CN107764694A - 可实现热能循环利用的水浴装置及包括该装置的解吸仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可实现热能循环利用的水浴装置及包括该装置的解吸仪，属于非常规天然气测量领域，包括水浴加热箱，所述水浴加热箱包括至少一个水浴箱，所述水浴箱上设置有保温盖，所述保温盖上设置有用于解吸罐和集气量筒连接的孔洞；所述保温盖中部为凹面，所述凹面上设置有排水小孔，所述凹面用于所述水浴箱内的水气或集气量筒内的水沿排水小孔导入水浴箱。本发明提供一种无需外置水槽的用于加热解吸罐的小型化水浴装置，采用半封闭式加热，有效提高加热温度上限和加热效率，采用保温盖加热保温可使水浴箱内温度分布均匀，优化实验效果；保温盖的设置能回收集气量筒排出的水和加热过程中蒸发的水蒸气，节省水资源并洁净环境。

Description

可实现热能循环利用的水浴装置及包括该装置的解吸仪

技术领域

本发明涉及非常规天然气测量设备领域，特别是涉及一种用于加热解吸罐的可实现热能循环利用的水浴装置及包括该装置的解吸仪。

背景技术

随着社会经济发展对能源和环保要求的不断提高，非常规天然气已经成为了能源勘探领域中的热点。非常规天然气包括页岩气、煤层气、致密砂岩气和天然气水合物，含气量作为评价非常规天然气资源潜力的重要数据一直受到行业内的重视。目前认为解吸法是测量非常规天然气含量的最直接的测试方法。其中又以水浴法应用最多，但是目前现有的产品均使用水槽在进行水浴加热，具有明显缺点。如：(1)仪器体积大，运输不便；(2)水槽加热是开放式加热，加热温度上限低；(3)开放式加热，热量散失过多，造成能源浪费；(4)开放式水槽加热会造成温度分布不均匀，实验效果差；(5)水蒸发量大，浪费水资源；(6)针对少量样品的实验也需要加热整个水槽内的水，能源利用率低，实验效果差。(7)使用水槽加热多个解吸罐时，多个样品只能放置在同一水槽中，无法对单个样品精准控温。

发明内容

本发明的目的是提供一种可实现热能循环利用的水浴装置及包括该装置的解吸仪。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种可实现热能循环利用的水浴装置，包括水浴加热箱，所述水浴加热箱包括至少一个水浴箱，所述水浴箱上设置有保温盖，所述保温盖上设置有用于解吸罐和集气量筒连接的孔洞；所述保温盖中部为凹面，所述凹面上设置有排水小孔，所述凹面用于所述水浴箱内的水气或集气量筒内的水导入水浴箱。

优选地，所述保温盖采用聚四氟乙烯材料。

优选地，所述保温盖的凹面边缘设置有所述排水小孔。

进一步地，所述水浴装置还包括控制箱，所述水浴加热箱包括保护箱体和固定在所述保护箱体内的至少一个所述水浴箱，每个所述水浴箱上嵌入有用于加热的加热体，所述加热体通过电路受控于所述控制箱，所述水浴箱的外壁和保护箱体的内壁形成一个置物空间，部分所述加热体和与其连接的电路在所述置物空间内，所述水浴箱上可拆卸连接有金属面板，所述金属面板用于封闭所述置物空间和水浴箱使所述水浴箱内的水汽不会进入所述置物空间，所述金属面板上设置有用于解吸罐放入所述水浴箱的开口；所述金属面板的开口处设置有所述保温盖。

