CN109973703A - 自动换气***及自动换气装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种自动换气***，包括自动换气装置、反应室、充气装置和抽真空装置，自动换气装置包括一三通阀和电子定时装置，三通阀的第一阀口与反应室通过第一气管相连接，三通阀的第二阀口与抽真空装置通过第二气管相连接，三通阀的第三阀口与充气装置通过第三气管相连接；电子定时装置与三通阀电连接，电子定时装置用于定时控制三通阀的第一阀口、第二阀口和第三阀口的开启与关闭。本发明提供的自动换气***，通过采用一三通阀和三条气管便可将自动换气装置、反应室、充气装置和抽真空装置连接在一起，进而大大简化了自动换气***的结构，降低了故障发生率，提高了实验结果的稳定性。

Description

自动换气***及自动换气装置
技术领域
本发明属于自动换气技术领域，具体涉及自动换气***及自动换气装置。
背景技术
在化学实验的过程中，无氧的气体氛围对实验产物起着至关重要的作用。而在抽真空的过程中，一般需要用户通过抽气、充入惰性气体或反应气体几轮之后才可将氧气去除。然而这些操作均需要用户手动操作进行。但手动操作不仅效率低下，精度不易控制，且会破坏化学反应的结果。
目前，有人采用了一种自动换气***，使用多个电磁阀分别控制抽气、充气等，但这样的自动换气***的结构复杂，管路众多，故障发生率大，且对实验结果有较大的影响。
发明内容
鉴于此，本发明提供了自动换气***及自动换气装置，采用一个三通阀将自动换气装置、反应室、充气装置和抽真空装置连接在一起，进而大大简化自动换气***的结构。
本发明第一方面提供了一种自动换气***，包括自动换气装置、反应室、充气装置和抽真空装置，所述自动换气装置包括一三通阀和电子定时装置，所述三通阀的第一阀口与所述反应室通过第一气管相连接，所述三通阀的第二阀口与所述抽真空装置通过第二气管相连接，所述三通阀的第三阀口与所述充气装置通过第三气管相连接；所述电子定时装置与所述三通阀电连接，所述电子定时装置用于定时控制所述三通阀的所述第一阀口、所述第二阀口和所述第三阀口的开启与关闭。
本发明第一方面提供的一种自动换气***，通过电子定时装置可自动控制三通阀第一阀口、第二阀口和第三阀口的开启与关闭，因此可使抽气过程和充气过程自动切换，最终实现自动换气。另外，本发明通过采用一三通阀和三条气管便可将自动换气装置、反应室、充气装置和抽真空装置连接在一起，进而大大简化了自动换气***的结构，降低了故障发生率，提高了实验结果的稳定性。
其中，所述自动换气装置还包括与所述电子定时装置电连接的可编程控制器，所述可编程控制器用于编辑所述电子定时装置的时间以改变所述第一阀口、所述第二阀口和所述第三阀口的开启与关闭的时间。
其中，所述自动换气***还包括设于所述反应室上的压力传感器，所述压力传感器用于检测所述反应室内的气压。
其中，所述自动换气***还包括压力调节器，所述压力调节器连接所述充气装置和所述第三气管，所述压力调节器用于调节所述充气装置以恒定的压力将气源供给所述第三气管。
其中，所述自动换气装置还包括提示装置，所述提示装置与所述电子定时装置电连接，所述提示装置用于当所述自动换气***完成工作时发出提示音和/或当所述自动换气***发生故障时发出警报提示音。
其中，所述充气装置包括保护性气体充气装置和/或反应性气体充气装置。
其中，所述自动换气装置还包括显示屏，所述显示屏分别与所述电子定时装置和所述可编程控制器电连接，所述显示屏用于实时显示所述电子定时装置的时间和所述自动换气***的工作状态。
其中，所述自动换气装置还包括电源开关，所述电源开关分别与所述电子定时装置、所述可编程控制器和所述提示装置电连接。
本发明第二方面提供了一种自动换气***的换气方法，包括以下步骤：
将样品放入所述反应室中，开启所述三通阀的所述第一阀口和所述第二阀口，以将所述反应室内的空气抽出；
关闭所述三通阀的所述第二阀口，并开启所述第三阀口，通过所述充气装置将气体充至反应室中；
依次重复所述将所述反应室内的空气抽出及所述将气体充至反应室中的过程0-N次，N为大于1的整数；
最终关闭所述三通阀的所述第一阀口和所述第三阀口，自动换气完成。
本发明第二方面提供的一种自动换气***的换气方法，通过电子定时装置可自动控制三通阀第一阀口、第二阀口和第三阀口的开启与关闭，使抽气过程和充气过程自动切换，最终实现自动换气。另外，当第一次抽气-充气过程结束后，可再次重复0-10次，实现多次的抽气-充气过程，最终大大降低反应室内的空气含量，提高反应的精度与准确性。
