CN208091847U - 一种高压等温吸附仪专用测试罐 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉一种高压等温吸附仪专用测试罐，包括罐体和罐体上部的罐盖，样品室上侧的罐体上设有锥状内密封面，罐体上设有罐体内螺纹；罐盖中部设有罐盖外螺纹；罐盖外螺纹下侧的罐盖上设有与锥状内密封面配合的锥状外密封面；锥状外密封面下侧设有金刚砂滤芯；罐盖上端设有罐盖六角螺母。本实用新型同时公开了一种与测试罐配合使用的保温装置。本实用新型罐体只需要拧紧一个螺丝，密封效果好；采用双锥面密封设计，该密封方式效果好，耐用性高，无需外加密封垫，损耗低；金刚砂滤芯保证实验结束后泄压过程中不会有样品被反吹至管线气路中；保温装置实现样品室与恒温油的隔离，同时又能保证样品室内温度恒定。

Description

一种高压等温吸附仪专用测试罐

技术领域

本实用新型涉及地质测试设备，具体涉及一种高压等温吸附仪专用测试罐。

背景技术

评价页岩气及煤层气经济可采性的关键因素在于页岩及煤的含气性，页岩或煤岩含气量是指每吨岩石中所含天然气在标准状态下的体积。以页岩气为例，获取页岩含气性性质的方法主要由解吸法、等温吸附法、测井解释法等，其中等温吸附法是通过实验室内一定温度下通过测定不同压力条件下样品对气体吸附量的方法，结合以适当的数理方程从而确定样品对气体的吸附能力。该方法对实验设备要求有极高的密闭性能，一般而言，测试仪器中的样品室是需要在每次实验中拆卸和重新安装的，而其他部位往往不需要拆卸，一次性安装调试完成确定没有漏气以后，后期出现漏气的可能较小，这就对样品室的密闭性和耐用性提出了很高的要求。目前应用最为广泛的是通过6枚螺杆将样品室和样品室盖连接，中间加以橡胶垫(荷兰ISOSORP-GAS SC磁悬浮高压等温吸附仪)或C型金属垫(美国GAI-100等温吸附仪)而实现密封。上述密封方法繁琐，需要先后拧紧6枚螺丝，并且可能因为6枚螺丝的受力不均等情况而导致密封不严，另外，该方法的密封器件造价昂贵，且重复使用率低，实验成本较高。

C型密封圈局部结构如图1所示，1-平盖或封头，2-C型环，3-样品室或端部，C型环由紧固件预紧时“C”型环受到弹性的轴向压缩，允许少量屈服。工作时顶盖上浮，密封环回弹张开，同时由于内压作用在环的内腔而使环进一步张开，使线接触处仍旧压紧，以此实现自紧式密封。

等温吸附实验中的温度是影响实验精度的另一重要因素，油浴加热是目前最为稳定加热方法，一般是将密封好以后的测试罐直接浸泡入油浴锅内的矿物油(硅油)中，通过循环加热泵对硅油进行加热从而实现控温。但是该方法因为要将整个测试罐完全浸泡入油浴锅，不仅对油浴锅的体积要求很高，同时实验过程中的油污难以清洗，给实验带来了极大的不便。

现有技术需要先后拧紧6枚螺丝，并且可能因为6枚螺丝的受力不均等情况而导致密封不严，另外，该方法的密封器件造价昂贵，且重复使用率低，实验成本较高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺陷，设计一种高压等温吸附仪专用测试罐，本实用新型罐体内部螺纹和罐盖外部螺纹设计，实现了一个罐体只需要拧紧一个螺丝，以避免因多个螺丝受力不均造成的密封不严；并且，采用双锥面密封设计，该密封方式效果好，耐用性高，无需外加密封垫，损耗低；罐盖锥面密封头部设计有金刚砂滤芯，保证实验结束后泄压过程中不会有样品被反吹至管线气路中，金刚砂滤芯可采用超声清洗机清洗，反复使用；本实用新型中的保温装置通过双层中空结构，内部一层通循环恒温油，下进上出结构，确保中空系统内被恒温油充满，外部一层为高真空隔热保温层，样品罐外径与保温装置内径相同，确保彼此精密贴合置于保温装置内后顶部加盖酚醛树脂泡沫作为补充保温，从而实现样品室于恒温油的隔离，同时又能保证样品室内温度恒定。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是一种高压等温吸附仪专用测试罐，包括罐体和罐体上部的罐盖，罐体内设有竖向的样品室，罐体和样品室优选的采用圆柱体形状，样品室上侧的罐体上设有锥状内密封面，锥状内密封面上侧的罐体上设有罐体内螺纹；

