專利名稱：一種可同時測定氣體中氧氣和氮氣的氣相色譜儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種氣相色譜儀，尤其是一種可同時測定氧氣和氮氣的氣相色譜儀。
背景技術：
隨著新技術的發展，氣相色譜分析方法作為成熟的氣體檢測分析方法被廣泛應 用，可以同時分析氧氣、氮氣等多種氣體，并起到了積極重要的作用。為了測定氧氣、氮氣氣體，如圖1所示，常規氣相色譜儀包含通過氣路連接管線連 接的切換閥1、色譜柱2與檢測器3，及通過網路連接所述的檢測器3的數據處理系統4。該 常規氣相色譜儀采用一根色譜柱和一個熱導檢測器進行檢測，利用色譜柱對混合氣體進行 分離，熱導檢測器進行檢測，數據處理系統進行分析處理得到測定數據。常規采用氣相色譜 儀的測定方法是將待分析的樣品氣通過切換閥1切入氣路中，用載氣將切入氣路中的樣 品氣帶入色譜柱2，利用樣品氣中的待測成份的分離特性不同，對樣品氣進行分析，將分離 后的樣品氣帶入檢測器3進行檢測，轉換成信號記錄，然后通過網路傳輸給數據處理系統， 完成測定分析。但是樣品氣中通常還有許多其他影響色譜柱分離的氣體，氮氣氧氣就不容 易被分離，而且其它氣體還會對氮氣和氧氣的分離產生干擾。而且，該常規氣相色譜儀的色 譜柱在長期工作時，存在著色譜柱污染等因素，不能準確地進行實時分析監測。
發明內容
本發明的目的是提供一種新型的分析氧氣、氮氣的氣相色譜儀，可以實時在線進 行氧氣、氮氣的分析測定，并且避免二氧化碳等氣體的存在對色譜分離的干擾。為了達到上述目的，本發明提供了一種可同時測定氣體中氧氣和氮氣的氣相色譜 儀，該氣相色譜儀包含色譜預柱、十一通拉桿閥、色譜主柱、熱導檢測器及數據處理系統， 所述的色譜預柱、十一通拉桿閥、色譜主柱、熱導檢測器依次通過氣路連接管線連接；所述 的數據處理系統與所述熱導檢測器通過網路連接。上述的可同時測定氣體中氧氣和氮氣的氣相色譜儀，其中，所述的十一通拉桿閥 包含拉桿閥套筒，及套設在拉桿閥套筒內的拉桿閥閥芯；所述的拉桿閥套筒與所述的拉 桿閥閥芯之間有空隙；所述的拉桿閥套筒分為十一個等距的環帶區域，每個環帶區域設置 有一個孔，所述的相鄰兩個環帶區域的軸向距離為d ；所述的每個孔連接一根管道；所述的 拉桿閥閥芯上等距設置有5個環狀凸起，所述環狀凸起能完全密封拉桿閥套筒與所述的拉 桿閥閥芯之間的空隙，起到類似隔板的作用。上述的可同時測定氣體中氧氣和氮氣的氣相色譜儀，其中，所述的凸起設置在距 離拉桿閥閥芯端部1. 5d的位置，所述的兩個相鄰凸起的軸向距離為dl，且dl=3d。上述的可同時測定氣體中氧氣和氮氣的氣相色譜儀，其中，所述的每個孔可以設 置在其所在環帶區域的任意位置。本發明的氣相色譜儀在一個系統內同時裝有兩根不同的色譜柱；利用一根色譜柱 (即色譜預柱)分離需要分析與影響分析的氣體，再用另外一根色譜柱(即色譜主柱)分離需要分析的樣品氣體，然后，通過熱導池檢測器和色譜軟件(即數據處理系統)測定和計算得 到氧氣和氮氣的濃度；而且，本發明采用十一通拉桿閥可以在進樣時，對整個氣相色譜儀的 氣路系統進行載氣沖洗，以避免色譜儀氣路系統中有前一次樣品氣的殘留污染，從而實現 實時分析監測的效果，并且不會受到其他氣體的干擾。本發明由于采用了上述的技術方案，使之與現有技術相比，具有以下的優點和積 極效果
1、通過聯用兩種不同色譜分離柱，根據不同的特性來分離并取舍各種氣體樣品，避免 了氣體干擾；
2.聯用兩種不同色譜分離柱，及設置十一通拉桿閥，切換進樣、分析狀態，并在進樣同 時對氣路系統進行沖洗，從而避免氣路系統中的氣體殘留污染，實現了連續實時監測的功 能。