本发明第三方面提供了一种自动换气装置，包括一三通阀和电子定时装置，所述三通阀的第一阀口与反应室通过第一气管相连接，所述三通阀的第二阀口与充气装置通过第二气管相连接，所述三通阀的第三阀口与抽真空装置通过第三气管相连接；所述电子定时装置与所述三通阀电连接，所述电子定时装置用于定时控制所述三通阀的所述第一阀口、所述第二阀口和所述第三阀口的开启与关闭。
本发明第三方面提供的一种自动换气装置，通过电子定时装置可自动控制三通阀第一阀口、第二阀口和第三阀口的开启与关闭，因此可使抽气过程和充气过程自动切换，最终实现自动换气。另外，本发明通过采用一三通阀和三条气管便可将自动换气装置、反应室、充气装置和抽真空装置连接在一起，进而大大简化了自动换气***的结构，降低了故障发生率，提高了实验结果的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图进行说明。
图1为本发明实施例中自动换气***的结构示意图；
图2为本发明实施例中自动换气***的自动换气方法工艺流程图。
附图标记：
100-自动换气***，1-自动换气装置，2-反应室，3-充气装置，4-抽真空装置，11-三通阀，12-电子定时装置，13-可编程控制器，14-提示装置，15-显示屏，16-电源开关，21-第一气管，22-压力传感器，31-第三气管，32-压力调节器，41-第二气管，111-第一阀口，112-第二阀口，113-第三阀口。
具体实施方式
以下是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
本发明实施例提供的一种自动换气***100，包括自动换气装置1、反应室2、充气装置3和抽真空装置4，所述自动换气装置1包括一三通阀11和电子定时装置12，所述三通阀11的第一阀口111与所述反应室2通过第一气管21相连接，所述三通阀11的第二阀口112与所述抽真空装置4通过第二气管41相连接，所述三通阀11的第三阀口113与所述充气装置3通过第三气管31相连接；所述电子定时装置12与所述三通阀11电连接，所述电子定时装置12用于定时控制所述三通阀11的所述第一阀口111、所述第二阀口112和所述第三阀口113的开启与关闭。
本发明三通阀11的第一阀口111与反应室2相连，第二阀口112与抽真空装置4相连，第三阀口113与充气装置3相连。第一阀口111、第二阀口112和第三阀口113的开启与关闭会使反应室2处于不同的工作状态，下面举例说明。当第一阀口111、第二阀口112和第三阀口113均关闭时，此时反应室2处于密闭状态，反应室2内可进行物理、化学实验等等；当第一阀口111、第二阀口112开启，第三阀口113关闭时，抽真空装置4与反应室2相连，此时反应室2属于抽气状态；当第一阀口111、第三阀口113开启，第二阀口112关闭时，充气装置3与反应室2相连，此时反应室2属于充气状态。
而电子定时装置12是一个可根据预设的时间来自动控制第一阀口111、第二阀口112和第三阀口113的开启与关闭的装置。例如，电子定时装置12可设置第0min时使第一阀口111、第二阀口112开启，第三阀口113关闭，并保持5分钟，使反应室2处于抽气状态；当第5min时使第一阀口111、第三阀口113开启，第二阀口112关闭，并保持5分钟，使反应室2处于充气状态；第10min时使第一阀口111、第二阀口112、第三阀口113关闭，换气结束，反应室2处于密闭状态。
本发明实施例提供的一种自动换气***100，通过电子定时装置12可自动控制三通阀11第一阀口111、第二阀口112和第三阀口113的开启与关闭，因此可使抽气过程和充气过程自动切换，最终实现自动换气。另外，本发明通过采用一三通阀11和三条气管便可将自动换气装置1、反应室2、充气装置3和抽真空装置4连接在一起，不需要多余的气管，进而大大简化了自动换气***100的结构，降低了故障发生率，提高了实验结果的稳定性。
本发明实施方式中，反应室2的种类和大小均不做具体限定，可以为化学反应瓶，气相沉积室或其他需要排除空气的腔室。优选地，反应室2为化学反应瓶。
本发明实施方式中，抽真空装置4为滑阀泵，也可以包括罗茨泵、分子泵和扩散泵中的一种或多种与滑阀泵的结合。抽真空装置4的具体选择是依据反应室2的种类和大小进行的。
本发明实施方式中，所述充气装置3包括保护性气体充气装置3和/或反应性气体充气装置3。充气装置3优选为气瓶。充气装置3的选择依赖于实验所需的气氛，下面举例说明。当实验所需要的是保护性气氛时，此时充气装置3包括保护性气体充气装置3；当实验所需要的是反应性气体时，此时充气装置3包括反应性气体充气装置3；当实验所需要的是保护性气体和反应性气体时，此时充气装置3包括保护性气体充气装置3和/或反应性气体充气装置3。本发明中保护性气体包括氮气或氦气，反应性气体包括氧气、氢气、甲烷等等。
