CN105973647A - 一种原位采集缝隙内微小体积溶液的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种原位采集缝隙内微小体积溶液的装置及方法，属于金属材料防腐技术领域。该装置包括真空泵、连接管、阀门、采集罐、压力表、小采集瓶、密封部件和细管等。通过真空泵抽取采集罐内压力，使采集罐处于负压，当采集罐内负压小于缝隙处负压时，连接采集罐与缝隙的细管会将缝隙处溶液导入到小采集瓶内，从而完成取样过程。该方法首次实现缝隙内微小体积溶液的原位采集，且采样体积小，采样准确性高。

Description

一种原位采集缝隙内微小体积溶液的装置及方法
技术领域
本发明涉及金属材料防腐技术领域，特别是指一种原位采集缝隙内微小体积溶液的装置及方法。
背景技术
缝隙腐蚀发生时，缝隙中溶液的组成、浓度等与外部溶液极为不同。要明确缝隙腐蚀发生的环境条件、过程及行为，根本的方法之一是查清缝隙内溶液的组成与浓度，而这需要从缝隙中直接采集溶液进行量化分析。但由于缝隙内部空间一般很小，其体积往往在微升量级，只能采集微量溶液用以分析。为了准确得到缝隙内的微量溶液，采集时需要使用内径极细的管子以尽量减小管内所占溶液体积。但由于溶液在细管内流动阻力大，使得细管的进出口压差増大，采用计量泵不能将管内的溶液抽出，同时泵头内部空间也会占用大量溶液。另外，在某些工程结构中，缝隙内溶液可能处于负压环境，比如汽轮机叶片根部固定处的缝隙等。在负压环境中缝隙内溶液的原位采集难度更高。目前国内外尚未公开报道过类似缝隙内溶液采集装置的发明，因此开发缝隙内微小体积溶液的原位采集系统，尤其针对负压环境中的缝隙溶液，具有极为重要的科研和工程应用价值。
发明内容
本发明为解决缝隙内微小体积溶液的原位采集难度大的技术问题，提供一种原位采集缝隙内微小体积溶液的装置及方法。
该装置包括真空泵、连接管、采集罐、负压表、小采集瓶和细管，真空泵通过连接管与采集罐连接，用来抽吸空气，使采集罐产生负压，采集罐连接负压表，负压表用来实时显示采集罐内压力，小采集瓶设置在采集罐内，小采集瓶与细管一端相连，细管另一端伸入到缝隙中；连接管上设置阀门一，连接管在阀门一和采集罐之间开有支路，支路直接与大气相通，支路上设置阀门二。
其中，连接管伸入采集罐中，连接管与采集罐连接处通过密封部件密封；负压表的连接管道伸入采集罐内部，连接管道与采集罐连接处通过密封部件密封；细管与采集罐连接处通过密封部件密封。
小采集瓶不封口，细管直接伸入小采集瓶内，小采集瓶容积为50-100微升，用来储存采集到的缝隙腐蚀溶液。细管内径为0.10-0.20mm，细管长度一般不大于2m，可大大减少管内的残留溶液。
该装置涉及到的原位采集缝隙内微小体积溶液的方法，具体步骤如下：首先打开阀门一，关闭阀门二，启动真空泵；真空泵抽取采集罐内空气，使采集罐内达到负压，当采集罐内负压小于缝隙处负压时，缝隙中的溶液通过细管流到小采集瓶内；采集到所需量的溶液后，停止真空泵工作，关闭阀门一，打开阀门二，空气从阀门二所在支路进入采集罐，使采集罐内与大气压相同；最后打开采集罐，取出小采集瓶，对采集到的溶液进行分析。
本发明中的真空泵，可通过调节不同的负压水平，达到不同的溶液采集速率。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
1、本发明方法能够实现原位采集处于正常压力甚至负压状态的缝隙中的微小体积溶液。
2、本发明方法通过采用细管采样，小采集瓶储存，实现了缝隙内溶液的微量采集。
3、本发明方法通过控制真空泵的负压水平，实现了不同的缝隙内溶液的采集速率，能满足到最小3-5微升的取样体积精度。
附图说明
图1为本发明的原位采集缝隙内微小体积溶液的装置结构示意图。
其中：1-真空泵；2-连接管；3-采集罐；4-负压表；5-小采集瓶；6-密封部件；7-细管；8-缝隙；V1-阀门一；V2-阀门二。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明针对现有的缝隙内微小体积溶液的原位采集难度大的问题，提供一种原位采集缝隙内微小体积溶液的装置及方法。
