CN204062497U - 一种高纯气体重量法配气装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及气体制备和气体计量技术应用领域，尤其涉及一种高纯气体重量法配气装置。第一进气口、第一截止阀与第二进气口、第二截止阀并联连接，第五截止阀、第六截止阀、第七截止阀、第八截止阀并联连接后的管路一端连接第一截止阀、第二截止阀构成的管路，另一端连接第九截止阀、第十三截止阀通过管路并联连接的管路，第九截止阀与排气口连接，第五截止阀、第六截止阀、第七截止阀后均接有孔板流量计，第十三截止阀与气体出口连接，真空***通过第三截止阀、第四截止阀接入第八截止阀管路靠近气瓶的一侧，电子高真空真空计与真空***相连，电子压力计在第五节截止阀管路靠近第一截止阀的一端。本实用新型具有较高的气密性，降低了泄漏率。

Description

一种高纯气体重量法配气装置

技术领域

本实用新型涉及气体标准物质制备和气体计量技术应用领域，尤其涉及一种高纯气体重量法配气装置。

背景技术

在化学计量领域，主要是通过标准物质进行量值传递的。如仪器的校准、产品特性量值的检测、测量方法的准确度以及量值仲裁等。重量法配气装置是气体标准物质制备过程中最重要的设备，装置的合理设计不仅可以应对各种不同气体的制备，而且还能够提供制备效率。一般的重量法配气装置内部管路与阀的连接方式多以卡套式为主，管路也为普通BA级不锈钢管。这样的装置可以满足一般常见的气体标准物质制备，但对于制备高纯气体标准物质而言，装置还存在着较多不足的地方。高纯气体标准物质是以高纯氮气、氩气和氦气为主体，包含(0.1-5)umol/mol氢气、氧气、氩气、氮气、甲烷、一氧化碳和二氧化碳等气体的高准确度气体标准物质。由于空气中含有大量的氮气、氧气和水分，对其制备有很大的干扰。

现有普通重量法配气装置内通过针形阀来控制稀释气体的流量，针型阀的密封性差，容易形成泄露点，影响最终制备气体标准物质的效果。装置使用的主要是卡套式联接，该种联接方式的泄露率较高，环境中的空气易于干扰制备过程。装置内部采用的管路绝大多数为内壁没有经过特殊处理的不锈管，这样的管路内壁容易吸附水分，而且即使经过真空处理和反复冲洗，其表面吸附的水分也很难完全脱离，影响最终制备的标准物质中的水分含量。现有装置的真空***一般为机械泵，整个***真空度不能小于1×10^-3Pa，真空效果差，导致装置内部残余气体较多，干扰制备过程。

基于以上描述，亟需一种新的高纯气体重量法配气装置，以解决现有技术中存在的针型阀密封性差所导致的容易形成泄露点的问题。

实用新型内容

本实用新型目的在于提出高纯气体重量法配气装置，能够使得装置具有较高的气密性,降低泄漏率。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种高纯气体重量法配气装置，包括真空***、电子高真空真空计、电子压力计、气路***，气路***中第一截止阀与第一进气口连接，第二截止阀与第二进气口相连，第一进气口、第一截止阀与第二进气口、第二截止阀通过管路并联连接,第五截止阀、第六截止阀、第七截止阀、第八截止阀通过管路并联连接后的总管路一端连接第一阀、第二截止阀所在的管路，另一端连接第九截止阀、第十三截止阀通过管路并联连接的管路，第九截止阀所在管路连接气体排放口，第十三截止阀与气体出口连接，第十三截止阀还与第十截止阀、第十一截止阀、第十二截止阀并联连接，第十截止阀、第十一截止阀、第十二截止阀分别连接吹扫口，真空***通过阀与管路接入第八截止阀管路靠近气瓶的一侧，所述电子高真空真空计与真空***所在的管路相连，电子压力计与第五截止阀所在的管路靠近第一截止阀的一端相连，其特征在于：第五截止阀、第六截止阀、第七截止阀所在管路靠近第十三截止阀的一端分别接有孔板流量计。

具体地，所述管路与管路之间和管路与接头之间采用焊接方式连接，阀与接头之间采用VCR金属垫片面密封连接。

进一步地，所述管路采用EP级管路，内部经过电子抛光处理。

进一步地，所述的高纯气体重量法配气装置真空***包括机械泵和分子泵，所述机械泵通过第四截止阀与管路和第八截止阀所在管路相连，所述分子泵通过第三截止阀和管路与第八截止阀所在管路相连，所述电子高真空真空计与分子泵所在管路相连。