本发明实施方式中，三通阀11包括三通电磁阀、三通电动阀或三通脉冲阀。
本发明实施方式中，所述自动换气装置1还包括与所述电子定时装置12电连接的可编程控制器13，所述可编程控制器13用于编辑所述电子定时装置12的时间以改变所述第一阀口111、所述第二阀口112和所述第三阀口113的开启与关闭的时间。可编程控制器13可根据反应室2的种类、大小和抽真空装置4的种类来调节第一阀口111、第二阀口112和第三阀口113的开启与关闭的时间。
本发明实施方式中，所述自动换气***100还包括设于所述反应室2上的压力传感器22，所述压力传感器22用于检测所述反应室2内的气压。压力传感器22可实时监测反应室2内的气压，使用户可清楚地了解到抽气阶段、充气阶段和反应阶段反映室内的气压。
本发明实施方式中，所述自动换气***100还包括压力调节器32，所述压力调节器32连接所述充气装置3和所述第三气管31，所述压力调节器32用于调节所述充气装置3以恒定的压力将气源供给所述第三气管31。压力调节器32与充气装置3可为一体化装置，或者压力调节器32与充气装置3可为分体化装置。压力调节器32可使用户调节充气装置3提供的气源的气压和供给速度。
本发明实施方式中，所述自动换气装置1还包括提示装置14，所述提示装置14与所述电子定时装置12电连接，所述提示装置14用于当所述自动换气***100完成工作时发出提示音和/或当所述自动换气***100发生故障时发出警报提示音。因为本发明的自动换气***100可自动进行换气操作，因此只需要用户设置好参数即可，而提示装置14可提示用户自动换气***100自动换气完成或自动换气***100发生故障。
本发明实施方式中，所述自动换气装置1还包括显示屏15，所述显示屏15分别与所述电子定时装置12和所述可编程控制器13电连接，所述显示屏15用于实时显示所述电子定时装置12的时间和所述自动换气***100的工作状态。显示屏15可显示电子定时装置12从开始工作到现在的时间和自动换气***100的工作状态(如抽气或充气)。
本发明实施方式中，所述自动换气装置1还包括电源开关16，所述电源开关16分别与所述电子定时装置12、所述可编程控制器13和所述提示装置14电连接。电源开关16可用于控制电子定时装置12、可编程控制器13和提示装置14的开启与关闭。
本发明实施例提供的一种自动换气***100的换气方法，包括以下步骤：
步骤1：将样品放入反应室2中，开启三通阀11的第一阀口111和第二阀口112，以将反应室2内的空气抽出；
步骤2：关闭三通阀11的第二阀口112，并开启第三阀口113，通过充气装置3将气体充至反应室2中；
步骤3：依次重复将反应室2内的空气抽出及将气体充至反应室中的过程0-N次，N为大于1的整数；
步骤4：最终关闭三通阀11的第一阀口111和第三阀口113，自动换气完成。
优选地，重复“抽气-充气”的过程0-10次。更优选地，重复“抽气-充气”的过程3-5次。
本发明的换气方法，步骤1和步骤2为一次“抽气-充气”操作，而步骤3为可执行操作，用户可重复执行“抽气-充气”0-10次。用户可根据需要预先通过可编程控制器13设置好重复的次数。最后关闭第一阀口111和第三阀口113，自动换气操作完成，反应室2处于密闭状态，反应室2可开始进行实验。
当用户开始重复抽气时，关闭三通阀11的第三阀口113，开启第二阀口112；当用户开始重复充气时，关闭三通阀11的第二阀口112，开启第三阀口113。下面举例说明当重复1次“抽气-充气”时的具体操作：
步骤1：将样品放入反应室2中，在第0min时通过电子定时装置12自动开启三通阀11的第一阀口111和第二阀口112，以将反应室2内的空气抽出，并保持5min；
步骤2：第5min时通过电子定时装置12自动关闭三通阀11的第二阀口112，并开启第三阀口113，通过充气装置3将气体充至反应室2中，并保持5min；
步骤3：第10min时，通过电子定时装置12自动关闭第三阀口113，开启第二阀口112，将反应室2内的气体抽出，并保持5min；第15min，通过电子定时装置12自动关闭第二阀口112，并开启第三阀口113，将气体充入反应室中，并保持5min。
步骤4：第20min时，通过电子定时装置12自动关闭三通阀11的第一阀口111和第三阀口113，自动换气完成。