优选地，所述加热体为电加热元件。

优选地，所述保护箱体的材质采用工程塑料。

优选地，所述水浴箱采用不锈钢材质。

优选地，所述金属面板为不锈钢材质。

优选地，所述保护箱体内的至少两个水浴箱，每个水浴箱上嵌入有独立的加热体，独立加热互不影响，每个所述加热体受控于控制箱。

进一步地，所述保护箱体的外壁上设置有用于与所述控制箱连接的电源接口，所述加热体通过电路与所述电源接口连接。

进一步地，每个所述水浴箱上设置有独立的所述加热体，所述加热体为电加热元件，所述控制箱还包括用于控制加热体的加热温度、时间和温度梯度的智能温控仪表和可控硅。

进一步地，所述水浴箱为空心长方体结构，在所述长方体结构的内边角处设置有网状防护板。

进一步地，每个所述水浴箱的高位设置有独立的进水口和与其连接的进水管道，所述保护箱体上设置有与所述进水管道连接的进水接口，所述进水接口与设置在所述保护箱体外的水泵连接；每个所述水浴箱的低位设置有排水口和与其连接的排水管道，所述保护箱体底部设置有与所述排水管道连接的第一排水阀门。

优选地，水浴箱的底部还设置有用于固定安装在保护箱体上的固定凸起。

进一步地，每个所述水浴箱设置有嵌入其内的用于监测液位的液位开关，所述液位开关监测的液位低于预设值时发出电路信号，所述控制箱包括用于接收所述液位开关的电路信号的继电器，若所述继电器接收到所述电路信号则启动所述水泵，否则不启动；

优选地，所述保护箱体上设置有用于为所述水泵供电的水泵电源接口。

进一步地，所述控制箱还包括用于报警液位低于预设值时的蜂鸣器，若所述继电器接收到所述电路信号则启动所述蜂鸣器，否则不启动。

每个所述水浴箱的高位设置有溢水口和与其连接的溢水管道，所述保护箱体底部设置有与所述溢水管道连接的第二排水阀门；

所述水浴箱的进水口或与所述进水口连接的进水管道上设置有用于控制是否往水浴箱进水的电磁阀，若所述继电器接收到所述电路信号则启动所述电磁阀打开相应的进水管道。

优选地，所述电磁阀为交流电磁阀。

进一步地，所述保护箱体内固定有至少三个所述水浴箱，每个所述水浴箱上均设置有独立的所述加热体、进水口及其进水管道、排水口及其排水管道、溢水口及其溢水管道，其中溢水口的管道均通过一个第二排水阀门，所述进水口的进水管道均与所述电磁阀相连用于控制水同时进入或选择进入相应的进水管道。

进一步地，在所述金属面板之下：所述水浴箱的开口处与所述保护箱体内壁之间设置有环氧树脂板，所述环氧树脂板和金属面板之间设置有防护套筒用于阻止水汽向所述置物空间内扩散。

进一步地，所述保护箱体的底部设置有至少四个万向轮。

进一步地，所述保护箱体的外部设置有地线接口。

进一步地，所述保护箱体上还设置有用于便于封装的保护盖。

进一步地，所述控制箱通过航插电缆连接所述水浴箱的电源接口。

进一步地，所述控制箱包括控制箱体，所述控制箱体内设置有电流表和液晶面板。

进一步地，所述电流表用于测量对应的所述加热体所在电路的电流，所述电流表个数与所述加热体的个数相同。

进一步地，所述智能温控仪表和可控硅用于控制加热体的加热温度、时间和温度梯度。

进一步地，所述液晶面板用于设置实验并观察实验进度。

另一方面，提供一种可实现热能循环利用的水浴解吸仪，包括所述的可实现热能循环利用的水浴装置。

由于采用上述技术方案，本发明至少具有以下优点：

(1)本发明提供一种无需外置水槽的用于加热解吸罐的小型化水浴装置，采用半封闭式加热，有效提高加热温度上限，提高加热效率，同时能够保持加热腔内温度均匀分布，能够最大程度的节省能源和水资源；采用保温盖保温可使水浴箱内温度分布均匀，优化实验效果，保温盖的设置能回收集气量筒排出的水和加热过程中蒸发的水蒸气，节省水资源并洁净环境；

(2)独立式水浴箱，可对样品实现单独控温，既节省了能源又保证了控温的精准，可实现对每一个样品的单独控温；采用了加热体和控制箱分离设计，最大程度的减少了加热过程中热量和水蒸气对电子原件的损伤，延长了仪器使用寿命；

