CN111272500A - 地球化学勘探用微量气体收集装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地球化学勘探用微量气体收集装置，属于气体收集设备技术领域，包括内装多个收集瓶的储瓶箱，储瓶箱侧壁设有集气管，集气管一端设有刚性进气针、另一端设有出气针，收集瓶瓶口设有胶塞，集气管的中部设有泵送过滤机构；储瓶箱内设有转盘，转盘中部设有转轴，多个收集瓶径向设置于转轴四周的转盘上。本发明通过储瓶箱容纳多个收集瓶，采用刚性进气针在采集的过程中不易弯折，能够较为方便的深入地下进行微量气体的勘探和收集，并且收集的时候进气针口不会发生严重的阻塞现象；利用泵送过滤机构抽取地下微量气体并过滤，能够确保样品气体的纯度；驱动转轴旋转转盘可对多个收集瓶逐一充气，方便快捷，便于实现连续化的气体收集操作。

Description

地球化学勘探用微量气体收集装置

技术领域

本发明属于气体收集设备技术领域，尤其涉及一种地球化学勘探用微量气体收集装置。

背景技术

目前，石油、天然气等重要的化石能源在自然资源上仍占有相当重要的地位。对于石油资源的开采利用是一项重要的任务，而开采之前需要对要开采的地方进行化学气体的勘探。

常用的微量气体的化学勘探主要是通过人工在所需收集的地方用简单的注射装置吸取一定量的气体，然后注入到储存瓶中。这种方法不仅费时费力，收集到的样品气体的纯度也难以得到保障。同时，深入地下时，某些易燃易爆、有毒有害的气体对气体收集者的生命健康也造成了很大的威胁。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种地球化学勘探用微量气体收集装置，能够有效提高采集气体的纯度，确保工作人员的人身安全。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种地球化学勘探用微量气体收集装置，包括内装多个收集瓶的储瓶箱，所述储瓶箱的侧壁设有集气管，所述集气管的一端设有用于插入深层地质结构取气的刚性进气针，所述集气管的另一端设有能够穿过收集瓶瓶口胶塞的出气针，所述集气管的中部设有泵送过滤机构；所述储瓶箱内设有用于承载收集瓶的转盘，所述转盘由驱动部件驱动。

优选的，所述泵送过滤机构包括气泵和过滤器，所述气泵和过滤器设置于集气管的中部，所述气泵靠近出气针一端，所述过滤器靠近进气针一端，所述进气针与过滤器之间设有阀门。

优选的，所述进气针由304不锈钢合金制作而成，所述出气针由铝合金材料制作而成。

优选的，所述储瓶箱的侧壁铰接箱盖，所述箱盖的下表面设有升降机构，所述阀门与出气针之间的集气管为软管，所述升降机构的活动端通过连接件与出气针的针尾相连。

优选的，所述升降机构为弹簧杆，所述弹簧杆包括贯穿箱盖的压杆，所述箱盖的下表面高度有套装于压杆外部的弹簧，所述弹簧的下端与压杆固定相连，所述压杆的下端通过连接件与出气针的针尾相连。

优选的，所述收集瓶的中部垂直设有导气管，所述导气管的下端接近收集瓶的瓶底，所述导气管上套装水平隔板，所述隔板的中部通孔设有与导气管外壁抵接的密封垫，所述隔板的四周边缘设有与收集瓶内壁抵接的密封圈；所述胶塞上还设有带有单向阀的排气管，所述排气管设置于导气管的侧面。

优选的，所述收集瓶的中部垂直设有导气管，所述导气管的下端接近收集瓶的瓶底，所述导气管的上端嵌装于胶塞内、且与出气针的下端相对；所述胶塞上还设有带有单向阀的排气管，所述排气管设置于导气管的侧面；所述收集瓶的内腔设有口袋状柔性隔离布，所述隔离布的袋口与胶塞固连，所述排气管的下端进口设置于隔离布的袋口内，所述隔离布的下端中部套装于导气管上、且通过密封垫与导气管滑动配合。

