高壓微量氣體取樣分析儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于氣體取樣和分析技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高壓微量氣體取樣分析儀，尤其適用于高壓條件下微量氣體流動(dòng)、滲流、擴(kuò)散等實(shí)驗(yàn)中氣體的連續(xù)取樣分析。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著微系統(tǒng)、微結(jié)構(gòu)、微器件和納米材料在致密油氣開發(fā)、微電子機(jī)械、航空航天及醫(yī)療等各個(gè)領(lǐng)域研宄的深入開展，與微尺度效應(yīng)有關(guān)的理論和技術(shù)成為當(dāng)前的研宄熱點(diǎn)。在微尺度效應(yīng)研宄的過程當(dāng)中，尤其是致密油氣開發(fā)過程中的微尺度效應(yīng)研宄，高壓下微量氣體的取樣分析成為制約其深入開展的重要因素。
[0003]目前，現(xiàn)有的高壓氣體取樣手段主要是定容取樣法和節(jié)流閥取樣法。定容取樣法在取樣時(shí)先將取樣針深入到樣品內(nèi)部，再通過高壓活塞泵將樣品抽至高壓容器內(nèi)。節(jié)流閥取樣法先對高壓氣體進(jìn)行減壓至略高于大氣壓，通過控制節(jié)流閥內(nèi)截流口的開度大小來控制氣體通過截流口的阻力和出口壓力。這兩種取樣方法最高可在30兆帕的壓力下進(jìn)行取樣，采樣流量最小為4升/每分鐘。故這兩種方法雖然都能實(shí)現(xiàn)高壓下氣體的取樣，但取樣時(shí)需要后續(xù)流體迅速補(bǔ)充，才能維持取樣壓力保持不變。但對于微尺度效應(yīng)研宄實(shí)驗(yàn)來說，由于微結(jié)構(gòu)中氣體擴(kuò)散量很小，后續(xù)流體很難補(bǔ)充，所以采樣流量過大會(huì)造成壓力的波動(dòng)，難以實(shí)現(xiàn)壓力的穩(wěn)定控制，而壓力的改變會(huì)對氣體性質(zhì)造成極大影響。
[0004]由此，本發(fā)明人憑借多年從事相關(guān)行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)與實(shí)踐，提出一種高壓微量氣體取樣分析儀，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種高壓微量氣體取樣分析儀，能夠在高壓下提取微量氣體混合物并進(jìn)行分析，該取樣分析儀操作簡單，可使采樣誤差最小，并能夠準(zhǔn)確的測出氣相組成。
[0006]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種高壓微量氣體取樣分析儀，該高壓微量氣體取樣分析儀包括有豎直設(shè)置的第一中間容器和第二中間容器，第一中間容器的頂端通過第一管路與高壓氣體實(shí)驗(yàn)裝置連接，第一中間容器與第二中間容器的頂端之間還連接有第二管路，該第二管路中設(shè)有微管，在微管與第二中間容器之間設(shè)有第一閥門；所述第二中間容器的頂端并聯(lián)設(shè)有抽真空管路和被檢氣體吸入管路，抽真空管路中通過第二閥門連接有一真空泵，被檢氣體吸入管路中通過第三閥門連接有一氣相色譜儀。
[0007]在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施方式中，所述微管的管徑大于等于0.5微米、小于等于100微米；氣體在微管中的流速為納升級/分鐘，由微管控制的高壓氣體實(shí)驗(yàn)裝置中壓力為常壓至80MPa。
[0008]在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施方式中，所述第二中間容器內(nèi)設(shè)有攪拌裝置。
[0009]在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施方式中，所述第一中間容器的底端連接一加壓泵。
[0010]由上所述，本實(shí)用新型的高壓微量氣體取樣分析儀，利用毛管阻力控制壓差的方法進(jìn)行氣體采集，由于泄漏量小，可以完全保證出口壓力的恒定，能夠在高壓下提取微量氣體混合物并進(jìn)行分析；該取樣分析儀操作簡單，可使采樣誤差達(dá)到最小，并能夠準(zhǔn)確的測出氣相組成。
