專利名稱：溶解氣定量脫氣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種溶解氣定量脫氣裝置，特別是一種應(yīng)用于地震地下水前兆自動(dòng)化觀測(cè)系統(tǒng)的溶解氣定量脫氣裝置。
地下水動(dòng)態(tài)觀測(cè)是近30多年來國內(nèi)外探索地震預(yù)報(bào)的主要前兆手段之一，地下水中某些溶解氣組分(如氡、汞、氦、氫等)含量的動(dòng)態(tài)變化又是地震地下水前兆觀測(cè)的一部分主要內(nèi)容。由于現(xiàn)有這些氣體組分觀測(cè)儀器的傳感器都僅適用于氣相介質(zhì)，因此其觀測(cè)方法中都存在把被測(cè)水樣中溶解氣轉(zhuǎn)換成氣態(tài)樣品的脫氣步驟。目前已有的可實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動(dòng)脫氣的脫氣裝置，均存在不能使配套的氣體自動(dòng)觀測(cè)儀器定量地連續(xù)自動(dòng)測(cè)量出被測(cè)水樣中相關(guān)溶解氣真實(shí)濃度的缺陷，而且還普遍存在脫氣效率低且不穩(wěn)定、環(huán)境溫度影響無法定量修正等不足。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種溶解氣定量脫氣裝置，它可利用流經(jīng)該裝置的被測(cè)水樣，制備定量體積的與被測(cè)水樣建立溶解平衡關(guān)系的相關(guān)溶解氣組分氣態(tài)樣品，以利用戶進(jìn)一步測(cè)量出被測(cè)水樣中相關(guān)溶解氣的真實(shí)濃度。
本實(shí)用新型是這樣構(gòu)成的，它包括擴(kuò)散器和鼓泡脫氣循環(huán)管路，擴(kuò)散器由上部具有進(jìn)水口的容器和與容器底部相連通的排水管構(gòu)成，排水管的排水口與容器內(nèi)的水位線位于同一高度，容器的上部設(shè)有一根與大氣相通的泄壓支管；鼓泡脫氣循環(huán)管路由采樣器、氣泵及輸氣管串接構(gòu)成，其輸氣管的鼓氣端口伸入擴(kuò)散器的底部，輸氣管的吸氣端口與擴(kuò)散器的頂部相連通。
工作時(shí)，被測(cè)水樣(如含有氡的地下水)持續(xù)經(jīng)擴(kuò)散器的進(jìn)水口流入容器后再經(jīng)排水管流出，于此同時(shí)，在氣泵驅(qū)動(dòng)下，處在通路狀態(tài)下的鼓泡脫氣循環(huán)管路內(nèi)和擴(kuò)散器上部氣腔內(nèi)作為載氣的常壓空氣流，對(duì)擴(kuò)散器下部不斷更新的水樣，進(jìn)行循環(huán)鼓泡，直至被測(cè)溶解氣組分達(dá)到溶解平衡狀態(tài)。
最后，用戶只要通過測(cè)定由采樣器提供的定量體積氣態(tài)樣品中相關(guān)溶解氣組分的濃度，以及擴(kuò)散器內(nèi)水—?dú)舛嗥胶怏w系的溫度，便可根據(jù)溶解平衡關(guān)系式換算出被測(cè)水樣中相關(guān)溶解氣組分的濃度。較之已有的脫氣裝置而言，本實(shí)用新型具有定量采集方便，且快捷的顯著優(yōu)點(diǎn)。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型予以具體描述。


圖1是實(shí)施例構(gòu)造示意圖。
參照附圖，本實(shí)用新型包括擴(kuò)散器和鼓泡脫氣循環(huán)管路，擴(kuò)散器由上部具有進(jìn)水口1的容器和與容器底部相連通的排水管2構(gòu)成，排水管的排水口16與容器內(nèi)的水位線位于同一高度，容器的上部設(shè)有一根與大氣相通的泄壓支管4(泄壓支管4的作用是既有利于擴(kuò)散器上部氣腔和鼓泡脫氣循環(huán)管路內(nèi)保持常壓，同時(shí)又可避免或減少被測(cè)氣體組分的擴(kuò)散損失)；鼓泡脫氣循環(huán)管路由采樣器5、氣泵S1及輸氣管串接構(gòu)成，其輸氣管的鼓氣端口6伸入擴(kuò)散器的底部，輸氣管的吸氣端口7與擴(kuò)散器的頂部相連通。