罐盖中部的圆周外侧设有与罐体内螺纹配合的罐盖外螺纹；罐盖密封垫，损耗低。

罐盖锥面密封头部设计有金刚砂滤芯，保证实验结束后泄压过程中不会有样品被反吹至管线气路中，金刚砂滤芯可采用超声清洗机清洗，反复使用。

保温装置由3层不锈钢体分隔出2层内部空间，内层通入循环恒温油，外层为高真空隔热保温层，循环恒温油可通过循环加热泵与保温装置底端的恒温油入口进入，随后从顶端的出口排出循环进入加热泵中。

附图说明

图1是背景技术的结构示意图。

图2是本实用新型高压等温吸附仪专用测试罐的结构示意图。

图3是本实用新型保温装置的结构示意图。

图1中：1、平盖或封头；2、C型环；3-样品室。

图2和图3中：1、不锈钢管线；2、管线入口螺母；3、罐盖六角螺母；4、罐盖外螺纹；5、锥状外密封面；6、金刚砂滤芯；7、罐体内螺纹；8、锥状内密封面；9、样品室；10、罐底十字凹槽；11、测试罐放置室；12、内部循环恒温油层；13、外部高真空保温隔热层；14、循环油入口；15、循环油出口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如图2所示，一种高压等温吸附仪专用测试罐，包括罐体和罐体上部的罐盖，罐体内设有竖向的样品室9，罐体和样品室9优选的采用圆柱体形状，样品室9上侧的罐体上设有锥状内密封面8，锥状内密封面8上侧的罐体上设有罐体内螺纹7；

罐盖中部的圆周外侧设有与罐体内螺纹7配合的罐盖外螺纹4；罐外螺纹下侧的罐盖上设有与锥状内密封面配合的锥状外密封面，锥状外密封面上部的直径大于下部的直径；锥状外密封面下侧设有金刚砂滤芯，其为耐高温高压的金刚砂滤芯；罐盖上端设有罐盖六角螺母，罐盖六角螺母用于转动罐盖整体使其与罐体密封连接或拆卸；罐盖六角螺母的中心设有贯穿盖体直达金刚砂滤芯顶部的开孔，并在开孔顶部设有管线入口螺母；不锈钢管线通过管线入口螺母竖向接入罐盖中部；样品室内放置待测试样品。

优选的，罐盖六角螺母的轴线与罐盖、罐体的轴线重合；六角螺母的边长至轴线的距离大于罐盖外螺纹的半径。

优选的，罐体的底面设有罐底十字凹槽。用于转动罐盖使其与罐体密封连接或拆卸时固定罐体。

优选的，金刚砂滤芯放置在滤芯头内；滤芯头的外径和样品室的内径相同，优选的为28mm。

优选的，滤芯头的不锈钢体壁厚度为2mm，金刚砂滤芯直径为24mm，厚度为10mm。

优选的，罐底十字凹槽的深度为8mm，宽度为4mm，罐底十字凹槽用于罐体拆卸时的固定。

优选的，罐体主体为316不锈钢材质的罐体，罐体侧壁厚度为8mm，样品室深度为120mm，罐体底部厚度18mm。

一种测试罐的保温装置，包括测试罐放置室，测试罐的罐体放置与测试罐放置室内，测试罐放置室的圆周外侧从内至外依次设有内部循环恒温油层和外部高真空保温隔热层，测试罐放置室的外壁、内部循环恒温油层的外壁、外部高真空保温隔热层的外壁均为厚度为1mm的316不锈钢材质钢体；

