CN215782538U - 气体捕集和分离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及气体分析技术领域，具体而言，涉及一种气体捕集和分离装置，其包括捕集阱、第一热电偶、第二热电偶、第一冷盘及第二冷盘。捕集阱包括两个直管部分和连接它们的弯管部分，其中弯管部分设有绝缘层，第一热电偶的测温探头位于绝缘层内并紧贴于弯管部分，第二热电偶的测温探头位于冷盘被所述弯管部分环绕的区域，且弯管部分及第二热电偶的测温探头夹于第一冷盘与第二冷盘之间。该装置降低了制冷设备的能耗，且提高了捕集阱的捕集和解吸效率，且该装置各个结构独立可拆卸，便于保养、维修和更换。

Description

气体捕集和分离装置

技术领域

本实用新型涉及气体分析技术领域，具体而言，涉及一种气体捕集和分离装置。

背景技术

气体捕集装置是一种内置吸附剂填料的气体预处理装置，标准气体或空气样品进入捕集阱后进行冷却液化，被捕集阱内的吸附剂填料吸附在表面。由于不同气体组分的沸点不同，故通过调节温度可以使不同种类的物质实现不同程度的捕集与不同程度的汽化脱附，以达到分离和预浓缩的目的，对于大气中痕量气体组分的预处理与分析有着重要的意义，是痕量有机气体预处理设备的核心。

然而，由于传统的气体捕集装置传热效率低，往往在热脱附分离阶段产生温度滞后，而导致温度无法准确控制，从而使各种气体组分分离效果欠佳，分析结果的重复性和稳定性也较差。并且传统的气体捕集装置的制冷和加热效率较低，不仅分析效率受到限制，同时也增加了设备的额外能耗。此外，传统捕集装置难以保养、维修和更换，阻碍了检测技术的发展进步。

实用新型内容

基于此，本实用新型提供了一种气体捕集和分离装置。该气体捕集和分离装置的结构简单，且能够提高气体的捕集和解吸效率。

本实用新型提供了一种气体捕集和分离装置，其包括捕集阱、第一热电偶、第二热电偶、第一冷盘及第二冷盘；

所述捕集阱包括两个直管部分和连接它们的弯管部分，所述弯管部分设有绝缘层，所述第一热电偶的测温探头位于绝缘层内并紧贴于所述弯管部分，所述第二热电偶的测温探头位于所述冷盘被所述弯管部分环绕的区域，且所述弯管部分及所述第二热电偶的测温探头夹于所述第一冷盘与所述第二冷盘之间。

在一些实施方式中，所述捕集阱的形状为L形、U形或V形，弯管部分设于转角处。

在一些实施方式中，所述第一热电偶的测温探头紧贴于所述弯管部分的中间部位。

在一些实施方式中，所述弯管内部安装有第一定位器和第二定位器，所述第一定位器与所述第二定位器之间填充有吸附剂，所述定位器用于固定所述吸附剂。

在一些实施方式中，所述定位器及所述捕集阱的材质为不锈钢。

在一些实施方式中，所述定位器包括实心管及分别套设于所述实心管两端的第一中空管和第二中空管。

在一些实施方式中，所述捕集阱的内径在1mm以上。

在一些实施方式中，所述中空管的材质为不锈钢。

在一些实施方式中，所述第一冷盘和/或所述第二冷盘上设有凹槽；

所述凹槽用于固定所述捕集阱的弯管部分、所述第一热电偶及所述第二热电偶。

在一些实施方式中，所述第一冷盘的厚度大于等于所述第二冷盘的厚度。

在一些实施方式中，所述第一冷盘和所述第二冷盘的材质为铜。

有益效果：

本实用新型通过将第一热电偶与捕集阱的弯管部分相贴合，可以真实的反映捕集阱的加热温度，第二热电偶与冷盘直接相接，能够反映冷盘的实时温度，实现了捕集阱加热过程的稳定性及精准的温度控制，避免了温度滞后所带来的分离效果差等不利影响。而且通过在捕集阱弯管部分设置保温绝缘层可以减少加热过程中捕集阱的热量损失，并且可以避免过多的热量传递到冷盘，也可以避免弯管部分的电流流经冷盘，从而降低了制冷设备的能耗，且提高了捕集阱的捕集和解吸效率。另外，该装置的各个结构之间是独立可拆卸的，方便后期的保养、维修和更换。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一个实施例中气体捕集和分离装置的正面透视结构示意图；

图2为本实用新型一个实施例中气体捕集和分离装置中的捕集阱的结构示意图；

图中：1-捕集阱；11-弯管部分；111-第一定位器；112-第二定位器；12-直管部分；2-第一热电偶；3-第二热电偶；4-冷盘；41-第一冷盘；42-第二冷盘；5-第一螺纹孔；6-第二螺纹孔。

