CN201852823U - 一种气路集成装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气路集成装置，其特点是稳流阀、定量管、续流管、色谱柱、两位三通A电磁阀、B电磁阀、C电磁阀和D电磁阀集成设置在汇流块上，汇流块为各侧面固定连接稳流阀、定量管、续流管、色谱柱和数个电磁阀的金属块，汇流块内设有气路通道，气路通道将稳流阀、定量管、续流管、色谱柱和数个电磁阀连接成气路的定时切换装置，实现不同状态下的气路流程。本实用新型与现有技术相比具有集成度高，结构简单，体积小，造价低，操作方便，可根据分析的需要方便地调节和控制样品气量的大小，定量准确，实现了气路的三种不同状态的灵活切换以及不同定量容积的定量分析的优点。

Description

一种气路集成装置

技术领域

本实用新型涉及气相分析仪器技术领域，具体地说是一种用于色谱分析控制的气路集成装置。

背景技术

目前，石油录井行业用的气体分析方法主要是气相色谱法，其原理是含有众多烃类的气体通过装有填充物的色谱柱进行气体各组分的分离，分离出来的气体通过鉴定器对其燃烧，通过火焰的电离进行定性、定量的分析。在气相色谱分析的控制气路中，气路的切换一般都采用旋转阀，旋转阀完成对色谱柱和氢火焰离子化鉴定器的定时定体积气体进样，旋转阀与色谱柱和氢火焰离子化鉴定器通过管线连接，部件较多，体积较大，而且占用空间较大，管线较长，成本较高。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足而设计的一种气路集成装置，它采用汇流块实现不同状态下的气路流程，结构简单，体积小，可根据分析的需要灵活切换及不同定量容积的定量分析，方便地调节和控制样品气量的大小，进样、取样和分析、反吹相互独立，互不干扰，操作方便、定量准确，而且不占用空间，成本低。

本实用新型的目的是这样实现的：一种气路集成装置，包括：鉴定器、稳流阀、定量管、续流管、色谱柱、两位三通A电磁阀、B电磁阀、C电磁阀和D电磁阀，其特点是稳流阀、定量管、续流管、色谱柱、两位三通A电磁阀、B电磁阀、C电磁阀和D电磁阀集成设置在汇流块上，汇流块为设有鉴定器基座的矩形金属块，其各侧面设有连接稳流阀、定量管、续流管、色谱柱、A电磁阀、B电磁阀、C电磁阀和D电磁阀的接口；汇流块内设有连接稳流阀、定量管、续流管、色谱柱、A电磁阀、B电磁阀、C电磁阀和D电磁阀的气路；鉴定器连接在鉴定器基座上；稳流阀、定量管、续流管、色谱柱、A电磁阀、B电磁阀、C电磁阀和D电磁阀与相应的接口固定连接成气路的定时切换装置，实现不同状态下的气路流程。

所述A电磁阀的a 接口连接样品气入口；B电磁阀的a 接口连接样品气出口；定量管两端分别连接A电磁阀和B电磁阀的b接口；续流管两端分别连接A电磁阀和B电磁阀的c接口；C电磁阀的a 接口由管路与B电磁阀和D电磁阀的c接口并接，C电磁阀的c接口由管路与D电磁阀的a接口和载气出口并接；色谱柱两端分别连接C电磁阀和D电磁阀的b接口；稳流阀两端分别连接A电磁阀的c接口和载气入口。

所述鉴定器基座为嵌入设置在汇流块的金属块内。

所述A电磁阀、B电磁阀由A路信号控制；C电磁阀和D电磁阀由B路信号控制。 

本实用新型与现有技术相比具有集成度高，结构简单，体积小，造价低，操作方便，而且进样、取样和分析、反吹相互独立和互不干扰，可根据分析的需要方便地调节和控制样品气量的大小，定量准确，实现了气路的三种不同状态的灵活切换以及不同定量容积的定量分析的优点。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图 

