低温气体光谱测量装置及其使用方法与流程

1.本发明涉及光谱测量机械设计技术领域，特别是涉及一种低温混合气体光谱测量装置及其使用方法。


背景技术：

2.针对某些特定的混合工质气体，需要在低温条件下，利用激光对气体分子的组分进行光谱分析以确定气体分子的特性和调试激光器的参数，因此需要进行相关的光谱测量工作。
3.目前暂未有符合上述光谱测量工作的测试装置，结合现阶段光谱测量的需求以及已有的光谱测量供收料系统的特点和要求，需设计出一套可适用于低温混合气体光谱测量的测量装置，并满足相应供收料系统的连接要求，为混合气体的光谱分析提供物理空间和机械装置。


技术实现要素：

4.本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种低温混合气体光谱测量装置。
5.本发明的另一个目的，是提供上述所述低温混合气体光谱测量装置的使用方法。
6.为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
7.一种低温混合气体光谱测量装置，包括为低温混合气体提供物理空间的罐体以及开设在所述罐体上的气体入口、气体出口、入射光孔和出射光孔；
8.所述气体入口外侧与供收料系统的供料管道相连，内侧连接有用于形成低温混合气体的低温喷嘴，所述低温喷嘴的内壁呈中间收缩的曲线；
9.所述气体出口外侧与供收料系统的收料管道相连；
10.所述入射光孔和所述出射光孔的外侧密封安装有窗片，所述窗片为硒化锌窗片；
11.所述罐体内部安装用于安装反光板的螺孔板。
12.在上述技术方案中，所述低温喷嘴的入口内径大于出口内径。
13.在上述技术方案中，所述气体入口上密封安装有入口盖板，所述入口盖板的中心通孔的外侧固定有供料端口，所述供料端口与所述供料管道可拆卸连接，所述入口盖板的中心通孔的内侧固定有喷嘴接头，所述低温喷嘴通过所述喷嘴接头固定安装在所述入口盖板上；
14.所述气体出口上密封安装有出口盖板，所述出口盖板中心通孔的外侧固定有收料端口；所述收料端口可与所述收料管道可拆卸连接；所述可拆卸连接方式可以是法兰连接、卡箍连接或螺纹连接，优选法兰连接。
15.在上述技术方案中，所述罐体由钢板焊接而成，其内部进行发黑处理。
16.在上述技术方案中，所述气体入口和所述气体出口分别设置在所述罐体的对称两端面上；所述入口盖板与所述罐体之间安装有入口衬垫以配合密封；所述出口盖板与所述
罐体之间安装有出口衬垫以配合密封。
17.在上述技术方案中，所述入射光孔设置在所述罐体的前面上，所述出射光孔设置在所述罐体的后面上；所述硒化锌窗片通过光孔衬垫和光孔法兰盖板密封安装在所述罐体上。
18.在上述技术方案中，所述罐体上还开设有观察窗，所述观察窗的外侧密封安装有硅硼玻璃窗片。
19.在上述技术方案中，所述硅硼玻璃窗片通过观察窗衬垫和观察窗法兰盖板密封安装在所述罐体上。
20.在上述技术方案中，所述观察窗包括前观察窗、后观察窗和上观察窗，分别位于所述罐体的前面、后面和顶面上。
21.在上述技术方案中，所述螺孔板通过螺孔板底座安装在所述罐体内部底面上；所述螺孔板底座为八个长方体不锈钢材质的固定块，四个所述固定块为一组，分两组对称焊接在罐体的内部底面上，每一组所述固定块安装一块所述螺孔板。
22.在上述技术方案中，所述固定块顶部加工有螺纹孔，所述螺孔板的四角设置有长条孔，螺栓穿过所述长条孔后与固定块顶部的螺纹孔配合将螺孔板安装在所述固定块上。
23.在上述技术方案中，所述罐体上还设置有用于与外接压力计相连的测点法兰。
24.在上述技术方案中，还包括罐体支架，所述罐体支架为焊接组装的梯形不锈钢支架。
25.本发明的另一方面，上述低温混合气体光谱测量装置的使用方法，
26.供料管道内的混合气体通过气体入口进入低温喷嘴，在所述低温喷嘴内形成低温混合气体，所述低温混合气体检测后经气体出口导出至收料管道；
27.激光束经入射光孔入射后经反光板反射，最后经出射光孔穿出。
28.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
29.1.本发明提供的低温混合气体光谱测量装置，以为低温混合气体光谱测量提供物理空间的罐体为装置主体，能够为工质气体的光谱测量提供密闭真空的空间条件，以确定气体分子的特性以及调试激光器参数。
30.2.本发明提供的低温混合气体光谱测量装置，供料法兰和收料法兰分别与供收料系统的供料管道和收料管道相连，组成一套完整的物料循环系统。
31.3.本发明提供的低温混合气体光谱测量装置，混合气体从供料管道经由喷嘴接头和低温喷嘴进入罐体。由于低温喷嘴为内部经过加工成形特殊曲线形状的管道，气体在通过低温喷嘴的过程中，可以形成超音速射流，由于在膨胀过程中，其内能转化为超音速射流的动能同时对外做功，从而使超音速射流下游温度迅速降低，形成低温混合气体。
附图说明
32.图1所示为低温混合气体光谱测量装置的前轴测图；
33.图2所示为低温混合气体光谱测量装置的后轴侧图；
34.图3所示为低温混合气体光谱测量装置的后视图；
35.图4所示为低温混合气体光谱测量装置的装配爆炸图；