优选的，所述收集瓶为透明的高强度钢化玻璃瓶，所述胶塞的材料为高密度防漏气橡胶；所述收集瓶的外壁上设有刻度，所述集气管上设有流量计。

优选的，所述转盘的底部设有缓冲层，所述缓冲层设置于转盘与储瓶箱之间；所述储瓶箱的底部设有环形轨道，所述转盘的底部设有与轨道配合的滚轮。

优选的，所述转轴的顶部设有手轮，所述储瓶箱的箱盖中部设有用于容纳手轮的圆孔。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：与现有技术相比，本发明通过储瓶箱容纳多个收集瓶，采用刚性进气针在采集的过程中不易弯折，能够较为方便的深入地下进行微量气体的勘探和收集，而且收集时进气针口不会发生严重的阻塞现象；利用泵送过滤机构抽取地下微量气体并过滤，能够确保样品气体的纯度；驱动转轴旋转转盘可对多个收集瓶逐一充气，方便快捷，便于实现连续化的气体收集操作。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种地球化学勘探用微量气体收集装置的结构示意图；

图2是本发明一个实施例中弹簧杆的结构示意图；

图3是本发明一个实施例中收集瓶的内部示意图；

图4是本发明另一个实施例中收集瓶的内部示意图；

图5是本发明实施例中收集瓶在转盘上的布置示意图；

图中：1-收集瓶，2-储瓶箱，3-集气管，4-进气针，5-出气针，6-胶塞，7-转盘，8-转轴，9-气泵，10-过滤器，11-阀门，12-手轮，13-箱盖，14-升降机构，15-连接件，16-压杆，17-弹簧，18-缓冲层，19-导气管，20-隔板，21-单向阀，22-排气管，23-隔离布，24-把手。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明提供的一种地球化学勘探用微量气体收集装置，包括内装多个收集瓶1的储瓶箱2，所述储瓶箱2的侧壁设有集气管3，所述集气管3的一端设有用于插入深层地质结构取气的刚性进气针4，所述集气管3的另一端设有能够穿过收集瓶1瓶口胶塞6的出气针5，所述集气管3的中部设有泵送过滤机构；所述储瓶箱2内设有用于承载收集瓶1的转盘7，所述转盘7由驱动部件驱动；所述驱动部件为设置于转盘中部的转轴8，多个收集瓶1径向设置于转轴8的四周。

本发明提供的地球化学勘探用微量气体收集装置，与现有技术相比，具有结构简单、工作效率及安全系数高的优点，同时利用集气管及收集瓶采集气体，能够确保收集的气体纯度较高；利用旋转的转盘对多个收集瓶逐一充气，方便快捷，便于实现连续化的气体收集操作。

作为一种优选结构，如图1所示，所述泵送过滤机构包括气泵9和过滤器10，所述气泵9和过滤器10设置于集气管3的中部，所述气泵9靠近出气针5一端，所述过滤器10靠近进气针4一端，所述进气针4与过滤器10之间设有阀门11，方便控制。其中，过滤器内的过滤网可选用HEPA一类的高分子材料，具有防尘吸水功能，能够承受较大的压力和化学腐蚀性，主要作用是过滤掉样品气体中掺杂的多余水分和杂质粉尘；同时过滤器上所吸附的粉尘和多余水分较为容易去除。

在本发明的一个具体实施例中，所述进气针4由304不锈钢合金制作而成，硬度大，在采集的过程中不易弯折；同时确保进气针在深层的化学勘探过程中能够耐腐蚀、防污染。所述出气针5由铝合金材料制作而成，便于插入收集瓶中，且不易发生气体阻塞现象。

在本发明的一个具体实施例中，如图1所示，所述储瓶箱2的侧壁铰接箱盖13，所述箱盖13的下表面设有升降机构14，所述阀门11与出气针5之间的集气管3为软管，所述升降机构14的活动端通过连接件15与出气针5的针尾相连。其中，所述升降机构14可选用气缸、液压缸、电动推杆或弹簧杆。

在本发明的一个具体实施例中，如图2所示，所述弹簧杆包括贯穿箱盖13的压杆16，所述箱盖13的下表面高度有套装于压杆16外部的弹簧17，所述弹簧17的下端与压杆16固定相连，所述压杆16的下端通过连接件15与出气针5的针尾相连。使用时，将箱盖盖好，向下按压压杆，可使进气针扎入收集瓶的胶塞向瓶内注气；当注气完毕，向上提拉压杆、转动转盘，对下一个收集瓶进行充气，重复上述操作即可完成对所有收集瓶的充气。

