一种气相色谱仪的设计

郑岳

摘 要：目前在使用气相色谱仪分析天然气时，采用的进样方法效率都比较低，而且检测作业通常需要进行多次，工作量大，并且气袋与定量环以及注射器与进样口的配合质量难以保证，人力物力消耗大;其次，混合气体进入色谱柱的压力不稳定，容易增加检测结果的偏差。因此，针对上述气相色谱仪在使用过程中所存在的技术问题，提出了一种设计合理、结构简单、效率高且检测结果准确的一种气相色譜仪。

关键词：气相色谱仪;设计

1.背景技术

气相色谱仪，是指用气体作为流动相的色谱分析仪器。其原理主要是利用物质的沸点、极性及吸附性质的差异实现混合物的分离。将分析样品在进样口中气化后，由载气带入色谱柱，通过对欲检测混合物中组分有不同保留性能的色谱柱，使各组分分离，依次导入检测器，以得到各组分的检测信号。按照导入检测器的先后次序，经过对比，可以区别出是什么组分，根据峰高度或峰面积可以计算出各组分含量。目前，使用气相色谱仪分析天然气时，采用的进样方法有两种，其一是通过人工挤压采样气袋将天然气样品压进色谱仪定量环中，其二是使用注射器将天然气样品注入气相色谱仪的进样口进而完成对天然气样品的分析。这两种方法的效率都比较低，而且检测作业通常需要进行多次，工作量大，并且气袋与定量环以及注射器与进样口的配合质量难以保证，人力物力消耗大;其次，混合气体进入色谱柱的压力不稳定，容易增加检测结果的偏差。因此针对上述气相色谱仪在使用过程中所存在的技术问题，提出一种设计合理、结构简单、效率高且检测结果准确的一种气相色谱仪很有必要。

2.设计方案

为了达到上述目的，本设计方案提供的一种气相色谱仪，包括色谱仪本体，所述色谱仪本体上设置有进样口、载气口和记录仪，所述进样口的输入端设置有六通阀，所述六通阀上设置有定量环，所述色谱仪本体的内部设置有汽化室、色谱柱和检测器，所述检测器上设置有放气口，所述汽化室与色谱柱之间依次设置有水分捕集阱、缓冲腔和阻尼器，所述缓冲腔的内部设置有单向阀，所述缓冲腔与载气口连通，所述色谱仪本体上设置有钢瓶，所述钢瓶的顶部设置有与定量环连接的注射管，所述注射管包括管身和设置在管身两端并与其圆滑过渡的颈部，所述颈部的总长等于管身的长度，所述注射管的内部设置有止逆球，所述钢瓶的内部设置有气囊，所述气囊与放气口通过软管连通，所述气囊和放气口之间设置有与软管连接的气泵。

与现有技术相比，本设计的优点和积极效果在于：可利用上一次检测排放的气体和气泵中的气体作为下一次检测提样的动力，减少了工作量，而且能源利用率更高，同时，注射管的形状有利于提高提样的效率，密封性较好;利用缓冲腔和阻尼器能够有效提高系统的平稳性，有利于提高检测效率。本设计合理、结构简单，适合大规模推广。

3.具体实施方式

为了能够更清楚地理解本设计的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例做进一步说明。实施例，如图1、图2和图3所示，本设计提供的一种气相色谱仪，包括色谱仪本体1，色谱仪本体1上设置有进样口2、载气口3和记录仪4，进样2的输入端设置有六通阀5，六通阀5上设置有定量环6，色谱仪本体的内部设置有汽化室7、色谱柱8和检测器9，检测器9上设置有放气口10。在此基础上，本装置增加了能够提高系统压力稳定性的结构，并且利用系统中的能量来省去人力提样的操作，并且对相应的结构做出改进。

具体地，本实用新型在汽化室7与色谱柱8之间依次设置有水分捕集阱11、缓冲腔12和阻尼器13，缓冲腔12的内部设置有单向阀，缓冲腔12与载气口3连通。其中，水分捕集阱11用来除去样品中的水分，可以减少色谱柱8的设计数量;缓冲腔12既是载气与被测气体均匀流出前的混合空间，也是平衡系统压力的缓冲空间，再加上阻尼器13的缓冲作用则大大提高了系统压力的平稳性;缓冲腔的单向阀可以防止气体倒流回六通阀5。

进一步地，本装置在色谱仪本体1上设置有钢瓶14，钢瓶14的顶部设置有与定量环6连接的注射管15，注射管15包括管身151和设置在管身两端并与其圆滑过渡的颈部152，颈部152的总长等于管身151的长度，注射管15的内部设置有止逆球153，钢瓶15的内部设置有气囊16，气囊16与放气口10通过软管连通，气囊16和放气口10之间设置有与软管连接的气泵17。这样的话，从钢瓶14中向定量环中补充样品的动力可以是上一次检测排放的气体和气泵中的气体，将气体补充到气囊16中，增加气囊体积在钢瓶中的占比来迫使钢瓶中的样品输出到注射管15中，注射管中的止逆球与注射管构成一个单向阀来防止样品倒流，从而减少了人力提样（向定量环中注射样品）的工作量，而且能源利用率更高;同时，注射管15的形状使注射管起到加速器的作用，使样品能够顺利补充到定量环中，有利于提高提样的效率，注射管两端的密封性较好，排除了很多人力提样的不确定因素。

为了提高注射管两端连接的密封性，本设计提供在注射管15的两端设置有快速接头154，两个快速接头分别插接在钢瓶和定量环上的连接柱18中，连接柱18的内部设置有胶圈19，连接柱的外部设置有活动螺帽20，活动螺帽20的外部套设有胶皮套21。其中，胶圈19是连接柱内壁与快速接头外壁的密封件，即第一道密封，活动螺帽20作为第二道密封结构，胶皮套21作为第三道密封结构，连接快，操作简单，密封性好。需要说明的是，橡皮套可以在连接之前先捋到连接柱一端，连接时在包覆在活动螺帽上。

为了提高检测效率，本设计提供的钢瓶14容积为300～500ml，注射管15的容积为30～100ml。采用小型的钢瓶和注射管，一方面能够降低提样难度，另一方面能够节约样品。

为了提高检测的准确性，载气口与设置在色谱仪本体外部的载气源22连通，载气源和色谱仪本体之间设置有多功能捕集阱23、减压阀24、流量阀25和流量计26。利用多功能捕集阱23将载气中的烷烃类、水分、氧气和二氧化碳等截留，流量阀25和流量计26则是控制载气输入量的元件，减压阀24用来调节载气通路中的压力。