CN120213563A 一种温泉气采集及预处理装置

(19)国家知识产权局(22)申请日2025.05.28地址100000北京市朝阳区胜古中路2号院事务所(普通合伙)11868专利代理师王维佳赵欣B01D53/28本发明涉及一种温泉气采集及预处理装置，面较大，各个位置的气体成分会略有不同，本发明解决了目前单一管状的气体采集装置在同一时间内只能连续采集单21.一种温泉气采集及预处理装置，其特征在于，包括若干个取样头、输气冷凝管和圆环形的吸附管，若干个取样头可拆卸地连接在输气冷凝管的侧壁上，输气冷凝管的内部设有混合仓，用于混合各个取样头输入的气体；混合仓的上方设有螺旋状的冷凝管，冷凝管内输入冷凝水，为经过冷凝管的气体降温除湿；吸附管内设有吸附干燥剂，吸附管底部的两侧分别设有一个气体接口，吸附管的顶部设有一个气体接口。2.根据权利要求1所述的温泉气采集及预处理装置，其特征在于，所述温泉气采集装置为竖向设置，输气冷凝管为圆柱体，输气冷凝管的外侧壁上设有若干组对接口，若干组对接口沿着输气冷凝管的长度方向均匀设置，每组的若干个对接口沿着输气冷凝管的周向均匀设置；若干个取样头连接同一组对接口，取样头的数量等于一组对接口的数量；取样头的顶部开口用于连接对接口，取样头底部设有扩口采集罩。3.根据权利要求2所述的温泉气采集及预处理装置，其特征在于，所述取样头为圆柱形，取样头的底部通过第一伸缩段连接扩口采集罩，第一伸缩段为柔性的可伸缩的圆筒；当取样头的倾斜角度不同时，第一伸缩段通过自身的伸缩弯曲配合取样头，使得扩口采集罩始终保持竖直悬挂姿态；取样头的顶部通过第二伸缩段可拆卸地连接对接口，第二伸缩段通过自身的伸缩弯曲配合取样头能呈不同的倾斜角度。4.根据权利要求2所述的温泉气采集及预处理装置，其特征在于，所述输气冷凝管的最上部的一组对接口的上方设有混合仓，混合仓的内径大于输气冷凝管的内径。5.根据权利要求1所述的温泉气采集及预处理装置，其特征在于，所述冷凝管为单螺旋管，沿着输气冷凝管的长度方向均匀转动延伸，冷凝管的顶端和底端均穿出输气冷凝管的侧壁再连接冷凝水源；输气冷凝管的对应冷凝管部分的外侧壁上设有冷却夹层，冷却夹层内也通入冷凝水，用于为温泉气体降温。6.根据权利要求5所述的温泉气采集及预处理装置，其特征在于，所述输气冷凝管的上方设有电机，电机的转轴穿入输气冷凝管顶部，再连接输气冷凝管内的转动除水器，转动除水器包括第一支撑圈、第二支撑圈、第三支撑圈、若干个竖直的伸缩杆和若干个水平的连接杆，伸缩杆的顶端连接第一支撑圈，底端连接第二支撑圈，第二支撑圈与第三支撑圈之间连接有连接杆，第二支撑圈的内径小于第三支撑圈的内径，第三支撑圈的外侧面设有一圈海绵条，海绵条能够接触输气冷凝管内壁，电机带动海绵条转动，再配合伸缩杆带动海绵条升降，擦拭吸收输气冷凝管内壁的水滴。7.根据权利要求6所述的温泉气采集及预处理装置，其特征在于，所述转动除水器还包括第四支撑圈和一根独立伸缩杆，第四支撑圈与第一支撑圈处于同一水平面上且同心设置；独立伸缩杆的顶部连接第四支撑圈，底部通过海绵圈滑动连接冷凝管，第四支撑圈的外径等于冷凝管的外径，使得独立伸缩杆的底部能沿着冷凝管转动。8.根据权利要求1所述的温泉气采集及预处理装置，其特征在于，所述吸附管竖直设置，输气冷凝管的顶部通过竖直的连通管支撑吸附管，吸附管内设有若干个圆盘状的料仓，料仓内装填吸附干燥剂；吸附管内的中心轴为圆形，沿着该中心轴设有圆形的支架，料仓固定在该支架上，且沿着支架的周向均匀分布，每个料仓的圆盘表面垂直于所处支架的切向方向。