CN109946131A - 一种用于水合物晶体结构测试实验的取样和转移装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及取样设备附属装置的技术领域，特别是涉及一种用于水合物晶体结构测试实验的取样和转移装置，可于液氮中进行水合物粉末采样；可控制磨粉取水合物样品的粒度；可控制数量，节省水合物样品；还包括外部容器、研磨装置和固定装置，外部容器内部设置有内腔，外部容器外侧壁设置有多组通孔；研磨装置还包括研磨头、连接杆、直角旋转杆和大螺丝扣；固定装置还包括固定箱、四组锯齿刀片、弹簧、固定片、底座、弹力绳和拉拽钮，底座顶端设置有固定架。
Description
技术领域
本发明涉及取样设备附属装置的技术领域，特别是涉及一种用于水合物晶体结构测试实验的取样和转移装置。
背景技术
众所周知，用于水合物晶体结构测试实验的取样和转移装置是一种用于水合物晶体结构测试实验过程中对实验所需的样品进行取样的辅助装置，其在取样设备的领域中得到了广泛的使用；天然气水合物一般形成于水深超过600m的海洋或者湖泊沉积物中(Tréhuet al., 2006)，同时在极地冻土区地层也有发现(Uchida et al., 2000)。由于天然气水合物是一种重要的未来能源(Moridis et al., 2013)，同时在气候变化(Kennett et al.,2003)、全球碳循环(Dickens, 2003)和地质灾害(Feseker et al., 2008)中具有重要的作用，因此越来越引起石油公司和科学界的重视。天然气水合物是一种像冰的晶体化合物，气体分子包裹在由水分子通过氢键形成的笼中。天然气水合物是一种非化学计量化合物，由G-nH2O表示，其中G和n分别表示气体和水合指数。自然界中天然气水合物的三种主要类型有I型，II型和H型(Sloan, 2003)。水合物笼中的气体组分最终决定水合物的种类(Uchidaet al., 1999)。
笼占有率和水合物指数对于区分水合物类型具有重要意义，同时也是自然界水合物资源量计算的重要参数(Sloan and Koh, 2007)。笼占有率指气体分子占据水合物笼的数量的比值，一般用于区分水合物的类型。得到笼占有率后，可以进一步计算水合指数，即每个气体分子所对应的水分子数。假设水合物所有的笼都被气体分子占据，则sI型、sII型、sH型水合物的水合物指数分别为23/4、17/3和17/3 。对水合物的晶体结构测试分析目前主要使用激光拉曼技术和XRD等技术(Lu et al., 2011)，这些实验一般需在实验室应用精密的仪器进行。由于水合物在常温下会融化分解，因此自然界中获取的水合物样品一般保存于盛满液氮的液氮罐中，从而保证低温（-170℃），避免分解。该实验的样品通常为粉末，且对样品的颗粒大小有严格的要求，实验需要在低温下进行(Wei et al., 2018)，主要包括：（1）从液氮罐中拿出样品，使用锤子或其他钝器将样品粉碎；（2）将快装样品置于盛满液氮的玛瑙研钵中研磨，并将剩余样品放回液氮罐中；（3）使用镊子或小勺将符合粒度要求的水合物粉末挑出；（4）快速置于拉曼测试装置的冷台上（液氮吹气，保持低温），并开始试验。
然而目前的水合物取样和转移装置和方法存在严重的缺陷，（1）水合物微晶体结构的极易分解，这一方法存在多次水合物室温条件下的转移，尽管转移过程会时间尽可能短，然而必然造成水合物的分解；（2）水合物晶体测试实验要求的粉末量很少，因此整块样品研磨提取粉末的方法会造成实验样品的浪费；（3）捣碎式的方法通常粒度不可控。所以本发明将会针对三个问题给出一个采样设备设计，在避免水合物取样过程暴露于空气中的同时，调节采样粒度和获取的粉末量。因此本发明将具有全程液氮中采样，粒度可控及样品用量少等特点。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种可于液氮中进行水合物粉末采样；可控制磨粉取水合物样品的粒度；可控制数量，节省水合物样品的用于水合物晶体结构测试实验的取样和转移装置。
本发明的一种用于水合物晶体结构测试实验的取样和转移装置，还包括外部容器、研磨装置和固定装置，外部容器内部设置有内腔，外部容器外侧壁设置有多组通孔；研磨装置还包括研磨头、连接杆、直角旋转杆和大螺丝扣，连接杆底端与研磨头顶端连接，直角旋转杆通过大螺丝扣与外部容器顶端连接，直角旋转杆底端与连接杆顶端连接；固定装置还包括固定箱、四组锯齿刀片、弹簧、固定片、底座、弹力绳和拉拽钮，底座顶端设置有固定架，四组锯齿刀片通过固定片固定在底座上，固定刀片、弹簧和弹力绳均通过固定架固定在底座上，弹力绳顶端穿过外部容器顶端右半区域并与拉拽钮连接，拉拽钮固定在外部容器顶端右半区域。
与现有技术相比本发明的有益效果为：进行装置的组装，包括选择合适的研磨头，将装置浸入保存有天然气水合物的液氮之中，找到水合物样品的位置，并拉动顶部连接弹簧绳的拉拽钮，使得固定装置的锯齿状固定刀片张开，水合物样品从固定孔进入，并调整使其触碰到研磨刀，松开弹簧绳，使得锯齿状刀片收紧夹住样品，手动转动旋转杆进行样品研磨，待样品取好后，将采样设备拿出，将样品转移到需要进行的测量仪器中，整个取样过程完全浸于液氮中进行，极大的避免了水合物的分解，同时该装置还将具有采集粉末样品粒度可控的性能，再一方面，本装置采用的刮擦式取样方法比较研磨式取样方法更加节省样品，水合物样品是非常珍贵的，本装置将很大力度的节省样品。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是固定装置的结构示意俯视图；
