CN100554919C - 微量气体的高精度收集装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微量气体的高精度收集装置及使用方法，属油气地球化学分析技术领域，装置包括管体、针阀，管体的气体室有输气管与气缸连通，气缸的活塞位于下方连接往复驱动机构；气缸内有汞液，上部连接分离管；分离管内有密封钢球，顶部与带阀门的集气瓶连接；气体室有真空表；气体室和分离管有抽气管，在输气管和抽气管上有电磁阀。使用方法是：(1)放入样品管；(2)抽真空后刺破样品管；(3)气体扩散气缸；(4)活塞上移将气体压入集气瓶内；(5)活塞下移使气体在气体室和气缸内重新扩散平衡；(6)重复步骤(4)、(5)使气体全部转移至集气瓶内；本发明用于油气地球化学研究中的地质样品成分分析。

Description

微量气体的高精度收集装置及使用方法

技术领域

本发明涉及一种试验分析技术，尤其是指油气地球化学研究中的一种微量气体的高精度收集装置，本发明还涉及上述装置的使用方法。

背景技术

在油气地球化学研究中，需要把地质样品封装在黄金样品管中，在一定的温度压力下加热，然后分析样品所产生的天然气的数量和成分。加热实验结束后，需要将金管中的气体收集转移到样品瓶中，以便进行各项分析。目前国外的方法是将黄金样品管放置在抽了真空的玻璃管中，转动针阀旋钮使旋钮顶端的针尖刺破黄金管，气体和部分轻烃(C₆-C₁₂)释放出来，其中轻烃被冷冻而沉淀在冷阱内，气体(C₁-C₅，CO₂等)通过汞泵中汞液面的反复上下运动将气体逐步由玻璃管向气体室转移，最后，根据汞液面的高度来决定气体量。气体分析结束后，将冷阱拆下，用有机溶剂清洗将冷阱并转移到样品瓶中等待进行分析。

上述装置和工艺具有以下缺点：(1)装置中需要用大约15公斤的汞，一旦泄露将对人体和环境造成极大危害。(2)将气体由玻璃管向气体室完全转移需要较长的时间(约1小时)，工作效率低。(3)气体的数量根据目视的汞柱高度来决定，存在人为的误差。(4)系统需要高真空，因而设备复杂，维护费用高。(5)清洗冷阱并将轻烃向样品瓶中转移的过程比较麻烦，如操作不当会造成部分轻烃的损失。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、操作使用方便、效率高、使用寿命长的微量气体的高精度收集装置。

本发明要解决的另一技术问题是提供上述装置的使用方法。

本发明的前一技术方案是这样的：一种微量气体的高精度收集装置，包括管体，管体内部为气体室，在管体上设有针阀，在管体的一端端部设有密封压帽，其中所述管体的气体室设有输气管与竖向设置的气缸连通，气缸的活塞位于下方与往复驱动机构连接；在气缸内盛有汞液，在气缸上部连接有下部为锥形的分离管，分离管内设有密封钢球，分离管顶部与带阀门的集气瓶连接；气体室设有真空表；所述的气体室和分离管设有与抽真空装置连接的抽气管，在输气管和抽气管上分别连接有电磁阀。

上述的微量气体的高精度收集装置中所述的抽气管分别与输气管和分离管连通，三个电磁阀分别连接在靠近气缸的输气管上、靠近分离管的抽气管上和靠近气体室的抽气管上。

上述的微量气体的高精度收集装置中所述的输气管延伸至气缸内，在气缸的活塞内设有可容纳该支管的凹孔。

本发明的后一技术方案是这样的：一种微量气体的高精度收集装置的使用方法，包括下述步骤：(1)将黄金样品管放置在气体室，并使针阀的针尖端与黄金样品管的中部相对，活塞处于下部位置，打开全部阀门，启动真空泵对整个系统抽真空，至真空表读数为零；(2)关闭抽气管上的两个电磁阀，向下旋动针阀旋钮使其针尖刺破黄金样品管，气体释放到气体室内，根据真空表的读数来决定气体总量；(3)释放出的气体经输气管进入到气缸内，待气体在气体室和气缸内达到扩散平衡；(4)关闭输气管上的电磁阀，活塞向上移动将气缸内的气体压入集气瓶内；(5)活塞向下移动，打开输气管上的电磁阀，使气体在气体室和气缸内重新达到扩散平衡；(6)重复步骤(4)、(5)使气体不断从气体室向集气瓶转移，至真空表的读数为零，实验结束。

本发明与现有技术相比，具有下述优点：

1.仅使用少量的汞(约5毫升)做气体密封作用，这些汞被密封在系统内，对人体和环境没有危害。

2.主要部件可使用聚四氟乙烯材料制造，加工容易，强度高，经久耐用。

3.处理一个样品仅需时15分钟，是国外的汞泵的工作效率的4倍。

4.由于聚四氟乙烯的优异性能，汽缸内壁对气体的吸附作用几乎为零，使分析精度大大提高。

附图说明

下面结合附图中的实施例对本发明作进一步地详细说明，但不构成对本发明的任何限制。

图1是本发明一种具体实施例的结构示意图；

图2是本发明的使用状态之一；

图3是本发明的使用状态之二。

图中：管体1、气体室1a、针阀2、密封压帽3、输气管4、气缸5、活塞5a、汞液6、分离管7、密封钢球8、阀门9、集气瓶10、真空表11、抽气管12、电磁阀13、往复驱动机构14、黄金样品管15。