9.根据权利要求8所述的温泉气采集及预处理装置，其特征在于，所述吸附管内的底部3设有隔板，隔板设在吸附管底部的两个气体接口之间，隔板能覆盖吸附管的横截面，阻断吸附管底部的两个气体接口之间的空间。10.根据权利要求9所述的温泉气采集及预处理装置，其特征在于，所述连通管的内部中空，连通管的侧面连接出气管，出气管能够可拆卸地连接吸附管底部的两个气体接口。4一种温泉气采集及预处理装置技术领域[0001]本发明属于温泉气采集及地震预测技术领域，具体涉及一种温泉气采集及预处理背景技术[0002]地震监测技术是研究地壳活动、预测地震灾害的核心手段，主要包括地球物理监测和地球化学监测。地震前，地壳应力积累会导致岩石微破裂和孔隙压力变化，促使深部气各组分的浓度、同位素比值或释放速率的异常波动，可直接反映深部应力场变化，早于地震波或地表形变信号。[0003]目前，多数气体采集装置为单一管状，在同一时间内只能连续采集单一位置的气体，若温泉表面较大，各个位置的气体成分会略有不同。温泉气体溢出后的温度较高，也含有较多的水汽，影响气体检测，因此需要对温泉气体进行降温除湿的预处理。发明内容[0004]针对上述问题，本发明提供一种温泉气采集及预处理装置，包括若干个取样头、输气冷凝管和圆环形的吸附管，若干个取样头可拆卸地连接在输气冷凝管的侧壁上，输气冷凝管的内部设有混合仓，用于混合各个取样头输入的气体；混合仓的上方设有螺旋状的冷凝管，冷凝管内输入冷凝水，为经过冷凝管的气体降温除湿；吸附管内设有常规的吸附干燥剂，吸附管底部的两侧分别设有一个气体接口，吸附管的顶部设有一个气体接口，其中一个气体接口连接输气冷凝管顶部，另一个气体接口连接输出管，用于输出处理后的气体。[0005]可选的，所述温泉气采集装置为竖向设置，输气冷凝管为圆柱体，输气冷凝管的外侧壁上设有若干组对接口，若干组对接口沿着输气冷凝管的长度方向均匀设置，每组的若干个对接口沿着输气冷凝管的周向均匀设置；若干个取样头连接同一组对接口，即取样头的数量等于一组对接口的数量，取样头的底部设有扩口采集罩，顶部开口用于连接对接口；取样头连接的对接口越靠下，采样半径越大。[0006]进一步可选的，所述取样头为圆柱形，取样头的底部通过第一伸缩段连接扩口采集罩，第一伸缩段为柔性的可伸缩的圆筒；当取样头的倾斜角度不同时，第一伸缩段通过自身的伸缩弯曲配合取样头，使得扩口采集罩始终保持竖直悬挂姿态；取样头的顶部通过第二伸缩段可拆卸地连接对接口，第二伸缩段通过自身的伸缩弯曲配合取样头能呈不同的倾斜角度。[0007]可选的，所述输气冷凝管的最上部的一组对接口的上方设有混合仓，混合仓的内径大于输气冷凝管的内径，混合仓为椭圆体。[0008]可选的，所述冷凝管为单螺旋管，沿着输气冷凝管的长度方向均匀转动延伸，冷凝5管的顶端和底端均穿出输气冷凝管的侧壁再连接冷凝水源，冷凝管的顶端和底端可以都连接冷水机；输气冷凝管的对应冷凝管部分的外侧壁上设有冷却夹层，冷却夹层内也通入冷[0009]可选的，所述输气冷凝管的上方设有电机，电机的转轴穿入输气冷凝管顶部，再连接输气冷凝管内的转动除水器，转动除水器包括第一支撑圈、第二支撑圈、第三支撑圈、若干个竖直的伸缩杆和若干个水平的连接杆，伸缩杆的顶端连接第一支撑圈，底端连接第二支撑圈，第二支撑圈与第三支撑圈之间连接有连接杆，第二支撑圈的内径小于第三支撑圈的内径，第三支撑圈的外侧面设有一圈海绵条，海绵条能够接触输气冷凝管内壁，电机带动海绵条转动，再配合伸缩杆带动海绵条升降，擦拭吸收输气冷凝管内壁的水滴。