冰芯中包裹气体提取装置制造方法及图纸

一种冰芯中包裹气体提取装置，包括箱体、融化室、干燥器、冷阱、气体转置泵、储样瓶，融化室内设有加热管、轴承、滚筒、电机、圆盘。滚筒通过轴承固定于融化室内；滚筒外包覆加热管；加热管两端分别通过导管与密闭水箱连通；密闭水箱置于强火炉头上；圆盘置于融化室的底部；融化室与三通阀门Ⅰ连通；三通阀门Ⅰ的另外两端分别通过导气管与气体转置泵连通；气体转置泵与三通阀门Ⅱ连通，三通阀门Ⅱ另外两个端口再分别与储样瓶和外界大气连通；电机通过传动带带动滚筒在融化室内旋转。本实用新型专利技术集成了物理粉碎和加热融化的方法优势为一体，可以更高效收集冰芯中的包裹气，节约了时间，减少了能源的消耗，对冰芯融化时释放出的包裹气的收集率更高。

【技术实现步骤摘要】
冰芯中包裹气体提取装置
本专利技术涉及冰川学领域，具体是指一种冰芯中包裹气体提取装置。
技术介绍
冰川的冰与冻结冰不同，是寒冷地区多年降雪积聚、在重力作用下经过成冰过程形成的自然冰体，存储着丰富的气候环境信息。冰芯是从冰川中钻取的冰柱，其蕴含着丰富的气候环境演变信息。研究冰芯中包裹气体可以直接了解古大气化学组成，同位素特征，以此来研究历史时期生物地球化学循环过程。冰芯定年一直限制着冰芯记录研究的快速发展。最新研究显示81Kr，85Kr，39K，14C一起测年，可以涵盖从几年到140万年的时间尺度，是理想的测年同位素。在以前受到分析技术手段的限制，冰芯包裹气中的衡量惰性气体定年发展缓慢。近几年当“原子阱痕量探测”方法的提出并从实验上证实了其可行性后，使得地球科学家们四十余年以来所梦想的氪-81定年成为现实。冰芯包裹气体的精确定年是冰川学研究的重要内容。目前主要存在两种方法提取冰芯中的包裹气，一种是在真空条件下使冰样融化释放气体，再使融水冻结，抽取气体转入其他容器再进行分析。这种融化再冻结的方法对冰芯中包裹气体收集效率太低，不适合在野外开展。另一种是在低温真空条件下机械粉碎冰，使气泡破裂释放气体。这些方法适合于小剂量冰芯包裹气体提取，不能满足衡量惰性气体同位素分析要求。鉴于此结合上述两种方法的优势设计了可以在野外使用的一种冰芯中包裹气体提取装置。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的缺陷，本技术的目的旨在提供一种冰芯中包裹气体提取装置。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种冰芯中包裹气体提取装置，包括箱体、强火灶头、密闭水箱、气压计、温度计、耐腐蚀泵、加热管、轴承、滚筒、锯齿、传动带、电机、融化室、圆盘、气瓶、三通阀门Ⅰ、干燥塔、冷阱、气体转置泵、储样瓶，融化室内设有加热管、轴承、滚筒、电机、圆盘。所述的滚筒内壁设有锯齿；滚筒通过轴承固定于融化室内；滚筒外包覆加热管；加热管两端分别通过导管与密闭水箱连通；上述的一根导管上设有耐腐蚀泵。所述的密闭水箱置于强火炉头上；密闭水箱上设有气压计和温度计。所述的圆盘置于融化室的底部，其通过输气管与气瓶连通。所述的融化室与三通阀门Ⅰ连通；三通阀门Ⅰ的另外两端分别通过导气管与气体转置泵连通；上述的一根导气管上依次设有干燥器和冷阱。所述的气体转置泵与三通阀门Ⅱ连通，三通阀门Ⅱ另外两个端口再分别与储样瓶和外界大气连通。电机通过传动带带动滚筒在融化室内旋转。上述的各个部件均放置于箱体内。本技术的优点及有益效果是：本技术集成了物理粉碎和加热融化的方法优势为一体，可以更高效收集冰芯中的包裹气，节约了时间，减少了能源的消耗；利用高纯氦气带出装置中残存的包裹气，因此对冰芯融化时释放出的包裹气的收集率更高。附图说明图1是本技术的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步说明：如图1所示，一种冰芯中包裹气体提取装置，包括箱体1、强火灶头2、密闭水箱3、气压计4、温度计5、耐腐蚀泵6、加热管7、轴承8、滚筒9、锯齿10、传动带11、电机12、融化室13、圆盘14、气瓶15、三通阀门Ⅰ16、干燥塔17、冷阱18、气体转置泵19、储样瓶21。融化室13内设有加热管7、轴承8、滚筒9、电机12和圆盘14。滚筒9内壁设有锯齿10；滚筒9通过轴承8固定于融化室13内；滚筒9外包覆加热管7；加热管7两端分别通过导管与密闭水箱3连通；在上述的一根导管的上设有耐腐蚀泵6。密闭水箱3置于强火炉头2上；密闭水箱3上设有气压计4和温度计5。圆盘14置于融化室13的底部，其通过输气管与气瓶15连通。融化室13与三通阀门Ⅰ16连通，三通阀门Ⅰ16的另外两端分别通过导气管与气体转置泵19连通；在上述的一根导气管上依次设有干燥器17和冷阱18。气体转置泵19与三通阀门Ⅱ20连通，三通阀门Ⅱ20另外两个端口再分别与储样瓶21和外界大气连通。