内部循环恒温油层的上部和下部分别设有循环油入口和循环油出口，其与外部油液循环和加热设备连通。

优选的，保温装置的底部由上至下也设有内部循环恒温油层和外部高真空保温隔热层，并且分别与测试罐放置室的圆周外侧的内部循环恒温油层和外部高真空保温隔热层连通。保温装置的底部和侧壁采用相同的结构以确保整体的恒定保温效果。

优选的，内部循环恒温油层和外部高真空保温隔热层的厚度为10mm；保温装置的顶部设有酚醛树脂泡沫的保温层加盖。进一步增大保温恒温效果。

本实用新型的工作过程为：将待测试样品放置在样品室内，安装金刚砂滤芯，通过罐底十字凹槽将罐体固定，再通过扳手等设备转动罐盖六角螺母，使罐盖外螺纹旋入罐体内螺纹内，使锥状外密封面与锥状内密封面贴合完成密封；然后将罐体放置入保温装置内，通过油液的循环进行加热和保温，待参数稳定后进行测试作业。

本实用新型中的锥面密封方式还可以通过加退火红铜垫圈或其他耐高温高压的垫圈等形式进一步提高密封效果。

本实用新型中的金刚砂滤芯可以用其他耐高温高压的滤芯材料代替。

本实用新型的优点和有益效果在于：

高压等温吸附仪专用测试罐，通过顶盖外螺纹连接锥面密封的方式，分别在顶盖下端设计了凸起锥面和罐体口设计了凹下锥面，确保密封效果；本样品罐最高实验温度200℃，实验压力70MPa。

保温装置，通过双层中空结构，内部一层通循环恒温油，下进上出结构，确保中空系统内被恒温油充满，外部一层为高真空隔热保温层，样品罐外径与保温装置内径相同，确保彼此精密贴合置于保温装置内后顶部加盖酚醛树脂泡沫作为补充保温。从而实现样品室与恒温油的隔离，同时又能保证样品室内温度恒定。

罐体内部螺纹和罐盖外部螺纹设计，实现了一个罐体只需要拧紧一个螺丝，以避免因多个螺丝受力不均造成的密封不严。

采用双锥面密封设计，该密封方式效果好，耐用性高，无需外加盖外螺纹4下侧的罐盖上设有与锥状内密封面8配合的锥状外密封面5，锥状外密封面5上部的直径大于下部的直径；锥状外密封面5下侧设有金刚砂滤芯6，其为耐高温高压的金刚砂滤芯6；罐盖上端设有罐盖六角螺母3，罐盖六角螺母3用于转动罐盖整体使其与罐体密封连接或拆卸；罐盖六角螺母3的中部设有管线入口螺母2；不锈钢管线1通过管线入口螺母2竖向接入罐盖中部；样品室9内放置待测试样品。

罐盖六角螺母3的轴线与罐盖、罐体的轴线重合；六角螺母的边长至轴线的距离大于罐盖外螺纹4的半径。罐体的底面设有罐底十字凹槽10。用于转动罐盖使其与罐体密封连接或拆卸时固定罐体。

金刚砂滤芯6放置在滤芯头内；滤芯头的外径和样品室9的内径均为28mm。滤芯头的不锈钢体壁厚度为2mm，金刚砂滤芯6直径为24mm，厚度为10mm。

罐底十字凹槽10的深度为8mm，宽度为4mm，罐底十字凹槽10用于罐体拆卸时的固定。罐体主体为316不锈钢材质的罐体，罐体侧壁厚度为8mm，样品室9深度为120mm，罐体底部厚度18mm。

如图3所示为测试罐的保温装置，包括测试罐放置室11，测试罐的罐体放置与测试罐放置室11内，测试罐放置室11的圆周外侧从内至外依次设有内部循环恒温油层12和外部高真空保温隔热层13，测试罐放置室11的外壁、内部循环恒温油层12的外壁、外部高真空保温隔热层13的外壁均为厚度为1mm的316不锈钢材质钢体；内部循环恒温油层12的上部和下部分别设有循环油入口14和循环油出口15，其与外部油液循环和加热设备连通。