[0010]可选的，所述转动除水器还包括第四支撑圈和一根独立伸缩杆，第四支撑圈与第一支撑圈处于同一水平面上且同心设置，第四支撑圈通过几个支杆连接第一支撑圈；独立伸缩杆的顶部连接第四支撑圈，底部通过海绵圈滑动连接冷凝管，第四支撑圈的外径等于冷凝管的外径，使得独立伸缩杆的底部能沿着冷凝管转动。[0011]可选的，所述吸附管竖直设置，输气冷凝管的顶部通过竖直的连通管支撑吸附管，吸附管内设有若干个圆盘状的料仓，料仓内装填常规的吸附干燥剂；吸附管内的中心轴为圆形，沿着该中心轴设有圆形的支架，料仓固定在该支架上，且沿着支架的周向均匀分布，每个料仓的圆盘表面垂直于所处支架的切向方向；吸附管内的底部设有隔板，隔板设在吸附管底部的两个气体接口之间，隔板能覆盖吸附管的横截面，阻断吸附管底部的两个气体接口之间的空间。[0012]进一步可选的，所述连通管的内部中空，连通管的侧面连接出气管，出气管能够可拆卸地连接吸附管底部的两个气体接口。附图说明[0013]图1为所述温泉气采集及预处理装置(省略了转动除水器);图2为转动除水器的示意图；图3为吸附管的示意图。[0014]附图中，1-取样头，2-输气冷凝13-第一支撑圈，14-第二支撑圈，15-第三支体接口。具体实施方式[0015]本实施例提供一种温泉气采集及预处理装置，如图1-图3所示，包括若干个取样头1、输气冷凝管2和圆环形的吸附管5,若干个取样头1可拆卸地连接在输气冷凝管2的侧壁上，输气冷凝管2的内部设有混合仓6,用于混合各个取样头1输入的气体；混合仓6的上方设有螺旋状的冷凝管7,冷凝管7内输入冷凝水，为经过冷凝管7的气体降温除湿；吸附管5内设有吸附干燥剂，吸附管5底部的两侧分别设有一个气体接口，吸附管5的顶部设有一个气体接口，其中一个气体接口连接输气冷凝管2顶部，另一个气体接口连接输出管，用于输出处6理后的气体。[0016]可选的，所述温泉气采集装置为竖向设置，输气冷凝管2为圆柱体，输气冷凝管2的外侧壁上设有若干组对接口8,若干组对接口8沿着输气冷凝管2的长度方向均匀设置，每组的若干个对接口8沿着输气冷凝管2的周向均匀设置；若干个取样头1连接同一组对接口，即取样头1的数量等于一组对接口的数量，取样头1的顶部开口用于连接对接口，取样头1底部设有扩口采集罩9;取样头1连接的对接口越靠下，采样半径越大。[0017]进一步可选的，所述取样头1为圆柱形，取样头1的底部通过第一伸缩段10连接扩口采集罩9,第一伸缩段10为柔性的可伸缩的圆筒；当取样头1的倾斜角度不同时，第一伸缩段10通过自身的伸缩弯曲配合取样头1,使得扩口采集罩9始终保持竖直悬挂姿态；取样头1的顶部通过第二伸缩段11可拆卸地连接对接口，第二伸缩段11通过自身的伸缩弯曲配合取样头1能呈不同的倾斜角度。[0018]扩口采集罩9为圆台形或圆锥形的中空的罩子，上小下大，取样时，扩口采集罩9的底部没入温泉水液面以下，使得冒出水面的气体沿扩口采集罩9和取样头1进入输气冷凝管[0019]第一伸缩段10和第二伸缩段11均为常规的带有波纹形褶皱的塑料圆筒，能够伸缩改变自身长度，同时也能弯曲，改变自身两端[0020]对接口具有向外凸出的边沿，边沿的外侧面设有外螺纹，第二伸缩段11的顶部开口固定连接具有内螺纹的刚性材质的对接圈，对接圈与对接口通过螺纹连接，再配合使用密封圈，保证对接口处的气密性。第二伸缩段11的底部开口固定连接取样头1的顶端。扩口采集罩9的顶部具有向外凸出的边沿，边沿的外侧面设有外螺纹，第一伸缩段10的底部开口固定连接具有内螺纹的刚性材质的对接圈，对接圈与扩口采集罩9通过螺纹连接，再配合使用密封圈，保证扩口采集罩9顶部的气密性。