电机12通过传动带11带动滚筒9在融化室13内旋转。实施例首先将冰芯样品22置于滚筒9内，然后关闭融化室13；调整三通阀门Ⅰ16和三通阀门Ⅱ20，使融化室13直接与大气连通，避免抽取融化室13内气体时气体通过干燥器17和冷阱18而损害干燥器和冷阱的效能。启动气体转置泵19，抽取融化室13、干燥器17和冷阱18中的空气，当融化室13上的气压计所指示的压力不再变化时关闭三通阀门Ⅰ16，打开气瓶15上的阀门，使高纯氦气流入融化室13，当气压计所指示压力恢复到外界大气压时关闭气瓶15上的阀门，再打开三通阀门Ⅰ16，抽出融化室13内的气体，循环往复利用高纯氦气清除融化室9内部的残余空气。当融化室13内的空气清除过程完成后，关闭三通阀门Ⅰ16，再打开气瓶15上的阀门，使高纯氦气流入融化室13，当气压计所指示压力恢复到外界大气压时调整三通阀门Ⅰ16，使融化室13与干燥器17连通，利用高纯氦气清洗干燥器17和冷阱18中残余空气。当干燥器17和冷阱18中残余空气清除后关闭三通阀门Ⅱ20和气体转置泵19，再打开气瓶15上的阀门，使少量高纯氦气流入融化室13，避免融化室13内压力过低而使外界空气进入污染样品。点火强力炉头2，加热密闭水箱3，当密闭水箱3内乙二醇的温度达到120℃时打开耐腐蚀泵6，将乙二醇注入滚筒9下部的加热管7中，再从滚筒9上部的加热管7回流到密闭水箱3中。利用高温的乙二醇给滚筒9加热融化冰芯样品22。然后启动电机12，通过传动带11带动滚筒9旋转，滚筒9内壁的锯齿10与冰芯样品22摩擦，使冰芯样品22物理粉碎，进而提高冰芯样品的融化速度，减少冰芯样品中包裹气体提取时间，提高效率。当冰芯样品22全部融化后，关闭强火炉头2、耐腐蚀泵6、电机12，调整三通阀门Ⅱ20，使储样瓶21与气体转置泵19连通，再启动气体转置泵19，通过干燥器17和冷阱18干燥除杂后的包裹气置于储样瓶21中。储样瓶21预先已在实验室抽真空。当融化室13上的压力计所指示的压力不变时关闭三通阀门Ⅱ20和气体转置泵19，再打开气瓶15上的阀门，使高纯氦气流入融化室13，干燥器17和冷阱18，当融化室压力回复到外界大气压时，关闭气瓶15上的阀门，再打开三通阀门Ⅱ20和气体转置泵19抽取气体置于储样瓶21中，氦气可以将残余冰芯包裹气带入储样瓶，提高冰芯包裹气的回收率。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冰芯中包裹气体提取装置，包括箱体（1）、强火炉头（2）、密闭水箱（3）、气压计（4）、温度计（5）、耐腐蚀泵（6）、加热管（7）、轴承（8）、滚筒（9）、锯齿（10）、传动带（11）、电机（12）、融化室（13）、圆盘（14）、气瓶（15）、三通阀门Ⅰ（16）、干燥器（17）、冷阱（18）、气体转置泵（19）、储样瓶（21），其特征在于：融化室（13）内设有加热管（7）、轴承（8）、滚筒（9）、电机（12）、圆盘（14）；滚筒（9）内壁设有锯齿（10）；滚筒（9）通过轴承（8）固定于融化室（13）内；滚筒（9）外包覆加热管（7）；加热管（7）两端分别通过导管与密闭水箱（3）连通；所述的一根导管上设有耐腐蚀泵（6）；密闭水箱（3）置于强火炉头（2）上；密闭水箱（3）上设有气压计（4）和温度计（5）；圆盘（14）置于融化室（13）的底部，其通过输气管与气瓶（15）连通；融化室（13）与三通阀门Ⅰ（16）连通，三通阀门Ⅰ（16）的另外两端分别通过导气管与气体转置泵（19）连通；所述的一根导气管上依次设有干燥器（17）和冷阱（18）；气体转置泵（19）与三通阀门Ⅱ（20）连通，三通阀门Ⅱ（20）另外两个端口再分别与储样瓶（21）和外界大气连通；电机（12）通过传动带（11）带动滚筒（9）在融化室（13）内旋转。...

【技术特征摘要】
1.一种冰芯中包裹气体提取装置，包括箱体（1）、强火炉头（2）、密闭水箱（3）、气压计（4）、温度计（5）、耐腐蚀泵（6）、加热管（7）、轴承（8）、滚筒（9）、锯齿（10）、传动带（11）、电机（12）、融化室（13）、圆盘（14）、气瓶（15）、三通阀门Ⅰ（16）、干燥器（17）、冷阱（18）、气体转置泵（19）、储样瓶（21），其特征在于：融化室（13）内设有加热管（7）、轴承（8）、滚筒（9）、电机（12）、圆盘（14）；滚筒（9）内壁设有锯齿（10）；滚筒（9）通过轴承（8）固定于融化室（13）内；滚筒（9）外包覆加热管（7）；加热管（7）两端分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：武小波，李全莲，贺建桥，
申请(专利权)人：中国科学院寒区旱区环境与工程研究所，
类型：新型
国别省市：甘肃,62