氣缸內(nèi)重新達(dá)到擴(kuò)散平衡；(6)重復(fù)步驟(4)、(5)使氣體不斷從氣體室向集氣瓶轉(zhuǎn)移，至真空表的讀數(shù)為零，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有下述優(yōu)點(diǎn)1.僅使用少量的汞(約5毫升)做氣體密封作用，這些汞被密封在系統(tǒng)內(nèi)，對(duì)人體和環(huán)境沒(méi)有危害。
2.主要部件可使用聚四氟乙烯材料制造，加工容易，強(qiáng)度高，經(jīng)久耐用。
3.處理一個(gè)樣品僅需時(shí)15分鐘，是國(guó)外的汞泵的工作效率的4倍。
4.由于聚四氟乙烯的優(yōu)異性能，汽缸內(nèi)壁對(duì)氣體的吸附作用幾乎為零，使分析精度大大提高。


下面結(jié)合附圖中的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明，但不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何限制。
圖1是本發(fā)明一種具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的使用狀態(tài)之一；圖3是本發(fā)明的使用狀態(tài)之二。
圖中管體1、氣體室1a、針閥2、密封壓帽3、輸氣管4、氣缸5、活塞5a、汞液6、分離管7、密封鋼球8、閥門(mén)9、集氣瓶10、真空表11、抽氣管12、電磁閥13、往復(fù)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)14、黃金樣品管15。
具體實(shí)施例方式
參閱圖1所示，本發(fā)明的微量氣體的高精度收集裝置，包括管體1，管體1內(nèi)部為氣體室1a，在管體1上設(shè)有針閥2，在管體1的左端端部設(shè)有密封壓帽3，在管體1的氣體室1a設(shè)有輸氣管4與豎向設(shè)置的氣缸5連通，氣缸5的活塞5a位于下方與往復(fù)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)14連接，往復(fù)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)14可采用現(xiàn)有技術(shù)中的電機(jī)/偏心輪機(jī)構(gòu)、齒輪/齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等；在氣缸5內(nèi)盛有汞液6，在氣缸5上部連接有下部為錐形的分離管7，分離管7內(nèi)設(shè)有密封鋼球8，分離管7頂部與帶閥門(mén)9的樣品瓶10連接；氣體室1a設(shè)有真空表11；氣體室1a和分離管7設(shè)有與抽真空裝置連接的抽氣管12，用來(lái)對(duì)系統(tǒng)抽真空；抽氣管12分別與輸氣管4和分離管7連通，三個(gè)電磁閥13分別連接在靠近氣缸5的輸氣管4上、靠近分離管7的抽氣管12上和靠近氣體室1a的抽氣管12上；輸氣管4延伸至氣缸5內(nèi)，在氣缸5的活塞5a內(nèi)設(shè)有可容納該輸氣管4的凹孔5b。
本發(fā)明的具體使用流程如下(1)參閱圖1所示，旋下密封壓帽3，將黃金樣品管15放入管體1的氣體室1a內(nèi)，同時(shí)將帶手動(dòng)閥門(mén)9的樣品瓶10旋緊在分離管7上，蓋上密封壓帽3，使系統(tǒng)密封，這時(shí)，活塞5a處于下部位置，打開(kāi)手動(dòng)閥門(mén)9和三個(gè)電磁閥13，啟動(dòng)真空泵對(duì)整個(gè)系統(tǒng)抽真空，當(dāng)真空表11的讀數(shù)為0時(shí)，開(kāi)始步驟(2)。
(2)參閱圖2所示，關(guān)閉抽氣管12上的兩個(gè)電磁閥13，向下旋動(dòng)針閥2的旋鈕，使針閥2的下部針尖刺破金管1，氣體釋放到氣體室1a內(nèi)，根據(jù)真空表11的讀數(shù)來(lái)決定氣體總量。
(3)參閱圖2所示，釋放出的氣體經(jīng)輸氣管4進(jìn)入到汽缸6內(nèi)，等待10秒鐘讓氣體從氣體室1a向汽缸5內(nèi)擴(kuò)散轉(zhuǎn)移。
(4)參閱圖3所示，關(guān)閉輸氣管12上的電磁閥13，使活塞5a向上移動(dòng)將氣缸5內(nèi)的氣體壓入集氣瓶10內(nèi)，此時(shí)密封鋼球8被汞液6浮起，氣體穿過(guò)密封鋼球8和汞液6進(jìn)入集氣瓶4。
(5)參閱圖2所示，活塞5a向下移動(dòng)，打開(kāi)輸氣管4上的電磁閥13，使氣體在氣體室1a和氣缸5內(nèi)重新達(dá)到擴(kuò)散平衡；當(dāng)活塞5向下移動(dòng)到一定程度時(shí)，由于汞液6液面的下降，使密封鋼球8下沉，最終下沉到分離管7的錐形部，將分離管7的通孔封閉，此時(shí)在密封鋼球8四周仍有少量汞液6存在，這個(gè)環(huán)狀的汞液6起到密封作用，使集氣瓶10中的氣體不能返流到汽缸5內(nèi)。
