CN103257217B - 一种超高压气体吸附解吸附分析仪专用样品釜 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于超高压气体吸附解吸附分析仪的专用样品釜，涉及页岩气开发技术领域，改进现有类似仪器的样品釜的气密性。本发明包括釜体，釜体的上端通过内螺纹与第一空心螺栓螺纹连接且密封，第一空心螺栓、釜体分别与上压垫密封连接，并且上压垫通过第一上密封垫和第一压环与第一空心螺栓轴向密封连接，上压垫通过第一下密封垫与釜体轴向密封连接；釜体的下端通过内螺纹与第二空心螺栓螺纹连接且密封，第二空心螺栓、釜体分别与下压垫密封连接，并且下压垫通过第二下密封垫和第二压环与第二空心螺栓轴向密封连接，下压垫通过第二上密封垫与釜体轴向密封连接。本发明结构简单、气密性好，并且可以耐高温高压。

Description

一种超高压气体吸附解吸附分析仪专用样品釜

技术领域

本发明涉及页岩气开发技术领域，特别涉及一种超高压气体吸附解吸附分析仪专用样品釜。

背景技术

页岩气和煤层气是近年非常规能源开发的热点，而页岩气和煤层气中的烃类气体吸附成分比重很大。泥页岩样品和煤样中烃类气体的吸附等温线测量问题是研究煤层气、页岩气赋存机理、含气性及储量评价的关键问题。

我国页岩气潜力分布区的泥页岩深度大，需要更高的压力范围。由于目前国际上销售的容量法的气体等温吸附解析仪的压力最大仅达到20MPa，仅相当于深度为2000米的地层压力，远不能模拟埋深超过2000米、压力在20MPa以上的深部压力条件下的吸附和解吸附研究，故需研制可在较大的温度和压力范围工作的超高压气体吸附解吸附分析仪，来满足科研需求，与此同时需研制耐高温高压的的样品釜。

作为分析页岩或者煤岩气体吸附或解吸附容量的样品釜，是容纳大样品量和高压气体的容器，一般要求体积容量大、气密性好、可重复拆卸以及拆卸方便等。其主要技术是保证大容量下的气体密封性，国内外类似仪器的样品釜一般采用铜质、铝质或者镍质垫片密封，但密封压力一般在30MPa以下，部分仪器样品釜采用单层橡胶质垫片密封，也仅限于低压下。另外气体压力对温度具有高敏感性，特别是超高压下，故需加装精确测量样品内部温度的装置。

发明内容

本发明提供一种用于超高压气体吸附解吸附分析仪的专用样品釜，改进现有类似仪器的样品釜的气密性。

为达到上述目的，本发明采取以下的技术方案：

一种超高压气体吸附解吸附分析仪专用样品釜，包括釜体，釜体呈中空圆柱状，釜体的上端通过内螺纹与第一空心螺栓螺纹连接且密封，在第一空心螺栓中穿过上压垫且上压垫置于釜体内，第一空心螺栓、釜体分别与上压垫密封连接，并且上压垫通过第一上密封垫和第一压环与第一空心螺栓轴向密封连接，上压垫通过第一下密封垫与釜体轴向密封连接，上压垫的伸出端设有用于与分析仪密封连接的内螺纹；釜体的下端通过内螺纹与第二空心螺栓螺纹连接且密封，在第二空心螺栓中穿过下压垫且下压垫置于釜体内，第二空心螺栓、釜体分别与下压垫密封连接，并且下压垫通过第二下密封垫和第二压环与第二空心螺栓轴向密封连接，下压垫通过第二上密封垫与釜体轴向密封连接。

上述样品釜通过上压垫的内螺纹与超高压气体吸附解吸附分析仪螺纹连接且密封，其专用于煤岩或者页岩细小颗粒样品的盛放、密封，装样后能够迅速拧紧与超高压气体吸附解吸附分析仪相连，可以保证在气压0MPa～100Mpa以及室温0℃～200℃范围内，保持良好的气密性。在釜体的上端采用第一空心螺栓、上压垫、釜体、第一上密封垫和第一压环以及上压垫、釜体和第一下密封垫构成的双层密封结构；釜体的下端也采用第二空心螺栓、下压垫、釜体、第二下密封垫和第二压环以及下压垫、釜体和第二上密封垫构成的双层密封结构。由于第一空心螺栓、第二空心螺栓分别通过螺纹连接与釜体的两端密封，使得气体压力越大，螺纹拧紧力增大，密封处就越紧。

上述下压垫内置测温部件，可以测量样品内部温度。

上述测温部件由热电偶和热电偶套组成，热电偶通过热电偶套安装于下压垫上，并且热电偶套可耐高温高压。

上述第一压环、第二压环均由高硬度不锈钢制成。

上述釜体、第一空心螺栓、第二空心螺栓、上压垫和下压垫均由不锈钢制成。

本发明结构简单、气密性好，并且可以耐高温高压。

附图说明

图1是实施例的俯视图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是图2的I处放大图；

图4是图2的II处放大图。

附图标记说明：1-上压垫；2-超高压气体吸附解吸附分析仪；3-密封垫；4-第一空心螺栓；5-釜体；6-第二空心螺栓；7-下压垫；8-第一压环；9-第一上密封垫；10-第一下密封垫；11-第二上密封垫；12-第二下密封垫；13-第二压环；14-内螺纹；15-热电偶；16-热电偶套。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明内容作进一步说明。

