CN211784696U - 一种用于地震监测的脱气装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于地震监测的脱气装置，包括水箱、真空泵、集气袋和主控电路，水箱设有进水口、排水口、水位溢出口和出气口，集气袋设有进气口和排气口，水箱进水口设有第一电磁阀，排水口设有第二电磁阀，水位溢出口设有第六电磁阀，出气口经第三电磁阀和真空泵相连，真空泵又经第四电磁阀和集气袋的进气口相连，集气袋的排气口经第五电磁阀和气体分析仪器相连，水箱内设有气压传感器和水位传感器，集气袋内设有气压传感器，各传感器、真空泵及第一至第六电磁阀分别和主控电路相连。本实用新型适合各种水质、水温，对水位、水流量要求较低，能对溶解在水中的气体进行有效的自动脱气处理，脱气效率高，适合对地下流体进行自动化连续监测。

Description

一种用于地震监测的脱气装置

技术领域

本实用新型涉及一种和气体分析仪器配套使用的脱气装置，尤其涉及一种用于地震监测的脱气装置。

背景技术

由于地下水中逸出气参与地下水的深循环，物理化学性质活跃、迁移速度快，较少受到地表大气的混入干扰，携带的信息量较为丰富，使得监测地下水中气体成分的动态变化成为地下流体地震前兆监测的主要手段之一。将地下水通过特定装置使气体自动脱出，是实现地下流体数字化观测中的重要基础环节，对于获得真实可靠的观测结果具有重要作用。

目前，台站观测井上使用的脱气方法主要有：溅落式脱气法、鼓泡脱气法及膜脱气法。但存在一些问题：溅落式脱气装置要求自流井具有高动水位值，具有一定的水位落差，以引起脱析作用，而我国地下流体观测井泉普遍水位低、水流量小，不满足溅落式脱气条件；鼓泡脱气法虽克服溅落式脱气的使用局限，但对水质要求高，水中含有还原性的物质(离子或化合物)与空气接触被氧化形成沉淀造成管路堵塞，同时鼓泡脱气装置中鼓泡室内部分水样脱气后不能及时排出，滞留在鼓泡室，造成脱气效率低，导致一些异常信息被忽视，从而影响观测的灵敏度，而且气路中的压力随水流量和水压的变化影响较大，导致观测结果不稳定；膜脱气装置的重要部件脱气膜对水质要求特别高，需要定期维护，成本较高。

发明内容

本实用新型为了解决上述技术问题，提供一种用于地震监测的脱气装置，其适合各种水质、水温，对水位、水流量要求较低，能对溶解在水中的气体进行有效的自动脱气处理，脱气效率较高，适合对地下流体进行自动化连续监测。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本实用新型包括水箱、真空泵、集气袋和主控电路，水箱设有进水口、排水口和出气口，集气袋设有进气口和排气口，连在水箱进水口的管路设有第一电磁阀，连在水箱排水口的管路设有第二电磁阀，水箱出气口通过管路经第三电磁阀和所述的真空泵的进口相连，真空泵的出口通过管路经第四电磁阀和所述的集气袋的进气口相连，集气袋的排气口和气体分析仪器相连，真空泵及第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀分别和所述的主控电路相连。真空泵的运行及第一至第四电磁阀的通断受主控电路控制。第一电磁阀控制水样进入水箱，第二电磁阀控制水箱中的水排到外界。当水箱中的水样到达设定位置时，使水面和水箱顶部之间留存一定的空间，然后真空泵工作，使该空间到达真空度。控制第三电磁阀和第四电磁阀，使水箱、真空泵和集气袋连成通路，水箱内的水样基于亨利定律——气体在水中的溶解度与压力成正比的特性，溶解在水中的气体从水中脱出，并在真空泵的作用下被抽到集气袋中，再由集气袋输送给气体分析仪器进行检测。本技术方案脱气效率较高，而且完全实现自动化控制和自动化连续脱气，适合各种水质、水温，对水位、水流量要求较低，可实现地下流体自动化连续监测。

作为优选，连接所述的集气袋的排气口和气体分析仪器的管路设有第五电磁阀，第五电磁阀和所述的主控电路相连。第五电磁阀的通断可控制集气袋中的气体是否输送给气体分析仪器进行检测。

作为优选，所述的水箱的顶部设有气压传感器，所述的集气袋的顶部也设有气压传感器，两个气压传感器分别和所述的主控电路相连。两个气压传感器分别检测水箱中水位上方空间的气压及集气袋中的气压，检测到的信号分别输送给主控电路以发出控制信号进行不同控制操作。水箱中的气压传感器用于检测水位上方空间是否到达真空度；集气袋中的气压传感器用于检测集气袋中是否集满气。

