專利名稱：適用于太赫茲光譜對天然氣水合物進(jìn)行檢測的樣品池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種利用太赫茲光譜對樣品檢測的裝置，尤其涉及一種適用于太赫茲光譜對天然氣水合物進(jìn)行檢測的樣品池。
背景技術(shù)：
天然氣水合物(俗稱可燃冰)是一種大量存在于自然界的冰狀固體，內(nèi)部富含大量甲烷、乙烷等可燃?xì)怏w，預(yù)計全球天然氣水合物中碳含量為目前全球探明碳儲量的2倍，被稱為“未來能源”。天然氣水合物依據(jù)組成成分的不同和烷烴含量的差異，具有不同的開采價值，因此，有必要在開采前對天然氣水合物進(jìn)行烷烴的組分和含量分析。利用太赫茲(Tera hz)技術(shù)對天然氣水合物進(jìn)行表征是目前新興的表征方法。如發(fā)表于Appl PhysExpress2 (2009) 122303的文獻(xiàn)“太赫茲時域光譜用于結(jié)構(gòu)II型氣體水合物”(TreahertzTime Domain Spectroscopy for Structure-11 Gas Hydrates),該文獻(xiàn)作者為:KeiTakeya， Caihong Zhang, Lwao Kawayama, Hironaru Murakami， Peter Uhd Jepsen， JianChen, Peiheng Wu, Kazunari Ohgaki，and Masayoshi Tonouchi 等。但是，迄今為止所做試驗(yàn)均是在特定實(shí)驗(yàn)室的低溫環(huán)境下進(jìn)行的，所述實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境條件要求苛刻，試驗(yàn)成本較高。由此，本發(fā)明人憑借多年從事相關(guān)行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)與實(shí)踐，提出一種適用于太赫茲光譜對天然氣水合物進(jìn)行檢測的樣品池，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種適用于太赫茲光譜對天然氣水合物進(jìn)行檢測的樣品池，該樣品池可以在常溫常壓實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行太赫茲光譜表征天然氣水合物的檢測；從而省略了測量氣體水合物而搭建低溫、高壓環(huán)境實(shí)驗(yàn)室,節(jié)約了試驗(yàn)成本。本發(fā)明的另一目的在于提供一種適用于太赫茲光譜對天然氣水合物進(jìn)行檢測的樣品池，適用于多種環(huán)境和多種測量儀器，且試驗(yàn)過程簡便、經(jīng)濟(jì)。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種適用于太赫茲光譜對天然氣水合物進(jìn)行檢測的樣品池，所述樣品池包括一冷卻殼體，所述冷卻殼體由外殼和在該外殼中橫向設(shè)置的一貫通的管道構(gòu)成；所述管道的外壁與所述外殼之間形成容納冷卻介質(zhì)的密封腔體；該管道的中間段為圓筒形筒體，該中間段兩端連接有徑向尺寸漸擴(kuò)的喇叭形筒體；圓筒形筒體內(nèi)壁的一端固定設(shè)有圓環(huán)形的第一固定套環(huán)，圓筒形筒體內(nèi)壁的另一端能拆卸地設(shè)置有圓環(huán)形的第二固定套環(huán)；所述第一固定套環(huán)與第二固定套環(huán)之間形成放置天然氣水合物壓片的容置空間；所述樣品池還包括兩個由透明材料制成的圓臺形保溫塞，所述保溫塞的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸與喇叭形筒體的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸相同；所述兩個保溫塞分別固定設(shè)置于管道兩端的喇叭形筒體內(nèi)。在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述保溫塞采用聚乙烯材料或石英材料制成。

