CN107328617B - 一种基于卡套密封方式的耐高温颗粒物收集装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于卡套密封方式的耐高温颗粒物收集装置，所述装置包括变径联合接头、垫片、垫环、采样入口部分、采样出口部分；以及一个加热模块；所述垫片和垫环安置在变径联合接头的接口处，在所述垫片和垫环之间放置石英滤膜，用于捕集颗粒物，所述采样入口部分和采样出口部分为卡套式连接方式。本发明装置结构简单、紧凑，能够有针对性地对高温(300℃)环境中颗粒物收集采样，同时也可以在常温进行颗粒物采样并随后进行高温处理，即作为颗粒物收集和热脱附单元，用于颗粒物的在线采样及预处理。

Description

一种基于卡套密封方式的耐高温颗粒物收集装置
技术领域
本发明属于环境监测技术领域，涉及一种基于卡套密封方式的耐高温颗粒物收集装置。具体来说，是一种可耐高温(300℃)的基于卡套密封方式的颗粒物收集装置。
背景技术
目前，对高温环境(>300℃)中颗粒物的采样方法大都采用稀释降温后采样的方式进行，而没有高温条件下对颗粒物直接采样的装置。在稀释降温过程中，颗粒物的理化特征有可能发生变化，有必要设计可应用于高温条件下的颗粒物收集装置。
气密性是一切气体实验的基础，目前常用的高温气路密封方法有：焊接、密封胶、O圈、金属垫片(一般与法兰盘配套使用)、金属卡套接头等。易拆卸性的要求使得本设计装置为分体式结构，不能完全使用焊接或密封胶。法兰盘和金属垫片(或石墨垫片)组合时的拆卸一般较为复杂，且法兰盘需要额外增加整体结构体积，不利于热解析分析过程中的快速升降温控制，因而不优先考虑。O圈是目前适用性最高、最常用的密封方式之一，也是目前滤膜膜托最常用的密封方法。常见的O圈材质中，全氟材质O圈耐高温性能最好，标称可在300至350℃高温环境下使用。但在实际使用中包括全氟O圈在内，300℃高温时，O圈会释放大量的有机物，释放产物主要为高浓度含氟有机组分，会显著干扰样品中有机物组分测量。此外，美国Agilent公司在色谱应用中使用了一种聚酰亚胺材质O 圈，用于进样口密封，该O圈标称最高耐温为350℃，但商业化聚酰亚胺材质O 圈只有1/4英寸直径这一种型号，尺寸较小，难以直接用在颗粒物收集膜托装置上。
金属卡套接头一般与螺母、联合接头配套使用，主要应用于管路连接处的密封。金属卡套密封面一般在金属管外侧，用于设计滤膜膜托时，不能保证滤膜与管路内壁的密封，导致颗粒物在通过滤膜时可能从滤膜侧面逃逸，降低颗粒物收集效率。因而目前尚无以金属卡套密封方式为主设计的滤膜膜托装置。
为简单实用地实现颗粒物收集装置设计中的气密性、拆卸性、耐温性要求，本发明以金属卡套密封方式为基础，以商业化金属卡套接头等装置为主体，研发了一种基于金属卡套密封的耐高温颗粒物收集装置。
发明内容
为解决上述问题，本发明旨在提供一种基于卡套密封方式的耐高温颗粒物收集装置，实现高温(300℃)环境中颗粒物的收集采样，同时也可以在常温进行颗粒物采样并随后进行高温处理，即作为颗粒物收集和热脱附单元。
一种基于卡套密封方式的耐高温颗粒物收集装置，包括变径联合接头、垫片、垫环、采样入口部分、采样出口部分；以及一个加热模块；所述垫片安置在变径联合接头的直径接口处，在所述垫片和垫环之间放置石英滤膜，用于捕集颗粒物，所述采样入口部分和出口部分为卡套式连接方式。
进一步，所述变径联合接头为1/2英寸直径转接1/4英寸直径变径联合接头。
进一步，所述垫片的外径为1/2英寸。
进一步，所述垫环外径为1/2英寸。
进一步，所述采样入口部分包括变径管，第一卡套和第一螺母，所述变径管的管径为1/2英寸-1/4英寸。
进一步，所述采样出口部分包括第二不锈钢管，第二卡套、第二螺母，所述第二不锈钢管的管径为1/4英寸、
进一步，所述采样入口部分的第一卡套采用聚酰亚胺/石墨材质，所述变径管外径为1/2英寸，材质为SS316不锈钢，所述第一螺母材质为SS316不锈钢。
进一步，所述采样出口部分的第二卡套采用聚酰亚胺/石墨材质，所述第二螺母材质为SS316不锈钢。
进一步，所述变径联合接头侧边设置钻孔，用于连接第一不锈钢管。所述第一不锈钢管外径为1/16英寸。
进一步，所述垫片是不锈钢垫片，其和所述垫环安置在变径联合接头的1/2 英寸直径接口处，所述石英滤膜的直径为1/2英寸，所述采样入口部分和出口部分的螺母为变径联合接头配套的螺母。
所述加热模块上打孔，用于放置热电偶和加热棒，对颗粒物收集和热脱附装置进行加热和温度控制。
本发明提供的高温颗粒物收集装置具有以下有益效果：所述的高温颗粒物收集装置可在高温300℃条件下使用，对颗粒物直接采样，也可以在常温进行颗粒物采样并随后进行高温处理。
附图说明
图1为本发明基于卡套密封方式的耐高温颗粒物收集装置结构示意图，其中：(a)为颗粒物收集装置装配效果图；(b)为各组件详解图；(c)为加热模块效果图；(d)为石英滤膜装配示意图。
图中：
1-变径管 2-第一螺母
3-第一卡套 4-垫环
5-垫片 6-变径联合接头
7-第一不锈钢管 8-第二卡套
9-第二螺母 10-第二不锈钢管
11-加热模块 12-热电偶预留孔
13-加热棒预留孔
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步详细的说明：
如图1(b)所示的高温颗粒物收集装置，包括变径管1、第一螺母2、第一卡套3、垫环4、垫片5、变径联合接头6、第一不锈钢管7、第二卡套8、第二螺母9、第二不锈钢管10。将各组件依次装配，其中在变径联合接头6的1/2 英寸直径接口处，安置不锈钢垫片5、垫环4，如图1(d)，将裁好的1/2英寸直径的石英滤膜放置在垫片垫环之间，用于颗粒物捕集，装配后效果图如图1 (a)。其中，所述变径联合接头选用美国世伟洛克(Swagelok)公司的产品，所述第一卡套和第二卡套采用美国VICI公司的产品。所有金属材质的装置、管件加工后，对相关部件表面进行钝化处理，以避免活性位点对于有机物收集、分析的影响。
若只作为高温条件下运行的颗粒物收集，则所述装置不需要安装第一不锈钢管7，也不需要在变径联合接头6相对应的焊接处打孔。
作为颗粒物收集和热脱附装置时，可根据需要设计铝制加热模块11(如图1 (c))，并在铝制加热模块11上打孔12和13分别用于放置热电偶和加热棒，对颗粒物收集和热脱附装置进行加热和温度控制。
当所述装置应用为颗粒物收集和热脱附单元时，在该变径联合接头侧边钻孔，用于焊接第一不锈钢管。第一不锈钢管外径为1/16英寸，通过钎焊的方式焊接在变径联合接头中预先钻制的通孔中。为避免管路中出现有机物活性位点影响有机物分析，变径管、垫环、垫片、变径联合接头、第一不锈钢管、第二不锈钢管均进行钝化处理。
以上对本发明的技术方案进行了详细说明。显然，本发明并不局限于所描述的上述内容。基于本发明中的实施例，熟悉本技术领域的人员还可据此做出多种变化，但任何与本发明等同或相类似的变化都属于本发明保护的范围。

