一種氣相色譜儀的設(shè)計(jì)

鄭岳

摘 要：目前在使用氣相色譜儀分析天然氣時，采用的進(jìn)樣方法效率都比較低，而且檢測作業(yè)通常需要進(jìn)行多次，工作量大，并且氣袋與定量環(huán)以及注射器與進(jìn)樣口的配合質(zhì)量難以保證，人力物力消耗大;其次，混合氣體進(jìn)入色譜柱的壓力不穩(wěn)定，容易增加檢測結(jié)果的偏差。因此，針對上述氣相色譜儀在使用過程中所存在的技術(shù)問題，提出了一種設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡單、效率高且檢測結(jié)果準(zhǔn)確的一種氣相色譜儀。

關(guān)鍵詞：氣相色譜儀;設(shè)計(jì)

1.背景技術(shù)

氣相色譜儀，是指用氣體作為流動相的色譜分析儀器。其原理主要是利用物質(zhì)的沸點(diǎn)、極性及吸附性質(zhì)的差異實(shí)現(xiàn)混合物的分離。將分析樣品在進(jìn)樣口中氣化后，由載氣帶入色譜柱，通過對欲檢測混合物中組分有不同保留性能的色譜柱，使各組分分離，依次導(dǎo)入檢測器，以得到各組分的檢測信號。按照導(dǎo)入檢測器的先后次序，經(jīng)過對比，可以區(qū)別出是什么組分，根據(jù)峰高度或峰面積可以計(jì)算出各組分含量。目前，使用氣相色譜儀分析天然氣時，采用的進(jìn)樣方法有兩種，其一是通過人工擠壓采樣氣袋將天然氣樣品壓進(jìn)色譜儀定量環(huán)中，其二是使用注射器將天然氣樣品注入氣相色譜儀的進(jìn)樣口進(jìn)而完成對天然氣樣品的分析。這兩種方法的效率都比較低，而且檢測作業(yè)通常需要進(jìn)行多次，工作量大，并且氣袋與定量環(huán)以及注射器與進(jìn)樣口的配合質(zhì)量難以保證，人力物力消耗大;其次，混合氣體進(jìn)入色譜柱的壓力不穩(wěn)定，容易增加檢測結(jié)果的偏差。因此針對上述氣相色譜儀在使用過程中所存在的技術(shù)問題，提出一種設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡單、效率高且檢測結(jié)果準(zhǔn)確的一種氣相色譜儀很有必要。

2.設(shè)計(jì)方案

為了達(dá)到上述目的，本設(shè)計(jì)方案提供的一種氣相色譜儀，包括色譜儀本體，所述色譜儀本體上設(shè)置有進(jìn)樣口、載氣口和記錄儀，所述進(jìn)樣口的輸入端設(shè)置有六通閥，所述六通閥上設(shè)置有定量環(huán)，所述色譜儀本體的內(nèi)部設(shè)置有汽化室、色譜柱和檢測器，所述檢測器上設(shè)置有放氣口，所述汽化室與色譜柱之間依次設(shè)置有水分捕集阱、緩沖腔和阻尼器，所述緩沖腔的內(nèi)部設(shè)置有單向閥，所述緩沖腔與載氣口連通，所述色譜儀本體上設(shè)置有鋼瓶，所述鋼瓶的頂部設(shè)置有與定量環(huán)連接的注射管，所述注射管包括管身和設(shè)置在管身兩端并與其圓滑過渡的頸部，所述頸部的總長等于管身的長度，所述注射管的內(nèi)部設(shè)置有止逆球，所述鋼瓶的內(nèi)部設(shè)置有氣囊，所述氣囊與放氣口通過軟管連通，所述氣囊和放氣口之間設(shè)置有與軟管連接的氣泵。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)和積極效果在于：可利用上一次檢測排放的氣體和氣泵中的氣體作為下一次檢測提樣的動力，減少了工作量，而且能源利用率更高，同時，注射管的形狀有利于提高提樣的效率，密封性較好;利用緩沖腔和阻尼器能夠有效提高系統(tǒng)的平穩(wěn)性，有利于提高檢測效率。本設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡單，適合大規(guī)模推廣。