(3)本发明使用环氧树脂等多种保温材料，进一步降低热量散失，节省能源；

(4)本发明内置补水***，当液位低于预设高度时，自动补水，无须人工补水，大大减少了操作人员的工作量，实现了无需人员值守的自动化实验；蜂鸣报警，当水量不足时报警提示，自动补水完毕后，报警自动终止；

(5)本发明采用触摸屏控制和可控硅控制两种操作方式，可满足在不同条件下的方便操作；保护箱体底部设置万向轮，可由单人搬运。

附图说明

上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1本发明的可实现热能循环利用的水浴装置的整体结构示意图；

图2本发明的可实现热能循环利用的水浴装置的水浴加热箱的剖面结构示意图；

图3本发明的可实现热能循环利用的水浴装置的水浴箱的仰面立体结构示意图；

图4本发明的可实现热能循环利用的水浴装置的水浴箱的俯面立体结构示意图；

图5本发明的可实现热能循环利用的水浴装置的保温盖的立体结构示意图；

图6本发明的可实现热能循环利用的水浴装置的保温盖的正面结构示意图；

图7本发明的可实现热能循环利用的水浴装置的保温盖的轴向剖面结构示意图。

具体实施方式

本发明提供一种可实现热能循环利用的水浴装置的一个实施例，如图1至图7所示，包括水浴加热箱1，水浴加热箱1包括至少一个水浴箱12，水浴箱12上设置有保温盖19，保温盖19上设置有用于解吸罐和集气量筒连接的孔洞191，保温盖19中部为凹面，凹面设置有排水小孔192，排水小孔192优选设置在凹面边缘，凹面用于水浴箱12内的水气或集气量筒内的水沿排水小孔192导入水浴箱12。

本发明在使用时，水浴加热箱包括至少设置一个水浴箱12，解吸罐放入水浴箱12中，盖上保温盖19，解吸罐和其集气量筒通过凹面上的孔洞191连接，保温盖起到保温及回收水蒸气和集气量筒中排出的水的作用，可循环利用热能，减少热量损失。

本发明提供一种无需外置水槽的用于加热解吸罐的小型化水浴装置，采用半封闭式加热，有效提高加热温度上限，提高加热效率，同时能够保持加热腔内温度均匀分布，能够最大程度的节省能源和水资源；采用保温盖加热保温可使水浴箱内温度分布均匀，优化实验效果，保温盖的设置能回收集气量筒排出的水和加热过程中蒸发的水蒸气，节省水资源并洁净环境。

优选地，保温盖19采用聚四氟乙烯材料。

作为一种改进，水浴装置还包括控制箱2，水浴加热箱1包括保护箱体11和固定在保护箱体11内的至少一个水浴箱12，每个水浴箱12上嵌入有加热体13，加热体13通过电路受控于控制箱2，水浴箱12的外壁和保护箱体11的内壁形成一个置物空间，部分加热体13和与其连接的电路在置物空间内，水浴箱12上可拆卸连接有金属面板17，金属面板用于封闭置物空间和水浴箱使水浴箱12内的水汽不会进入置物空间，金属面板17上设置有用于解吸罐放入水浴箱12的开口，金属面板17的开口处设置有保温盖19。保温盖19用于覆盖水浴箱12和金属面板17之间的缝隙，可以更好的保温，并能提高热能循环利用；每个水浴箱12上嵌入独立的加热体13，可以实现单独精确控温。

优选地，加热体为电加热元件，独立嵌入在水浴箱12中，通过电路受控于控制箱2，额定工作温度为室温至100℃，最高可加热到600℃，实际设置最高温度为99℃。本发明通过独立控温每个水浴箱，可以精确控温