在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述保溫塞為空心結(jié)構(gòu)；保溫塞軸向兩側(cè)側(cè)壁中的內(nèi)外壁面相互平行且光滑。在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述保溫塞的空心內(nèi)充入氮?dú)饣蚨栊詺怏w。在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述冷卻殼體、第一固定套環(huán)和第二固定套環(huán)由相同的金屬或合金制成。在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述冷卻介質(zhì)為液態(tài)氮，所述密封腔體頂部設(shè)有注入口。在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述冷卻介質(zhì)為循環(huán)冷卻劑，所述密封腔體頂部設(shè)有循環(huán)冷卻劑注入口，所述密封腔體底部設(shè)有循環(huán)冷卻劑流出口。在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述循環(huán)冷卻劑為乙二醇。在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述保溫塞由設(shè)置于冷卻殼體側(cè)壁且卡止于保溫塞大端端面的多個卡扣固定。在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述冷卻殼體底部設(shè)有支架。由上所述，本發(fā)明適用于太赫茲光譜對天然氣水合物進(jìn)行檢測的樣品池，可以在常溫常壓實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行太赫茲光譜表征天然氣水合物的檢測；從而省略了測量氣體水合物而搭建低溫、高壓環(huán)境實(shí)驗(yàn)室，節(jié)約了試驗(yàn)成本；且試驗(yàn)過程簡便、經(jīng)濟(jì)。


以下附圖僅旨在于對本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其中:圖1:為本發(fā)明·適用于太赫茲光譜對天然氣水合物進(jìn)行檢測的樣品池實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2:為圖1的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3:為保溫塞的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4:為本發(fā)明適用于太赫茲光譜對天然氣水合物進(jìn)行檢測的樣品池實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照

本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。實(shí)施例一如圖1、圖2所示，本發(fā)明提出一種適用于太赫茲光譜對天然氣水合物進(jìn)行檢測的樣品池100,所述樣品池100包括一冷卻殼體1，所述冷卻殼體I由外殼11和在該外殼11中橫向設(shè)置的一貫通的管道12構(gòu)成；所述管道12的外壁與所述外殼11之間形成容納冷卻介質(zhì)的密封腔體8;該管道12的中間段為圓筒形筒體121，該中間段兩端連接有徑向尺寸漸擴(kuò)的喇叭形筒體122、123 ;所述圓筒形筒體121內(nèi)壁的一端固定設(shè)有圓環(huán)形的第一固定套環(huán)21，圓筒形筒體內(nèi)壁的另一端能拆卸地設(shè)置有圓環(huán)形的第二固定套環(huán)22 ;所述第一固定套環(huán)21與第二固定套環(huán)22之間形成放置天然氣水合物壓片(圖中未示出)的容置空間3;所述樣品池100還包括兩個由透明材料制成的圓臺形保溫塞41、42，所述保溫塞41、42的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸與喇叭形筒體122、123的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸相同；所述兩個保溫塞41、42分別固定設(shè)置于管道兩端的喇叭形筒體122、123內(nèi)；所述保溫塞41、42由設(shè)置于冷卻殼體I側(cè)壁且卡止于保溫塞大端端面的多個卡扣5固定,所述冷卻殼體I底部設(shè)有支架6。在本實(shí)施例中，所述冷卻殼體I (包括外殼11和管道12)、第一固定套環(huán)21和第二固定套環(huán)22是由相同的金屬材料制成的，以使這些構(gòu)件具有同樣的熱膨脹系數(shù)；同理，所述冷卻殼體1、第一固定套環(huán)21和第二固定套環(huán)22也可以由相同的合金材料制成，例如:不銹鋼材料、鋁合金材料等等。進(jìn)一步，在本實(shí)施例中，所述保溫塞41、42采用聚乙烯材料制成，也可以采用純凈石英等對太赫茲光譜弱吸收的透明材料制作。