CN217033221U - 用于气体收集装置的气体收集瓶和气体收集装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于气体收集装置的气体收集瓶和气体收集装置。气体收集瓶包括：瓶身和瓶颈，所述瓶身的横截面面积比所述瓶颈的横截面面积大；液体流入口，所述液体流入口供液体流入所述气体收集瓶；液体流出口，所述液体流出口位于所述瓶身的底部，并且供液体流出所述气体收集瓶；排气口，所述排气口供从液体中挥发出来的气体从所述气体收集瓶排出；以及高度不同的多个溢流口，所述多个溢流口设于所述瓶身和/或所述瓶颈的侧面。

Description

用于气体收集装置的气体收集瓶和气体收集装置

技术领域

本申请涉及一种可以用于采集从液体样品挥发出的气体并将该气体导入分析装置的气体收集装置，以及可用于该气体收集装置的气体收集瓶。

背景技术

在过去的40年中，在分析测试过程中，顶空方法已逐渐用于检测食品、血液、土壤、水、泥浆、化妆品、肥皂、制药和包装物中的挥发物或者半挥发物。顶空分析是气相色谱法中一种方便快捷的样品前处理方法，当样品为液体时，顶空分析包括静态的顶空加热加压方法以及动态的吹扫捕集方法。

静态的顶空加热加压方法是通过对收容于样品容器内的液体样品以恒定温度加热恒定时间而使沸点较低的成分挥发，从样品容器的顶部空间(上部空间)采集恒定量的包含上述成分的气体并导入分析装置的方法。动态的吹扫捕集方法是使氮气、氦气或其他惰性气体连续通过样品，将其中的挥发组分萃取后再进行分析测定的方法。

对于静态的顶空加热加压方法，无论采用具体的手工法、气密针进样法、定量环加压系统都只能对应相对高浓度的气液相样品。样品量小且连续进样时，需要更换样品容器或者多次清洗样品容器，否则会造成样品容器污染，无法对应在线测量需要连续进样的需求。

传统实验室的吹扫捕集方法所使用的样品容器的样品量也较小，连续进样时需要更换或者多次清洗。另外，样品气泡也容易损坏后端的捕集管，造成传输管线不可逆污染。对于在线测量中突然出现的高浓度容易造成后端捕集管或者分析仪饱和，无法测出浓度，造成测量数据空缺。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的状态而做出本申请。本申请的目的在于提供一种可以连续进样并且在液体浓度变化时不需要更换气体收集瓶的用于气体收集装置的气体收集瓶。本申请的另一个目的在于提供一种包括气体收集瓶的气体收集装置。

为了实现上述目的，本申请采用如下的技术方案。

本申请提供了一种如下的用于气体收集装置的气体收集瓶，该气体收集瓶包括：

瓶身和瓶颈，所述瓶身的横截面面积比所述瓶颈的横截面面积大；

液体流入口，所述液体流入口供液体流入所述气体收集瓶；

液体流出口，所述液体流出口位于所述瓶身的底部，并且供液体流出所述气体收集瓶；

排气口，所述排气口供从液体中挥发出来的气体从所述气体收集瓶排出；以及

高度不同的多个溢流口，所述多个溢流口设于所述瓶身和/或所述瓶颈的侧面。

在至少一个实施方式中，所述多个溢流口包括在所述瓶身和/或所述瓶颈的侧面设置的一个或多个第一溢流口。

在至少一个实施方式中，所述多个溢流口包括在所述瓶颈的侧面设置的一个或多个第二溢流口，所述第二溢流口设于高于所述第一溢流口的位置。

在至少一个实施方式中，在所述瓶颈的顶部中心设有用于插入第一吹扫管的第一插入口，在所述第一插入口的侧方，且在所述第二溢流口的上方，所述瓶颈设有用于插入第二吹扫管的第二插入口。