【附圖說明】
[0011]以下附圖僅旨在于對本實(shí)用新型做示意性說明和解釋，并不限定本實(shí)用新型的范圍。其中:
[0012]圖1:為本實(shí)用新型高壓微量氣體取樣分析儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2:為本實(shí)用新型中微管管徑選擇圖版。
【具體實(shí)施方式】
[0014]為了對本實(shí)用新型的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照【附圖說明】本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】。
[0015]如圖1所示，本實(shí)用新型提出一種高壓微量氣體取樣分析儀100，該高壓微量氣體取樣分析儀100包括有豎直設(shè)置的第一中間容器I和第二中間容器2，第一中間容器I的頂端通過第一管路31與高壓氣體實(shí)驗(yàn)裝置(現(xiàn)有技術(shù)，圖中未示出)連接，第一中間容器I與第二中間容器2的頂端之間還連接有第二管路32，該第二管路32中設(shè)有微管4，所述微管4的管徑大于等于0.5微米、小于等于100微米，由微管控制的高壓氣體實(shí)驗(yàn)裝置中壓力為常壓至SOMPa ;在微管4與第二中間容器2之間設(shè)有第一閥門51 ;所述第二中間容器2的頂端并聯(lián)設(shè)有抽真空管路33和被檢氣體吸入管路34，抽真空管路33中通過第二閥門52連接有一真空泵6，被檢氣體吸入管路34中通過第三閥門53連接有一氣相色譜儀7 ;所述第二中間容器2內(nèi)設(shè)有攪拌裝置21。
[0016]本實(shí)用新型高壓微量氣體取樣分析儀100，使高壓氣體通過微管4進(jìn)入第二中間容器2內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對高壓下微量氣體的精確提??；第二中間容器2與氣相色譜儀7相連，通過氣相色譜儀7完成對氣體的分析。當(dāng)高壓氣體流入所述的微管4時(shí)，由于微管4的內(nèi)徑極小(其管徑大于等于0.5微米、小于等于100微米)，故其流量很??；少量氣體的流出對原始壓力(即:高壓氣體實(shí)驗(yàn)裝置的出口端壓力)影響很小，所以保證了原有的高壓環(huán)境不發(fā)生改變；所述的第二中間容器2帶有攪拌裝置21，能夠?qū)⑦M(jìn)入的氣體進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，使氣體進(jìn)行充分的混合，而后進(jìn)入到氣相色譜儀7中進(jìn)行分析。所述的真空泵6與第二中間容器2相連，在對高壓氣體進(jìn)行取樣前，先對第二中間容器2進(jìn)行抽真空，將第二中間容器2內(nèi)原有的氣體排出；在壓差的作用下，氣體通過微管4泄露至所述的第二中間容器2中；所述的氣相色譜儀7將混合氣體從第二中間容器2中吸出，分析混合氣體中各物質(zhì)占總的百分比，判定物質(zhì)成分，結(jié)合質(zhì)譜儀和質(zhì)譜圖庫的資料進(jìn)行分析，最終給出各氣體的含量。
[0017]由上所述，本實(shí)用新型高壓微量氣體取樣分析儀，利用毛管阻力控制壓差，進(jìn)行氣體采集，由于泄漏量小，可以完全保證出口壓力的恒定，能夠在高壓下提取微量氣體混合物并進(jìn)行分析；該取樣分析儀操作簡單，可使采樣誤差達(dá)到最小，并能夠準(zhǔn)確的測出氣相組成。
[0018]進(jìn)一步，在本實(shí)施方式中，所述微管4的管徑為0.5微米至100微米。在進(jìn)行測試之前，首先要對微管4管徑進(jìn)行選擇，結(jié)合高壓氣體的壓力和取樣所需的時(shí)間對照圖2選擇適當(dāng)管徑的微管。圖2為不同壓力和取樣時(shí)間對應(yīng)的微管管徑。
[0019]在本實(shí)施方式中，所述微管4的內(nèi)徑最小到0.5微米，氣體在其中的流動(dòng)速度能夠達(dá)到納升級/每分鐘，可以完全保證出口壓力的恒定，恒定系統(tǒng)壓力使采樣誤差最??；該微管4為厚壁彈性熔融石英毛細(xì)管，其涂層材質(zhì)為聚酰亞胺，具有良好的耐壓功能。