36.图5所示为罐体的前轴侧图；
37.图6所示为罐体的后轴侧图；
38.图7所示为罐体的轴侧剖切图；
39.图8所示为低温喷嘴的剖面图；
40.图9所示为螺孔板的安装结构示意图；
41.图中：1-罐体，2-气体入口，3-气体出口，4-入射光孔，5-出射光孔，6-观察窗，6-1-前观察窗，6-2-后观察窗，6-3-上观察窗，7-入口盖板，8-供料端口，9-喷嘴接头，10-低温喷嘴， 11-入口衬垫，12-出口盖板，13-收料端口，14-出口衬垫，15-硒化锌窗片，16-光孔衬垫，17
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光孔法兰盖板，18-硅硼玻璃窗片，19-观察窗衬垫，20-观察窗法兰盖板，21-测点法兰，22
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螺孔板底座，23-螺孔板，23-1-长条孔，24-罐体支架。
具体实施方式
42.以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
43.实施例1
44.一种低温混合气体光谱测量装置，包括为低温混合气体光谱测量提供物理空间的长方体的罐体1以及开设在所述罐体1上的用于混合气体导入的气体入口2、用于混合气体导出的气体出口3、用于激光入射的入射光孔4和用于激光接收的出射光孔5；
45.所述气体入口2和所述气体出口3分别设置在所述罐体1的对称两端面上，所述入射光孔4和所述出射光孔5分别设置在所述罐体1的前后两侧面上，所述入射光孔4和所述出射光孔5上自带法兰盘；
46.具体来说，所述罐体1由钢板焊接而成，为光谱测量提供所需的物理空间，其内部进行发黑处理以免造成漫反射影响光谱测量；
47.具体来说，所述气体入口2上通过螺栓固定安装有入口盖板7，所述入口盖板7为圆形凸环盖板，其中心通孔外侧焊接有供料端口8，所述供料端口8与所述供料管道通过法兰连接，从而将混合气体导入所述罐体1内部；所述入口盖板7的内侧中心焊接有喷嘴接头9，所述喷嘴接头9与低温喷嘴10相连；
48.所述低温喷嘴10为内部经过加工成形特殊曲线形状的管道，气体在通过低温喷嘴10的过程中，可以形成超音速射流，由于在膨胀过程中，其内能转化为超音速射流的动能同时对外做功，从而使超音速射流下游温度迅速降低，形成低温混合气体。
49.作为优选，所述入口盖板7与所述罐体1之间安装有入口衬垫11以配合起到密封作用。
50.具体来说，所述气体出口3上通过螺栓固定安装有出口盖板12，所述出口盖板12为圆形凸环盖板，其中心通孔的外侧固定有收料端口13；所述收料端口13可与所述收料管道通过法兰连接。从而将罐体1内的混合气体导出；
51.作为优选，所述出口盖板12与所述罐体1之间安装有出口衬垫14以配合起到密封作用。
52.具体来说，所述入射光孔4和所述出射光孔5为圆形通孔，其外侧安装有硒化锌窗片15 以满足激光透射率的要求，所述硒化锌窗片15通过光孔衬垫16和光孔法兰盖板17密封安装在所述罐体1上。所述罐体1内部通过螺孔板底座22安装有用于安装反光板的螺孔板
23；所述反光板将激光从入射光孔4传到至所述出射光孔5穿出。
53.实施例2
54.本实施例是在实施例1的基础上介绍其观察窗。
55.所述罐体1上还开设有观察窗6，所述观察窗6的外侧密封安装有硅硼玻璃窗片18。所述硅硼玻璃窗片18通过观察窗衬垫19和观察窗法兰盖板20密封安装在所述罐体1上。
56.具体来说，所述观察窗6包括前观察窗6-1、后观察窗6-2和上观察窗6-3，分别位于所述罐体1的前面、后面和顶面上。所述前观察窗6-1、后观察窗6-2和上观察窗6-3均为长条形通孔，其外侧均安装有硅硼玻璃窗片18，所述硅硼玻璃窗片18通过观察窗衬垫19和观察窗法兰盖板20密封安装在所述罐体1上。
57.实施例3
58.本实施例是在实施例1的基础上介绍其螺孔板23。
59.所述螺孔板底座22为八个长方体不锈钢材质的固定块，四个所述固定块为一组，分两组对称焊接在罐体1的内部底面上，每一组所述固定块安装一块所述螺孔板23；所述固定块顶部加工有螺纹孔，所述螺孔板23的四角设置有长条孔23-1，螺栓穿过所述长条孔23-1与固定块顶部的螺纹孔配合将螺孔板23安装在固定块上；所述螺孔板23上的四个长条孔23-1可以前后调节螺孔板23的安装位置，以适应反光板的安装位置需求。
60.所述螺孔板23为表面加工有均匀分布的螺纹孔的长方形钢板，表面均匀分布的螺纹孔可用于安装反光板，用以对入射的激光进行导向，从而将从入射光孔4进入的激光沿特定方向导入到出射光孔5。
61.所述罐体1的顶面一角设置有测点法兰21，所述测点法兰21与外接压力计相连，用以测量所述罐体1内部的实时压力。
62.所述低温混合气体光谱测量装置还包括罐体支架24，所述罐体支架24为焊接组装的梯形不锈钢支架，用以支承整个低温混合气体光谱测量装置并使所述罐体1保持水平状态。
63.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。