在至少一个实施方式中，在所述瓶颈设有缩径部，所述缩径部位于所述第一溢流口与所述第二溢流口之间。

在至少一个实施方式中，所述瓶身的底部包括从周缘向中心向下倾斜的倾斜壁，

所述瓶身的最大横截面面积是所述瓶颈的横截面面积的100倍至15倍。

在至少一个实施方式中，所述气体收集瓶还包括排气管，所述排气管连接到或设置有所述排气口，在所述排气管上设置有能够与大气连通的大气连接口。

在至少一个实施方式中，在所述排气管的与所述大气连接口相连的位置处设有直径扩大的扩径部。

在至少一个实施方式中，在所述大气连接口设有第一开闭装置，所述第一开闭装置用于控制所述大气连接口的开闭。

本申请还提供了一种气体收集装置，其包括上述气体收集瓶。

本申请还提供了一种气体收集装置，其包括：

上述气体收集瓶；

第二开闭装置，所述第二开闭装置用于控制所述第一溢流口的开闭；以及

第三开闭装置，所述第三开闭装置用于控制所述第二溢流口的开闭。

本申请还提供了一种气体收集装置，其包括：

上述气体收集瓶；

第一吹扫管，所述第一吹扫管经由所述第一插入口插入到所述瓶身内；以及

第二吹扫管，所述第二吹扫管经由所述第二插入口插入到所述瓶颈中，所述第二吹扫管的插入所述瓶颈中的一端位于所述第二溢流口与所述缩径部之间，

所述缩径部的尺寸被构造成允许所述第一吹扫管穿过，而不允许所述第一吹扫管和所述第二吹扫管同时穿过。

通过采用上述技术方案，可以实现自动定量，并且使气体收集瓶的清洗简单，实现连续进样，并且在液体的浓度变化大时，可以不更换气体收集瓶。

附图说明

图1示出了根据本申请的一个实施方式的可以用于顶空分析的气体收集装置。

图2示出了图1中的气体收集装置的液体出入口附近的流路的局部放大图。

图3示出了图1中的气体收集装置的吹扫通路的局部放大图。

图4示出了图1中的气体收集装置的排气管的局部放大图。

附图标记说明

1气体收集瓶

1B瓶身

1N瓶颈

11液体出入口

12排气口

13第一溢流口

14第二溢流口

15第一插入口

16第二插入口

17缩径部

18排气管

181扩径部

182大气连接口

2第一电磁阀

3第二电磁阀

4第三电磁阀

5第四电磁阀

6第一吹扫管

7第二吹扫管

81进样流路

82排样流路

83总液体流路

84第一溢流流路

85第二溢流流路

86第一吹扫通路

87第二吹扫通路

88总气体通路

具体实施方式

下面参照附图描述本申请的示例性实施方式。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本申请，而不用于穷举本申请的所有可行的方式，也不用于限制本申请的范围。

以下，参照图1对本申请的气体收集装置的结构进行说明。

该气体收集装置包括气体收集瓶1，是在气体收集瓶1内部收容液体样品，并通过向液体吹送氮气等惰性气体而使样品中的待测成分挥发的装置。为了便于在低浓度时大量进样并且易于收集气体，将气体收集瓶1设计成具有瓶颈1N和瓶身1B的收集瓶，瓶身1B的横截面面积大于瓶颈1N的横截面面积，优选地，瓶身1B的横截面面积是瓶颈1N的横截面面积的100倍至15倍。

这里，瓶身1B的横截面面积可以指瓶身1B的最大的横截面面积，或者指瓶身1B的直径或尺寸均匀的主体部分的横截面面积。瓶颈1N的横截面面积可以指瓶颈1N的最大的横截面面积，或者指瓶颈1N的直径或尺寸均匀的主体部分的横截面面积。

在图1所示的示例中，瓶身1B的横截面面积是指瓶身1B的中间的直筒部分的横截面面积，瓶颈1N的横截面面积是指除了瓶颈1N的后述缩径部17、第一溢流口13、第二溢流口14及锥形的顶部之外的主体部分的横截面面积。