图2~图3为汇流块结构示意图

图4为气路连接示意图。

具体实施方式    

参阅附图1，本实用新型包括：鉴定器22、稳流阀5、定量管6、续流管7、色谱柱8、两位三通A电磁阀1、B电磁阀2、C电磁阀3和D电磁阀4，将鉴定器22、稳流阀5、定量管6、续流管7、色谱柱8、两位三通A电磁阀1、B电磁阀2、C电磁阀3和D电磁阀4集成设置在汇流块31上，汇流块31为设有鉴定器基座23的矩形金属块，其各侧面固定连接稳流阀5、定量管6、续流管7、色谱柱8、A电磁阀1、B电磁阀2、C电磁阀3和D电磁阀4；汇流块31内设有气路33，气路通道33将稳流阀5、定量管6、续流管7、色谱柱8、A电磁阀1、B电磁阀2、C电磁阀3和D电磁阀4连接成气路的定时切换装置，实现不同状态下的气路流程。

参阅附图2~附图3，汇流块31为设有鉴定器基座23的矩形金属块，其各侧面设有连接稳流阀5、定量管6、续流管7、色谱柱8、A电磁阀1、B电磁阀2、C电磁阀3和D电磁阀4的接口34；鉴定器基座23为嵌入设置在汇流块31的金属块内，汇流块31内设有连接稳流阀5、定量管6、续流管7、色谱柱8、A电磁阀1、B电磁阀2、C电磁阀3和D电磁阀4的气路33；稳流阀5、定量管6、续流管7、色谱柱8、A电磁阀1、B电磁阀2、C电磁阀3和D电磁阀4与相应的接口34固定连接成气路的定时切换装置，实现不同状态下的气路流程。

参阅附图4，气路33是这样将稳流阀5、定量管6、续流管7、色谱柱8、A电磁阀1、B电磁阀2、C电磁阀3和D电磁阀4连接成气路的定时切换装置，实现不同状态下的气路流程的：A电磁阀1的a 接口连接样品气入口11；B电磁阀2的a 接口连接样品气出口21；定量管6两端分别连接A电磁阀1和B电磁阀2的b接口；续流管7两端分别连接A电磁阀1和B电磁阀2的c接口；C电磁阀3的a 接口由管路与B电磁阀2和D电磁阀4的c接口并接，C电磁阀3的c接口由管路与D电磁阀4的a接口和载气出口42并接；色谱柱8两端分别连接C电磁阀3和D电磁阀4的b接口；稳流阀5 两端分别连接A电磁阀1的c接口和载气入口32；A电磁阀1、B电磁阀2由A路信号9控制；C电磁阀3和D电磁阀4由B路信号10控制，A路信号9和B路信号10为分时独立控制，使一个分析周期T内呈现取样分析、进样分析和进样反吹三个不同的气路状态，载气出口42可接FID检测器。

取样分析气路状态为：A电磁阀1和B电磁阀2处于取样状态，C电磁阀3和D电磁阀4处于分析状态；进样分析气路状态为：A电磁阀1和B电磁阀2处于进样状态，C电磁阀3和D电磁阀4处于分析状态；进样反吹气路状态为：A电磁阀1和B电磁阀2处于进样状态，C电磁阀3和D电磁阀4处于反吹状态；取样分析气路状态时续流管7与定量管6的最佳载气流量比为1:5。

A电磁阀1和B电磁阀2用于切换定量管6与样品气入口11、样品气出口21和载气入口32的连接，A电磁阀1和B电磁阀2由A路信号9控制，当控制信号9断电时， A电磁阀1的a 接口与b接口导通，c接口与b接口截止，同时B电磁阀2的a 接口与b接口导通， c接口与b接口截止，此时定量管6两端分别与样品气入口11和样品气出口21接通，样品气由样品气入口11进入定量管6，A电磁阀1和B电磁阀2处于进样状态。当A路信号9加电时，A电磁阀1的a 接口与b接口截止，c接口与b接口导通，同时B电磁阀2的a接口与b接口截止，c 接口与b接口导通，此时定量管6与续流管7并联，共同允许载气通过，A电磁阀1和B电磁阀2处于取样状态。