优选地，金属面板17采用不锈钢材质，使用螺钉固定，起到封闭仪器，保护设备功能。

优选地，保护箱体的材质采用工程塑料，具有防水、耐高温、耐腐蚀、承受冲击的特点。

优选地，水浴箱采用不锈钢材质。

优选地，金属面板为不锈钢材质。用于封装仪器，保护内部组件，具有防水、耐腐蚀、美观等优先。

优选地，保护箱体内的至少两个水浴箱，每个水浴箱上嵌入有独立的加热体，独立加热互不影响，每个加热体受控于控制箱。

优选地，开口的大小略大于解吸罐的外径，使解吸罐的加热为半封闭加热，既能减小热量损失又能降低水汽的蒸发。

进一步地，保护箱体11的外壁上设置有用于与控制箱2连接的电源接口，加热体13通过电路与电源接口连接。

进一步地，每个水浴箱12上设置有独立的加热体13，加热体13为电加热元件，控制箱2还包括用于控制加热体的加热温度、时间和温度梯度的智能温控仪表和可控硅。

进一步地，水浴箱12为空心长方体结构，在长方体结构的内边角处设置有网状防护板125。加热体13优选安装在边角处，网状防护板125优选为网状不锈钢防护板，安装在水浴箱12的边角处，可以避免解吸仪与水浴箱发生碰撞，同时保护加热体，也有利于水流的流转，加热更均匀。

进一步地，每个水浴箱12的高位设置有独立的进水口121和与其连接的进水管道，保护箱体11上设置有与进水管道连接的进水接口，进水接口与设置在保护箱体11外的水泵3连接；每个水浴箱12的低位设置有排水口122和与其连接的排水管道，保护箱体11底部设置有与排水管道连接的第一排水阀门18。第一排水阀门优选为手动控制阀门。

优选地，水浴箱12的底部还设置有用于固定安装在保护箱体11上的固定凸起124。

为了降低操作人员的工作量，每个水浴继电器箱12设置有嵌入其内的用于监测液位的液位开关14，液位开关14监测的液位低于预设值时发出电路信号，控制箱2包括用于接收液位开关14的电路信号的继电器，若继电器接收到电路信号则启动水泵3，否则不启动。继电器收到液位开关监测的电路信号则开启水泵使水浴箱中能够自动进水，每个水浴箱的进水可以独立控制。

优选地，保护箱体上设置有用于为水泵供电的水泵电源接口。

液位开关14为双浮子式液位开关，嵌入到水浴箱12中，当双浮子式液位开关检测到水浴箱内水位低于预定高度时，通过电路将信号传输至控制箱2中的继电器，继电器启动驱动相对应的电磁阀启动，打开补水路管路，驱动水泵启动向对应的水浴箱供水，同时驱动蜂鸣器，蜂鸣提示或报警。当水浴箱中的水位达到预定高度时时，双浮子式液位开关切断信号，控制箱2中的继电器复位，继电器、水泵、蜂鸣器同时复位处于待工作状态。

进一步地，控制箱2还包括用于报警液位低于预设值的蜂鸣器，若继电器接收到液位开关14的电路信号则启动蜂鸣器，否则不启动；每个水浴箱的高位设置有溢水口123和与其连接的溢水管道，保护箱体11底部设置有与溢水管道连接的第二排水阀门；第二排水阀门优选为手动控制阀门，处于常通状态，以免水浴箱12中水过满。

水浴箱12的进水口121或与进水口121连接的进水管道上设置有用于控制是否往水浴箱12进水的电磁阀15，若继电器接收到液位开关电路信号则启动电磁阀15打开相应的进水管道。电磁阀15可以根据继电器的启动选择控制水流进入哪个水浴箱12。

电磁阀15通过管路与水浴箱12的进水口121相连。通过电路与控制箱2相连，当液位开关14监测到水浴箱12内水位低于预定高度时，控制箱2中的继电器启动驱动电磁阀15和水泵3同时开启，向对应的水浴箱内供水。

若继电器未接收液位开关的电路信号，则与继电器控制相连的蜂鸣器、水泵3和电磁阀15则复位处于待工作状态。

优选地，电磁阀15为交流电磁阀。

进一步地，保护箱体11内固定有至少三个水浴箱12，每个水浴箱12上均设置有独立的加热体13、进水口121及其进水管道、排水口122及其排水管道、溢水口123及其溢水管道，其中溢水口123的管道均通过一个第二排水阀门，进水口121的进水管道均与电磁阀15相连用于控制水同时进入或选择进入相应的进水管道。电磁阀15可以控制3个水浴箱12同时进水，或者某个水浴箱12单独进水。