[0020]所述第二中間容器2內(nèi)壁襯涂有防腐涂層，防止氣體樣品中微量元素被不銹鋼表面吸附，造成對內(nèi)壁的腐蝕。所述第一中間容器I的底端連接一加壓泵8，以使第一中間容器I的內(nèi)部壓力與高壓氣體實(shí)驗(yàn)裝置壓力相同。
[0021]下面結(jié)合本實(shí)用新型高壓微量氣體取樣分析儀的一具體結(jié)構(gòu)，對該裝置的使用方法作出說明。
[0022]如圖2所示，如果取樣時(shí)間為20分鐘，高壓氣體為30兆帕，那么要選擇管徑為3.5微米的微管。
[0023]高壓氣體在進(jìn)行氣體采集之前先儲(chǔ)存在第一中間容器I中，加壓泵8向第一中間容器I下部注水，保持第一中間容器I內(nèi)部的高壓環(huán)境。取樣時(shí)，先關(guān)閉第一閥門51和第三閥門53，打開第二閥門52，所述的真空泵6工作，將帶有攪拌裝置21的第二中間容器2抽真空；隨后關(guān)閉第二閥門52，打開第一閥門51，高壓氣體在微管4兩端的壓差作用下，泄露到帶有攪拌裝置的第二中間容器2中，并得到充分的混合；微管4中流量微小，所以泄露的氣體對第一中間容器I中壓力影響很小；氣樣在帶有攪拌裝置的第二中間容器2中積累到一定體積時(shí)，打開第三閥門53，氣體被氣相色譜儀7吸入進(jìn)行分析。當(dāng)?shù)玫椒治鼋Y(jié)果后，關(guān)閉第一閥門51和第三閥門53，打開第二閥門52，再次對第二中間容器2抽真空，進(jìn)行第二次測量，每輪測量的持續(xù)時(shí)間為20分鐘。
[0024]以上所述僅為本實(shí)用新型示意性的【具體實(shí)施方式】，并非用以限定本實(shí)用新型的范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的構(gòu)思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高壓微量氣體取樣分析儀，其特征在于:該高壓微量氣體取樣分析儀包括有豎直設(shè)置的第一中間容器和第二中間容器，第一中間容器的頂端通過第一管路與高壓氣體實(shí)驗(yàn)裝置連接，第一中間容器與第二中間容器的頂端之間還連接有第二管路，該第二管路中設(shè)有微管，在微管與第二中間容器之間設(shè)有第一閥門；所述第二中間容器的頂端并聯(lián)設(shè)有抽真空管路和被檢氣體吸入管路，抽真空管路中通過第二閥門連接有一真空泵，被檢氣體吸入管路中通過第三閥門連接有一氣相色譜儀。
2.如權(quán)利要求1所述的高壓微量氣體取樣分析儀，其特征在于:所述微管的管徑大于等于0.5微米、小于等于100微米；氣體在微管中的流速為納升級/分鐘，由微管控制的高壓氣體實(shí)驗(yàn)裝置中壓力為常壓至80MPa。
3.如權(quán)利要求1或2所述的高壓微量氣體取樣分析儀，其特征在于:所述第二中間容器內(nèi)設(shè)有攪拌裝置。
4.如權(quán)利要求3所述的高壓微量氣體取樣分析儀，其特征在于:所述第一中間容器的底端連接一加壓泵。
【專利摘要】本實(shí)用新型為一種高壓微量氣體取樣分析儀，該高壓微量氣體取樣分析儀包括有豎直設(shè)置的第一中間容器和第二中間容器，第一中間容器頂端通過第一管路與高壓氣體實(shí)驗(yàn)裝置連接，第一中間容器與第二中間容器頂端之間連接有第二管路，該第二管路中設(shè)有微管，在微管與第二中間容器之間設(shè)有第一閥門；第二中間容器頂端并聯(lián)設(shè)有抽真空管路和被檢氣體吸入管路，抽真空管路中通過第二閥門連接有一真空泵，被檢氣體吸入管路中通過第三閥門連接有一氣相色譜儀。本實(shí)用新型利用氣體在微管中流動(dòng)阻力控制壓差的方式進(jìn)行氣體采集，可在高壓實(shí)驗(yàn)條件下提取微量氣體混合物并進(jìn)行在線分析，并且保證高壓氣體試驗(yàn)裝置中壓力的穩(wěn)定和實(shí)驗(yàn)的連續(xù)性。
【IPC分類】G01N1-24, G01N30-02
【公開號】CN204439425
【申請?zhí)枴緾N201520110990
【發(fā)明人】岳湘安, 方欣, 安維青, 馮雪鋼, 鄒積瑞, 李丹
【申請人】中國石油大學(xué)(北京)
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年2月15日