具体实施方式

现将详细地提供本实用新型实施方式的参考，其一个或多个实例描述于下文。提供每一实例作为解释而非限制本实用新型。实际上，对本领域技术人员而言，显而易见的是，可以对本实用新型进行多种修改和变化而不背离本实用新型的范围或精神。例如，作为一个实施方式的部分而说明或描述的特征可以用于另一实施方式中，来产生更进一步的实施方式。

因此，旨在本实用新型覆盖落入所附权利要求的范围及其等同范围中的此类修改和变化。本实用新型的其它对象、特征和方面公开于以下详细描述中或从中是显而易见的。本领域普通技术人员应理解本讨论仅是示例性实施方式的描述，而非意在限制本实用新型更广阔的方面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在本实用新型专利中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

术语和定义

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

术语“长度”、“宽度”、“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“径向”、“轴向”、“纵向”、“横向”、“周向”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本实用新型的描述中，“若干”的含义是至少一个，例如一个，两个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型提供了一种气体捕集和分离装置，其包括捕集阱、第一热电偶、第二热电偶、第一冷盘及第二冷盘；

其中捕集阱包括两个直管部分和连接它们的弯管部分，弯管部分设有绝缘层，第一热电偶的测温探头位于绝缘层内并紧贴于弯管部分，第二热电偶的测温探头位于冷盘被所述弯管部分环绕的区域，且弯管部分及第二热电偶的测温探头夹于第一冷盘与第二冷盘之间。

通过将第一热电偶与捕集阱的弯管部分相贴合，可以真实的反映捕集阱的加热温度，第二热电偶与第一冷盘直接相接，能够反映第一冷盘的实时温度，能够实现捕集阱精准的温度控制，避免了温度滞后所带来的分离效果差等不利影响。而且通过在捕集阱弯管部分设置保温绝缘层可以减少加热过程中捕集阱的热量损失，及避免过多的热量传递到冷盘，从而降低了制冷设备的能耗，且提高了捕集阱的捕集和解吸效率。另外，该装置的各个结构之间是独立可拆卸的，方便后期的保养、维修和更换。

在一些实施方式中，捕集阱的形状为L形、U形或V形，弯管部分设于转角处。优选的，捕集阱的形状为L形。

在一些实施方式中，弯管部分为圆弧形。

在一些实施方式中，第一热电偶的测温探头紧贴于弯管部分的中间部位。

在一些实施方式中，弯管内部安装有第一定位器和第二定位器，其中第一定位器与第二定位器之间填充有吸附剂，定位器用于固定吸附剂。所述定位器的材质为不锈钢。

在一些实施方式中，定位器包括实心管及分别套设于实心管两端的第一中空管和第二中空管。

在一些实施方式中，捕集阱为中空管经弯折后形成弯管部分和直管部分。所述捕集阱的内径为1mm以上。

将捕集阱的结构进行上述设置能够保证在填充相同质量的吸附剂的基础上，有效缩短吸附剂在弯管中的长度。该结构有助于使气体在低温下实现快速捕集，在高温下实现快速热脱附，从而进一步提高了捕集和解吸效率。

优选的，捕集阱的内径为1mm。

在一些实施方式中，捕集阱的材质为不锈钢。

在一些实施方式中，第一冷盘上设有凹槽，其中凹槽用于固定捕集阱的弯管部分、第一热电偶及第二热电偶。

在一些实施方式中，第二冷盘上也设有凹槽，且凹槽的位置与第一冷盘上的凹槽相对应。

所述冷盘的形状可以为任意形状，例如可以为规则或不规则多边形、圆形。优选的，冷盘为规则多边形或圆形，其中，规则多边形优选为正多边形，例如长方形、正方形、正五边形及正六边形等。更优选的，冷盘的形状为正方形。优选的，所述弯管部分位于规则多边形或圆形冷盘的几何中心及其附近区域；更优选的，弯管部分为圆弧形，圆弧的圆心与所述冷盘的几何中心重合。

在一些实施方式中，第一冷盘和第二冷盘的材质为金属，所述金属可以为单一金属或两种及以上金属所形成的合金，或不锈钢。优选的，第一冷盘和第二冷盘的材质为铜、铝、铁或前述金属组成的合金，或不锈钢。更优选的，第一冷盘和第二冷盘的材质为铜、铝或不锈钢。再进一步优选的，第一冷盘和第二冷盘的材质为铜。

在一些实施方式中，第一冷盘与第二冷盘的厚度独立地选自4cm～8cm。优选的，第一冷盘的厚度大于第二冷盘的厚度。更优选的，第一冷盘的厚度为8cm，第二冷盘的厚度为4cm。