圖1是現有技術的常規氣相色譜儀的示意圖。圖2是本發明的一種可同時測定氣體中氧氣和氮氣的氣相色譜儀的系統結構的 示意圖。圖3是本發明的一種可同時測定氣體中氧氣和氮氣的氣相色譜儀的十一通拉桿 閥的結構示意圖。圖4A是本發明的一種可同時測定氣體中氧氣和氮氣的氣相色譜儀分析狀態的流 程示意圖。圖4B是本發明的一種可同時測定氣體中氧氣和氮氣的氣相色譜儀進樣狀態的流 程示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖詳細說明本發明的具體實施方式
。如圖2所示，為本發明一種可同時測定氣體中氧氣和氮氣的氣相色譜儀，該氣相 色譜儀包含依次通過氣路連接管線連接的色譜預柱10、十一通拉桿閥20、色譜主柱30、熱 導檢測器40及與熱導檢測器40通過網路連接的數據處理系統50。檢測分析時，樣品氣體 經色譜預柱10初步分離出沒有干擾氣體的樣品氣，然后，通過十一通拉桿閥20切換，將除 去了干擾氣體的樣品氣經載氣帶入到色譜主柱30中，再次進行分離，然后通過熱導檢測器 40進行檢測，最后檢測信號通過網路進入數據處理系統50進行分析處理，以測定氣體中氧 氣和氮氣的含量。如圖3所示，為本發明所述的十一通拉桿閥20的結構示意圖，該十一通拉桿閥20 包含拉桿閥套筒21，及，套設在拉桿閥套筒21內的拉桿閥閥芯22，所述的拉桿閥套筒21 與所述的拉桿閥閥芯22之間有空隙；所述的拉桿閥套筒21分為十一個等距的環帶區域，每 個環帶區域設置有一個孔al-all，其中，相鄰兩個環帶區域之間的軸向距離為d，如，所述 的a9與alO所在的環帶區域距離為d。所述的每個孔都連通一根氣路管道。所述的拉桿閥閥芯22上等距設置有5個環狀凸起bl_b5，這些環狀凸起能完全密 封拉桿閥套筒21與所述的拉桿閥閥芯22之間的空隙。其中，所述的凸起bl設置在距離拉桿閥閥芯22端部1. 5d的位置，兩個相鄰凸起的軸向距離為dl，且dl=3d。所述的凸起可以 是固定焊接的環狀物，也可以是可拆卸的橡膠墊圈等密封圈。如圖4A及圖4B所示，為本發明的分析狀態及進樣狀態的氣路分析流程圖，其中， 相鄰環帶區域的兩個孔之間的虛線表示該兩個孔所在的環帶區域處于連通狀態；此處的載 氣70是氫氣。所述的每個孔af all都分別通過氣路管道與外界連通。所述的al、a8、all 分別通過管道與載氣70連通，形成第一通路pi、第二通路p2及第三通路p3 ；所述的a2、a5 分別與定量管60連通；所述的a3與樣品氣80連通；所述的a4、a7分別與大氣連通；所述 的a6、a9分別與色譜預柱10連通，所述的alO與色譜主柱30連通。如圖4A所示，此時，i^一通拉桿閥20的閥芯22處于拉出狀態，開始樣品氣分析 載氣70的第一通路pl，通過十一通拉桿閥20的al、a2，將定量管60中的樣品氣，通過十一 通拉桿閥20的a5、a6帶入到色譜預柱10進行初步分離，然后，除去了干擾氣體的樣品氣， 通過十一通拉桿閥20的a9、al0帶入到色譜主柱30中再次進行分離，分離的氣體進入熱導 檢測器40進行檢測，然后通過數據處理系統對檢測信號進行分析處理，完成對樣品氣中氧 氣和氮氣含量的測定；載氣70的第二通路p2，通過十一通拉桿閥20的a8、a7，直接放空； 此時，載氣70的第三通路p3處于封閉狀態；樣品氣80通過十一通拉桿閥20的a3、a4直接 放空。然后，將拉桿閥閥芯22推進，使其達到圖4B所示的狀態，開始對整個氣相色譜儀進 行沖洗，并開始進樣。如圖4B所示，此時是進樣狀態載氣70的第一通路pl密閉；載氣70的第二通路 p2通過i^一通拉桿閥20的a8、a9進入色譜預柱10，再通過i^一通閥20的a6、a7放空，完 成對色譜預柱10的反吹沖洗，以除去前一次的樣品氣殘留，避免污染后續待測樣品氣，便 于連續實時監測；載氣70的第三通路p3打開，通過十一通拉桿閥20的all、al0，對色譜主 柱30進行沖洗，以除去前一次的樣品氣殘留，便于連續實時監測；待檢測的樣品氣80通過 i^一通拉桿閥20的a3、a2進入定量管60，再通過通過i^一通拉桿閥20的a5、a4進行放 空，完成對定量管內的樣品氣沖洗，以除去上一次殘留的樣品氣，并對定量管進行新的樣品 氣填充。