所述保溫塞可以制成實(shí)心結(jié)構(gòu)的(如圖3所示)，也可以制成空心結(jié)構(gòu)的(如圖1所示)；當(dāng)保溫塞制成空心結(jié)構(gòu)時，每個保溫塞軸向兩側(cè)側(cè)壁中的內(nèi)外壁面相互平行且光滑；以保溫塞41為例，該保溫塞41軸向兩側(cè)側(cè)壁中的內(nèi)外壁面411和412、413和414呈相互平行且光滑狀態(tài)；由此，可以使太赫茲光譜較順暢地穿過。所述保溫塞的空心內(nèi)可以抽真空，也可以充入干燥的氮?dú)?，還可以充入惰性氣體。在本實(shí)施例中，所述冷卻介質(zhì)為液態(tài)氮，所述密封腔體8頂部設(shè)有注入口 81，如圖1所示，注入口 81不密封，液態(tài)氮自然蒸發(fā)。上述適用于太赫茲光譜對天然氣水合物進(jìn)行檢測的樣品池100在使用時，氣體水合物樣品需要事先進(jìn)行壓片。從注入口 81向密封腔體8中注入液氮，注入口 81不封口，使注入的液氮自然蒸發(fā)，維持樣品池內(nèi)部的低溫；然后將所述氣體水合物樣品壓片放置在容置空間3內(nèi)，將第二固定套環(huán)22裝設(shè)在圓筒形筒體的另一端并將壓片固定；然后，管道兩端塞入內(nèi)部充有氮?dú)獾耐该骶垡蚁┍厝?1、42，保溫塞塞到底部后用固定卡扣5將保溫塞固定。以上步驟完成后，將整體樣品池100移至太赫茲光束中，使太赫茲光束與樣品池側(cè)面垂直(即:太赫茲光束沿著保溫塞的軸向射入)，太赫茲光束的中心和保溫塞的中心正對；太赫茲光束從一側(cè)保溫塞射入，透過該保溫塞后通過水合物樣品壓片，然后再經(jīng)過另一側(cè)保溫塞射出，垂直射入太赫茲探測儀器中。太赫茲對水合物的測量需在液氮沒有完全蒸發(fā)完的情況下進(jìn)行。如果在液氮將近蒸發(fā)完時測量沒有結(jié)束，應(yīng)及時補(bǔ)充液氮，以保持水合物的低溫，保證水合物的完整性。在本實(shí)施例中，所述的卡扣5可以采用現(xiàn)有技術(shù)中多種卡扣形式；例如:由一柱銷穿過一個彈簧焊接在外殼上，彈簧下側(cè)壓設(shè)一個可以旋轉(zhuǎn)的彈片，由該旋轉(zhuǎn)彈片壓扣在保溫塞外端面(即:大端面)并固定所述保溫塞。還可以采用能夠翻轉(zhuǎn)的彈簧按壓的卡扣形式，用手掰開就可以把保溫塞放進(jìn)去，松開手在彈簧壓力下，卡扣壓緊保溫塞；還有其他多種現(xiàn)有固定卡扣等等，在此不再贅述。由上所述，本發(fā)明適用于太赫茲光譜對天然氣水合物進(jìn)行檢測的樣品池，可以在常溫常壓實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行太赫茲光譜表征天然氣水合物的檢測；從而省略了測量氣體水合物而搭建低溫、高壓環(huán)境實(shí)驗(yàn)室，節(jié)約了試驗(yàn)成本；且試驗(yàn)過程簡便、經(jīng)濟(jì)。實(shí)施例二本實(shí)施例與實(shí)施例一的原理及結(jié)構(gòu)基本相同，其區(qū)別在于，如圖4所示，所述冷卻介質(zhì)為循環(huán)冷卻劑，所述循環(huán)冷卻劑可為略低于零度的乙二醇；所述密封腔體8頂部設(shè)有循環(huán)冷卻劑注入口 81，所述密 封腔體8底部設(shè)有循環(huán)冷卻劑流出口 82，循環(huán)冷卻劑由注入口 81注入密封腔體8再由流出口 82流出，如此構(gòu)成循環(huán)冷卻；在本實(shí)施例中，所述樣品池還最要設(shè)置一冷卻裝置(圖中未示出)，以對循環(huán)流出的乙二醇進(jìn)行制冷。本實(shí)施例與實(shí)施例一具有相同的有益效果，在此不再贅述。由上所述，本發(fā)明采用不銹鋼材料制作的冷卻殼體，導(dǎo)熱性良好，且堅固不易銹蝕，內(nèi)部中空，利用液氮揮發(fā)帶走熱量，維持內(nèi)部樣品低溫環(huán)境；管道兩端為喇叭形筒體，可以使保溫塞在低溫時，即使冷卻殼體因?yàn)闊崦浝淇s效應(yīng)縮小時，也可塞進(jìn)去，不至于使保溫塞太大無法塞入而使實(shí)驗(yàn)無法進(jìn)行。保溫塞是使用對太赫茲光譜低吸收的透明聚乙烯或純凈石英玻璃制作的，大大減少設(shè)備對太赫茲光譜的吸收，保溫塞內(nèi)部充有干燥氮?dú)饣蛘婵窄h(huán)境，保溫的同時，最低程度的減少對太赫茲光譜的吸收。天然氣水合物壓片，置于樣品池中央，外端用兩個固定套環(huán)固定，兩端再設(shè)置保溫塞，在液氮維持的低溫環(huán)境中，可以在外界環(huán)境為室溫常壓的環(huán)境下穩(wěn)定存在。適用于多種環(huán)境和多種測量儀器，避免為測量氣體水合物而搭建低溫、高壓環(huán)境實(shí)驗(yàn)室；且試驗(yàn)過程簡便、經(jīng)濟(jì)。以上所述僅為本發(fā)明示意性的具體實(shí)施方式