C电磁阀3和D电磁阀4用于切换载气在色谱柱8的运行方向，控制色谱柱8的分析或反吹两种气路状态，C电磁阀3和D电磁阀4由B路信号10控制，当B路信号10断电时，C电磁阀3的a 接口与b接口导通，b接口与c接口截止，同时D电磁阀4的a 接口与b接口导通，b接口与c接口截止，载气从C电磁阀3往 D电磁阀4的方向运行，此时，C电磁阀3和D电磁阀4处于反吹状态，当B路信号10加电时，C电磁阀3的a 接口与b接口截止，b接口与c接口导通，D电磁阀4的a接口b接口截止，b接口与c接口导通，载气从D电磁阀4往C电磁阀3的方向运行，此时C电磁阀3和D电磁阀4处于分析状态。A路信号9用于控制A电磁阀1和B电磁阀2，B路信号10用于控制C电磁阀3和D电磁阀4，A、B两路信号9、10不同时触发。

定量管6用于控制最大的分析样品量，续流管7用于A电磁阀1和B电磁阀2处于进样状态时保证载气的通路，但续流管7的气阻大于定量管6的气阻，保证在A电磁阀1和B电磁阀2处于取样状态时载气能大部分通过定量管6，色谱柱8用于分离通过其中的样品气中各气体的组分。

以下将通过具体的实施例对本实用新型做进一步的阐述： 

实施例1

参阅附图4，本实用新型的A电磁阀1、B电磁阀2 、C电磁阀3和D电磁阀4均为两位三通直动式电磁阀，控制电压为DC24V，载气为氢气，氢气从载气入口32进入，压力为1kg/cm²；调整稳流阀5使氢气流量控制为48ml/min；定量管6为外径3mm，内径2mm，长10cm定量为0.314ml；续流管7为长度可调，其外径1.5mm，内径0.5mm，长度约0.5m，适当调整续流管7的长度使A电磁阀1和B电磁阀2处于取样状态时续流管7与定量管6的流量之比为1:5；色谱柱8为气相填充柱，其外径3.2mm，内径2.2mm，长2m，恒定柱温70℃；载气出口 42接FID检测器；样品气为含有甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、异戊烷和正戊烷7种成分的烃类混合气，烃类混合气由样品气入口11进入，由样品气出口21出去；A路信号9和B路信号10为DC24V电压信号，分别控制A电磁阀1、B电磁阀2 、C电磁阀3和D电磁阀4的切换。

本实用新型是这样工作的： 初始状态定为进样反吹状态：A路信号9和B路信号10均不加电。此时A电磁阀1、B电磁阀2处于进样状态，烃类混合气由样品气入口11进入定量管6，从样品气出口21出来，其流量不作要求，但要保证在气路状态切换前烃类混合气应充满定量管6。在该状态下氢气仅通过续流管7，然后依次通过C电磁阀3的a和b接口、色谱柱8、D电磁阀4的b和a接口，最后从载气出口 42出来，因氢气中不含烃类混合气，氢气对色谱柱8进行反吹，此状态持续时间为90s，以保证对色谱柱8反吹干净。然后切换至取样分析状态：A路信号9和B路信号10同时加电DC24V，此时A电磁阀1、B电磁阀2处于取样状态，C电磁阀3和D电磁阀4处于分析状态，在此状态下氢气分为两路，一路通过续流管7，另一路通过定量管6，推动定量管6中的烃类混合气前行完成取样，由于此时通过续流管7和定量管6的氢气流量比例为1:5，氢气总流量为48ml/min，所以流过定量管6的氢气流量为40ml/min，而定量管的容积为0.314ml，把定量管6中的烃类混合气推出定量管6的时间为0.314/40*60=0.471s，当取样时间大于0.471s时，定量管6中所有的烃类混合气用于分析，当取样时间小于0.471s时，定量管6中只有部分的烃类混合气用于分析，设取样时间为t_取(t_取<0.471s)，流过定量管6的氢气流量为F_定，则用于分析的样品量V_分为：