气体收集瓶1可以具有供液体流入流出的液体出入口11、供从液体中挥发出来的气体从气体收集瓶1排出的排气口12、供液体溢流以确定进入气体收集瓶1内的液体的量的第一溢流口13、第二溢流口14、以及供吹扫管插入的第一插入口15、第二插入口16。

具体地，为了便于排样清洗从而实现连续的进样，气体收集瓶1的瓶身1B的底部设置成包括从周缘向中间向下方倾斜的倾斜壁，将液体出入口11设置于倾斜壁的最低处(本实施方式中为中央)。

如图2所示，液体可以通过与液体出入口11连通的进样流路81流入气体收集瓶1并通过与液体出入口11连通的排样流路82流出气体收集瓶1。为了便于控制液体的流入流出，可以将进样流路81和排样流路82连接到第一电磁阀2。第一电磁阀2可以是三通阀，其三个接口分别连接进样流路81、排样流路82以及总液体流路83。总液体流路83连接到液体出入口11。

在进样时，第一电磁阀2切换到进样流路81，此时进样流路81打开而排样流路82关闭，液体在外置的泵(未图示)的作用下进入气体收集瓶1。在排样清洗时，第一电磁阀2切换到排样流路82，此时进样流路81关闭而排样流路82打开，液体排出气体收集瓶1。特别地，本申请的外置的泵可以采用蠕动泵，这样由于蠕动泵的截止阀功能，液体在进入气体收集瓶1后不会由于重力作用而向进样流路81回流，并且，由于液体只经过泵体内的软管而不会污染泵体，更换软管就可输送不同液体。可以实现快速的样品切换，减少整个装置的使用成本。这里，外置的用于进水的泵也可以不是蠕动泵而是其他不带截止阀功能的泵，此时，可以通过作为三通阀的第一电磁阀2来使总液体流路83关闭，从而液体在进入气体收集瓶1后不会由于重力作用而向进样流路81回流。

如图1所示，在气体收集瓶1的瓶颈1N的下半部分的侧面设有第一溢流口13，第一溢流口13在上下方向上与液体出入口11分开的距离为H1。在气体收集瓶1的瓶颈1N的上半部分的侧面设有第二溢流口14，第二溢流口14在上下方向上与液体出入口11分开的距离为H2。同时，在第一溢流口13与第二溢流口14之间的大致中间位置处设有直径缩小的缩径部17，缩径部17在上下方向上与第二溢流口14分开的距离为H3。这里，缩径部17的尺寸被构造成允许第一吹扫管6穿过，而不允许第一吹扫管6和第二吹扫管7同时穿过。由此，可以通过在一个装置中设置三种液体容量来实现不同浓度的液体的吹扫。

此外，与第一溢流口13连通的第一溢流流路84连接到排样流路82。在第一溢流流路84上设有作为第二开闭装置的第二电磁阀3，通过第二电磁阀3控制第一溢流口13的开闭。

此外，与第二溢流口14连通的第二溢流流路85连接到第一溢流流路84。在第二溢流流路85上设有作为第三开闭装置的第三电磁阀4，通过第三电磁阀4控制第二溢流口14的开闭。

由此，可以实现自动定量进样、清洗、排水，可以连续进样，适用于在线测量设备。

为了供后述的吹扫管插入，在气体收集瓶1的瓶颈1N的顶部中心设有第一插入口15，在第一插入口15的侧方且在第二溢流口14的上方，在瓶颈1N设有第二插入口16。

为了实现不同高度的吹扫，将第一吹扫管6经由第一插入口15插入至瓶身1B，将第二吹扫管7经由第二插入口16插入至瓶颈1N中，且第二吹扫管7的插入瓶颈1N的一端位于第二溢流口14与缩径部17之间。