3.具體實(shí)施方式

為了能夠更清楚地理解本設(shè)計(jì)的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例做進(jìn)一步說明。實(shí)施例，如圖1、圖2和圖3所示，本設(shè)計(jì)提供的一種氣相色譜儀，包括色譜儀本體1，色譜儀本體1上設(shè)置有進(jìn)樣口2、載氣口3和記錄儀4，進(jìn)樣2的輸入端設(shè)置有六通閥5，六通閥5上設(shè)置有定量環(huán)6，色譜儀本體的內(nèi)部設(shè)置有汽化室7、色譜柱8和檢測器9，檢測器9上設(shè)置有放氣口10。在此基礎(chǔ)上，本裝置增加了能夠提高系統(tǒng)壓力穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)，并且利用系統(tǒng)中的能量來省去人力提樣的操作，并且對相應(yīng)的結(jié)構(gòu)做出改進(jìn)。

具體地，本實(shí)用新型在汽化室7與色譜柱8之間依次設(shè)置有水分捕集阱11、緩沖腔12和阻尼器13，緩沖腔12的內(nèi)部設(shè)置有單向閥，緩沖腔12與載氣口3連通。其中，水分捕集阱11用來除去樣品中的水分，可以減少色譜柱8的設(shè)計(jì)數(shù)量;緩沖腔12既是載氣與被測氣體均勻流出前的混合空間，也是平衡系統(tǒng)壓力的緩沖空間，再加上阻尼器13的緩沖作用則大大提高了系統(tǒng)壓力的平穩(wěn)性;緩沖腔的單向閥可以防止氣體倒流回六通閥5。

進(jìn)一步地，本裝置在色譜儀本體1上設(shè)置有鋼瓶14，鋼瓶14的頂部設(shè)置有與定量環(huán)6連接的注射管15，注射管15包括管身151和設(shè)置在管身兩端并與其圓滑過渡的頸部152，頸部152的總長等于管身151的長度，注射管15的內(nèi)部設(shè)置有止逆球153，鋼瓶15的內(nèi)部設(shè)置有氣囊16，氣囊16與放氣口10通過軟管連通，氣囊16和放氣口10之間設(shè)置有與軟管連接的氣泵17。這樣的話，從鋼瓶14中向定量環(huán)中補(bǔ)充樣品的動力可以是上一次檢測排放的氣體和氣泵中的氣體，將氣體補(bǔ)充到氣囊16中，增加氣囊體積在鋼瓶中的占比來迫使鋼瓶中的樣品輸出到注射管15中，注射管中的止逆球與注射管構(gòu)成一個單向閥來防止樣品倒流，從而減少了人力提樣（向定量環(huán)中注射樣品）的工作量，而且能源利用率更高;同時，注射管15的形狀使注射管起到加速器的作用，使樣品能夠順利補(bǔ)充到定量環(huán)中，有利于提高提樣的效率，注射管兩端的密封性較好，排除了很多人力提樣的不確定因素。

為了提高注射管兩端連接的密封性，本設(shè)計(jì)提供在注射管15的兩端設(shè)置有快速接頭154，兩個快速接頭分別插接在鋼瓶和定量環(huán)上的連接柱18中，連接柱18的內(nèi)部設(shè)置有膠圈19，連接柱的外部設(shè)置有活動螺帽20，活動螺帽20的外部套設(shè)有膠皮套21。其中，膠圈19是連接柱內(nèi)壁與快速接頭外壁的密封件，即第一道密封，活動螺帽20作為第二道密封結(jié)構(gòu)，膠皮套21作為第三道密封結(jié)構(gòu)，連接快，操作簡單，密封性好。需要說明的是，橡皮套可以在連接之前先捋到連接柱一端，連接時在包覆在活動螺帽上。

為了提高檢測效率，本設(shè)計(jì)提供的鋼瓶14容積為300～500ml，注射管15的容積為30～100ml。采用小型的鋼瓶和注射管，一方面能夠降低提樣難度，另一方面能夠節(jié)約樣品。

為了提高檢測的準(zhǔn)確性，載氣口與設(shè)置在色譜儀本體外部的載氣源22連通，載氣源和色譜儀本體之間設(shè)置有多功能捕集阱23、減壓閥24、流量閥25和流量計(jì)26。利用多功能捕集阱23將載氣中的烷烴類、水分、氧氣和二氧化碳等截留，流量閥25和流量計(jì)26則是控制載氣輸入量的元件，減壓閥24用來調(diào)節(jié)載氣通路中的壓力。