本发明实施例提供的一种自动换气***100的换气方法，通过电子定时装置12可自动控制三通阀11第一阀口111、第二阀口112和第三阀口113的开启与关闭，使抽气过程和充气过程自动切换，最终实现自动换气。另外，当第一次抽气-充气过程结束后，可再次重复0-10次，实现多次的抽气-充气过程，最终大大降低反应室2内的空气含量，提高反应的精度与准确性。
本发明实施例提供的一种自动换气装置1，包括一三通阀11和电子定时装置12，所述三通阀11的第一阀口111与反应室2通过第一气管21相连接，所述三通阀11的第二阀口112与充气装置3通过第二气管41相连接，所述三通阀11的第三阀口113与抽真空装置4通过第三气管31相连接；所述电子定时装置12与所述三通阀11电连接，所述电子定时装置12用于定时控制所述三通阀11的所述第一阀口111、所述第二阀口112和所述第三阀口113的开启与关闭。
本发明实施例提供的一种自动换气装置1，通过电子定时装置12可自动控制三通阀11第一阀口111、第二阀口112和第三阀口113的开启与关闭，因此可使抽气过程和充气过程自动切换，最终实现自动换气。另外，本发明通过采用一三通阀11和三条气管便可将自动换气装置1、反应室2、充气装置3和抽真空装置4连接在一起，进而大大简化了自动换气***100的结构，降低了故障发生率，提高了实验结果的稳定性。
以上对本发明实施方式所提供的内容进行了详细介绍，本文对本发明的原理及实施方式进行了阐述与说明，以上说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种自动换气***，其特征在于，包括自动换气装置、反应室、充气装置和抽真空装置，所述自动换气装置包括一三通阀和电子定时装置，所述三通阀的第一阀口与所述反应室通过第一气管相连接，所述三通阀的第二阀口与所述抽真空装置通过第二气管相连接，所述三通阀的第三阀口与所述充气装置通过第三气管相连接；所述电子定时装置与所述三通阀电连接，所述电子定时装置用于定时控制所述三通阀的所述第一阀口、所述第二阀口和所述第三阀口的开启与关闭。
2.如权利要求1所述的自动换气***，其特征在于，所述自动换气装置还包括与所述电子定时装置电连接的可编程控制器，所述可编程控制器用于编辑所述电子定时装置的时间以改变所述第一阀口、所述第二阀口和所述第三阀口的开启与关闭的时间。
3.如权利要求1所述的自动换气***，其特征在于，所述自动换气***还包括设于所述反应室上的压力传感器，所述压力传感器用于检测所述反应室内的气压。
4.如权利要求1所述的自动换气***，其特征在于，所述自动换气***还包括压力调节器，所述压力调节器连接所述充气装置和所述第三气管，所述压力调节器用于调节所述充气装置以恒定的压力将气源供给所述第三气管。
5.如权利要求1所述的自动换气***，其特征在于，所述自动换气装置还包括提示装置，所述提示装置与所述电子定时装置电连接，所述提示装置用于当所述自动换气***完成工作时发出提示音和/或当所述自动换气***发生故障时发出警报提示音。
6.如权利要求1所述的自动换气***，其特征在于，所述充气装置包括保护性气体充气装置和/或反应性气体充气装置。
7.如权利要求1所述的自动换气***，其特征在于，所述自动换气装置还包括显示屏，所述显示屏分别与所述电子定时装置和所述可编程控制器电连接，所述显示屏用于实时显示所述电子定时装置的时间和所述自动换气***的工作状态。
8.如权利要求1所述的自动换气***，其特征在于，所述自动换气装置还包括电源开关，所述电源开关分别与所述电子定时装置、所述可编程控制器和所述提示装置电连接。
9.如权利要求1所述的自动换气***的换气方法，其特征在于，包括以下步骤：
将样品放入所述反应室中，开启所述三通阀的所述第一阀口和所述第二阀口，以将所述反应室内的空气抽出；
关闭所述三通阀的所述第二阀口，并开启所述第三阀口，通过所述充气装置将气体充至反应室中；
依次重复所述将所述反应室内的空气抽出及所述将气体充至反应室中的过程0-N次，N为大于1的整数；
最终关闭所述三通阀的所述第一阀口和所述第三阀口，自动换气完成。
10.一种自动换气装置，其特征在于，包括一三通阀和电子定时装置，所述三通阀的第一阀口与反应室通过第一气管相连接，所述三通阀的第二阀口与充气装置通过第二气管相连接，所述三通阀的第三阀口与抽真空装置通过第三气管相连接；所述电子定时装置与所述三通阀电连接，所述电子定时装置用于定时控制所述三通阀的所述第一阀口、所述第二阀口和所述第三阀口的开启与关闭。
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