这里，第一吹扫管6可以固定或可移除及可更换地连接到第一插入口15，第二吹扫管7可以固定或可移除及可更换地连接到第二插入口16。

如图3所示，第一吹扫通路86与第一吹扫管6连通，第二吹扫通路87与第二吹扫管7连通。第一吹扫通路86和第二吹扫通路87均连接到第四电磁阀5。这里，第四电磁阀5可以是三通阀，其三个接口分别连接第一吹扫通路86、第二吹扫通路87以及总气体通路88。总气体通路88连通吹扫气源。

由此，可以通过切换吹扫管在同一个收集瓶中切换大小进样量，增加了测量的动态范围。

为了将收集到的气体排出到未图示的分析装置，在气体收集瓶1的靠近顶部的侧面设计一个排气管18。如图4所示，排气管18设置有排气口12，排气管18在靠近排气口12的位置具有直径扩大的球状的扩径部181。在扩径部181设置有与大气连通的大气连接口182。

排气管18可以与瓶颈1N一体形成。或者，排气管18和瓶颈1N可以独立形成，然后将排气管18连接到瓶颈1N，此时，排气管18连接到瓶颈1N上的排气口。

由此，通过追加大气连接口，保证了加热顶空/吹扫捕集时瓶内压力和大气平衡，减少压力变化对测量结果的影响，并且通过增加圆泡形状的扩径部，防止吹扫时的泡沫进入后端而造成污染。

以下，对本申请的气体收集装置的各种工作模式进行说明。

(第一吹扫模式)

第一吹扫模式适用于液体浓度较低的情况。在第一吹扫模式下，采用第一吹扫管6和第二溢流口14的组合。

具体地，第一电磁阀2切换到进样流路81，第二电磁阀3关闭，第三电磁阀4打开，第四电磁阀5使第一吹扫管6和第二吹扫管7关闭。此时，液体在外置的蠕动泵的作用下进入气体收集瓶1直到液体从第二溢流口14流出并依次经由第二溢流流路85和第一溢流流路84流入排样流路82。

完成上述高度为H2的定量时，操作员观察到或者传感器检测到有液体从排样流路82流出，将蠕动泵停止或者通过第一电磁阀2使总液体流路83关闭，将第三电磁阀4关闭，将第四电磁阀5切换到第一吹扫通路86。惰性吹扫气(氮气/氩气或其他气体)通过第四电磁阀5进入第一吹扫管6进行鼓泡吹扫，气体从排气口12进入后端的捕集浓缩装置或者分析仪。大气连接口182保证后端的气压始终维持在和大气压相等的水平。排气管18的扩径部181可以起到防止气泡进入后端的作用。

(第二吹扫模式)

第二吹扫模式也适用于液体浓度较低的情况。在第二吹扫模式下，采用第一吹扫管6和第一溢流口13的组合。

具体地，第一电磁阀2切换到进样流路81，第二电磁阀3打开，第三电磁阀4关闭，第四电磁阀5使第一吹扫管6和第二吹扫管7关闭。此时，液体在外置的蠕动泵的作用下进入气体收集瓶1直到液体从第一溢流口13流出并经由第一溢流流路84流入排样流路82。

完成上述高度为H1的定量时，操作员观察到或者传感器检测到有液体从排样流路82流出，将蠕动泵停止或者通过第一电磁阀2使总液体流路83关闭，将第二电磁阀3关闭，将第四电磁阀5切换到第一吹扫通路86。惰性吹扫气(氮气/氩气或其他气体)通过第四电磁阀5进入第一吹扫管6进行鼓泡吹扫，气体从排气口12进入后端的捕集浓缩装置或者分析仪。大气连接口182保证后端的气压始终维持在和大气压相等的水平。排气管18的扩径部181可以起到防止气泡进入后端的作用。

(第三吹扫模式)

第三吹扫模式适用于液体浓度较高的情况，例如，可以、但不限于用于低浓度吹扫后发现捕集管/分析仪饱和后进行的再测量。在第三吹扫模式下，采用第二吹扫管7和第二溢流口14的组合。