在一些实施方式中，第一冷盘与第二冷盘的边沿设有第一螺纹孔，所述第一螺纹孔的数量可以为2～4个，优选为4个螺纹孔。所述第一冷盘与所述第二冷盘的被弯管部分所环绕的区域内设有第二螺纹孔，所述第二螺纹孔用于该装置与其它装置连接。所述第二螺纹孔的数量可以为2～4个，优选的，第二螺纹孔的数量为4个。

在一些实施方式中，弯管部分设有的保温绝缘层可以为直接涂覆于弯管部分的涂层，也可以为套设于弯管部分的保温绝缘层。优选的，保温绝缘层以涂层的形式直接涂覆于所述弯管部分。

所述保温绝缘层的材质为高分子聚合物材料，例如可以为聚四氟乙烯。

通过选用具有良好保温隔热、绝缘性能及可收缩性的高分子材料作为保温层，可以对弯管部分起到良好的保温绝缘作用，且由于其可收缩性好，能够与弯管部分紧密贴合。

以下结合具体实施例对本实用新型的气体捕集和分离装置作进一步详细的说明。

实施例

以图1～图2作为参考示意图对本实用新型的气体捕集和分离装置进行如下说明：

如图1所示，本实用新型的一种气体捕集和分离装置，包括捕集阱1、第一热电偶2、第二热电偶3、第一冷盘41及第二冷盘42。捕集阱1包括两个直管部分12和连接它们的弯管部分11，弯管部分11设有绝缘层，第一热电偶2的测温探头位于绝缘层内并紧贴于弯管部分11。第二热电偶3的测温探头位于冷盘4的几何中心处，且弯管部分11及第二热电偶3的测温探头夹于第一冷盘41与第二冷盘42之间。

第一冷盘41与第二冷盘42均为正方形，且材质均为铜，第一冷盘41的厚度为8cm，第二冷盘42的厚度为4cm。

第一冷盘41和第二冷盘42边沿设有相对应的第一螺纹孔5，其中第一螺纹孔5共有4个，分别设置于第一冷盘41和第二冷盘42的四个角，通过第一螺纹孔5与螺钉将第一冷盘41和第二冷盘42固定。第一冷盘41和第二冷盘42的中心区域也有相对应的4个第二螺纹孔6，通过第二螺纹孔6与螺钉将该装置与其他装置进行连接。

如图2所示，所述捕集阱1由内径为1mm的不锈钢中空管经弯折后形成缺圆形的弯管部分11和直管部分12。捕集阱1的弯管部分11的外壁与第一热电偶2的测温探头相连，且通过涂覆保温绝缘层的方式将弯管部分11和第一热电偶2共同包裹，其中保温绝缘层的材质为聚四氟乙烯。捕集阱1的弯管部分11的内部安装有第一定位器111和第二定位器112，所述第一定位器111与所述第二定位器112之间的区域用于填充吸附剂。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种气体捕集和分离装置，其特征在于，包括捕集阱、第一热电偶、第二热电偶、第一冷盘及第二冷盘；

所述捕集阱包括两个直管部分和连接它们的弯管部分，所述弯管部分设有绝缘层，所述第一热电偶的测温探头位于绝缘层内并紧贴于所述弯管部分；

所述第二热电偶的测温探头位于所述冷盘被所述弯管部分环绕的区域，且所述弯管部分及所述第二热电偶的测温探头夹于所述第一冷盘与所述第二冷盘之间。

2.根据权利要求1所述的气体捕集和分离装置，其特征在于，所述捕集阱的形状为L形、U形或V形，弯管部分设于转角处。

3.根据权利要求1或2所述的气体捕集和分离装置，其特征在于，所述第一热电偶的测温探头紧贴于所述弯管部分的中间部位。

4.根据权利要求1所述的气体捕集和分离装置，其特征在于，所述弯管内部安装有第一定位器和第二定位器，所述第一定位器与所述第二定位器之间填充有吸附剂，所述定位器用于固定所述吸附剂。

5.根据权利要求4所述的气体捕集和分离装置，其特征在于，所述定位器及所述捕集阱的材质为不锈钢。

6.根据权利要求4或5所述的气体捕集和分离装置，其特征在于，所述定位器包括实心管及分别套设于所述实心管两端的第一中空管和第二中空管。

7.根据权利要求1所述的气体捕集和分离装置，其特征在于，所述捕集阱的内径在1mm以上。

8.根据权利要求1所述的气体捕集和分离装置，其特征在于，所述第一冷盘和/或所述第二冷盘上设有凹槽；

所述凹槽用于固定所述捕集阱的弯管部分、所述第一热电偶及所述第二热电偶。

9.根据权利要求8所述的气体捕集和分离装置，其特征在于，所述第一冷盘的厚度大于等于所述第二冷盘的厚度。

10.根据权利要求1所述的气体捕集和分离装置，其特征在于，所述第一冷盘和所述第二冷盘的材质为铜。

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