一种实验室用沼气收集装置

本实用新型涉及实验室收集技术领域，特别是涉及一种实验室用沼气收集装置。

背景技术：

目前，在各大高校或者研究所的实验室中，在进行沼气发酵实验的过程中，所采用的气体收集方式绝大多数为排水法集气，即反应装置中产生的沼气进入集气瓶，将集气瓶中的水排入集水瓶中，通过读取集水瓶中水的体积从而得知产生的沼气量。这种方法简单，容易操作，但是存在一些问题：第一，集气瓶的体积很有限，实验过程中，经常出现集满的情况，就需要实验人员经常读数，随时观察是否集气瓶已经集满气体，耗费了大量的人力和精力，实验效率低下；第二，排水法集气过程中，需要靠气体排除液体的体积判断收集气体的体积大小，所以这就需要集气瓶内的气体压强与大气压强保持一致才准确，而集气瓶本身的重力会对集气瓶内部的气体压强产生影响；第三，液体对浸没其中的物体会有压力作用，并且在初始状态液体的表面张力和集气瓶底的接触面会产生很大的作用力，这一部分在以往排水法收集气体的过程中均被忽略，造成数据不准确。因此开发一种高效率且精度准确的沼气收集装置是必要的。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种实验室用沼气收集装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够解决并优化装置效率低和数据不精确的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种实验室用沼气收集装置，包括蠕动泵，滑轮组，压力装置，集气装置和若干水槽；所述水槽包括第一水槽，第二水槽和集气水槽；所述第一水槽和第二水槽通过软管分别与所述蠕动泵连通；所述第二水槽顶部固定连接有连接绳的一端，所述连接绳通过所述滑轮组与所述集气装置相连接；

所述集气装置包括集气瓶和集气袋；所述集气瓶扣设于所述集气水槽内；所述压力装置设置于所述集气瓶顶部。

优选的，第二水槽总重力会平衡集气瓶的重力以及水对集气瓶的作用力，从而使得集气瓶中的压强与外界大气压强保持一致，从而保证对气体体积数据的准确性。

所述第一水槽为方形敞口水槽；所述第二水槽为轻质方形水槽；所述集气水槽为圆筒形水槽；所述集气瓶为圆筒形结构，且开口向下与所述集气水槽相抵接；所述集气瓶与集气水槽尺寸相适配。

所述集气瓶顶面还开设有燃烧口；所述集气瓶侧壁设置有电动开关；所述电动开关一侧分别连通有进气管和出气管，另一侧与所述集气瓶内腔连通；所述出气管与所述集气袋连通，所述进气管与外界连通。

优选的，在实验过程如果需要点燃气体来判断产生沼气的成分可以打开燃烧口。

所述集气水槽内顶部和底部分别设置有第一行程开关触点和第二行程开关触点；所述集气瓶外壁底部固定安装有行程开关触头；所述行程开关触头限定于所述第一行程开关触点和第二行程开关触点之间；且所述第一行程开关触点设置于所述电动开关下方。

所述电动开关为两位三通电磁阀。

所述压力装置为压力泵，所述压力泵上还设有压力表；所述压力装置上还设置有计数器。

优选的，通过计数器记录压力装置的启动次数。

所述滑轮组包括第一定滑轮和第二定滑轮；所述第一定滑轮和第二定滑轮水平方向平齐，且均开设有用于所述连接绳穿线的线槽；且所述第一定滑轮设置于第二水槽正上方，所述第二定滑轮设置于集气瓶正上方。

还设置有plc控制器；所述第二行程开关触点接于所述plc控制器的公共点com和输入端子0000，所述第一行程开关触点接于所述plc控制器公共点com和输入端子0001；所述压力装置的接触器km1，电动开关的接触器km2以及蠕动泵的接触器km3，计数器的接触器分别接于所述plc控制器的输出端子1000、1001、1002和1003。

所述压力装置与集气瓶顶部接触面还设置有防震硅胶层。

本实用新型公开了以下技术效果：集气过程中存在一个循环，当集气瓶气体满的时候会将气体转入集气袋并且通过计数器计数，这样在实验人员不需要担心集气速度过快造成气体溢出的情况。左半部分的水槽也调整了集气瓶内的气压使其压强与大气压强相同，这使所得到实验数据更加精确。节省了人力和实验者的精力，提高了实验效率和实验数据的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为plc控制器连线图。

图3为电动开关工作状态图。

图4为本实用新型实施例缓冲装置示意图。

其中，1-蠕动泵，2-第一水槽，3-第二水槽，4-压力装置，5-集气瓶，6-水槽，7-集气袋，8-plc控制器，9-软管，10-计数器，11-连接绳，12-第一定滑轮，13-第二定滑轮，14-燃烧口，15-电动开关，16-第一行程开关触点，17-第二行程开关触点，18-行程开关触头，19-进气口，20-出气口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

本实用新型提供一种实验室用沼气收集装置，包括蠕动泵1，滑轮组，压力装置4，集气装置和若干水槽；水槽包括第一水槽2，第二水槽3和集气水槽6；第一水槽2和第二水槽3通过软管9分别与蠕动泵1连通；第二水槽3顶部固定连接有连接绳11的一端，连接绳11通过滑轮组与集气装置相连接；

