[發明專利]一種深海痕量氣體原位測量儀用進出樣裝置

有效

• 申請號: 202011138134.1
• 申請日: 2020-10-22
• 公開（公告）號: CN112456594B
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 許占堂;徐定一;曹文熙;張寧;楊躍忠;周雯;曾凱
• 申請（專利權）人: 中國科學院南海海洋研究所
• 主分類號: C02F1/20
• 分類號: C02F1/20;C02F1/44;G01N33/00;C02F101/32;C02F103/08
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 周友元;劉明星

本發明公開了一種深海痕量氣體原位測量儀用進出樣裝置，包括殼體，其中部設置隔板，將殼體分隔成用于脫氣的桶體一和用于排氣的桶體二；氣液分離棒，數量為兩個，分別安裝在桶體一和桶體二上，其包括端蓋、支撐棒、氣液分離膜和螺旋片；端蓋與殼體端部密閉連接，以封閉桶體，支撐棒采用多孔疏松材料制成，中心設置有腔體，支撐棒一端固定在端蓋上，另一端封閉，氣液分離膜包裹在支撐棒外側壁上，螺旋片套設在氣液分離膜外側。本發明既增大了海水與膜的接觸比，極大地縮短水氣分離的時間，實現深海痕量氣體的快速檢測，又將氣水分離和廢氣擴散排出同步進行，實現兩次測量之間無需等待，滿足了深海痕量氣體連續測量的需求。

技術領域

本發明涉及深海氣體檢測技術領域，具體涉及一種深海痕量氣體原位測量儀用進出樣裝置。

背景技術

目前，基于膜脫氣技術的深海原位氣體測量儀器，其配套的氣水分離裝置存在以下的不足：(1)滲透膜為片狀結構，與海水的有效接觸面積小，氣體提取效率低，以美國的LGR公司的某款深海原位甲烷腔衰蕩光譜檢測儀為例，單次測量時間4～5分鐘，滲透膜工作壽命僅4～7個小時，需頻繁開倉換膜，而頻繁開倉維護會影響氣密性導致進水的可能性，降低儀器安全性；(2)滲透膜直接作為儀器內外連接通道，為了保證滲透效率，滲透膜厚度一般在微米量級，在外力的作用下很容易發生破損，一旦滲透膜發生破損，海水會直接進入儀器內部，使儀器損壞；(3)深海原位氣體測量儀器在檢測過程中會產生廢氣(包括檢測完的氣體或新產生的氣體)，采用直接排氣的方式，為克服深海靜水壓力，則前級增壓裝置需要將廢氣增壓到與之相當的壓力，對于長期連續觀測，儀器的供電是通過儲蓄電池供電的，超高增壓泵排除廢氣將加速電量的損耗，隨著海水深度的增加，增壓泵的壓力越大將導致損耗增大，電池的消耗將導致儀器的使用時間變短。如果采用儲氣回收的方法，即將廢氣存儲，待儀器回收后于空氣中排氣，廢氣池容量的大小也顯然會限制深海原位氣體連續檢測時間。因此，常規的增壓排氣或者回收至水面排氣方式均無法滿足深海痕量氣體的長期連續觀測。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種深海痕量氣體原位測量儀用進出樣裝置，可極大縮短氣水分離時間，實現深海痕量氣體的快速檢測，同時，利用水中氣體含量不同其滲透壓變化的原理，將氣水分離和廢氣排出同步進行，滿足了深海痕量氣體長期連續測量的需求。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種深海痕量氣體原位測量儀用進出樣裝置，包括

殼體，其中部設置隔板，將殼體分隔成用于脫氣的桶體一和用于排氣的桶體二，隔板上設置有使桶體一單向連通至桶體二的單向閥；

氣液分離棒，數量為兩個，分別安裝在桶體一和桶體二上，其包括端蓋、支撐棒、氣液分離膜和螺旋片；

端蓋與桶體端部密閉連接，以封閉桶體，支撐棒采用多孔疏松材料制成，中心設置有腔體，支撐棒一端固定在端蓋上，另一端封閉，氣液分離膜包裹在支撐棒外側壁上，螺旋片套設在氣液分離膜外側，當氣液分離棒固定在桶體上時，殼體、螺旋片、氣液分離膜構成供液體流動的螺旋流道；

與桶體一連接的端蓋，中心設置有與支撐棒的腔體連通的氣體出口，外沿設置有與螺旋流道連通的液體入口，與桶體二連接的端蓋，中心設置有與支撐棒的腔體連通的氣體入口，外沿設置有與螺旋流道連通的液體出口。

進一步地，所述的液體入口連接有濾芯棒。用濾芯棒對待測海水進行初級過濾，減少大顆粒和生物體的引入所帶來的對裝置的污染。

進一步地，所述的液體出口連接有水泵。提供驅動力，使海水在桶體內部進行螺旋流動以與氣液分離膜充分接觸。

進一步地，所述的液體入口和液體出口均設置有銅網。銅網的設置，可防止微生物生長以堵塞管道。

進一步地，所述多孔疏松材料為濾氣石。在提高氣液分離膜承壓能力的同時，盡量縮小支撐棒的腔體的大小，以提高氣體滲透率。