然后，拉出拉桿閥閥芯22，完成新的待測定樣品氣對定量管的填充。此時，處于樣 品分析狀態，如圖4A所示。通過上述方式，通過推進或拉出十一通拉桿閥閥芯，重復切換分析狀態、進樣狀 態，從而周期性地進行進樣、分析、再進樣、再分析的循環過程，實現本發明的連續實時監測 的測定功能。綜上所述，本發明通過增加色譜預柱進行初步分離對氮氣和氧氣測定造成干擾的 氣體，然后，通過十一通拉桿閥完成分析、進樣的切換，并能在進樣前對整個氣相色譜儀進 行載氣沖洗，避免前一次樣品氣殘留造成的誤差，從而，實現連續測定氧氣和氮氣的測定功 能，在樣品氣實時分析監測中有積極的作用。盡管本發明的內容已經通過上述優選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的 描述不應被認為是對本發明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容后，對于本發明的 多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護范圍應由所附的權利要求來限定。
權利要求
一種可同時測定氣體中氧氣和氮氣的氣相色譜儀，其特征在于，該氣相色譜儀包含色譜預柱(10)、十一通拉桿閥(20)、色譜主柱(30)、熱導檢測器(40)及數據處理系統(50)，所述的色譜預柱(10)、十一通拉桿閥(20)、色譜主柱(30)、熱導檢測器(40)依次通過氣路連接管線連接；所述的數據處理系統(50)與所述熱導檢測器(40)通過網路連接。
2.如權利要求1所述的可同時測定氣體中氧氣和氮氣的氣相色譜儀，其特征在于，所 述的十一通拉桿閥(20)包含拉桿閥套筒(21)，及套設在拉桿閥套筒(21)內的拉桿閥閥芯 (22)；所述的拉桿閥套筒(21)與所述的拉桿閥閥芯(22)之間有空隙；所述的拉桿閥套筒(21)分為十一個等距的環帶區域，每個環帶區域設置有一個孔 (al-all)，所述的相鄰兩個環帶區域的軸向距離為d ；所述的每個孔(al-all)連接一根管 道；所述的拉桿閥閥芯(22)上等距設置有5個環狀凸起(bl-b5)，所述環狀凸起能完全密 封拉桿閥套筒(21)與所述的拉桿閥閥芯(22)之間的空隙。
3.如權利要求2所述的可同時測定氣體中氧氣和氮氣的氣相色譜儀，其特征在于，所 述的凸起(bl)設置在距離拉桿閥閥芯(22)端部1.5d的位置，所述的兩個相鄰凸起的軸向 距離為dl，且dl=3d。
4.如權利要求2所述的可同時測定氣體中氧氣和氮氣的氣相色譜儀，其特征在于，所 述的每個孔(al-all)可以設置在其所在環帶區域的任意位置。
全文摘要
本發明涉及一種可同時測定氣體中氧氣和氮氣的氣相色譜儀，該氣相色譜儀包含色譜預柱、十一通拉桿閥、色譜主柱、熱導檢測器及數據處理系統，所述的色譜預柱、十一通拉桿閥、色譜主柱、熱導檢測器依次通過氣路連接管線連接；所述的數據處理系統與所述熱導檢測器通過網路連接。本發明提供的可同時測定氣體中氧氣和氮氣的氣相色譜儀，通過聯用兩種不同色譜分離柱，達到避免其他氣體干擾的功能，進一步地還通過設置十一通拉桿閥，切換進樣、分析狀態，并在進樣同時對氣路系統進行沖洗，從而避免氣路系統中的氣體殘留污染，實現了連續實時監測的功能。
文檔編號G01N30/02GK101975830SQ201010530190
公開日2011年2月16日 申請日期2010年11月3日 優先權日2010年11月3日
發明者楊文飛, 畢東杰, 趙要強 申請人:上海神開石油化工裝備股份有限公司;上海神開石油設備有限公司;上海神開石油科技有限公司