一种水气分离设备的制作方法

本实用新型属于气体浓度测量技术领域，具体涉及一种水气分离设备。

背景技术：

地下水的形成与演化受大气圈、水圈、生物圈和岩石圈中各种物理、化学作用的制约,同时它又积极参与各圈层间物质循环与能量交换,是地质和环境过程中最活跃的因子,也是地球各圈层物质和能量交换的载体。地下水所包含的活性成分和惰性气体能够反映出当前水质的特征与其变化过程。现有技术中，缺少针对性的水气体分离装置，导致检测过程繁琐、精度不高。个别实验室采用了大型的超声波、或蒸馏分离装置，上述装置结构复杂、使用不便、分离精度低。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提出的分离装置能够产生高温、负压环境，同时设计的冷凝器能够将水蒸气截留、并将截留的蒸馏水再次引流至蒸发器内部，通过反复加热待测水样，使水中的活性成分和惰性气体彻底分离，再通过外接的热导检测器或质谱仪检测导出气体，以判断水质特征以及水源环境特征，该装置具有结构紧凑、体积小、分离彻底等优点。

为了实现本实用新型的目的，本实用新型的水气分离设备采用如下技术方案：

一种水气分离设备包括壳体、盖体、负压泵、真空计、真空阀、冷凝器、蒸发器、管路和加热器，其中：所述壳体的一侧壁上开设有用于连接所述真空阀的检测口，壳体的另一侧壁上开设有用于连接所述真空计的气压测量口和用于连接所述负压泵的抽气口；所述盖体通过螺丝安装在壳体顶部，盖体上开设有用于安装冷却管道的冷却口和用于安装管路的输送口；所述负压泵用于在壳体的内部产生负压；所述真空计用于检测壳体内部的真空度；所述真空阀用于连接外部热导检测器和或质谱仪；所述冷凝器为倒椎体结构，冷凝器的顶部安装在盖体上且与冷却管连通，冷凝器的底部设置在蒸发器的上方；所述加热器设置在蒸发器的底部；所述管路包括中央喷管、三通、气管和水管，所述中央喷管安装在输送口内，中央喷管的底部悬空设置在蒸发器内部，中央喷管的顶部连通三通的出口，所述气管连通三通的第一进口，所述水管连通三通的第二进口，气管和水管上均设置有电磁阀。

优选的，所述蒸发器为一端开口的导热容器，所述加热器的内部盘设有加热管或加热丝。

优选的，所述冷凝器分为相互独立的左半体和右半体，所述左半体包括位于上方的左底座和位于下方的左半椎体，所述左底座和左半椎体的中部设置有左半通孔，所述左底座的顶部设置有左冷却管，所述右半体包括位于上方的右底座和位于下方的右半椎体，所述右底座和右半椎体的中部设置有右半通孔，所述右底座的顶部设置有右冷却管，所述左半通孔和右半通孔能够拼接成用于固定中央喷管的圆孔。

优选的，所述加热管为不锈钢翅片式电热管，所述加热丝为铁氟龙碳纤维发热丝或镍铬电热丝。

本实用新型的技术方案具有以下有益效果：

该装置设置有蒸发器和负压泵，能够在装置内部产生高温、负压环境，加速水中气体的分离，同时，冷凝器能够有效截留混合气体中的水蒸气，倒椎体的结构能够进一步将截留的蒸馏水引流至蒸发器内部，通过反复加热待测水样，使水中的活性成分和惰性气体彻底分离，上述操作能够提高检测精度，该装置的管路中设置了气管和水管，气管能够提前向装置内部通入保护气体，例如干燥氮气，使用保护气体将装置内部的杂质气体进一步排净，同时，水管通过中央喷管将待测水样直接喷淋在蒸发器上，实现均匀快速蒸发。