第一伸缩段10的顶部开口固定连接取样头1的底端。[0021]传统的气体采集装置为单一管状，在同一时间内只能连续采集单一位置的气体，若温泉表面较大，各个位置的气体成分会略有不同。本发明设计的竖向的输气冷凝管2由上至下设置若干组对接口(即若干圈对接口),由于取样头1的长度是固定的(两个伸缩段的长度虽然可以改变，但主要利用两个伸缩段的可弯曲功能，配合取样头1不同的倾斜角度),当取样头1连接高处的对接口时，取样头1与输气冷凝管2的夹角变小，各个扩口采集罩9围成的圆形的取样范围变小；当取样头1连接低处的对接口时，取样头1与输气冷凝管2的夹角变大，各个扩口采集罩9围成的圆形的取样范围变大。第一伸缩段10能保证扩口采集罩9的竖直姿态，第二伸缩段11能配合取样头1改变倾斜角度。因此，本发明的多个取样头1与输气冷凝管2设计，能针对温泉水面的大小，合理设计取样范围，且同时多处取样，多个取样头1采集的气体汇聚到输气冷凝管2内，在混合仓6内混合，还能在沿着冷凝管7上升的过程中继续[0022]扩口采集罩9为竖直姿态扣在水面上，承受浮力，能够支撑对应的取样头1浮在水面上。输气冷凝管2的下方可设置支撑杆，支撑在水底岩石上。[0023]可选的，所述输气冷凝管2的最上部的一组对接口的上方设有混合仓6,混合仓6的内径大于输气冷凝管2的内径，混合仓6为椭圆体。从各个取样头1输入输气冷凝管2的气体，沿着切向方向进入混合仓6,再沿着混合仓6的内壁流动，与其它取样头1输入的气体接触并7混合，混合气体整体上沿着混合仓6内壁转动上升。[0024]可选的，所述冷凝管7为单螺旋管，沿着输气冷凝管2的长度方向均匀转动延伸，冷凝管7的顶端和底端均穿出输气冷凝管2的侧壁再连接冷凝水源，冷凝管7的顶端和底端可以都连接冷水机；输气冷凝管2的对应冷凝管7部分的外侧壁上设有冷却夹层，冷却夹层内[0025]混合仓6内的气体沿着输气冷凝管2上升，遇到冷凝管7时，沿着螺旋状的冷凝管7转动上升，进一步进行混合，同时进行降温，转动到输气冷凝管2内壁的气体也能被冷却夹[0026]温泉气体溢出后的温度较高，也含有较多的水汽，气体和水汽沿取样头1上升时，会自然冷却，冷凝出来的水滴会沿着倾斜的取样头1滑落回温泉内。气体和水汽沿着输气冷凝管2继续上升，由冷凝管7和冷却夹层进一步冷却降温，气体样品中的大部分水汽在冷凝管7部分被冷凝下来，少部分水汽跟随气体继续升入吸附管5内，进一步除湿。[0027]在上述过程中，冷凝管7外侧面和输气冷凝管2内壁会凝结大量水滴，水滴会自然落下，经过混合仓6落入输气冷凝管2底部，最后可以定期打开输气冷凝管2底部的排水口排水。但落下的水滴可能会被上升的气体再次裹挟带走，需要重新凝结，或者直接随气体进入吸附管5,增加吸附管5的处理负荷。针对这一问题，本发明提供以下方案。[0028]可选的，所述输气冷凝管2的上方设有电机12,电机12的转轴穿入输气冷凝管2顶部，再连接输气冷凝管2内的转动除水器，转动除水器包括第一支撑三支撑圈15、若干个竖直的伸缩杆17和若干个水平的连接杆18,伸缩杆17的顶端连接第一支撑圈13,底端连接第二支撑圈14,第二支撑圈14与第三支撑圈15之间连接有连接杆18,第二支撑圈14的内径小于第三支撑圈15的内径，第三支撑圈15的外侧面设有一圈海绵条20,海绵条20能够接触输气冷凝管2内壁，电机12带动海绵条20转动，再配合伸缩杆17带动海绵条20升降，擦拭吸收输气冷凝管2内壁的水滴。