CN1329226A - 贮存和混合两种气体的装置 - Google Patents

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Abstract

一种在压力下贮存和混合两种气体或气体混合物的装置,它具有:一个充满上述两种气体中的第一种气体并设置有一个开口(12)的外室(10);一个置于上述的外室之内并充满第二种气体且设有开口(32)的内室(30);一个双通阀(14),该双通阀具有一个气密地装配在上述外室的开口内的阀体、一个具有与上述内室相连接的端部并设置有第一可控关闭机构(26)的第一通道(18)、和一个具有与上述外室相连接的第一端部且设置有第二可控关闭机构(28)的第二通道(20);用于调节气体流量和压力并且分别与上述双通阀的一条通道相连接的第一调节机构(36、41)和第二调节机构(38、42);和用于将上述各调节机构的出口与单一出口(52)相连接的第一和第二管子(46、48)。

Description

贮存和混合两种气体的装置
本发明涉及一种在压力下贮存和混合两种气体或两种气体混合物的装置。
更具体地说，本发明涉及一种可将两种气体或两种气体混合物在压力下贮存所需的时间并且在要使用气体混合物时可使上述气体或气体混合物按规定的比例混合的装置。
要制备和贮存含极少量例如十亿分之几(ppb)或百万分之几(ppm)的活性气体例如SO2或NOx是相当困难的，并且有关将这些气体混合物贮存在气罐里和原位使用这些气体混合物方面经常出现问题。
这就是为什么提出采用稀释剂来制备上述气体混合物的原因。为了实施这一技术，需要有一个待稀释气体的气罐及其减压阀、一个稀释气体的气罐及其减压阀、和一个稀释混合器。如果考虑清洗连接上述各部件的循环通路所需的时间以及上述各部件的制造成本，那么，生产含极少量活性气体的混合物便是一件代价甚高的事情。
本发明的目的之一是提出一种可贮存和混合两种气体或两种气体混合物的装置，该装置可在现场按各种组分的精确比例制备最终的混合气体，该气体混合物的质量至少与现有技术的一样好，并且可使某些气体的含量很低(达到几ppm或几ppb的量级)。
为了达到本发明的上述目的，本发明提供了一种在压力下贮存和混合两种气体或两种气体混合物的装置具有：
一个充满上述气体中的第一种气体并具有一个开口的外室；
一个置于上述外室的内部并充满第二种气体且具有一个开口的内室；
一个双通阀，该阀具有一个气密地固定在上述外室的开口内的阀体、一条具有与上述内室的开口相连接的内端并具有一个外端且设置有第一可控关闭机构的第一通道、和一条具有通向上述外室的第一内端并具有一个第二外端且设置有第二可控关闭机构的第二通道；
第一和第二调节流量和压力的机构，每个机构具有一个与上述双通阀的一条通道的外出口相连接的入口和一个出口；和
将上述的每个调节机构的出口与上述贮存和混合气体的装置的单一出口相连接的第一和第二管子。
将会明白，待稀释的活性气休的混合物已在内室中按允许的比例(例如百万分之几的量级)稀释过，而外室则充满稀释气体。如果给出内室中的活性气体的稀释程度，那么稀释的活性气体一开始就可以容易且精确地制成，而且这种气体的贮存也不会出现任何特殊的问题。要使用最终混合的气体时，可以打开两个阀在原位将气体混合，这就可以在本发明装置的总出口处得到通过减压阀和标定孔调节的具有所需流量和所需压力以及按所需比例混合的活性气体混合物。
作为一个优选方案，充入两个室内的气体或气体混合物具有相同的压力，两个室的容积之比等于要获得最终气体混合物时从两个室中抽出的气体或气体混合物的量之比。
还必须强调，一旦内室和双通阀装配到外室之内，内室和外室都可方便地通过双通阀进行调节和充气。
通过阅读下面结合非限定性实例对本发明最佳实施例的说明将会更清楚地了解本发明的其他特征和优点，上述的说明是参看附图进行的，附图中：
图1是气体贮存和混合装置之上部的轴向剖视图；和
图2是上述装置的局部视图，示出与双通阀的每条通道相连接的减压器的一个实施例。
首先参看图1说明整个贮存和混合装置。
该装置首先具有一个用于容纳稀释气体或气体混合物的耐压外圆筒10。该圆筒10具有一个安装双通阀14的上开口12，双通阀14的阀体16气密地固定在上述开口12内。双通阀14实质上具有两条通道18和20，其第一端18a、20a与双通阀阀体的下表面16a相通，而第二端18b、20b则与双通阀阀体的凸台22和24相通，每条通道的一部分(分别以标号18c和20c表示)构成由控制螺钉26和28形成的关闭件的支座。上述的控制螺钉26和28与支座18c和20c构成on/off开关构件。
在外室10内安装了一个耐压的内圆筒30，该圆筒的开口32通过导管34与双通阀的第一通道的端部18a相连接。上述导管34既可用于将内室30与通道18相连接，又可用于将内室30机械地固定到双通阀体上。
双通阀的与管道18和20相通的凸台22和24分别设有标准的减压阀36和38。下面参看图2说明上述减压阀36和38的具体实例。作为一个优选方案，在减压阀36和38的入口处即通道18和20的出口处放入一个过滤器40、减压阀的出口处设有标定孔41和42，这就可调节流过与减压阀出口相连接的管子46和48的气体的流量。
管子46远接到本身又与装置52的总出口管相连接的T形接头50上。作为一个优选方案，上述的总出口管配置一个控制阀54。
下面参看图1清楚说明本发明装置的应用。首先，将固定到双通阀体16上的内室30装配到外室10内，并将双通阀体16气密地固定到外室的开口12内。通过上述通道18和20，对内室30和外室10进行调节和初步充气，在这样调节和初步充气后，用控制螺钉26和28关闭内室和外室。充入内室30和外室10内的气体或气体混合物在这种状态下可贮存一段所需的时间。不消说，内室30的横向尺寸最好小于外室10的开口12的横截面尺寸，以便能够装配到外室10内。
当要使用气体混合物时，可调节减压阀36和38，最好使两种气体的出口压力一样。而且将标定孔41和42设定为可对两个气体形成所需的各自的流量，通过拧开作为on/off开关构件的控制螺钉26和28，就可在管子50和46内分别得到具有所需压力的两种气体的流量。这样，两种气体便可按照取决于每种气体各自的流量和外室10及内室30内的气体浓度的比例在出口管52内混合之。
下面参看图2说明减压阀的一个实施例。减压阀38具有一个通过带螺纹的环圈64固定到凸台24上的本体60、62。在本体件60内有一条穿通的轴向通道65，该通道65通过管子66延伸至端部66a。在由本体件62形成的空间内，安装一个盘件68，该盘件68可沿减压阀的轴线作平移运动。该盘件68具有一个相对于减压阀轴线(也相对于管子66)偏心的孔70，盘件68在其面对管子66的面上设置一个与管子66协同动作并通过弹簧74与减压阀的本体件相连接的套筒72。而且，盘件68的面向管子66的平面的一部分76构成了管子66的端部66a的支座。
使用弹簧74可以限定气体离开减压阀时的压力，因为，正如可体会到的，盘件68将根据减压阀中的上述空间内的气体压力而较大地或较少地移离管子66的端部，更具体地说，当气体压力低于设定值时，管子66便由支座76关闭，而当气体压力升高时，盘件68便移动而离开端部66a，让气体再流出。
不消说，其他类型的减压阀也可以使用。
在一个具体实施例中，外室10的容积为20升，内室30的容积约为170cm3。内圆筒30的高度约为750mm，外横截面的直径约为20mm，内横截面的直径约为17mm。因此，内室容积与外室容积之比值约为1％。如果需要将外室的气体流量调为1000cm3/min，而内室的要稀释的气体的流量调为10cm3/min，而且标定孔入口处的出口绝对压力约为2bar(巴)，那么，与内室相连接的标定孔41的直径将是25μm，而与外室相连接的标定孔42的直径将是250μm。如果内室和外室都加压至150bar(巴)左右，那么本发明的装置将可稳定地使用约66小时。这种装置可以形成如下的气体浓度：若外室内活性气体的浓度为1ppm(百万分之一)，其最终浓度可变成10ppb(十亿分之一)，而内室内的浓度为10ppm的活性气体，得到的最终浓度约为100ppb。