进一步地，在金属面板17之下：水浴箱12的开口处与保护箱体11内壁之间设置有环氧树脂板110，环氧树脂板110和金属面板17之间设置有防护套筒16用于阻止水汽向置物空间内扩散。防护套筒16优选采用不锈钢材料，上下用U型条包裹，封闭水蒸气，使置物空间内部其他设备和电路不受水蒸气影响，并进一步提高了保温能力。

保护箱体的底部设置有至少四个个万向轮，万向轮优选为带有自锁功能的万向轮，起到保护内部装置和方便运输的作用。

进一步地，保护箱体11的外部设置有地线接口。

进一步地，保护箱体11上还设置有用于便于封装的保护盖。

进一步地，控制箱2通过航插电缆连接水浴箱的电源接口。

进一步地，控制箱2包括控制箱体，控制箱体内设置有电流表和液晶面板。

进一步地，电流表用于测量对应的加热体所在电路的电流，电流表个数与加热体的个数相同。

进一步地，液晶面板用于设置实验并观察实验进度。

另一方面，提供一种可实现热能循环利用的水浴解吸仪，包括上述的可实现热能循环利用的水浴装置。

本发明可实现热能循环利用的高精度用于加热解吸仪的水浴装置，主要包括水浴加热箱1、和水泵3。水浴加热箱1与控制箱2通过航空插头相连，通过控制箱2控制向水浴加热箱1供电，并且根据具体实验要求对时间及温度进行设定和控制。水泵3电源线和水管与水浴加热箱1连接，由水浴加热箱1向其供电，受控制箱2控制开启和关闭。

所有接口边缘均采用不锈钢氩弧焊接工艺，保证坚固耐用、防锈。

本发明在使用时，连接加热体13、控制箱2和水泵3，打开控制箱2的电源，检查仪器各部分是否正常；然后通过金属面板17上的开口将若干解吸罐分置于若干保护箱体11内的水浴箱12内，盖上保温盖19，打开电源，水泵3可以水浴箱12中加水，可以通过调整控制箱2调整电磁阀15向相应的水浴箱12内加水，在到达预定高液位之前，液位开关14发出电路信号，蜂鸣器报警，到达预定高液位后报警自动解除，停止通水，在控制箱2的智能温控仪表和可控硅上分别设置每个解吸罐的加热温度和时间，控制箱2上采用液晶屏和按钮式两种方式，可供实际操作方便选择，然后根据实验需要记录实验数据。

本发明采用半封闭式保温隔热设计，较以往开放式水浴加热提高了加热温度上限，可使常温常压下最高加热温度至99℃，可使水浴箱内温度分布均匀，优化实验效果。同时利用循环保温盖设计，对水蒸气和集气量筒内排出的水进行回收，实现了热能循环和水资源循环利用，节约了能源和水并洁净环境。

采用独立式水浴箱设计，可对样品实现单独控温，保证了实验的精准。

采用了加热体和控制箱分离设计，最大程度的减少了加热过程中热量和水蒸气对电子原件的损伤，延长了仪器使用寿命。

自动补水和人工补水均可实现，加快了实验准备工作，大大减少了操作人员的工作量，实现了无需人员值守的自动化实验。采用触摸屏控制和智能温控仪表控制两种操作方式，可根据实际条件选择操作方式。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种可实现热能循环利用的水浴装置，其特征在于，包括水浴加热箱，所述水浴加热箱包括至少一个水浴箱，所述水浴箱上设置有保温盖，所述保温盖上设置有用于解吸罐和集气量筒连接的孔洞；所述保温盖中部为凹面，所述凹面上设置有排水小孔，所述凹面用于所述水浴箱内的水气或集气量筒内的水导入水浴箱。