Claims (2)

1.一种基于卡套密封方式的耐高温颗粒物收集装置，其特征在于，包括变径联合接头、垫片、垫环、采样入口部分、采样出口部分；以及一个加热模块；所述垫片和垫环安置在变径联合接头的接口处，在所述垫片和垫环之间放置石英滤膜，用于捕集颗粒物，所述采样入口部分和采样出口部分为卡套式连接方式；所述变径联合接头侧边设置钻孔，用于连接第一不锈钢管，所述第一不锈钢管外径为1/16英寸；所述垫片是不锈钢垫片，其和所述垫环安置在变径联合接头的1/2英寸直径接口处，所述石英滤膜的直径为1/2英寸，所述采样入口部分和出口部分的螺母为变径联合接头配套的螺母；
所述变径联合接头为1/2英寸直径转接1/4英寸直径的变径联合接头，所述垫片和所述垫环的外径均为1/2英寸；所述采样入口部分包括变径管，第一卡套和第一螺母，所述变径管的管径为1/2英寸，所述采样出口部分包括第二不锈钢管，第二卡套和第二螺母，所述第二不锈钢管的管径为1/4英寸，所述采样入口部分的第一卡套采用聚酰亚胺/石墨材质，所述变径管材质为SS316不锈钢，所述第一螺母材质为SS316不锈钢，所述采样出口部分的第二卡套采用聚酰亚胺/石墨材质，所述第二螺母材质为SS316不锈钢。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述加热模块上打孔，用于放置热电偶和加热棒，对颗粒物收集和热脱附装置进行加热和温度控制。
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