Claims (6)

1.一种在压力下贮存和混合两种气体或气体混合物的装置，它具有：
一个充满上述气体中的第一种气体并具有一个开口(12)和外室(10)；
一个设置在上述外室(10)内的充满第二种气体并具有一个开口(32)的内室(30)；
一个双通阀(14)，该阀具有一个气密地固定在上述外室的开口内的阀体、一个具有与上述内室开口相连接的内端并具有一个外端且设置有第一可控关闭机构(26)的第一通道(18)、和一个具有通向上述外室的第一内端并具有第二外端且设置有第二可控关闭机构(28)的第二通道(20)；
调节气体流量和压力的第一机构和第二机构(36，38)，每种机构具有一个与上述双通阀的一条通道的外出口相连接的入口并具有一个出口；和
用于将每个调节机构的出口与上述贮存和混合装置的单一出口(52)相连接的第一和第二管子(46、48)。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于，上述内室(30)的形状要做成可通过上述的开口(12)进入上述的外室(10)内。
3.根据权利要求1和2中任一项的装置，其特征在于，上述内室(30)的开口(32)通过套管(34)与上述双通阀(14)的第一通道(18)的内出口相连接，上述的套管(34)也构成将上述内室(30)支承和固定到上述双通阀(14)上的机构。
4.根据权利要求1～3中任一项的装置，其特征在于，每个调节机构具有一个减压阀(36、38)和一个设置在该减压阀的出口上的标定孔(41，42)。
5.根据权利要求4的装置，其特征在于，上述的两种气体在各自的容室(10、30)内的压力大致相同，其特征还在于，两个减压阀(41，42)实现同样的减压比。
6.根据权利要求5的装置，其特征在于，上述内室(30)与外室(10)的容积之比大致为分别流过标定孔(41，42)的第一气体与第二气体的流量比。
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