為了有利于精確地定量采樣，采樣器5的出氣口和進(jìn)氣口上分別設(shè)有氣閥F1和F2。
為了有利于氣路通暢和清除冷凝水，上述采樣器5的管狀內(nèi)腔呈傾斜狀，其設(shè)有氣閥F1的出氣口位于該傾斜狀內(nèi)腔的低端底部；擴(kuò)散器的上部氣腔內(nèi)，位于進(jìn)水口1上方、泄壓支管4的管口下方處設(shè)有具有通氣孔(或槽)的擋水板8，排水管2的排水口16上連接有一與泄壓支管相連通的開口朝上的通氣管3，擴(kuò)散器頂部吸氣管端口7至氣閥F2之間的管路上串接有截水室9。
為了有利于輸送采樣器5內(nèi)的氣態(tài)樣品供觀測(cè)儀器檢測(cè)，上述采樣器的進(jìn)、出氣口上還設(shè)有分別與氣閥F2和F1相并列的氣閥F3和F4，所述的氣閥F3和F4的另一端口，分別聯(lián)接有一根輸氣管，其端口10和端口11與外部的氣體觀測(cè)儀器探測(cè)裝置相聯(lián)接，其中一根輸氣管上串接有氣泵S2。
為了有利于對(duì)配套使用的外部氣體觀測(cè)儀器探測(cè)裝置在一次觀測(cè)結(jié)束后以新鮮空氣進(jìn)行換氣，以備下一次送樣測(cè)試，上述兩根與外部的氣體觀測(cè)儀器探測(cè)裝置相連接的輸氣管上分別串接有三通12和三通13，其中與氣泵S2串接在同一根輸氣管上的三通12，位于氣泵S2至采樣器之間的輸氣管上，兩個(gè)三通的支管分別聯(lián)接有氣閥F5和F6。
為了有利于避免送樣氣流把采樣器內(nèi)可能存在的冷凝水帶入相連接的外部觀測(cè)儀器探測(cè)裝置內(nèi)，上述氣泵S2的出氣口與氣閥F4相連接(也可于另一根輸氣管上，氣泵S2的進(jìn)氣口與氣閥F3相連接)，使送樣氣流在采樣器的傾斜狀內(nèi)腔中呈從低位往高位走向。
為了有利于精確計(jì)量被測(cè)氣樣體積，氣閥F3與F6之間、以及氣閥F4與F5之間的通道容積設(shè)為盡量小。
在使用安裝時(shí)，擴(kuò)散器放置于采樣器下方，鼓泡脫氣循環(huán)管路的輸氣管盡量呈豎向走向，使其中的氣流走向盡量呈上、下行方向；配套使用的外部氣體觀測(cè)儀器探測(cè)裝置放置于采樣器上方，探測(cè)裝置的出氣口朝下并使其處在探測(cè)裝置內(nèi)腔的最低位，探測(cè)裝置進(jìn)、出氣口分別與輸氣管端口10和端口11聯(lián)接形成閉合的送樣循環(huán)氣路；氣閥F5的端口14和氣閥F6的端口15應(yīng)避免堵塞，其中端口14為換氣時(shí)的出氣口，可加接一排氣管并引出室外；配套使用的外部測(cè)溫儀探頭從通氣管3的開口處插入并置入排水管2中，并仍應(yīng)保持通氣管3的開口與大氣相通；與氣體自動(dòng)觀測(cè)儀器配套使用進(jìn)行自動(dòng)化連續(xù)觀測(cè)時(shí)，對(duì)其中的各氣閥和氣泵按照相應(yīng)程序進(jìn)行自動(dòng)控制所需的時(shí)控器，可由該溶解氣定量脫氣裝置生產(chǎn)廠家配妥。
本實(shí)用新型實(shí)施例工作過程如下①制備溶解平衡態(tài)氣樣。讓被測(cè)水樣(如含有氡的地下水)持續(xù)經(jīng)擴(kuò)散器的進(jìn)水口1流入容器后再經(jīng)排水管2流出，打開氣閥F1和F2，于此同時(shí)，啟動(dòng)氣泵S1驅(qū)動(dòng)氣流沿鼓泡脫氣循環(huán)管路對(duì)不斷更新的被測(cè)水樣進(jìn)行循環(huán)鼓泡，直至擴(kuò)散器內(nèi)水—?dú)舛囿w系中被測(cè)溶解氣組分(如氡)達(dá)到溶解平衡狀態(tài)，適時(shí)測(cè)量擴(kuò)散器內(nèi)被測(cè)水樣溫度t。此時(shí)采樣器內(nèi)氣樣氡濃度C氣與被測(cè)水樣氡濃度C水的關(guān)系為C水/C氣＝α(t)(1)式中α(t)為氡的溶解度系數(shù)。環(huán)境溫度對(duì)脫氣過程的影響已在式(1)關(guān)系中得以修正。
