一种适用于水合物表征的可视化样品台的制作方法

1.本发明涉及水合物检测技术领域，具体地涉及一种适用于水合物表征的可视 化样品台。


背景技术：

2.天然气水合物是一种气体水合物，主要分布在海底的沉积物或者是陆地的永 久冻土中。天然气化合物是由天然气和水在低温高压的条件下形成的类似冰状的 结晶物质。它是一种有巨大储量，而且洁净的非常规能源。
3.但是，由于天然气水合物自身的不稳定性，需要在低温高压的条件下才能够 实现稳定储存。因此，想要开展天然气水合物样品的观测，就必须提供适宜的环 境。
4.目前常规的天然气水合物试验观测台在使用过程中，由于空气中的水蒸气在 样品表面的冷凝，则会对样品产生污染，影响数据检测的正确性。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提出一种适用于水合物表征的可视化样品台，其能够满足 在发掘现场直接进行观测的要求，保证及时补充液氮。另外，可以利用填充液氮 有效地防止水蒸气冷凝的情况，也保障天然气水合物在观测过程中稳定不分解。 同时，本装置易于携带和操作。
6.根据本发明，提供了一种适用于水合物表征的可视化样品台，包括：壳体， 所述壳体包括样品仓、注液仓，以及将所述样品仓的底部和所述注液仓的底部连 通的连通管，其中，所述样品仓包括用于密封所述样品仓的仓盖组件，以及设置 在所述样品仓内的样品固定组件，所述注液仓的顶部为敞开，所述注液仓内容纳 有冷却介质，使得所述冷却介质通过连通管进入所述样品仓内。
7.在一个实施例中，所述仓盖组件包括上盖和排放管，所述排放管密封式穿过 所述上盖而与所述样品仓连通。
8.在一个实施例中，所述上盖包括第一盖板、第二盖板和视窗，所述第二盖板 布置在所述壳体上，所述视窗嵌入所述第二盖板内，所述第一盖板沿周向覆盖在 所述视窗的表面上并与所述第二盖板固定连接。
9.在一个实施例中，所述排放管包括直立部和弯曲部，所述直立部的一端与所 述样品仓连通，另一端与所述弯曲部相连。
10.在一个实施例中，所述弯曲部包括直径较大的第一连接部和直径较小的第二 连接部，其中所述第二连接部包括出气口，所述出气口朝向所述视窗。
11.在一个实施例中，所述样品固定组件包括支架和样品槽，所述支架固定在所 述样品仓上的底部，所述样品槽安装在所述支架的顶部。
12.在一个实施例中，所述支架包括设置在其底部的底座；所述样品仓包括设置 在其底部的支架座；所述支架座与所述底座可拆卸式连接。
13.在一个实施例中，所述样品仓中的冷却介质的高度设置成低于所述支架的高 度。
14.在一个实施例中，所述支架包括凹槽型支架、平板型支架、夹持型支架中的 任意一个。
15.在一个实施例中，所述冷却介质是液氮。
附图说明
16.下面将结合附图来对本发明进行详细地描述，在图中：
17.图1显示了根据本发明的适用于水合物表征的可视化样品台的剖视图；
18.图2显示了根据本发明的适用于水合物表征的可视化样品台的结构的示意 性立体图；
19.图3显示了根据本发明的适用于水合物表征的可视化样品台中的凹槽型支 架的示意图；
20.图4显示了根据本发明的适用于水合物表征的可视化样品台中的平板型支 架的示意图；
21.图5显示了根据本发明的适用于水合物表征的可视化样品台中的夹持型支 架的示意图。
22.在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
23.下面将结合附图对本发明做进一步说明。
24.图1显示了根据本发明的适用于水合物表征的可视化样品台的剖视图。如图 1所示，根据本发明的适用于水合物表征的可视化样品台100主要包括壳体10。 另外，壳体10包括样品仓20、注液仓30，以及将样品仓20和注液仓30连通的 连通管11。
25.根据本发明，壳体10可以采用泡沫材质制成。泡沫优选高密度发泡聚乙烯 或发泡聚苯乙烯材质，其具有稳定的储存液氮的能力。由于泡沫材质的导热系数 极低，因此能够有效地保障泡沫壳体的外部温度，使外部温度接近室温，从而能 够避免因为泡沫壳体过冷让使用者冻伤的现象发生。同时，由于泡沫材质不会因 液氮造成的低温高压环境而开裂，因此能够有效地避免液氮外泄的安全隐患发生。
26.注液仓30是可视化样品台100注入冷却介质的入口。在本发明的一个实施 例中，冷却介质为液氮。如下所述，由于注液仓30与样品仓20通过连通管11 连通，两个仓室的液体压强维持平衡，使得注液仓30与样品仓20中的液面高度 始终保持在同一水平面上。这样，只需要通过监测注液仓30内的液面高度，便 可实时判断样品仓20内的液氮剩余量。当样品仓20中液氮不足时，通过对注液 仓30注入液氮，即可实现对样品仓20内液氮的补充。
27.连通管11设置在可视化样品台100中的下部，将样品仓20与注液仓30两 个不同的仓室连通。由此，连通管11、样品仓20和注液仓30整体构造成一个 连通器结构，使得注入注液仓30中的液氮能够顺着连通管11流入样品仓20中。 这样，两个仓室的液体压强就能够保持平衡，使得注液仓30与样品仓20中的液 面高度始终保持在同一水平面上。注液仓30的顶部设置为敞开的。这样，通过 观察注液仓30中的液位就能够知道样品仓20中的液位，从而在样品仓20需要 补充液氮的时候向注液仓30注入液氮。由此，液氮能够通过连通管11进入
