CN201716220U - 微量气体自动采集和精确测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种微量气体自动采集和精确测量装置，该装置主要包括气体自动采集腔体、定量蛇形管、胖肚吸管及控制阀门等部分。首先将该装置充满液体，置于温度可控的液浴槽中；然后将简单处理过的固体试样放在集气腔体中，利用物理作用或者化学反应产生气体，并将气体全部收集在腔体顶部；待充分作用后，采用专用抽气装置将气体全部移入带刻度的蛇形管中，然后读取气体体积。本实用新型装置操作简便，可以实现多种气体的自动采集和精确测量。

Description

微量气体自动采集和精确测量装置

技术领域

本实用新型涉及微量气体的收集和定量，具体地说，涉及固体与液体作用产生的微量气体自动采集和精确测量装置。

背景技术

微量气体是指混合在其他气体、固体或液体中含量极低的气体，其绝对量虽然不大，但对材料性能的影响却不能忽视。比如高强度钢中的微量氢可以导致致命的氢脆。随着科研水平的日益提高，扩散、吸附在固体材料中的微量气体的研究日趋重要。但是微量气体的准确测量困难重重，主要表现在它的集取非常困难，而少量气体的精确测量也难以做到。

国标规定了焊接金属中扩散氢的测量方法，但该法仅能测量扩散氢，且精度不高，仅能达到0.1ml数量级。如中国专利公开号CN101059403、CN101021457公开的用于采集微量气体，然后利用其他检测设备进行测量；而中国专利公开号CN101128730根据光腔衰荡测量环境中微量气体的浓度；中国专利公开号CN2337533、CN2277513公开了测量微量气体的流量。上述专利操作繁杂，且无法对极其微量的气体进行收集并测量。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种微量气体自动采集和精确测量的装置，结合甘油法定氢仪原理和气体在液体中的运动机制，通过优化玻璃装置的形状并外加动力装置，实现自动采集微量气体并精确测量，然后可以根据理想气体状态方程(PV＝nRT)得出某一状态下的微量气体体积。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是，

微量气体自动采集和精确测量装置，其包括，气体自动采集腔体，包括大口径管体及位于其上的喇叭口，其中大口径管体内径(D1)为5～500mm，高度(H1)为1～500mm；喇叭口的高度(H2)在1～500mm，内径(D2)为＜10mm；定量蛇形管，包括若干直管部分及连接直管部分的若干弯管，其中有若干竖直段；蛇形管进口端接喇叭口；直管外壁设刻度；蛇形管内径(D3)为0.1mm～10mm，蛇形管外径(D4)为0.1～15mm，保证D3＜D4且D3＜D2；胖肚吸管，包括胖肚和连接于胖肚上下的上、下细管；胖肚管内径(D6)＞D3，为0.1～10mm；上、下细管内径均为D3；下细管接定量蛇形管；控制阀门，设置于胖肚吸管的下细管，阀门内孔直径(D5)＜D4。

又，所述的大口径管体壁厚(t1)0.1～5mm，喇叭口壁厚(t2)0.1～5mm，定量蛇形管壁厚(t3)＜2mm。

所述的胖肚吸管的胖肚高度在5～50mm，上、下细管高度(H11、H12)在5～100mm，上、下细管壁厚(t4)＝t3。

所述的大口径管体为圆管。

所述的定量蛇形管中各直管之间的距离不小于1mm。

所述的定量蛇形管有5个竖直段。

所述的竖直段的高度在5～500mm范围内。

所述的胖肚吸管的上端细管形状为弯管，或直管。

在本实用新型的结构中，

集气腔体，用于自动采集气体。对应于不同的试样尺寸需求，可以通过选择不同管径的集气腔体，无需机械加工，可以避免气体逸失。

定量蛇形管，主要是用于对液体及其中气体的定量。弯管可以为任意形状，各段可呈任意角度，保证有一定长度的直管部分，且设刻度。

胖肚吸管，用于存贮液体，实现液封，并通过该部分连接抽气动力装置，配合控制阀门控制液体/气体的流动。

控制阀门，在气液流动过程中用于控制流量，而在气体采集阶段阀门关闭，保持装置中液体的稳定。

本实用新型设计巧妙，精密加工组装后，通过对液体或气体流量的精确控制，可以实现微量气体的自动采集和精确测量。

测量时，根据需要选择液体并设定温度，然后将液体充满装置中各个部分，并将控制阀门关闭，置放于控温的液浴槽中。可以在液体中添加指示剂，也可以在该装置的一侧添加白色纸板来提高衬度，以便于读数。将固体试样置于集气腔体中，利用固体试样与液体的物理作用或者化学反应生成气体，利用气体在液体中的浮力作用，将其全部自动收集在腔体顶部。

待一定的时间后，固体与液体充分作用完毕，利用专用的抽气/液装置在胖肚吸管开口端抽取气体或液体，同时调节控制阀门，将集气腔体中的气体全部移动到定量蛇形管直段中，根据其刻度读取气体体积。如有必要，对所得数据进行处理，完成微量气体的精确测量。在一般情况下，微量气体测量精度可以达到0.001ml。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型装置可以自动采集微量气体，并精确测量。