②采樣與送樣檢測(cè)。關(guān)閉氣泵S1結(jié)束鼓泡，關(guān)閉氣閥F1和F2，容積為Vg的采樣器5完成定量采樣。打開氣閥F3和F4，采樣器5被切換至總?cè)莘e為VG的送樣循環(huán)氣路，啟動(dòng)氣泵S2，將采樣器5內(nèi)體積為Vg的氣樣均勻分布到串接了容積為V探的測(cè)氡儀探測(cè)裝置的送樣循環(huán)氣路中(此前測(cè)氡儀探測(cè)裝置本底脈沖計(jì)數(shù)率N0已經(jīng)測(cè)定)。關(guān)閉氣泵S2和氣閥F3、F4，完成送樣。此時(shí)測(cè)氡儀探測(cè)裝置內(nèi)氡濃度C探與采樣器內(nèi)初始?xì)鈽与睗舛菴氣的關(guān)系為C氣Vg＝C探VG(2)由式(1)和式(2)有如下關(guān)系C水＝C探α(t)VG/Vg(3)經(jīng)測(cè)量測(cè)氡儀探測(cè)裝置內(nèi)氡濃度C探，由式(3)可計(jì)算得到被測(cè)水樣溶解氡濃度C水值。由于測(cè)氡儀給出的C探計(jì)算公式為C探＝K(N-N0)/V探(4)式中K為儀器常數(shù)，N為樣品測(cè)量脈沖計(jì)數(shù)率，故有C水＝K(N-N0)α(t)VG/VgV探(5)據(jù)式(3)或式(5)即可對(duì)被測(cè)水樣溶解氡濃度給出定量表達(dá)。
③換氣步驟。氣樣測(cè)量讀數(shù)結(jié)束后，開啟氣閥F5、F6和氣泵S2，對(duì)測(cè)氡儀探測(cè)裝置及其輸氣管進(jìn)行換氣，然后關(guān)閉氣泵S2和氣閥F5、F6，結(jié)束換氣，以備測(cè)氡儀在下一次觀測(cè)前測(cè)量探測(cè)裝置本底。如果需要亦可在間隔一定時(shí)間后重復(fù)二次換氣。換氣步驟與鼓泡步驟可重迭。
④除水步驟。包含二種不同作用方式的動(dòng)作，其一是在對(duì)氣態(tài)樣品測(cè)量結(jié)束后開始換氣步驟前，開啟氣泵S2及氣閥F2、F4和F6，使氣流從F6沿探測(cè)器、S2、F4、采樣器、F2、截水室9進(jìn)入擴(kuò)散器后經(jīng)泄壓支管排向大氣。在此過程中，既可把鼓泡脫氣循環(huán)管路的氣流上行管內(nèi)可能存在的冷凝水排入擴(kuò)散器內(nèi)，又可把泄壓支管內(nèi)可能存在的冷凝水排到擴(kuò)散器的排水管內(nèi)。其二是在循環(huán)鼓泡步驟開始前，先開啟氣閥F1和氣泵S1，使采樣器內(nèi)形成負(fù)壓，而擴(kuò)散器內(nèi)上部氣腔形成瞬間正壓，數(shù)秒鐘后開啟氣閥F2，使擴(kuò)散器內(nèi)上部氣腔形成瞬間負(fù)壓，數(shù)秒鐘后再關(guān)閉氣閥F2，如此重復(fù)數(shù)次，使擴(kuò)散器內(nèi)上部氣腔產(chǎn)生“壓力振蕩”，從而對(duì)泄壓支管內(nèi)氣柱施加來回沖擊力，促使泄壓支管以及鼓泡脫氣循環(huán)管路內(nèi)可能滯留的冷凝水順利排除。另外，在循環(huán)鼓泡過程中，沿采樣器傾斜狀內(nèi)腔高端往低端走向的氣流，可順利將采樣器內(nèi)及鼓泡脫氣循環(huán)管路的氣流下行管內(nèi)可能存在的冷凝水帶入擴(kuò)散器內(nèi)。
在配套自動(dòng)測(cè)氡儀進(jìn)行連續(xù)自動(dòng)觀測(cè)的情況下，上述各氣閥與氣泵的開啟和關(guān)閉動(dòng)作，由預(yù)先配妥的時(shí)控器按照相應(yīng)的工作程序控制執(zhí)行，并根據(jù)設(shè)定的工作周期循環(huán)執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)周期性的連續(xù)自動(dòng)觀測(cè)。