[0029]进一步可选的，所述第一支撑圈13、第二支撑圈14、第三支撑圈15均为圆形的，第一支撑圈13和第二支撑圈14的内径相同，且上下位置对应，同心设置，由伸缩杆17连接；第二支撑圈14和第三支撑圈15处于同一水平面上，同心设置；第三支撑圈15的外径略小于输气冷凝管2内径，使得海绵条20能接触输气冷凝管2内壁。第一支撑圈13和第二支撑圈14的内径大于冷凝管7的外径，避免伸缩杆17碰撞冷凝管7。[0030]进一步可选的，若干个伸缩杆17的顶端沿第一支撑圈13的周向均匀设置，若干个伸缩杆17的底端沿第二支撑圈14的周向也均匀设置，使得伸缩杆17保持竖直，便于伸缩；若干个连接杆18沿着第二支撑圈14的周向均匀设置。[0031]电机12处于输气冷凝管2的外部，可以外设保护罩，防止水气对电机12的影响。优选的，电机12的旁边设有连通管22,连通输气冷凝管2与吸附管5。[0032]伸缩杆17为常规的套管伸缩型杆件，伸缩杆17可以是电磁控制伸缩的，控制器可以设在第一支撑圈13上，各个伸缩杆17连接控制器，控制伸缩杆17同步伸长或缩短。电机12的转轴可以通过几个杆件连接第一支撑圈13,从而带动第一支撑圈13转动，再通过伸缩杆17和第二支撑圈14,带动第三支撑圈15转动，以擦拭输气冷凝管2内壁。同时，伸缩杆17同步伸缩，带动第二、第三支撑圈15转动的同时也上下移动，更全面的[0033]进一步可选的，所述输气冷凝管2内壁上设有一圈圆形的集水槽，集水槽处于混合8仓6与冷凝管7之间，用于收集输气冷凝管2内壁上滑落的水滴和海绵条20多余的水体；集水槽为螺旋形，即集水槽的高度沿着输气冷凝管2内壁的周向逐步均匀降低，集水槽的最低处通过排水管穿出输气冷凝管2,将收集的水排出。[0034]可选的，所述转动除水器还包括第四支撑圈16和一根独立伸缩杆19,第四支撑圈16与第一支撑圈13处于同一水平面上且同心设置，第四支撑圈16通过几个支杆连接第一支撑圈13;独立伸缩杆19的顶部连接第四支撑圈16,底部通过海绵圈21滑动连接冷凝管7,第四支撑圈16的外径等于冷凝管7的外径，使得独立伸缩杆19的底部能沿着冷凝管7转动。[0035]进一步可选的，所述海绵圈21套设在冷凝管7的外侧面上；冷凝管7最底部的管口处的下方设有集水盘，用于承接海绵圈21多余的水分，集水盘通过1-2个支杆连接输气冷凝[0036]独立伸缩杆19为常规的套管伸缩型杆件，独立伸缩杆19也是电磁控制伸缩的，控制器可以设在第一支撑圈13或第四支撑圈16上，独立伸缩杆19连接控制器，控制独立伸缩杆19伸长或缩短。电机12带动第四支撑圈16与第一支撑圈13同步转动，独立伸缩杆19也能转动，独立伸缩杆19转动沿着螺旋状冷凝管7转动的同时也在伸长，使得海绵圈21沿着冷凝管7(即绕着冷凝管7)螺旋下降，擦拭吸收冷凝管7表面的水滴，直至海绵圈21移至冷凝管7最低端，此时独立伸缩杆19伸直最长。海绵圈21多余的水分落至集水盘，再流入集水槽。然后，独立伸缩杆19反向转动并缩短，带领海绵圈21沿冷凝管7升至冷凝管7最高处(同时带动海绵条20也上升)。[0037]本发明通过简单的转动除水器，用一个电机12,同时带动海绵条20河海绵圈21转动，分别擦拭输气冷凝管2内壁和冷凝管7外壁，将冷凝出来的水滴吸附带走，最后通过集水槽排出。各个伸缩杆17和各个支撑圈的转速和转向都可控制，避免海绵圈21转动太快，不适应冷凝管7的螺旋形状。同时，各个伸缩杆17和各个支撑圈的转动，也能搅动输气冷凝管2内[0038]可选的，所述吸附管5竖直设置，输气冷凝管2的顶部通过竖直的连通管22支撑吸附管5,吸