到样 品仓20中，使得样品仓20保持理想的液氮水平。
28.图2显示了根据本发明的适用于水合物表征的可视化样品台的结构示意图。 如图1和图2所示，样品仓20包括用于密封样品仓20的仓盖组件40，以及设 置在样品仓20内的样品固定组件60。
29.在本发明中，如图1和图2所示，仓盖组件40的面积大于样品仓20顶端开 口的面积。这样一来，当仓盖组件40覆盖在样品仓20上时，仓盖组件40就能 使样品仓20封闭。此外，仓盖组件40通过螺钉与样品仓20形成螺纹连接。
30.在本发明中，如图1和图2所示，仓盖组件40包括上盖41和排放管50， 排放管50密封式穿过上盖41而与样品仓20连通，用于排放液氮所挥发的冷氮 气。
31.上盖41包括第一盖板411、第二盖板412和视窗413，第二盖板412布置在 壳体10上，视窗413嵌入在第二盖板412内，第一盖板411沿周向覆盖在视窗 413的表面上并与第二盖板412固定连接。
32.在本发明的一个实施例中，如图1所示，第二盖板412通过螺钉与样品仓 20形成螺纹连接。第一盖板412通过螺钉与第二盖板412形成螺纹连接，并将 视窗413镶嵌在第一盖板412与第二盖板412之间。
33.如图1和图2所示，排放管50包括直立部51和弯曲部52，其中，直立部 51的一端与样品仓20连通，另一端与弯曲部52相连。排放管50能够引导样品 固定组件60上方的液氮所挥发产生的冷氮气进入直立部51内，并通过弯曲部 52向外排出。
34.如图1所示，弯曲部52的直径逐渐变小，其中直径较大一端为第一连接部 521，直径较小的一端为第二连接部522。第二连接部522还设置有出气口523， 出气口523朝向视窗413的表面。
35.第二连接部522将来自直立部51的冷氮气传输至第二连接部522处，并通 过出气口523排出。此时，冷氮气持续对视窗413的上表面进行吹扫，就这样使 得可视化样品台100在使用期间视窗413的上表面始终处于干燥清洁状态。如上 所示，由于样品仓20内部充盈液氮，而液氮所挥发产生的冷氮气弥漫在样品固 定组件60的上方，因此视窗413位于样品仓20内的下表面也同样保持干燥清洁。 因此有效地保障了实现表征测试数据的准确性。
36.如图1所示，样品固定组件60包括支架61和样品槽62，样品槽62安装在 支架61的顶部。在根据本发明的一个具体实施例中，样品槽62用于盛放水合物 样品，以满足水合物样品观测的要求。
37.如图1所示，支架61包括设置在其底部的底座611。样品仓20包括设置在 其底部的支架座21，支架座21与底座611为可拆卸式连接。
38.具体地说，支架座21采用磁性材质制成，能够以磁力吸附的方式与底座611 连接，以实现支架61的可更换性。
39.图3显示了根据本发明的适用于水合物表征的可视化样品台中的凹槽型支 架的示意图。图4显示了根据本发明的适用于水合物表征的可视化样品台中的平 板型支架的示意图。图5显示了根据本发明的适用于水合物表征的可视化样品台 中的夹持型支架的示意图。如图3、图4和图5所示，在本发明的一个实施例中， 支架61包括但不限于凹槽型支架70、平板型支架71和夹持型支架72，并由其 中一个支架61作为盛放样品的支撑结构安装在样品仓20内。
40.而且，还能够根据水合物样品类型的不同采用不同型号的支架61。例如， 粉末状样品优选凹槽型支架70，颗粒状或片状样品优选平板型支架71，块状样 品优选夹持型支架72。
41.在根据本发明的一个具体实施例中，可视化样品台100的具体操作包括如下 步骤。
42.首先，根据水合物样品类型的不同，选取适宜的支架61。如上所述，粉末 状样品优选凹槽型支架70，颗粒状或片状样品优选平板型支架71，块状样品优 选夹持型支架72。同时，将选取的支架61以磁吸的方式安装在支架座21上。
43.之后，根据本发明可视化样品台100的要求选取适宜的视窗413，将仓盖组 件40中的第一盖板411、第二盖板412和视窗413组装，组装完成后清洁视窗 413的表面。
44.之后，向注液仓30内注入液氮，液氮通过连接管11流入样品仓20内，提 前将支架61预冷。其中，注入液氮的高度低于支架61的高度，使得样品与液氮 之间留有一定距离。
45.之后，在支架61预冷完成后，将水合物样品放置在样品槽62中，将组装好 的仓盖组件40与样品仓20螺纹连接。安装完成后，检测视窗413是否清晰、通 透。
46.最后，对水合物样品进行测试。在测试的过程中需实时查看注液仓30内的 液面高度，当液氮量不足时需向注液仓30内及时补充液氮，由此保证样品仓20 的液氮处于理想的水平。
47.以上仅为本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此。本领 域的技术人员在本发明的公开范围内，可容易地进行改变或变化，而这种改变或 变化都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求 书的保护范围为准。