进一步地，所述的高纯气体重量法配气装置还包括用于将所述管路和阀加热至预设温度的加热装置。

本实用新型的有益效果为：本实用新型采用孔板流量计控制高纯稀释气体的流量，其优势在于管路内不存在死体积，降低泄漏率。

本实用新型中的管路与管路之间和管路与街头直间采用焊接方式连接，阀门与接头管路之间采用VCR金属垫片密封连接，降低了泄漏率。

本实用新型中装置的内部管路采用EP级管路，内部经过电子抛光处理，减少了水分在管路上的吸附。

本实用新型中的真空***包括机械泵和分子泵，初级真空采用机械泵，高真空采用分子泵，降低了装置中残余气体对配气过程的干扰。

本实用新型中的阀和管路全部控温，使得装置内部管壁上的水分能够在加热并同时高真空的状态下快速脱离。

附图说明

图1是本实用新型高纯气体重量法配气装置的结构示意图；

图中：

1、第一截止阀；2、第二截止阀；3、第三截止阀；4、第四截止阀；5、第五截止阀；6、第六截止阀；7、第七截止阀；8、第八截止阀；9、第九截止阀；10、第十截止阀；11、第十一截止阀；12、第十二截止阀；13、第十三截止阀；14、分子泵；15、机械泵；16、孔板流量计；17、电子高真空真空计；18、电子压力计；19、第一进气口；20、第二进气口；21、排气口；22、出气口；23、吹扫口。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

图1是本实用新型高纯气体重量法配气装置的结构示意图。图中第一截止阀1与第一进气口连接，第二截止阀2与第二进气口相连，第一进气口、第一截止阀与第二进气口、第二截止阀并联连接，连接后的管路又分离为四个支路，第五截止阀5、第六截止阀6、第七截止阀7、第八截止阀8分布在四条支路上，第五截止阀5、第六截止阀6、第七截止阀7所在管路上还分别连有孔板流量计16，四条支路分别连接有阀后又汇聚成总的管路，总管路再次分离成两个支路，其中一条支路上连有第九截止阀9，第九截止阀9与排气口21连接，另外一条支路又分解成四条支路，分别连接第十截止阀10、第十一截止阀11、第十二截止阀12和第十三截止阀13，第十三截止阀13与出气口22连接，第十截止阀10、第十一截止阀11、第十二截止阀12分别连接有吹扫口。

本实用新型中真空***包括机械泵15和分子泵14，初级真空采用机械泵15，高真空采用分子泵14。机械泵15通过第四截止阀4与管路和第八截止阀8所在管路相连，分子泵14通过第三截止阀3和管路与第八截止阀8所在管路相连。采用该真空***，装置内的真空度可达5×10^-5Pa，减少了装置中残余气体对配气过程的干扰。

装置左侧与高压高纯稀释气气瓶通过管路与第一截止阀1连接，装置右侧通过第十三截止阀13与一个经高真空处理的制备气体标准物质的气瓶连接。打开第一截止阀1，第八截止阀8和第三截止阀3，本装置中的截止阀在初始状态下默认为关闭状态，接通机械泵15电源，然后打开第四截止阀4，利用机械泵15对整个装置内部的管路进行真空处理。2min后，关闭第四截止阀4，接通分子泵14电源，打开第三截止阀3，利用分子泵14对整个装置内部的管路进行高真空处理，真空度可从电子高真空计17上观察，达到要求的真空度后，关闭第三截止阀3，打开气瓶瓶阀，让一部分稀释气进入装置后关闭瓶阀，然后打开第九截止阀9，将装置内的气体排空后关闭第九截止阀9。打开第八截止阀8和第四截止阀4，利用机械泵15对整个装置内部的管路进行真空处理。2min后，关闭第四截止阀4，打开第三截止阀3，利用分子泵15对整个装置内部的管路进行高真空处理，真空度可从电子高真空计17上观察，达到要求的真空度后，其中电子高真空计真空计17与分子泵14所在的管路连接，关闭第三截止阀3，再次用稀释气冲洗装置，然后将装置中的稀释气放空。按上述方式重复3-4次，装置内部将完全被稀释气体置换清洗干净。最后关闭第三截止阀3和第九截止阀9，打开稀释气和待制备气体标准物质气瓶瓶阀，根据流量需求选择打开第五截止阀5、第六截止阀6、第七截止阀7中的一个或多个，将稀释气引入到待制备气体标准物质气瓶中，完成制备。通过同样的过程，高浓度气体可以通过第二进气口20、第二截止阀2进入到气路***中。