附图说明

图1为本实用新型中分离装置的结构示意图；

图2为本实用新型中冷凝器的顶面结构示意图；

图3为本实用新型中冷凝器的侧面结构示意图。

图中，1-壳体、101-检测口、102-气压测量口、103-抽气口、2-盖体、201-螺丝、202-冷却口、203-输送口、3-负压泵、4-真空计、5-真空阀、6-冷凝器、601-左半体、602-右半体、603-左底座、604-左半椎体、605-左半通孔、606-左冷却管、607-右底座、608-右半椎体、609-右半通孔、610-右冷却管、7-蒸发器、8-管路、801-中央喷管、802-三通、803-气管、804-水管、805-喷嘴、9-加热器。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“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和简化描述，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。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1所示，一种水气分离设备包括壳体1、盖体2、负压泵3、真空计4、真空阀5、冷凝器6、蒸发器7、管路8和加热器9，负压泵3用于在壳体1的内部用于产生负压，真空计4用于检测壳体1内部的真空度。其中：壳体1的一侧壁上开设有用于连接真空阀5的检测口101，壳体1的另一侧壁上开设有用于连接真空计4的气压测量口102和用于连接负压泵3的抽气口103，真空阀5的后端连接外部热导检测器和或质谱仪，热导检测器用于测量分离出的氢、氧、氮、一氧化碳、二氧化碳等气体，质谱仪用于检测分离出的惰性气体，在实际检测过程中，需要在真空阀5的外部管路上设置流量计，以确定待检测气体的体积。

需要说明的是，热导检测器、质谱仪可以分别接入系统实现单独检测，也可以按照顺序一起接入系统实现整体检测。

具体的，图1中管路8包括中央喷管801、三通802、气管803和水管804，中央喷管801安装在输送口203内，中央喷管801的底部悬空设置在蒸发器7内部，中央喷管801的顶部连通三通802的出口，气管803连通三通802的第一进口，水管804连通三通802的第二进口，气管803和水管804上均设置有电磁阀。该装置的管路中设置了气管和水管，气管能够提前向装置内部通入保护气体，例如干燥氮气，使用保护气体将装置内部的杂质气体进一步排净，同时，水管通过中央喷管将待测水样直接喷淋在蒸发器上，实现均匀快速蒸发。

图1中，盖体2通过螺丝201安装在壳体1顶部，盖体2上开设有用于安装冷却管道的冷却口202和用于安装管路8的输送口203，冷凝器6为倒椎体结构，冷凝器6的顶部安装在盖体2上且与冷却管连通，冷凝器6的底部设置在蒸发器7的上方,倒椎体的结构能够进一步将截留的蒸馏水引流至蒸发器内部，通过反复加热待测水样，使水中的活性成分和惰性气体彻底分离。

如图2和图3所示，冷凝器6为可拆分的拼装结构，这种设计便于管路的安装，具体的，冷凝器6分为相互独立的左半体601和右半体602，左半体601包括位于上方的左底座603和位于下方的左半椎体604，左底座603和左半椎体604的中部设置有左半通孔605，左底座603的顶部设置有左冷却管606，右半体602包括位于上方的右底座607和位于下方的右半椎体608，右底座607和右半椎体608的中部设置有右半通孔609，右底座607的顶部设置有右冷却管610，左半通孔605和右半通孔609能够拼接成用于固定中央喷管801的圆孔。

具体的，冷却管道连通有液氮或其他冷却源，实际使用过程，冷凝器6由304不锈钢制造，可以经受在350℃温度下烘烤，同时承受10-8torr的真空度。

需要进一步说明的是，蒸发器7为一端开口的导热容器，加热器9的内部盘设有加热管或加热丝。具体的，加热管为不锈钢翅片式电热管，加热丝为铁氟龙碳纤维发热丝或镍铬电热丝，在设备正式工作之前，应该进行10h至12h的设备预热过程，即采用100℃的温度低温烘烤，同时，向设备内通入干燥的氮气进行排气，实际工作后，再正式启动负压泵、冷凝器等，最佳的分离温度是300℃，最佳的负压环境是5*10^-5torr。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。