V_分＝t_取×F_定=40 t_取

由上式可以看出，通过控制取样时间t_取的长短，可以实现不同容量样气的定量分析。在取样时间结束时：A路信号9断电，A电磁阀1和B电磁阀2切换为进样状态，C电磁阀3和D电磁阀4仍保持分析状态，整个气路处于进样分析状态。在该状态下，从定量管6出来的氢气，携带着烃类混合气依次经过D电磁阀4的c和b接口、色谱柱8、C电磁阀3的b和c接口，当经过色谱柱8时即完成对样品气中各烃类组分的分离，氢气最后从载气出口 42出来进入检测器进行检测，当烃类混合气中所有的组分都被检测到后，A路信号9和B路信号10同时断电，气路切换到进样反吹状态即初始状态。在上述条件下，完全分析含有甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、异戊烷和正戊烷7种成分的烃类混合气，分析时间约为90s，再加上反吹时间90s，整个分析周期为180s。

以上只是对本实用新型作进一步的说明，并非用以限制本专利，凡为本实用新型等效实施，均应包含于本专利的权利要求范围之内。

Claims (4)

1.一种气路集成装置，包括：鉴定器（22）、稳流阀（5）、定量管（6）、续流管（7）、色谱柱（8）、两位三通A电磁阀（1）、B电磁阀（2）、C电磁阀（3）和D电磁阀（4），其特征在于稳流阀（5）、定量管（6）、续流管（7）、色谱柱（8）、两位三通A电磁阀（1）、B电磁阀（2）、C电磁阀（3）和D电磁阀（4）集成设置在汇流块（31）上，汇流块（31）为设有鉴定器基座（23）的矩形金属块，其各侧面设有连接稳流阀（5）、定量管（6）、续流管（7）、色谱柱（8）、A电磁阀（1）、B电磁阀（2）、C电磁阀（3）和D电磁阀（4）的接口（34）；汇流块（31）内设有连接稳流阀（5）、定量管（6）、续流管（7）、色谱柱（8）、A电磁阀（1）、B电磁阀（2）、C电磁阀（3）和D电磁阀（4）的气路（33）；鉴定器（22）连接在鉴定器基座（23）上；稳流阀（5）、定量管（6）、续流管（7）、色谱柱（8）、A电磁阀（1）、B电磁阀（2）、C电磁阀（3）和D电磁阀（4）与相应的接口（34）固定连接成气路的定时切换装置，实现不同状态下的气路流程。

2.根据权利要求1所述气路集成装置，其特征在于所述A电磁阀（1）的a 接口连接样品气入口（11）；B电磁阀（2）的a 接口连接样品气出口（21）；定量管（6）两端分别连接A电磁阀（1）和B电磁阀（2）的b接口；续流管（7）两端分别连接A电磁阀（1）和B电磁阀（2）的c接口；C电磁阀（3）的a 接口由管路与B电磁阀（2）和D电磁阀（4）的c接口并接，C电磁阀（3）的c接口由管路与D电磁阀（4）的a接口和载气出口（42）并接；色谱柱（8）两端分别连接C电磁阀（3）和D电磁阀（4）的b接口；稳流阀（5） 两端分别连接A电磁阀（1）的c接口和载气入口（32）。

3.根据权利要求1所述气路集成装置，其特征在于所述鉴定器基座（23）为嵌入设置在汇流块（31）的金属块内。

4.根据权利要求1所述气路集成装置，其特征在于所述A电磁阀（1）、B电磁阀（2）由A路信号（9）控制；C电磁阀（3）和D电磁阀（4）由B路信号（10）控制。

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