具体实施方式

参阅图1所示，本发明的微量气体的高精度收集装置，包括管体1，管体1内部为气体室1a，在管体1上设有针阀2，在管体1的左端端部设有密封压帽3，在管体1的气体室1a设有输气管4与竖向设置的气缸5连通，气缸5的活塞5a位于下方与往复驱动机构14连接，往复驱动机构14可采用现有技术中的电机/偏心轮机构、齿轮/齿条传动机构等；在气缸5内盛有汞液6，在气缸5上部连接有下部为锥形的分离管7，分离管7内设有密封钢球8，分离管7顶部与带阀门9的集气瓶10连接；气体室1a设有真空表11；气体室1a和分离管7设有与抽真空装置连接的抽气管12，用来对系统抽真空；抽气管12分别与输气管4和分离管7连通，三个电磁阀13分别连接在靠近气缸5的输气管4上、靠近分离管7的抽气管12上和靠近气体室1a的抽气管12上；输气管4延伸至气缸5内，在气缸5的活塞5a内设有可容纳该输气管4的凹孔5b。

本发明的具体使用流程如下：

(1)参阅图1所示，旋下密封压帽3，将黄金样品管15放入管体1的气体室1a内，同时将带手动阀门9的集气瓶10旋紧在分离管7上，盖上密封压帽3，使系统密封，这时，活塞5a处于下部位置，打开手动阀门9和三个电磁阀13，启动真空泵对整个系统抽真空，当真空表11的读数为0时，开始步骤(2)。

(2)参阅图2所示，关闭抽气管12上的两个电磁阀13，向下旋动针阀2的旋钮，使针阀2的下部针尖刺破金管1，气体释放到气体室1a内，根据真空表11的读数来决定气体总量。

(3)参阅图2所示，释放出的气体经输气管4进入到汽缸6内，等待10秒钟让气体从气体室1a向汽缸5内扩散转移。

(4)参阅图3所示，关闭输气管4上的电磁阀13，使活塞5a向上移动将气缸5内的气体压入集气瓶10内，此时密封钢球8被汞液6浮起，气体穿过密封钢球8和汞液6进入集气瓶10。

(5)参阅图2所示，活塞5a向下移动，打开输气管4上的电磁阀13，使气体在气体室1a和气缸5内重新达到扩散平衡；当活塞5向下移动到一定程度时，由于汞液6液面的下降，使密封钢球8下沉，最终下沉到分离管7的锥形部，将分离管7的通孔封闭，此时在密封钢球8四周仍有少量汞液6存在，这个环状的汞液6起到密封作用，使集气瓶10中的气体不能返流到汽缸5内。

(6)重复步骤(4)、(5)，通过活塞5a的往复运动使气体不断从气体室1a向集气瓶10转移；当真空表11的读数重新回到0时，说明气体已完全转移到集气瓶10，实验结束。

(7)关闭手动阀门9，取下集气瓶10；换上新的集气瓶10，重复步骤(1)～(6)，可开始新样品的气体收集工作。

Claims (4)

1.一种微量气体的高精度收集装置，包括管体(1)，管体(1)内部为气体室(1a)，在管体(1)上设有针阀(2)，在管体(1)的一端端部设有密封压帽(3)，其特征是所述管体(1)的气体室(1a)设有输气管(4)与竖向设置的气缸(5)连通，气缸(5)的活塞(5a)位于下方与往复驱动机构(14)连接；在气缸(5)内盛有汞液(6)，在气缸(5)上部连接有下部为锥形的分离管(7)，分离管(7)内设有密封钢球(8)，分离管(7)顶部与带阀门(9)的集气瓶(10)连接；气体室(1a)设有真空表(11)；所述的气体室(1a)和分离管(7)设有与抽真空装置连接的抽气管(12)，在输气管(4)和抽气管(12)上分别连接有电磁阀(13)。

2.根据权利要求1所述的微量气体的高精度收集装置，其特征是所述的抽气管(12)分别与输气管(4)和分离管(7)连通，三个电磁阀(13)分别连接在输气管(4)靠近气缸(5)处、抽气管(12)靠近分离管(7)处和抽气管(12)靠近气体室(1a)。

3.根据权利要求1或2所述的微量气体的高精度收集装置，其特征是所述的输气管(4)延伸至气缸(5)内，在气缸(5)的活塞(5a)内设有可容纳该输气管(4)的凹孔(5b)。

4.权利要求1所述微量气体的高精度收集装置的使用方法，其特征是包括下述步骤：(1)将黄金样品管放置在气体室，并使针阀的针尖端与黄金样品管的中部相对，活塞处于下部位置，打开全部阀门，启动真空泵对整个系统抽真空，至真空表读数为零；(2)关闭抽气管上的两个电磁阀，向下旋动针阀旋钮使其针尖刺破黄金样品管，气体释放到气体室内，根据真空表的读数来决定气体总量；(3)释放出的气体经输气管进入到气缸内，待气体在气体室和气缸内达到扩散平衡；(4)关闭输气管上的电磁阀，活塞向上移动将气缸内的气体压入集气瓶内；(5)活塞向下移动，打开输气管上的电磁阀，使气体在气体室和气缸内重新达到扩散平衡；(6)重复步骤(4)、(5)使气体不断从气体室向集气瓶转移，至真空表的读数为零，实验结束。

Images