2、本实用新型装置采用玻璃材质，生产制作成本低。

3、本实用新型装置的测量读数可以离线进行，避免人为读数误差。

4、通过选择装置形状和使用方法的组合，可以获得多种气体在不同条件下的测取，具有广泛的应用前景。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的结构示意图。

具体实施方式

参见图1，本实用新型微量气体自动采集和精确测量装置，其包括，

气体自动采集腔体1，包括，大口径管体11及位于其上的喇叭口12，其中大口径管体11为圆管，内径D1为5～500mm，高度H1为1～500mm，壁厚t10.1～5mm；喇叭口12的高度H2在1～500mm，内径D2为＜10mm，壁厚t20.1～5mm；

定量蛇形管2，包括若干直管21部分及连接直管21部分的若干弯管22，其中有5个竖直段，竖直段的高度在5～500mm；蛇形管进口端接喇叭口12；直管21外壁设刻度；蛇形管内径D3为0.1mm～10mm，蛇形管外径D4为0.1～15mm，保证D3＜D4且D3＜D2，壁厚t3＜2mm；

胖肚吸管3，包括胖肚31和连接于胖肚31上下的上细管32、下细管33；胖肚31内径D6＞D3，为0.1～10mm，胖肚高度在5～50mm；上、下细管内径均为D3，上、下细管高度H11、H12在5～100mm，壁厚t4＝t3；下细管接定量蛇形管；上端细管形状为弯管，或直管。

控制阀门4，设置于胖肚吸管3的下细管33。

以下用实施例对本实用新型作更详细的描述。

实施例1

采用定量蛇形管内径5.0mm的装置研究沼气生成试验。

该装置尺寸如表1实施例1所示。利用抽气动力装置将发明装置充满水，关闭阀门，并确认整个装置中没有气泡。将装置竖立放在有秸秆、化肥和水构成的简易沼气池中，温度控制在35℃。静置10天后，利用抽气动力装置，调节控制阀门，抽取气体，使所得气体完全进入定量蛇形管中。取出装置，离线读取数据，得知生成气体体积为25.62ml。由此，可以计算其反应效率。读取不同时间段的气体量，可以研究沼气产生的规律，而改变温度和材料配比可以优化沼气池的效率，进一步的分析可以考察气体的成分，比如甲烷的含量等。

利用本实用新型装置展开沼气研究，为我国农村现阶段清洁能源的开发和普及提供有力的科研支撑。

实施例2

采用定量蛇形管内径1.5mm的装置研究工业纯铁的纯度。

本实施例中所用装置尺寸如表1所示。利用抽气动力装置将发明装置充满浓度为10％的稀硫酸，关闭控制阀门，并确认整个装置中没有气泡。将发明装置竖立放在充满10％的稀硫酸水溶液的装置中，温度控制在20℃。将称量后的铁块放入集气腔体下的稀硫酸溶液中进行化学反应。待铁块与稀硫酸反应进行完毕，利用抽气动力装置，调节控制阀门，抽取气体，使所得气体完全进入定量蛇形管中。读取数据，得知生成气体体积为2.231ml。根据化学反应原理，可以得出铁元素的质量，与铁块质量相比，从而可以判断铁块的纯净程度。

表1

Claims (8)

1.微量气体自动采集和精确测量装置，其特征是，包括，

气体自动采集腔体，包括大口径管体及位于其上的喇叭口，其中大口径管体内径(D1)为5～500mm，高度(H1)为1～500mm；喇叭口的高度(H2)在1～500mm，内径(D2)为＜10mm；

定量蛇形管，包括若干直管部分及连接直管部分的若干弯管，其中有若干竖直段；蛇形管进口端接喇叭口；直管外壁设刻度；蛇形管内径(D3)为0.1mm～10mm，蛇形管外径(D4)为0.1～15mm，保证D3＜D4且D3＜D2；

胖肚吸管，包括胖肚和连接于胖肚上下的上、下细管；胖肚管内径(D6)＞D3，为0.1～10mm；上、下细管内径均为D3；下细管接定量蛇形管；

控制阀门，设置于胖肚吸管的下细管，阀门内孔直径(D5)＜D4。

2.如权利要求1所述的微量气体自动采集和精确测量装置，其特征是，所述的大口径管体壁厚(t1)0.1～5mm，喇叭口壁厚(t2)0.1～5mm，定量蛇形管壁厚(t3)＜2mm。

3.如权利要求1所述的微量气体自动采集和精确测量装置，其特征是，所述的胖肚吸管的胖肚高度在5～50mm，上、下细管高度(H11、H12)在5～100mm，上、下细管壁厚(t4)＝t3。

4.如权利要求1或2所述的微量气体自动采集和精确测量装置，其特征是，所述的大口径管体为圆管。

5.如权利要求1所述的微量气体自动采集和精确测量装置，其特征是，所述的定量蛇形管中各直管之间的距离不小于1mm。

6.如权利要求1或5所述的微量气体自动采集和精确测量装置，其特征是，所述的定量蛇形管有5个竖直段。

7.如权利要求1或6所述的微量气体自动采集和精确测量装置，其特征是，所述的定量蛇形管中竖直段的高度在5～500mm范围内。

8.如权利要求1所述的微量气体自动采集和精确测量装置，其特征是，所述的胖肚吸管的上端细管形状为弯管，或直管。

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