一种基于卡套密封方式的耐高温颗粒物收集装置的制作方法

本实用新型属于环境监测技术领域，涉及一种基于卡套密封方式的耐高温颗粒物收集装置。具体来说，是一种可耐高温(300℃)的基于卡套密封方式的颗粒物收集装置。

背景技术：

目前，对高温环境(>300℃)中颗粒物的采样方法大都采用稀释降温后采样的方式进行，而没有高温条件下对颗粒物直接采样的装置。在稀释降温过程中，颗粒物的理化特征有可能发生变化，有必要设计可应用于高温条件下的颗粒物收集装置。

气密性是一切气体实验的基础，目前常用的高温气路密封方法有：焊接、密封胶、O圈、金属垫片(一般与法兰盘配套使用)、金属卡套接头等。易拆卸性的要求使得本设计装置为分体式结构，不能完全使用焊接或密封胶。法兰盘和金属垫片(或石墨垫片)组合时的拆卸一般较为复杂，且法兰盘需要额外增加整体结构体积，不利于热解析分析过程中的快速升降温控制，因而不优先考虑。O圈是目前适用性最高、最常用的密封方式之一，也是目前滤膜膜托最常用的密封方法。常见的O圈材质中，全氟材质O圈耐高温性能最好，标称可在300至350℃高温环境下使用。但在实际使用中包括全氟O圈在内，300℃高温时，O圈会释放大量的有机物，释放产物主要为高浓度含氟有机组分，会显著干扰样品中有机物组分测量。此外，美国Agilent公司在色谱应用中使用了一种聚酰亚胺材质O 圈，用于进样口密封，该O圈标称最高耐温为350℃，但商业化聚酰亚胺材质O 圈只有1/4英寸直径这一种型号，尺寸较小，难以直接用在颗粒物收集膜托装置上。

金属卡套接头一般与螺母、联合接头配套使用，主要应用于管路连接处的密封。金属卡套密封面一般在金属管外侧，用于设计滤膜膜托时，不能保证滤膜与管路内壁的密封，导致颗粒物在通过滤膜时可能从滤膜侧面逃逸，降低颗粒物收集效率。因而目前尚无以金属卡套密封方式为主设计的滤膜膜托装置。

为简单实用地实现颗粒物收集装置设计中的气密性、拆卸性、耐温性要求，本实用新型以金属卡套密封方式为基础，以商业化金属卡套接头等装置为主体，研发了一种基于金属卡套密封的耐高温颗粒物收集装置。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型旨在提供一种基于卡套密封方式的耐高温颗粒物收集装置，实现高温(300℃)环境中颗粒物的收集采样，同时也可以在常温进行颗粒物采样并随后进行高温处理，即作为颗粒物收集和热脱附单元。

一种基于卡套密封方式的耐高温颗粒物收集装置，包括变径联合接头、垫片、垫环、采样入口部分、采样出口部分；以及一个加热模块；所述垫片安置在变径联合接头的直径接口处，在所述垫片和垫环之间放置石英滤膜，用于捕集颗粒物，所述采样入口部分和出口部分为卡套式连接方式。

进一步，所述变径联合接头为1/2英寸直径转接1/4英寸直径变径联合接头。

进一步，所述垫片的外径为1/2英寸。

进一步，所述垫环外径为1/2英寸。

进一步，所述采样入口部分包括变径管，第一卡套和第一螺母，所述变径管的管径为1/2英寸-1/4英寸。

进一步，所述采样出口部分包括第二不锈钢管，第二卡套、第二螺母，所述第二不锈钢管的管径为1/4英寸、

进一步，所述采样入口部分的第一卡套采用聚酰亚胺/石墨材质，所述变径管外径为1/2英寸，材质为SS316不锈钢，所述第一螺母材质为SS316不锈钢。

进一步，所述变径联合接头侧边设置钻孔，用于连接第一不锈钢管。所述第一不锈钢管外径为1/16英寸。

进一步，所述垫片是不锈钢垫片，其和所述垫环安置在变径联合接头的1/2 英寸直径接口处，所述石英滤膜的直径为1/2英寸，所述采样入口部分和出口部分的螺母为变径联合接头配套的螺母。

进一步，所述加热模块上打孔，用于放置热电偶和加热棒，对颗粒物收集和热脱附装置进行加热和温度控制。

本实用新型提供的高温颗粒物收集装置具有以下有益效果：所述的高温颗粒物收集装置可在高温300℃条件下使用，对颗粒物直接采样，也可以在常温进行颗粒物采样并随后进行高温处理。

附图说明

图1为本实用新型耐高温颗粒物收集装置的装配效果图。

图2为本实用新型颗粒物收集装置的为各组件详解图。

图3为本实用新型颗粒物收集装置的加热模块效果图。

图4为本实用新型颗粒物收集装置的石英滤膜装配示意图。

图中：

1-变径管 2-第一螺母

3-第一卡套 4-垫环

5-垫片 6-变径联合接头

7-第一不锈钢管 8-第二卡套

9-第二螺母 10-第二不锈钢管

11-加热模块 12-热电偶预留孔

13-加热棒预留孔

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本实用新型做进一步详细的说明：

如图1-图4所示的耐高温颗粒物收集装置，包括变径管1、第一螺母2、第一卡套3、垫环4、垫片5、变径联合接头6、第一不锈钢管7、第二卡套8、第二螺母9、第二不锈钢管10。将各组件依次装配，其中在变径联合接头6的1/2 英寸直径接口处，安置不锈钢垫片5、垫环4，如图4，将裁好的1/2英寸直径的石英滤膜放置在垫片垫环之间，用于颗粒物捕集，装配后效果图如图1。其中，所述变径联合接头选用美国世伟洛克(Swagelok)公司的产品，所述第一卡套和第二卡套采用美国VICI公司的产品。所有金属材质的装置、管件加工后，对相关部件表面进行钝化处理，以避免活性位点对于有机物收集、分析的影响。

若只作为高温条件下运行的颗粒物收集，则所述装置不需要安装第一不锈钢管7，也不需要在变径联合接头6相对应的焊接处打孔。

作为颗粒物收集和热脱附装置时，可根据需要设计铝制加热模块11(如图 3)，并在铝制加热模块11上打孔12和13分别用于放置热电偶和加热棒，对颗粒物收集和热脱附装置进行加热和温度控制。

当所述装置应用为颗粒物收集和热脱附单元时，在该变径联合接头侧边钻孔，用于焊接第一不锈钢管。第一不锈钢管外径为1/16英寸，通过钎焊的方式焊接在变径联合接头中预先钻制的通孔中。为避免管路中出现有机物活性位点影响有机物分析，变径管、垫环、垫片、变径联合接头、第一不锈钢管、第二不锈钢管均进行钝化处理。

以上对本实用新型的技术方案进行了详细说明。显然，本实用新型并不局限于所描述的上述内容。基于本实用新型中的实施例，熟悉本技术领域的人员还可据此做出多种变化，但任何与本实用新型等同或相类似的变化都属于本实用新型保护的范围。