集气装置包括集气瓶5和集气袋7；集气瓶5扣设于集气水槽6内；压力装置4设置于集气瓶5顶部。

第一水槽2为方形敞口水槽；第二水槽3为轻质方形水槽；集气水槽6为圆筒形水槽；集气瓶5为圆筒形结构，且开口向下与集气水槽6相抵接；集气瓶5与集气水槽6尺寸相适配。

集气瓶5顶面还开设有燃烧口14；集气瓶5侧壁设置有电动开关15；电动开关一侧分别连通有进气管19和出气管20，另一侧与集气瓶5内腔连通；出气管20与集气袋7连通，进气管19与外界连通。

集气水槽6内顶部和底部分别设置有第一行程开关触点16和第二行程开关触点17；集气瓶5外壁底部固定安装有行程开关触头18；行程开关触头18限定于第一行程开关触点16和第二行程开关触点17之间；且第一行程开关触点16设置于电动开关15下方。

电动开关15为两位三通电磁阀。

压力装置4为压力泵，压力泵上还设有压力表；压力装置4上还设置有计数器10。

滑轮组包括第一定滑轮12和第二定滑轮13；第一定滑轮12和第二定滑轮13水平方向平齐，且均开设有用于连接绳11穿线的线槽；且第一定滑轮12设置于第二水槽3正上方，第二定滑轮13设置于集气瓶5正上方。

还设置有plc控制器8；第二行程开关触点17接于plc控制器8的公共点com和输入端子0000，第一行程开关触点16接于plc控制器8公共点com和输入端子0001；压力装置4的接触器km1，电动开关15的接触器km2以及蠕动泵1的接触器km3，计数器10的接触器分别接于plc控制器8的输出端子1000、1001、1002和1003。

压力装置4与集气瓶5顶部接触面还设置有防震硅胶层。

在本实用新型的一个实施例中，如图1，其工作过程为：初始状态集气水槽6和第一水槽2中有适量的水，行程开关触头18与第一行程开关触点16接触，此时电动开关15使得反应进气口19处于打开状态，出气口20处于关闭状态；随着反应装置产生沼气，集气瓶5会逐渐上升此时行程开关触头18也随之上升，同时plc控制器8会控制蠕动泵1向第二水槽3中注水，此时第二水槽3总重力会平衡右侧集气瓶5的重力以及水对集气瓶5的作用力，从而使得集气瓶5中的压强与外界大气压强保持一致，从而保证对气体体积数据的准确性。

当集气瓶5中气体逐渐变多，行程开关触头18接触到第二行程开关触点17，此时plc控制器8会控制电动开关15使进气口19关闭，出气口20打开，同时压力装置4会开始启动，将集气瓶5向下压，集气瓶5中的气体通过软管9进入集气袋7中，当行程开关触头18与行程开关触点16接触时压力装置4停止工作，plc控制器8会控制电动开关15打开进气口19关闭出气口20，计数器10连接压力装置4记录压力装置启动的次数，如此反复。在实验过程如果需要点燃气体来判断产生沼气的成分可以打开燃烧口14。

在本实用新型的另一个实施例中，如图2，plc控制器选用omron品牌的cpm2a-10cdr-d型号，第二行程开关触点17接于plc控制器8的公共点com和输入端子0000，第一行程开关触点16接于plc控制器8公共点com和输入端子0001；压力装置4的接触器km1，电动开关15的接触器km2以及蠕动泵1的接触器km3，计数器10的接触器分别接于plc控制器8的输出端子1000、1001、1002和1003。

在本实用新型的再一个实施例中，如图3，电动开关15采用的是两位三通电磁阀，电磁阀右侧开口与集气瓶5相连，行程开关触头18接触到第二行程开关触点17，此时plc控制器8会控制电磁阀断电，阀芯便处于如图所示状态，进气口19关闭、出气口20打开，同时压力装置4会开始启动，将集气瓶5向下压，集气瓶5中的气体通过软管21进入集气袋7中；当行程开关触头18与第一行程开关触点16接触时压力装置4停止工作，plc控制器8会控制电磁阀使其通电，阀芯下移，打开进气口19，关闭出气口20，计数器22连接压力装置4记录压力装置启动的次数，如此反复。

在本实用新型的又一个实施例中，压力装置4为压力泵，压力泵上还设有压力表；压力装置4与集气瓶5顶部接触面设置有防震硅胶层。

在本实用新型的还一个实施例中，如图4，压力装置4底侧还设置有至少两组缓冲装置，防止压力装置4在下降时冲击力过大损坏集气瓶；缓冲装置包括导向套、导向杆、缓冲板、连接杆、滑轮、弹簧、伸缩杆和底板，底板设置在压力装置4底面上，导向套固定设置在底板上，导向套为空腔结构，导向杆的一端伸出导向套，导向杆的另一端伸入导向套内部且通过伸缩杆与压底板连接，伸缩杆外侧包裹有弹簧，连接杆垂直设置在导向杆的底部，连接杆一端连接有滑轮，导向套内壁上开设有供滑轮滑动的滑槽，缓冲板固定设置在导向杆伸出端的顶部；

两缓冲装置通过缓冲杆水平连接，保证两缓冲装置的工作同步，提高工作效率的同时也提高了装置的稳定性和缓冲效果。

本实用新型的有益效果为：集气过程中存在一个循环，当集气瓶气体满的时候会将气体转入集气袋并且通过计数器计数，这样在实验人员不需要担心集气速度过快造成气体溢出的情况。左半部分的水槽也调整了集气瓶内的气压使其压强与大气压强相同，这使所得到实验数据更加精确。节省了人力和实验者的精力，提高了实验效率和实验数据的精度。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。