2.根据权利要求1所述的可实现热能循环利用的水浴装置，其特征在于，所述水浴装置还包括控制箱，所述水浴加热箱包括保护箱体和固定在所述保护箱体内的至少一个所述水浴箱，每个所述水浴箱上嵌入有用于加热的加热体，所述加热体通过电路受控于所述控制箱，所述水浴箱的外壁和保护箱体的内壁形成一个置物空间，部分所述加热体和与其连接的电路在所述置物空间内，所述水浴箱上可拆卸连接有金属面板，所述金属面板用于封闭所述置物空间和水浴箱使所述水浴箱内的水汽不会进入所述置物空间，所述金属面板上设置有用于解吸罐放入所述水浴箱的开口；所述金属面板的开口处设置有所述保温盖。

3.根据权利要求2所述的可实现热能循环利用的水浴装置，其特征在于，所述保护箱体的外壁上设置有用于与所述控制箱连接的电源接口，所述加热体通过电路与所述电源接口连接；

每个所述水浴箱上设置有独立的所述加热体，所述加热体为电加热元件，所述控制箱还包括用于控制加热体的加热温度、时间和温度梯度的智能温控仪表和可控硅。

4.根据权利要求1所述的可实现热能循环利用的水浴装置，其特征在于，所述水浴箱为空心长方体结构，在所述长方体结构的内边角处设置有网状防护板。

5.根据权利要求2所述的可实现热能循环利用的水浴装置，其特征在于，每个所述水浴箱的高位设置有独立的进水口和与其连接的进水管道，所述保护箱体上设置有与所述进水管道连接的进水接口，所述进水接口与设置在所述保护箱体外的水泵连接；

每个所述水浴箱的低位设置有排水口和与其连接的排水管道，所述保护箱体底部设置有与所述排水管道连接的第一排水阀门；

每个所述水浴箱设置有嵌入其内的用于监测液位的液位开关，所述液位开关监测的液位低于预设值时发出电路信号，所述控制箱包括用于接收所述液位开关的电路信号的继电器，若所述继电器接收到所述电路信号则启动所述水泵，否则不启动；

所述保护箱体上设置有用于为所述水泵供电的水泵电源接口。

6.根据权利要求5所述的可实现热能循环利用的水浴装置，其特征在于，所述控制箱还包括用于报警液位低于预设值的蜂鸣器，若所述继电器接收到所述电路信号则启动所述蜂鸣器，否则不启动；

每个所述水浴箱的高位设置有溢水口和与其连接的溢水管道，所述保护箱体底部设置有与所述溢水管道连接的第二排水阀门；

所述水浴箱的进水口或与所述进水口连接的进水管道上设置有用于控制是否往水浴箱进水的电磁阀，若所述继电器接收到所述电路信号则启动所述电磁阀打开相应的进水管道；

若所述继电器未接收所述液位开关的电路信号，则与所述继电器控制相连的所述蜂鸣器、水泵和电磁阀则复位处于待工作状态。

7.根据权利要求6所述的可实现热能循环利用的水浴装置，其特征在于，所述保护箱体内固定有至少三个所述水浴箱，每个所述水浴箱上均设置有独立的所述加热体、进水口及其进水管道、排水口及其排水管道、溢水口及其溢水管道，其中溢水口的管道均通过一个第二排水阀门，所述进水口的进水管道均与所述电磁阀相连用于控制水同时进入或选择进入相应的进水管道。

8.根据权利要求2任一所述的可实现热能循环利用的水浴装置，其特征在于，在所述金属面板之下：所述水浴箱的开口处与所述保护箱体内壁之间设置有环氧树脂板，所述环氧树脂板和金属面板之间设置有防护套筒用于阻止水汽向所述置物空间内扩散。

9.根据权利要求2至8任一所述的可实现热能循环利用的水浴装置，其特征在于，所述保护箱体的材质采用工程塑料；所述水浴箱采用不锈钢材质；所述金属面板为不锈钢材质；所述保温盖采用聚四氟乙烯材料。

10.一种可实现热能循环利用的水浴解吸仪，其特征在于，包括权利要求1至9任一所述的可实现热能循环利用的水浴装置。