作为优选，所述的水箱的一侧设有水位溢出口，连在水位溢出口的管路设有第六电磁阀，水箱内设有水位传感器，水位传感器及第六电磁阀分别和所述的主控电路相连。水位溢出口用于限止水箱中的水位只能到达设定高度。当水位传感器测得的水位信号超过设定高度时，打开第六电磁阀，水箱中的水从水位溢出口流出，直到水箱中水位低于设定高度，确保水位和水箱顶部之间会留存一定空间，提高脱气的可靠性。

作为优选，所述的水箱的进水口设在水箱的右侧上部，水箱的排水口设在水箱底部，所述的水位溢出口设在水箱的左侧上部，并且水位溢出口低于水箱的进水口。

作为优选，所述的第一电磁阀、第二电磁阀、第五电磁阀和第六电磁阀为二通电磁阀。

作为优选，所述的第三电磁阀和第四电磁阀为三通电磁阀；第三电磁阀的公共端和所述的水箱的出气口相连，第三电磁阀的常开端和所述的真空泵的进口相连，第三电磁阀的常闭端悬空，即连通大气；第四电磁阀的公共端和真空泵的出口相连，第四电磁阀的常开端和所述的集气袋的进气口相连，第四电磁阀的常闭端悬空，即连通大气。真空泵刚启动时，第四电磁阀的公共端和常闭端连通，水箱中以及管路中原本存在的气体，通过第三电磁阀、真空泵，再从第四电磁阀的常闭端排到空气中，确保之后输送到集气袋中的气体是从水样中脱出的气体，提高气体分析的可靠性和精确性。当脱气完成后，需要将水箱中的水排出时，第三电磁阀切换到公共端和常闭端连通，即水箱的出气口与大气连通，以保证在排水时水箱不会真空，打开第二电磁阀进行排水，故可顺利排走水箱中的水样。

本实用新型的有益效果是：基于亨利定律——空气在水中的溶解度与压力成正比的特性，对溶解在水中的气体进行有效脱气处理，脱气效率较高，而且完全实现自动化控制和自动化连续脱气，适合各种水质、水温，对水位、水流量要求较低，可实现地下流体自动化连续监测。

附图说明

图1是本实用新型的一种连接结构示意图。

图中1.水箱，2.真空泵，3.集气袋，11.进水口，12.排水口，13.水位溢出口，14.出气口，15.气压传感器，16.水位传感器，31.进气口，32.排气口，41. 第一电磁阀，42.第二电磁阀，43.第三电磁阀，44.第四电磁阀，45.第五电磁阀45，46.第六电磁阀。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的一种用于地震监测的脱气装置，如图1所示，包括水箱1、真空泵2、集气袋3和主控电路以及六个电磁阀，六个电磁阀分别为第一电磁阀41、第二电磁阀42、第三电磁阀43、第四电磁阀44、第五电磁阀45和第六电磁阀46，第一电磁阀、第二电磁阀、第五电磁阀和第六电磁阀为二通电磁阀，第三电磁阀和第四电磁阀为三通电磁阀。

水箱由不锈钢制成，呈圆柱体，容积为5L，水箱的右侧上部有个进水口11，水箱的底部有个排水口12，水箱的左侧上部有个水位溢出口13，并且水位溢出口低于水箱的进水口，水箱的顶部有个出气口14，水箱内安装有一个气压传感器15和水位传感器16，气压传感器位于水箱顶部，水位传感器的安装位置高于水位溢出口。

集气袋为聚乙烯集气袋，容积为3L，集气袋的左侧、右侧各有一个进气口 31和一个排气口32，集气袋内也安装有一个气压传感器。

水箱的进水口通过管路和第一电磁阀41相连，水箱的排水口通过管路和第二电磁阀42相连，水箱的水位溢出口通过管路和第六电磁阀46相连，水箱的出气口通过管路和第三电磁阀43的公共端相连，第三电磁阀的常开端通过管路和真空泵的进口相连，第三电磁阀的常闭端悬空，连通大气。真空泵的出口通过管路和第四电磁阀44的公共端相连，第四电磁阀的常开端和集气袋的进气口相连，第四电磁阀的常闭端悬空，连通大气。集气袋的排气口通过管路和第五电磁阀45的一端相连，第五电磁阀的另一端通过管路和气体分析仪器的进气口相连。两个气压传感器、一个水位传感器、真空泵及第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀和第六电磁阀分别和主控电路相连。