具体地，第一电磁阀2切换到进样流路81，第二电磁阀3关闭，第三电磁阀4打开，第四电磁阀5使第一吹扫管6和第二吹扫管7关闭。此时，液体在外置的蠕动泵的作用下进入气体收集瓶1直到液体从第二溢流口14流出并依次经由第二溢流流路85和第一溢流流路84流入排样流路82。

完成上述高度为H3的定量时，操作员观察到有或者传感器检测到液体从排样流路82流出，将蠕动泵停止或者通过第一电磁阀2使总液体流路83关闭，将第三电磁阀4关闭，将第四电磁阀5切换到第二吹扫通路87。惰性吹扫气(氮气/氩气或其他气体)通过第四电磁阀5进入第二吹扫管7进行鼓泡吹扫，气体从排气口12进入后端的捕集浓缩装置或者分析仪。

此时，因为瓶颈1N的缩径部17的直径很小加之第二吹扫管7比较短，被吹扫的液体可以大致认为是从瓶颈的缩径部17到第二溢流口14之间的容量。

大气连接口182保证后端的气压始终维持在和大气压相等的水平。排气管18的扩径部181可以起到防止气泡进入后端的作用。

(排样清洗模式)

在排样清洗模式下，将第一电磁阀2切换到排样流路82，将第四电磁阀5切换到第二吹扫通路87，周期性地打开第二电磁阀3和第三电磁阀4。气体收集瓶1中液体因为重力和吹扫气的正压从排样流路82排出。

另一方面，吹扫气也可以排空上次测量中残留下来的挥发或者半挥发气体。如果有特别要求需要清洗的，可以重复上述过程。或者，也可以用外置的泵注入清水进行清洗。或者，也可以在清洗时先关闭第二电磁阀3和第三电磁阀4，控制进清水时间(水量)，保证清水的液面高于第一溢流口13或第二溢流口14，对整个收集瓶进行浸泡或者多次冲洗。

通过采用上述技术方案，根据本申请的气体收集瓶和气体收集装置至少具有如下优点。

(1)通过将气体收集瓶设置成具有横截面面积较大的瓶身和横截面面积较小的瓶颈，便于较大地进样并且便于收集气体。通过在瓶颈上设置仅能供一个吹扫管通过的缩径部，可以在液体浓度变化大时，不更换气体收集瓶，从而连续进样，适用于在线测量设备。

(2)通过设置在高度方向上位于缩径部两侧的第一溢流口和第二溢流口，可以实现自动定量进样。

(3)通过在排气管上设置大气连接口，保证了瓶内压力和大气平衡，减少压力变化对测量结果的影响。

(4)通过在大气连接口处增加直径扩大的扩径部，在吹扫过程中产生气泡时，气泡膜因为截面积变化，张力和厚度也会变化，会加速消失，从而减少了进入后端的设备的气泡。

(5)通过电磁阀动作和增加的溢流口，实现自动定量进样、清洗、排水，可以连续进样，适用于在线测量设备。

应当理解，上述实施方式仅是示例性的，不用于限制本申请。本领域技术人员可以在本申请的教导下对上述实施方式做出各种变型和改变，而不脱离本申请的范围。

(i)例如，虽然在本实施方式中，气体收集瓶应用于吹扫捕集的顶空分析方法。但是本申请不限于此，也可以适当变更以应用于顶空加热加压模式。例如，在顶空加热加压模式下，将第一吹扫管和第二吹扫管关闭，当液体达到第一溢流口即高度H1后，对气体收集瓶进行加热，通过分析仪后的泵(未图示)抽取定量气体进入检测器检测。此时，可以在大气连接口追加作为第一开闭装置的电磁阀，以在顶空过程中防止气体流出。