如图1所示，为该装置的结构示意图，该装置包括真空泵1、连接管2、采集罐3、负压表4、小采集瓶5和细管7，真空泵1通过连接管2与采集罐3连接，采集罐3连接负压表4，小采集瓶5设置在采集罐3内，小采集瓶5与细管7一端相连，细管7另一端伸入到缝隙8中；连接管2上设置阀门一V1，连接管2在阀门一V1和采集罐3之间开有支路，支路直接与大气相通，支路上设置阀门二V2。
下面结合具体实施例予以说明。
在汽轮机叶片根部固定处易发生处于负压环境的缝隙腐蚀，其缝隙处负压值约为-10kPa，溶液采集难度高。本发明提供的一种缝隙内微小体积溶液的原位采集装置及方法可以原位准确采集并分析缝隙内溶液的组成和浓度。
真空泵1在本例中采用1/4英寸连接口，通过不锈钢连接管2连接到采集罐3；连接管2上设有阀门一V1，管路在阀门一V1靠近采集罐3侧用三通连接一个支路；支路上设有阀门二V2，用来连接大气；
采集罐3，采用透明广口玻璃瓶，瓶口采用橡胶盖密封，橡胶盖上开有三个通孔，用来连接三个管路的密封部件6；
负压表4选择的量程是0到-50kPa，接口连接1/4英寸不锈钢连接管，连接管通过密封部件6通到采集罐3内部；
细管7选择的是内径为0.17mm的特氟龙细管，长度为1m，则细管7内空腔体积约为23微升，细管7一端通过密封部件6插入到小采集瓶5内，另一端连接到缝隙8中；小采集瓶5，采用容积为50微升的敞口塑料瓶，与采集罐3内的气体压力相同。
真空泵1可抽取到不同的负压水平（0到-50kPa），从而得到不同的溶液采集速率。在本例中，采集罐3负压达到-50kPa时，溶液采集速率约为20微升/分钟。
缝隙内溶液的采集过程如下：首先打开阀门一V1，关闭阀门二V2，启动真空泵1。真空泵1抽取采集罐3内空气，使其负压达到-50kPa，这样采集罐3内负压小于缝隙8处负压-10kPa，缝隙8中的腐蚀溶液以约20微升/分钟的速率通过细管7流到小采集瓶5内。采集到50微升的溶液时，停止真空泵1工作，关闭阀门一V1，打开阀门二V2，空气从阀门二V2所在支路进入采集罐3，采集罐3内压力达到与大气压相同后，打开采集罐3，取出小采集瓶5，对采集到的溶液进行下一步分析。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种原位采集缝隙内微小体积溶液的装置，其特征在于：包括真空泵(1)、连接管(2)、采集罐(3)、负压表(4)、小采集瓶(5)和细管(7)，真空泵(1)通过连接管(2)与采集罐(3)连接，采集罐(3)连接负压表(4)，小采集瓶(5)设置在采集罐(3)内，小采集瓶(5)与细管(7)一端相连，细管(7)另一端伸入到缝隙(8)中；连接管(2)上设置阀门一(V1)，连接管(2)在阀门一(V1)和采集罐(3)之间开有支路，支路直接与大气相通，支路上设置阀门二(V2)。
2.根据权利要求1所述的原位采集缝隙内微小体积溶液的装置，其特征在于：所述连接管(2)伸入采集罐(3)中，连接管(2)与采集罐(3)连接处通过密封部件(6)密封；所述负压表(4)的连接管道伸入采集罐(3)内部，连接管道与采集罐(3)连接处通过密封部件(6)密封；所述细管(7)与采集罐(3)连接处通过密封部件(6)密封。
3.根据权利要求1所述的原位采集缝隙内微小体积溶液的装置，其特征在于：所述小采集瓶(5)不封口，细管(7)直接伸入小采集瓶(5)内，小采集瓶(5)容积为50-100微升。
4.根据权利要求1所述的原位采集缝隙内微小体积溶液的装置，其特征在于：所述细管(7)内径为0.10-0.20mm，细管(7)长度不大于2m。
5.一种根据权利要求1所述的原位采集缝隙内微小体积溶液的装置进行原位采集缝隙内微小体积溶液的方法，其特征在于：具体步骤如下：首先打开阀门一(V1)，关闭阀门二(V2)，启动真空泵(1)；真空泵(1)抽取采集罐(3)内空气，使采集罐(3)内达到负压，当采集罐(3)内负压小于缝隙(8)处负压时，缝隙(8)中的溶液通过细管(7)流到小采集瓶(5)内；采集到所需量的溶液后，停止真空泵(1)工作，关闭阀门一(V1)，打开阀门二(V2)，空气从阀门二(V2)所在支路进入采集罐(3)，使采集罐(3)内与大气压相同；最后打开采集罐(3)，取出小采集瓶(5)，对采集到的溶液进行分析。
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