保温装置的底部由上至下也设有内部循环恒温油层12和外部高真空保温隔热层13，并且分别与测试罐放置室11的圆周外侧的内部循环恒温油层12和外部高真空保温隔热层13连通。保温装置的底部和侧壁采用相同的结构以确保整体的恒定保温效果。内部循环恒温油层12和外部高真空保温隔热层13的厚度为10mm；保温装置的顶部设有酚醛树脂泡沫的保温层加盖。进一步增大保温恒温效果。

本实施例的工作过程为：将待测试样品放置在样品室9内，安装金刚砂滤芯6，通过罐底十字凹槽10将罐体固定，再通过扳手等设备转动罐盖六角螺母3，使罐盖外螺纹4旋入罐体内螺纹7内，使锥状外密封面5与锥状内密封面8贴合完成密封；然后将罐体放置入保温装置内，通过油液的循环进行加热和保温，待参数稳定后进行测试作业。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种高压等温吸附仪专用测试罐，包括罐体和罐体上部的罐盖，其特征在于，罐体内设有竖向的样品室，样品室上侧的罐体上设有锥状内密封面，锥状内密封面上侧的罐体上设有罐体内螺纹；

罐盖中部的圆周外侧设有与罐体内螺纹配合的罐盖外螺纹；罐盖外螺纹下侧的罐盖上设有与锥状内密封面配合的锥状外密封面；锥状外密封面下端设有金刚砂滤芯；罐盖上端设有罐盖六角螺母；罐盖六角螺母的中心设有贯穿盖体直达金刚砂滤芯顶部的开孔，并在开孔顶部设有管线入口螺母；不锈钢管线通过管线入口螺母竖向接入罐盖中部；样品室内放置待测试样品。

2.如权利要求1所述的高压等温吸附仪专用测试罐，其特征在于，罐盖六角螺母的轴线与罐盖、罐体的轴线重合；六角螺母的边长至轴线的距离大于罐盖外螺纹的半径。

3.如权利要求1所述的高压等温吸附仪专用测试罐，其特征在于，罐体的底面设有罐底十字凹槽。

4.如权利要求1所述的高压等温吸附仪专用测试罐，其特征在于，金刚砂滤芯放置在滤芯头内；滤芯头的外径和样品室的内径相同。

5.如权利要求4所述的高压等温吸附仪专用测试罐，其特征在于，滤芯头的不锈钢体壁厚度为2mm，金刚砂滤芯直径为24mm，厚度为10mm。

6.如权利要求3所述的高压等温吸附仪专用测试罐，其特征在于，罐底十字凹槽的深度为8mm，宽度为4mm，罐底十字凹槽用于罐体拆卸时的固定。

7.如权利要求1-6任一所述的高压等温吸附仪专用测试罐，其特征在于，罐体主体为316不锈钢材质的罐体，罐体侧壁厚度为8mm，样品室深度为120mm，罐体底部厚度18mm。

8.一种用于如权利要求1-7任一所述的高压等温吸附仪专用测试罐的保温装置，其特征在于，包括测试罐放置室，测试罐放置室的圆周外侧从内至外依次设有内部循环恒温油层和外部高真空保温隔热层，测试罐放置室的外壁、内部循环恒温油层的外壁、外部高真空保温隔热层的外壁均为厚度为1mm的316不锈钢材质钢体；

内部循环恒温油层的上部和下部分别设有循环油入口和循环油出口。

9.如权利要求8所述的保温装置，其特征在于，保温装置的底部由上至下也设有内部循环恒温油层和外部高真空保温隔热层，并且分别与测试罐放置室的圆周外侧的内部循环恒温油层和外部高真空保温隔热层连通。

10.如权利要求8所述的保温装置，其特征在于，内部循环恒温油层和外部高真空保温隔热层的厚度为10mm；保温装置的顶部设有酚醛树脂泡沫的保温层加盖。