主控电路包括单片机及分别与单片机相连的信号处理电路和驱动电路，气压传感器、水位传感器分别和信号处理电路的输入端相连，驱动电路的输出端分别和真空泵、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀的控制端相连。

水位传感器检测水箱中水样的水位高度，检测到的信号经信号处理电路处理后再输送给单片机。两个气压传感器分别检测水箱中水位上方空间的气压及集气袋中的气压，检测到的信号经信号处理电路处理后再输送给单片机。单片机根据设定的程序及接收到的水位信号和气压信号，发出控制信号给驱动电路，再由驱动电路分别控制真空泵的运行及第一至第六电磁阀的通断。

工作过程：在单片机和驱动电路的控制下，第一电磁阀打开，水样流入水箱，当水位传感器测得的水位信号超过设定高度时，打开第六电磁阀，水箱中的水从水位溢出口流出，直到水箱中水位低于设定高度，第六电磁阀关闭；第三电磁阀的公共端和常开端连通，启动真空泵，在真空泵刚开始抽气时，第四电磁阀的公共端和常闭端连通，水箱中以及管路中原本存在的气体，通过第三电磁阀、真空泵，再从第四电磁阀的常闭端排到空气中；当水箱中的气压传感器监测到水箱中水面上方的空间到达真空度时，单片机通过驱动电路控制第四电磁阀切换到公共端和常开端连通，此时，水箱、真空泵和集气袋连成一个通道，水箱内的水样基于亨利定律——气体在水中的溶解度与压力成正比的特性，溶解在水中的气体从水中脱出，并在真空泵的作用下被抽到集气袋中；当外部气体分析仪器需要取样气时，打开第五电磁阀，样气输送给气体分析仪器进行检测。当集气袋中的气压传感器检测到气压到达设定值时，即表明集气袋集满气时，关闭第一电磁阀和第六电磁阀，打开排水口处的第二电磁阀，同时第三电磁阀切换到公共端和常闭端连通，即水箱的出气口与大气连通，以保证在排水时水箱不会真空，故可顺利排走水箱中的水样。

Claims (7)

1.一种用于地震监测的脱气装置，其特征在于包括水箱、真空泵、集气袋和主控电路，水箱设有进水口、排水口和出气口，集气袋设有进气口和排气口，连在水箱进水口的管路设有第一电磁阀，连在水箱排水口的管路设有第二电磁阀，水箱出气口通过管路经第三电磁阀和所述的真空泵的进口相连，真空泵的出口通过管路经第四电磁阀和所述的集气袋的进气口相连，集气袋的排气口和气体分析仪器相连，真空泵及第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀分别和所述的主控电路相连。

2.根据权利要求1所述的一种用于地震监测的脱气装置，其特征在于连接所述的集气袋的排气口和气体分析仪器的管路设有第五电磁阀，第五电磁阀和所述的主控电路相连。

3.根据权利要求1所述的一种用于地震监测的脱气装置，其特征在于所述的水箱的顶部设有气压传感器，所述的集气袋的顶部也设有气压传感器，两个气压传感器分别和所述的主控电路相连。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种用于地震监测的脱气装置，其特征在于所述的水箱的一侧设有水位溢出口，连在水位溢出口的管路设有第六电磁阀，水箱内设有水位传感器，水位传感器及第六电磁阀分别和所述的主控电路相连。

5.根据权利要求4所述的一种用于地震监测的脱气装置，其特征在于所述的水箱的进水口设在水箱的右侧上部，水箱的排水口设在水箱的底部，所述的水位溢出口设在水箱的左侧上部，并且水位溢出口低于水箱的进水口。

6.根据权利要求4所述的一种用于地震监测的脱气装置，其特征在于所述的第一电磁阀、第二电磁阀、第五电磁阀和第六电磁阀为二通电磁阀。

7.根据权利要求1所述的一种用于地震监测的脱气装置，其特征在于所述的第三电磁阀和第四电磁阀为三通电磁阀；第三电磁阀的公共端和所述的水箱的出气口相连，第三电磁阀的常开端和所述的真空泵的进口相连，第三电磁阀的常闭端悬空，即连通大气；第四电磁阀的公共端和真空泵的出口相连，第四电磁阀的常开端和所述的集气袋的进气口相连，第四电磁阀的常闭端悬空，即连通大气。

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