，并非用以限定本發(fā)明的范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù) 的范圍。
權(quán)利要求
1.一種適用于太赫茲光譜對天然氣水合物進(jìn)行檢測的樣品池，其特征在于:所述樣品池包括一冷卻殼體，所述冷卻殼體由外殼和在該外殼中橫向設(shè)置的一貫通的管道構(gòu)成；所述管道的外壁與所述外殼之間形成容納冷卻介質(zhì)的密封腔體；該管道的中間段為圓筒形筒體，該中間段兩端連接有徑向尺寸漸擴(kuò)的喇叭形筒體；圓筒形筒體內(nèi)壁的一端固定設(shè)有圓環(huán)形的第一固定套環(huán)，圓筒形筒體內(nèi)壁的另一端能拆卸地設(shè)置有圓環(huán)形的第二固定套環(huán)；所述第一固定套環(huán)與第二固定套環(huán)之間形成放置天然氣水合物壓片的容置空間；所述樣品池還包括兩個由透明材料制成的圓臺形保溫塞，所述保溫塞的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸與喇叭形筒體的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸相同；所述兩個保溫塞分別固定設(shè)置于管道兩端的喇叭形筒體內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的適用于太赫茲光譜對天然氣水合物進(jìn)行檢測的樣品池，其特征在于:所述保溫塞采用聚乙烯材料或石英材料制成。
3.如權(quán)利要求2所述的適用于太赫茲光譜對天然氣水合物進(jìn)行檢測的樣品池，其特征在于:所述保溫塞為空心結(jié)構(gòu)；保溫塞軸向兩側(cè)側(cè)壁中的內(nèi)外壁面相互平行且光滑。
4.如權(quán)利要求3所述的適用于太赫茲光譜對天然氣水合物進(jìn)行檢測的樣品池，其特征在于:所述保溫塞的空心內(nèi)充入氮?dú)饣蚨栊詺怏w。
5.如權(quán)利要求1所述的適用于太赫茲光譜對天然氣水合物進(jìn)行檢測的樣品池，其特征在于:所述冷卻殼體、第一固定套環(huán)和第二固定套環(huán)由相同的金屬或合金制成。
6.如權(quán)利要求1所述的適用于太赫茲光譜對天然氣水合物進(jìn)行檢測的樣品池，其特征在于:所述冷卻介質(zhì)為液態(tài)氮，所述密封腔體頂部設(shè)有注入口。
7.如權(quán)利要求1所述的適用于太赫茲光譜對天然氣水合物進(jìn)行檢測的樣品池，其特征在于:所述冷卻介質(zhì)為循環(huán)冷卻劑，所述密封腔體頂部設(shè)有循環(huán)冷卻劑注入口，所述密封腔體底部設(shè)有循環(huán)冷卻劑流出口。
8.如權(quán)利要求7所述的適用于太赫茲光譜對天然氣水合物進(jìn)行檢測的樣品池，其特征在于:所述循環(huán)冷卻劑為乙二醇。
9.如權(quán)利要求1所述的適用于太赫茲光譜對天然氣水合物進(jìn)行檢測的樣品池，其特征在于:所述保溫塞由設(shè)置于冷卻殼體側(cè)壁且卡止于保溫塞大端端面的多個卡扣固定。
10.如權(quán)利要求1所述的適用于太赫茲光譜對天然氣水合物進(jìn)行檢測的樣品池，其特征在于:所述冷卻殼體底部設(shè)有支架。
全文摘要
本發(fā)明為一種適用于太赫茲光譜對天然氣水合物進(jìn)行檢測的樣品池，該樣品池包括由外殼和在外殼中橫向設(shè)置的一貫通的管道而構(gòu)成的冷卻殼體；管道外壁與外殼間形成容納冷卻介質(zhì)的密封腔體；管道的中間段為圓筒形筒體，中間段兩端連接有徑向尺寸漸擴(kuò)的喇叭形筒體；圓筒形筒體的一端固定設(shè)有圓環(huán)形的第一固定套環(huán)，圓筒形筒體的另一端能拆卸地設(shè)置有圓環(huán)形的第二固定套環(huán)；第一固定套環(huán)與第二固定套環(huán)之間形成放置天然氣水合物壓片的容置空間；樣品池還包括兩個由透明材料制成的圓臺形保溫塞；兩個保溫塞分別固定設(shè)置于管道兩端的喇叭形筒體內(nèi)。該樣品池可在常溫常壓實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行太赫茲光譜表征天然氣水合物的檢測；且試驗(yàn)過程簡便、經(jīng)濟(jì)。
文檔編號G01N21/03GK103234910SQ20131016355
公開日2013年8月7日 申請日期2013年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月7日
發(fā)明者趙昆, 施宏杰, 趙嵩卿 申請人:中國石油大學(xué)(北京)