如图1、2所示，实施例包括釜体5，釜体5呈中空圆柱状、中间粗、两端较细，且釜体5两端都设有内螺纹14，釜体5两端空心直径比中部空心直径略大，中部空心为储存样品部分。如图2、3、4所示，釜体5的上端通过第一空心螺栓4与内螺纹14螺纹连接且密封，在第一空心螺栓4中穿过上压垫1且上压垫1置于釜体5内，第一空心螺栓4、釜体5分别与上压垫1密封连接，并且上压垫1通过第一上密封垫9和第一压环8与第一空心螺栓4轴向密封连接，上压垫1通过第一下密封垫10与釜体5轴向密封连接；釜体5的下端通过第二空心螺栓6与内螺纹14螺纹连接且密封，在第二空心螺栓6中穿过下压垫7且下压垫7置于釜体5内，第二空心螺栓6、釜体5分别与下压垫7密封连接，并且下压垫7通过第二下密封垫12和第二压环13与第二空心螺栓6轴向密封连接，下压垫7通过第二上密封垫11与釜体5轴向密封连接。下压垫7内置测温部件，测温部件由热电偶15和热电偶套16组成，热电偶15通过热电偶套16安装于中空的下压垫7上，热电偶套16可耐高温高压；第一压环8、第二压环13均由高硬度不锈钢制成；釜体5、第一空心螺栓4、第二空心螺栓6、上压垫1和下压垫7均由不锈钢制成；第一空心螺栓4和第二空心螺栓6规格相同，第一下密封垫10和第二上密封垫11规格相同，第一上密封垫9和第二下密封垫12规格相同，第一压环8和第二压环13规格相同。

如图2、3、4所示，装样时，第一步，在下压垫7下部加第二下密封垫12和第二压环13与第二空心螺栓6相连，然后在下压垫7上部加第二上密封垫11后整体放入釜体5的下部，先用手拧紧第二空心螺栓6，直到不能拧紧为止，然后用扳手拧紧，保证底部不漏气；第二步，向釜体5内倒入煤岩或页岩样品；第三步，在上压垫1上部加第一上密封垫9和第一压环8与第一空心螺栓4相连，然后在上压垫1下部加第一下密封垫10后整体放入釜体5的上部，先用手拧紧第一空心螺栓4，直到不能拧紧为止，然后用扳手拧紧，保证上部不漏气；第四步，上压垫1的内螺纹14底部放入橡胶材质制成的环形密封垫3与超高压气体吸附解吸附分析仪2相连，用扳手拧紧，保证连接处不漏气。釜体5的上端密封和下端密封原理相同，以釜体5的上端为例，以下说明双层密封的原理：第一空心螺栓4拧紧时通过压紧力第一压环8、第一上密封垫9及第一下密封垫10，其中当第一压环8的轴向压紧力把第一上密封垫9压紧，第一上密封垫9受压的过程将径向扩展挤压填充空隙，同样第一下密封垫10受到上压垫1轴向压紧力将径向扩张挤压并填充空隙，因此通过第一空心螺栓4与釜体5的螺纹连接锁紧，形成两道压力密封防护。当低压时通过第一下密封垫10的轴向压紧力实现并防止气体泄露；当釜体5内部压力高时，上压垫1要克服釜体5高压向上的压力，由于釜体5内部螺纹强度可满足100MPa的压力，因此上压垫1向上顶时，第一空心螺栓4会对施加第一压环8更大的向下的力以克服，由此，第一压环8会向第一上密封垫9施加更大的向下的轴向力，同时第一下密封垫10受到的向下的纵轴向力也会加大，而使密封垫挤压的更紧，密闭性更好。因此，压力越高第一上密封垫9压的越紧，气密性越好。在材料材质允许的条件下，100Mpa和200℃下密闭性完全可以保证。

显然，本发明的上述具体实施方式仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明实施方式的限定，对于本领域技术人员来说，在上述说明的基础上还可以容易地做出其它形式上的变化或者替代，而这些改变或者替代也将包含在本发明确定的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种超高压气体吸附解吸附分析仪专用样品釜，包括釜体，釜体呈中空圆柱状，其特征是：釜体的上端通过内螺纹与第一空心螺栓螺纹连接且密封，在第一空心螺栓中穿过上压垫且上压垫置于釜体内，第一空心螺栓、釜体分别与上压垫密封连接，并且上压垫通过第一上密封垫和第一压环与第一空心螺栓轴向密封连接，上压垫通过第一下密封垫与釜体轴向密封连接，上压垫的伸出端设有用于与分析仪密封连接的内螺纹，在上压垫的内螺纹底部放入橡胶材质制成的环形密封垫；釜体的下端通过内螺纹与第二空心螺栓螺纹连接且密封，在第二空心螺栓中穿过下压垫且下压垫置于釜体内，第二空心螺栓、釜体分别与下压垫密封连接，并且下压垫通过第二下密封垫和第二压环与第二空心螺栓轴向密封连接，下压垫通过第二上密封垫与釜体轴向密封连接。

2.如权利要求1所述的样品釜，其特征是：所述下压垫内置测温部件。

3.如权利要求2所述的样品釜，其特征是：所述测温部件由热电偶和热电偶套组成，热电偶通过热电偶套安装于下压垫上。

4.如权利要求1-3任一所述的样品釜，其特征是：所述第一压环、第二压环均由高硬度不锈钢制成。

5.如权利要求1-3任一所述的样品釜，其特征是：所述釜体、第一空心螺栓、第二空心螺栓、上压垫和下压垫均由不锈钢制成。