在本发明的一个具体实施例中，如图2所示，所述收集瓶1的中部垂直设有导气管19，所述导气管19的下端接近收集瓶1的瓶底，所述导气管19上套装水平隔板20，所述隔板20的中部通孔设有与导气管19外壁抵接的密封垫，所述隔板20的四周边缘设有与收集瓶1内壁抵接的密封圈；所述胶塞6上还设有带有单向阀21的排气管22，所述排气管22设置于导气管19的侧面。进气针插入收集瓶内，沿着导气管进入瓶底的隔板下方，隔板随着气体的增多上升，进而隔板上方的气体通过排气管排出，借助单向阀避免外部气体沿排气管回流至收集瓶内。这样能够确保收集瓶内收集的气体纯度，避免与收集瓶内原有气体混合。

在本发明的另一个具体实施例中，如图3所示，所述收集瓶1的中部垂直设有导气管19，所述导气管19的下端接近收集瓶1的瓶底，所述导气管19的上端嵌装于胶塞6内、且与出气针5的下端相对；所述胶塞6上还设有带有单向阀21的排气管22，所述排气管22设置于导气管19的侧面；所述收集瓶1的内腔设有口袋状柔性隔离布23，所述隔离布23的袋口与胶塞6固连，所述排气管22的下端进口设置于隔离布23的袋口内，所述隔离布23的下端中部套装于导气管19上、且通过密封垫与导气管19滑动配合。进气针插入收集瓶内，沿着导气管进入瓶底，隔离布下方随着气体的增多向上隆起，进而将隔离布上方的气体通过排气管排出，借助单向阀避免外部气体沿排气管回流至收集瓶内。这样能够确保收集瓶内收集的气体纯度，避免掺杂收集瓶内的空气而影响纯度。

在本发明的一个具体实施例中，所述收集瓶1为透明的高强度钢化玻璃瓶，能容纳较大体积的样品气体，同时保证收集样品气体的安全；所述胶塞的材料为高密度防漏气橡胶，密封性能好，弹性大；所述收集瓶1的外壁上设有刻度，所述集气管3上设有流量计，根据流量计的大小来调整收集气体的速度，防止收集气体的气压过高压破收集瓶，便于连续化快速收集样品气体。

进一步优化上述技术方案，如图1所示，在储瓶箱2的侧壁外部安装把手24，方便携带。储瓶箱设计满足轻便小巧的要求，方便携带，采用硬度大的材料制作，能够更好地保护内部收集瓶。

在本发明的一个具体实施例中，如图1所示，所述转盘7的底部设有缓冲层18，所述缓冲层18设置于转盘7与储瓶箱2之间。其中，缓冲层采用柔性缓冲塑料，可以很好的吸收储瓶箱外界带来的巨大冲击震动，在收到外界剧烈冲击后能够迅速恢复原形，不影响箱内的环境；并能很好的隔热防尘。

另外，在转盘的上方设置定位架，在定位架上加工与收集瓶相匹配的定位孔；同时在转盘的上表面设置与收集瓶相匹配的定位槽，将收集瓶放置在定位孔及定位槽内，避免旋转过程中收集瓶发生晃动。其中，在定位槽及定位孔的内壁粘贴防冲击和碰撞的弹性材料，能够较好的保护收集瓶不受外界冲击影响。

为了方便转盘相对储瓶箱旋转，在储瓶箱2的底部安装环形轨道，所述转盘7的底部设有与轨道配合的滚轮。采用该结构能够保证转盘转动灵活。

进一步优化上述技术方案，如图1所示，所述转轴8的顶部设有手轮12，所述储瓶箱2的箱盖13中部设有用于容纳手轮12的圆孔，通过转动手轮顶部手柄，即可转动转盘。另外，可在储瓶箱底部安装伺服电机形成自动旋转收集装置，通过伺服电机驱动转轴转动，同时在储瓶箱内安装控制器，通过将伺服电机及作为升降机构的气缸、液压缸或电动推杆与控制器电连接，实现转盘自动旋转及出气针的自动升降，大大提高了机械化程度。通过控制器的控制，可使转盘按照固定角度转动带动收集瓶移动，每个收集瓶充满样品气体后便自动旋转到下一个空的收集瓶，方便进行连续收集操作。