图3是锯齿刀片的结构示意图；
附图中标记：1、外部容器；2、研磨头；3、连接杆；4、直角旋转杆；5、大螺丝扣；6、固定箱；7、锯齿刀片；8、弹簧；9、固定片；10、底座；11、弹力绳；12、拉拽钮；13、固定架。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1至图3所示，本发明的一种用于水合物晶体结构测试实验的取样和转移装置，还包括外部容器1、研磨装置和固定装置，外部容器1内部设置有内腔，外部容器1外侧壁设置有多组通孔；研磨装置还包括研磨头2、连接杆3、直角旋转杆4和大螺丝扣5，连接杆3底端与研磨头2顶端连接，直角旋转杆4通过大螺丝扣5与外部容器1顶端连接，直角旋转杆4底端与连接杆3顶端连接；固定装置还包括固定箱6、四组锯齿刀片7、弹簧8、固定片9、底座10、弹力绳11和拉拽钮12，底座10顶端设置有固定架13，四组锯齿刀片7通过固定片9固定在底座10上，固定刀片、弹簧8和弹力绳11均通过固定架13固定在底座10上，弹力绳11顶端穿过外部容器1顶端右半区域并与拉拽钮12连接，拉拽钮12固定在外部容器1顶端右半区域；进行装置的组装，包括选择合适的研磨头，将装置浸入保存有天然气水合物的液氮之中，找到水合物样品的位置，并拉动顶部连接弹簧绳的拉拽钮，使得固定装置的锯齿状固定刀片张开，水合物样品从固定孔进入，并调整使其触碰到研磨刀，松开弹簧绳，使得锯齿状刀片收紧夹住样品，手动转动旋转杆进行样品研磨，待样品取好后，将采样设备拿出，将样品转移到需要进行的测量仪器中，整个取样过程完全浸于液氮中进行，极大的避免了水合物的分解，同时该装置还将具有采集粉末样品粒度可控的性能，再一方面，本装置采用的刮擦式取样方法比较研磨式取样方法更加节省样品，水合物样品是非常珍贵的，本装置将很大力度的节省样品。
本发明的一种用于水合物晶体结构测试实验的取样和转移装置，其在工作时，进行装置的组装，包括选择合适的研磨头，将装置浸入保存有天然气水合物的液氮之中，找到水合物样品的位置，并拉动顶部连接弹簧绳的拉拽钮，使得固定装置的锯齿状固定刀片张开，水合物样品从固定孔进入，并调整使其触碰到研磨刀，松开弹簧绳，使得锯齿状刀片收紧夹住样品，手动转动旋转杆进行样品研磨，待样品取好后，将采样设备拿出，将样品转移到需要进行的测量仪器中，整个取样过程完全浸于液氮中进行，极大的避免了水合物的分解，同时该装置还将具有采集粉末样品粒度可控的性能，再一方面，本装置采用的刮擦式取样方法比较研磨式取样方法更加节省样品，水合物样品是非常珍贵的，本装置将很大力度的节省样品。
本发明的一种用于水合物晶体结构测试实验的取样和转移装置，以上所述所有部件的安装方式、连接方式或设置方式均为常见机械方式，并且其所有部件的具体结构、型号和系数指标均为其自带技术，只要能够达成其有益效果的均可进行实施，故不在多加赘述。
本发明的一种用于水合物晶体结构测试实验的取样和转移装置，在未作相反说明的情况下，“上下左右、前后内外以及垂直水平”等包含在术语中的方位词仅代表该术语在常规使用状态下的方位，或为本领域技术人员理解的俗称，而不应视为对该术语的限制，与此同时，“第一”、“第二”和“第三”等数列名词不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分，而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
以上所述仅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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种用于水合物晶体结构测试实验的取样和转移装置，其特征在于，还包括外部容器（1）、研磨装置和固定装置，外部容器（1）内部设置有内腔，外部容器（1）外侧壁设置有多组通孔；研磨装置还包括研磨头（2）、连接杆（3）、直角旋转杆（4）和大螺丝扣（5），连接杆（3）底端与研磨头（2）顶端连接，直角旋转杆（4）通过大螺丝扣（5）与外部容器（1）顶端连接，直角旋转杆（4）底端与连接杆（3）顶端连接；固定装置还包括固定箱（6）、四组锯齿刀片（7）、弹簧（8）、固定片（9）、底座（10）、弹力绳（11）和拉拽钮（12），底座（10）顶端设置有固定架（13），四组锯齿刀片（7）通过固定片（9）固定在底座（10）上，固定刀片、弹簧（8）和弹力绳（11）均通过固定架（13）固定在底座（10）上，弹力绳（11）顶端穿过外部容器（1）顶端右半区域并与拉拽钮（12）连接，拉拽钮（12）固定在外部容器（1）顶端右半区域。
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