(ii)例如，虽然在本实施方式中，气体收集瓶设有两个溢流口和两个吹扫管，但是本申请不限于此，可以设置一个或多个溢流口以及一个或多个吹扫管，或者也可以不设置溢流口，通过传感器等来进行定量，或者通过设置在气体收集瓶上的刻度来目视定量。

(iii)例如，虽然在本实施方式中，通过一个口、即液体出入口来进行样品的流入和排出，但是本申请不限于此，也可以单独设置一个设于气体收集瓶的底部的液体流出口和一个设于气体收集瓶的侧面的液体流入口。

(iv)例如，虽然在本实施方式中，气体收集瓶具有控制第一溢流口开闭的第二电磁阀3和控制第二溢流口开闭的第三电磁阀4，但是本申请不限于此，也可以设置盖子、塞子等其他开闭装置来控制溢流口开闭。

Claims (12)

1.一种用于气体收集装置的气体收集瓶，其特征在于，包括：

瓶身和瓶颈，所述瓶身的横截面面积比所述瓶颈的横截面面积大；

液体流入口，所述液体流入口供液体流入所述气体收集瓶；

液体流出口，所述液体流出口位于所述瓶身的底部，并且供液体流出所述气体收集瓶；

排气口，所述排气口供从液体中挥发出来的气体从所述气体收集瓶排出；以及

高度不同的多个溢流口，所述多个溢流口设于所述瓶身和/或所述瓶颈的侧面。

2.根据权利要求1所述的气体收集瓶，其特征在于，

所述多个溢流口包括在所述瓶身和/或所述瓶颈的侧面设置的一个或多个第一溢流口。

3.根据权利要求2所述的气体收集瓶，其特征在于，

所述多个溢流口包括在所述瓶颈的侧面设置的一个或多个第二溢流口，所述第二溢流口设于高于所述第一溢流口的位置。

4.根据权利要求3所述的气体收集瓶，其特征在于，

在所述瓶颈的顶部中心设有用于插入第一吹扫管的第一插入口，在所述第一插入口的侧方，且在所述第二溢流口的上方，所述瓶颈设有用于插入第二吹扫管的第二插入口。

5.根据权利要求4所述的气体收集瓶，其特征在于，

在所述瓶颈设有缩径部，所述缩径部位于所述第一溢流口与所述第二溢流口之间。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的气体收集瓶，其特征在于，

所述瓶身的底部包括从周缘向中心向下倾斜的倾斜壁，

所述瓶身的最大横截面面积是所述瓶颈的横截面面积的100倍至15倍。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的气体收集瓶，其特征在于，

还包括排气管，所述排气管连接到或设置有所述排气口，在所述排气管上设置有能够与大气连通的大气连接口。

8.根据权利要求7所述的气体收集瓶，其特征在于，

在所述排气管的与所述大气连接口相连的位置处设有直径扩大的扩径部。

9.根据权利要求8所述的气体收集瓶，其特征在于，

在所述大气连接口设有第一开闭装置，所述第一开闭装置用于控制所述大气连接口的开闭。

10.一种气体收集装置，其特征在于，

包括权利要求1至9中任一项所述的气体收集瓶。

11.一种气体收集装置，其特征在于，包括：

权利要求3至5中任一项所述的气体收集瓶；

第二开闭装置，所述第二开闭装置用于控制所述第一溢流口的开闭；以及

第三开闭装置，所述第三开闭装置用于控制所述第二溢流口的开闭。

12.一种气体收集装置，其特征在于，包括：

权利要求5所述的气体收集瓶；

第一吹扫管，所述第一吹扫管经由所述第一插入口插入到所述瓶身内；以及

第二吹扫管，所述第二吹扫管经由所述第二插入口插入到所述瓶颈中，所述第二吹扫管的插入所述瓶颈中的一端位于所述第二溢流口与所述缩径部之间，

所述缩径部的尺寸被构造成允许所述第一吹扫管穿过，而不允许所述第一吹扫管和所述第二吹扫管同时穿过。

Images