其中，出气口22与一个经高真空处理的制备气体标准物质的气瓶联接，第十截止阀10、第十一截止阀11、第十二截止阀12后连接有为更复杂配气过程预留的吹扫气的接口，通过第十截止阀10、第十一截止阀11、第十二截止阀12可以分别将稀释气引入到配气过程中。

第一截止阀1、第二截止阀2、第八截止阀8、第九截止阀9、第十截止阀10、第十一截止阀11、第十二截止阀12和第十三截止阀13为转动手柄四分之一圈关闭的VCR(Vacuum coupling Radiation seal)隔膜球阀；第三截止阀3，第四截止阀4，第五截止阀5，第六截止阀6和第七截止阀7为一又二分之一圈关闭的VCR隔膜球阀。

第六截止阀6、第七截止阀7及其所在的支路的作用是在气体流量较大时起分流的作用，第五截止阀5可单独使用，也可与第六截止阀6、第七截止阀7任一或多个组合使用。第一进气口19可单独使用，也可与第二进气口20组合使用，第十截止阀10可单独使用，也可与第十一截止阀11、第十二截止阀12任一或多个组合使用。

本实用新型中的管路与管路之间和管路与街头直间采用焊接方式连接，阀门与接头管路之间采用VCR金属垫片密封连接方式，通过氦气进行泄漏测试，在使用无镀层的垫片时其最大泄漏率仅为4×10^-11std cm³/s。

本实用新型内部的管路全部采用EP级管路，其管路内部经过电子抛光，大大减少了水分在管路内壁上的吸附。

本实用新型第五截止阀5、第六截止阀6、第七截止阀7所在管路上各连接一个不同微米级孔径的孔板流量计组合使用，来控制高纯稀释气体的流量，其优势在于管路内不存在死体积，连接采用VCR方式，同针型阀相比很大程度上降低了泄漏率。

本实用新型所提供的高纯气体重量法配气装置还包括用于将所述管路和阀加热至预设温度的加热装置。加热装置最高可将管路和阀加热至100℃，使得装置内部管壁上的水分能够在加热并同时高真空的状态下快速脱离。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (5)

1.一种高纯气体重量法配气装置，包括真空***、电子高真空真空计(17)、电子压力计(18)、气路***，气路***中第一截止阀(1)与第一进气口(19)连接，第二截止阀(2)与第二进气口(20)相连，第一进气口(19)、第一截止阀(1)与第二进气口(20)、第二截止阀(2)通过管路并联连接,第五截止阀(5)、第六截止阀(6)、第七截止阀(7)、第八截止阀(8)通过管路并联连接后的总管路一端连接第一阀(1)、第二截止阀(2)所在的管路，另一端连接第九截止阀(9)、第十三截止阀(13)通过管路并联连接的管路，第九截止阀(9)所在管路连接气体排放口(21)，第十三截止阀(13)与气体出口(22)连接，第十三截止阀(13)还与第十截止阀(10)、第十一截止阀(11)、第十二截止阀(12)并联连接，第十截止阀(10)、第十一截止阀(11)、第十二截止阀(12)分别连接吹扫口(23)，真空***通过阀与管路接入第八截止阀(8)管路靠近气瓶的一侧，所述电子高真空真空计(17)与真空***所在的管路相连，电子压力计(18)与第五截止阀(5)所在的管路靠近第一截止阀(1)的一端相连，其特征在于：第五截止阀(5)、第六截止阀(6)、第七截止阀(7)所在管路靠近第十三截止阀(13)的一端分别接有孔板流量计。

2.根据权利要求1所述的高纯气体重量法配气装置，其特征在于：所述管路与管路之间和管路与接头之间采用焊接方式连接，阀与接头之间采用VCR金属垫片面密封连接。

3.根据权利要求1或2所述的高纯气体重量法配气装置，其特征在于：所述管路采用EP级管路，内部经过电子抛光处理。

4.根据权利要求3所述的高纯气体重量法配气装置，其特征在于：所述真空***包括机械泵(14)和分子泵(15)，所述机械泵(14)通过第四截止阀(4)、管路和第八截止阀(8)所在管路相连，所述分子泵(15)通过第三截止阀(3)、管路与第八截止阀(8)所在管路相连，所述电子高真空真空计(17)与分子泵(15)所在管路相连。

5.根据权利要求4所述的高纯气体重量法配气装置，其特征在于：还包括用于将所述管路和阀加热至预设温度的加热装置。