本實(shí)用新型的實(shí)施例構(gòu)思新穎、原理科學(xué)、設(shè)計(jì)合理、測(cè)量精確，其應(yīng)用前景樂觀。
權(quán)利要求1.一種溶解氣定量脫氣裝置，其特征在于包括擴(kuò)散器和鼓泡脫氣循環(huán)管路，擴(kuò)散器由上部具有進(jìn)水口的容器和與容器底部相連通的排水管構(gòu)成，排水管的排水口與容器內(nèi)的水位線位于同一高度，容器的上部設(shè)有一根與大氣相通的泄壓支管；鼓泡脫氣循環(huán)管路由采樣器、氣泵S1及輸氣管串接構(gòu)成，其輸氣管的鼓氣端口伸入擴(kuò)散器的底部，輸氣管的吸氣端口與擴(kuò)散器的頂部相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶解氣定量脫氣裝置，其特征在于采樣器的出氣口和進(jìn)氣口上分別設(shè)有氣閥F1和氣閥F2。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的溶解氣定量脫氣裝置，其特征在于所述的采樣器的管狀內(nèi)腔呈傾斜狀，其設(shè)有氣閥F1的出氣口位于該傾斜狀內(nèi)腔的低端底部；擴(kuò)散器的上部氣腔內(nèi)，位于進(jìn)水口上方、泄壓支管管口下方處設(shè)有具有通氣孔(或槽)的擋水板；排水管的排水口上連接有一與泄壓支管相連通的開口朝上的通氣管；聯(lián)接于擴(kuò)散器頂部的輸氣管吸氣端口至氣閥F2之間的管路上串接有截水室。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的溶解氣定量脫氣裝置，其特征在于所述的采樣器的進(jìn)、出氣口上還設(shè)有分別與氣閥F2和F1相并列的氣閥F3和F4，所述的氣閥F3和F4的另一端口，分別連接有一根輸氣管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的溶解氣定量脫氣裝置，其特征在于所述的分別與氣閥F3和F4相連接的二根輸氣管，其中一根輸氣管上串接有氣泵S2。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的溶解氣定量脫氣裝置，其特征在于所述的分別與氣閥F3和F4相連接的二根輸氣管上分別串接有一個(gè)三通，其中與氣泵S2串接在同一輸氣管上的三通，位于氣泵S2至采樣器之間的輸氣管上，二個(gè)三通的支管分別聯(lián)接有氣閥F5和F6。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的溶解氣定量脫氣裝置，其特征在于氣泵S2的出氣口與氣閥F4相連接，或者，氣泵S2的進(jìn)氣口與氣閥F3相連接。
專利摘要本實(shí)用新型是一種溶解氣定量脫氣裝置，包括擴(kuò)散器和鼓泡脫氣循環(huán)管路，擴(kuò)散器由上部具有進(jìn)水口的容器和與容器底部相連通的排水管構(gòu)成，排水管的排水口與容器內(nèi)的水位線位于同一高度，容器的上部設(shè)有一根與大氣相通的泄壓支管；鼓泡脫氣循環(huán)管路由采樣器、氣泵及輸氣管串接構(gòu)成，其輸氣管的鼓氣端口伸入擴(kuò)散器的底部，輸氣管的吸氣端口與擴(kuò)散器的頂部相連通。它可制備出定量體積的與被測(cè)水樣建立溶解平衡關(guān)系的相關(guān)溶解氣組分氣態(tài)樣品。
文檔編號(hào)G01N1/28GK2532473SQ0222894
公開日2003年1月22日 申請(qǐng)日期2002年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月2日
發(fā)明者蔡作馨, 史粦華, 楊鼎鴻 申請(qǐng)人:福建省地震局, 蔡作馨, 史粦華, 楊鼎鴻