本发明的工作原理如下：预先用特殊的钻孔机在特定位置钻好适应深度的气体通道，然后将进气针口1缓慢导入气体通道中，缓慢调节阀门11，按照流量计调节一个适宜的进气速度，打开气泵9，此时出气针5将自动插入气体收集瓶1中。当收集瓶1中充满特定压力的样品气体后，出气针5将自动拔出，旋转转轴8旋转替换到下一个空的收集瓶1，并重复上述操作；周而复始完成所有收集瓶的气体采集。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.本发明中进气针采用304不锈钢合金制作而成，硬度大，确保深入地下进行微量气体的勘探和采集过程中不易弯折，且收集的时候进气针口不会发生严重的阻塞现象。

2.本发明通过在进气针与出气针之间安装有特殊的过滤器，过滤网采用防尘吸水的高分子材料，既能够承受较大的压力和化学腐蚀性，又能够过滤掉样品气体中掺杂的多余水分和杂质粉尘，确保采集气体的纯度。

3.本发明通过在储瓶箱内安装有自动旋转收集装置，在前一个收集瓶收集完样品气体后，自动旋转到下一个空的收集瓶，便于连续化的气体收集操作。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种地球化学勘探用微量气体收集装置，其特征在于：包括内装多个收集瓶的储瓶箱，所述储瓶箱的侧壁设有集气管，所述集气管的一端设有用于插入深层地质结构取气的刚性进气针，所述集气管的另一端设有能够穿过收集瓶瓶口胶塞的出气针，所述集气管的中部设有泵送过滤机构；所述储瓶箱内设有用于承载收集瓶的转盘，所述转盘由驱动部件驱动。

2.根据权利要求1所述的地球化学勘探用微量气体收集装置，其特征在于：所述泵送过滤机构包括气泵和过滤器，所述气泵和过滤器设置于集气管的中部，所述气泵靠近出气针一端，所述过滤器靠近进气针一端，所述进气针与过滤器之间设有阀门。

3.根据权利要求2所述的地球化学勘探用微量气体收集装置，其特征在于：所述进气针由304不锈钢合金制作而成，所述出气针由铝合金材料制作而成。

4.根据权利要求1所述的地球化学勘探用微量气体收集装置，其特征在于：所述储瓶箱的侧壁铰接箱盖，所述箱盖的下表面设有升降机构，所述阀门与出气针之间的集气管为软管，所述升降机构的活动端通过连接件与出气针的针尾相连。

5.根据权利要求4所述的地球化学勘探用微量气体收集装置，其特征在于：所述升降机构为弹簧杆，所述弹簧杆包括贯穿箱盖的压杆，所述箱盖的下表面高度有套装于压杆外部的弹簧，所述弹簧的下端与压杆固定相连，所述压杆的下端通过连接件与出气针的针尾相连。

6.根据权利要求1所述的地球化学勘探用微量气体收集装置，其特征在于：所述收集瓶的中部垂直设有导气管，所述导气管的下端接近收集瓶的瓶底，所述导气管上套装水平隔板，所述隔板的中部通孔设有与导气管外壁抵接的密封垫，所述隔板的四周边缘设有与收集瓶内壁抵接的密封圈；所述胶塞上还设有带有单向阀的排气管，所述排气管设置于导气管的侧面。

7.根据权利要求1所述的地球化学勘探用微量气体收集装置，其特征在于：所述收集瓶的中部垂直设有导气管，所述导气管的下端接近收集瓶的瓶底，所述导气管的上端嵌装于胶塞内、且与出气针的下端相对；所述胶塞上还设有带有单向阀的排气管，所述排气管设置于导气管的侧面；所述收集瓶的内腔设有口袋状柔性隔离布，所述隔离布的袋口与胶塞固连，所述排气管的下端进口设置于隔离布的袋口内，所述隔离布的下端中部套装于导气管上、且通过密封垫与导气管滑动配合。

8.根据权利要求1所述的地球化学勘探用微量气体收集装置，其特征在于：所述收集瓶为透明的高强度钢化玻璃瓶，所述胶塞的材料为高密度防漏气橡胶；所述收集瓶的外壁上设有刻度，所述集气管上设有流量计。

9.根据权利要求1-8任一项所述的地球化学勘探用微量气体收集装置，其特征在于：所述转盘的底部设有缓冲层，所述缓冲层设置于转盘与储瓶箱之间；所述储瓶箱的底部设有环形轨道，所述转盘的底部设有与轨道配合的滚轮。

10.根据权利要求9所述的地球化学勘探用微量气体收集装置，其特征在于：所述转轴的顶部设有手轮，所述储瓶箱的箱盖中部设有用于容纳手轮的圆孔。

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