(6)重復(fù)步驟(4)、(5)，通過(guò)活塞5a的往復(fù)運(yùn)動(dòng)使氣體不斷從氣體室1a向集氣瓶10轉(zhuǎn)移；當(dāng)真空表11的讀數(shù)重新回到0時(shí)，說(shuō)明氣體已完全轉(zhuǎn)移到集氣瓶10，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。
(7)關(guān)閉手動(dòng)閥門(mén)9，取下集氣瓶10；換上新的集氣瓶10，重復(fù)步驟(1)～(6)，可開(kāi)始新樣品的氣體收集工作。
權(quán)利要求
1.一種微量氣體的高精度收集裝置，包括管體(1)，管體(1)內(nèi)部為氣體室(1a)，在管體(1)上設(shè)有針閥(2)，在管體(1)的一端端部設(shè)有密封壓帽(3)，其特征是所述管體(1)的氣體室(1a)設(shè)有輸氣管(4)與豎向設(shè)置的氣缸(5)連通，氣缸(5)的活塞(5a)位于下方與往復(fù)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(14)連接；在氣缸(5)內(nèi)盛有汞液(6)，在氣缸(5)上部連接有下部為錐形的分離管(7)，分離管(7)內(nèi)設(shè)有密封鋼球(8)，分離管(7)頂部與帶閥門(mén)(9)的集氣瓶(10)連接；氣體室(1a)設(shè)有真空表(11)；所述的氣體室(1a)和分離管(7)設(shè)有與抽真空裝置連接的抽氣管(12)，在輸氣管(4)和抽氣管(12)上分別連接有電磁閥(13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微量氣體的高精度收集裝置，其特征是所述的抽氣管(12)分別與輸氣管(4)和分離管(7)連通，三個(gè)電磁閥(13)分別連接在靠近氣缸(5)的輸氣管(4)上、靠近分離管(7)的抽氣管(12)上和靠近氣體室(1a)的抽氣管(12)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微量氣體的高精度收集裝置，其特征是所述的輸氣管(4)延伸至氣缸(5)內(nèi)，在氣缸(5)的活塞(5a)內(nèi)設(shè)有可容納該輸氣管(4)的凹孔(5b)。
4.權(quán)利要求1所述微量氣體的高精度收集裝置的使用方法，其特征是包括下述步驟(1)將黃金樣品管放置在氣體室，并使針閥的針尖端與黃金樣品管的中部相對(duì)，活塞處于下部位置，打開(kāi)全部閥門(mén)，啟動(dòng)真空泵對(duì)整個(gè)系統(tǒng)抽真空，至真空表讀數(shù)為零；(2)關(guān)閉抽氣管上的兩個(gè)電磁閥，向下旋動(dòng)針閥旋鈕使其針尖刺破黃金樣品管，氣體釋放到氣體室內(nèi)，根據(jù)真空表的讀數(shù)來(lái)決定氣體總量；(3)釋放出的氣體經(jīng)輸氣管進(jìn)入到氣缸內(nèi)，待氣體在氣體室和氣缸內(nèi)達(dá)到擴(kuò)散平衡；(4)關(guān)閉輸氣管上的電磁閥，活塞向上移動(dòng)將氣缸內(nèi)的氣體壓入集氣瓶?jī)?nèi)；(5)活塞向下移動(dòng)，打開(kāi)輸氣管上的電磁閥，使氣體在氣體室和氣缸內(nèi)重新達(dá)到擴(kuò)散平衡；(6)重復(fù)步驟(4)、(5)使氣體不斷從氣體室向集氣瓶轉(zhuǎn)移，至真空表的讀數(shù)為零，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種微量氣體的高精度收集裝置及使用方法，屬油氣地球化學(xué)分析技術(shù)領(lǐng)域，裝置包括管體、針閥，管體的氣體室有輸氣管與氣缸連通，氣缸的活塞位于下方連接往復(fù)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；氣缸內(nèi)有汞液，上部連接分離管；分離管內(nèi)有密封鋼球，頂部與帶閥門(mén)的集氣瓶連接；氣體室有真空表；氣體室和分離管有抽氣管，在輸氣管和抽氣管上有電磁閥。使用方法是(1)放入樣品管；(2)抽真空后刺破樣品管；(3)氣體擴(kuò)散氣缸；(4)活塞上移將氣體壓入集氣瓶?jī)?nèi)；(5)活塞下移使氣體在氣體室和氣缸內(nèi)重新擴(kuò)散平衡；(6)重復(fù)步驟(4)、(5)使氣體全部轉(zhuǎn)移至集氣瓶?jī)?nèi)；本發(fā)明用于油氣地球化學(xué)研究中的地質(zhì)樣品成分分析。
文檔編號(hào)G01N1/10GK101059403SQ20071002787
公開(kāi)日2007年10月24日 申請(qǐng)日期2007年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月8日
發(fā)明者劉金鐘 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所