CN218653908U - 一种标准气体动态稀释装置以及采用该装置的环境气体检测*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种标准气体动态稀释装置以及采用该装置的环境气体检测***；本实用新型的动态稀释装置中，整个标准气体主管路没有设置任何阀门等开关器件，仅通过部件和管路的巧妙结合，实现了稀释混合阶段的标准气体流量控制，还实现了吹扫阶段的吹扫和标准气体通断的控制；本实用新型的标准气体动态稀释装置，解决了现有的标准气体管路无法在高温下实现惰性要求的技术难题，并有效防止标准气体管路吸附造成的标气损失或污染物残留等问题。

Description

一种标准气体动态稀释装置以及采用该装置的环境气体检测 ***

技术领域

本实用新型涉及一种标准气体动态稀释装置以及采用该装置的环境气体检测***，属于大气环境检测技术领域。

背景技术

关于环境空气中的挥发性有机物连续自动检测***的标准中规定：定期使用“指定浓度”的标准气体对检测***中的分析仪器进行校准及核查。其中，“指定浓度”的标准气体是指，高浓度标准气体按照标准设定的稀释比例稀释成校准所需的低浓度标气。

连续自动检测***，在自动校准时所需的标准气体的用量大，且浓度范围广。为了能够持续、稳定、灵活地输出标准气体，连续自动检测***一般会配备动态稀释仪将已知浓度的标气与稀释气按照一定浓度比实时配制，在连续自动监测***运行校准、核查的过程中，动态稀释仪不间断地提供标准气体。

动态稀释仪通常采用质量流量计(MFC)分别控制标气与稀释气的进样流量，两种气体按照所需的稀释比例进入混合腔混合，根据两种气体的稀释倍数可得知稀释后的标准气体浓度；稀释完成后需要使用稀释气对标气流经的管路进行清洗吹扫，消除残留在管路中的标气，减少标气残留对稀释精度的影响。现有技术中，为实现稀释及清洗吹扫过程中各个气路切换通断，一般采用电磁阀进行控制，流量则使用质量流量计配合比例阀动态控制。

在实际使用中，由于标气的特殊性，对于其流经的管路有严格的惰性要求，例如，避免标气在流动过程中发生化学反应，物理吸附，高沸点化合物的冷凝，其他杂质干扰物质的引入等影响标气浓度和纯度的不良反应等。

目前，对于标气流经管路的材质，可以采用“经过硅烷化处理的不锈钢”(业界普遍认可的惰性材料)来达到上述的要求；但对于管路上的各类阀门，例如比例阀和电磁阀等，很难使用全惰性材料制造。特别是，常规的动态稀释装置中还涉及对标气流经管路的高温伴热(通常高于120℃)。

本领域常规使用的比例阀和电磁阀，一般工作耐受温度低于50℃；即便有高温定制版本的阀门，阀门内部所使用的柔性密封材料，在高温下容易挥发出有机物污染物，不适合标气稀释装置使用。所以迄今为止，市面上找不到全样品气路耐受高于100℃的惰性动态稀释装置。

因此，本领域技术人员亟待开发一种新的标准气体稀释装置，以解决现有的标准气体管路无法在高温下实现惰性要求的技术难题。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型一方面提供了一种标准气体动态稀释装置，其中，

所述标准气体动态稀释装置包括标准气体源、稀释气体源、标准气体缓冲腔、音速喷嘴流量计、气体混合腔、标准气体主管路、稀释气体主管路、分流支路和稀释气体吹扫支路；

其中，所述标准气体源，通过所述标准气体主管路，依次连通所述标准气体缓冲腔、所述音速喷嘴流量计，以及所述气体混合腔的入口；

所述标准气体缓冲腔设有监控其腔内气压的器件；

所述分流支路与所述标准气体缓冲腔连通从而实现所述标准气体缓冲腔内气体的分流，且所述分流支路上设有比例阀；

所述稀释气体源，通过所述稀释气体主管路，连通所述气体混合腔的入口；并且，在所述稀释气体主管路上设有质量流量计；

所述稀释气体吹扫支路的上游端连通所述稀释气体主管路，其下游端连通所述标准气体主管路，且连接于所述标准气体缓冲腔与音速喷嘴流量计之间；所述稀释气体吹扫支路上设有开关阀。

优选的，所述标准气体主管路的、与所述标准气体源连通的上游端部，设有固定限流气阻。

优选的，在所述稀释气体主管路上，所述质量流量计的上游一侧设有稳压阀。

优选的，所述稀释气体吹扫支路的上游端，连接于所述稳压阀的上游一侧。

优选的，所述标准气体缓冲腔设有监控其腔内气压的气压传感器。

优选的，所述气体混合腔的、靠近入口的一侧设有向所述气体混合腔注入液态水的注水通道，所述注水通道上设有电渗泵。

本实用新型还一方面提供了一种环境气体检测***，其包括检测装置和上述的标准气体动态稀释装置。

本实用新型提供了一种标准气体动态稀释装置，该动态稀释装置中，整个标准气体主管路没有设置任何阀门等开关器件，仅通过部件和管路的巧妙结合，实现了稀释混合阶段的标准气体流量控制，还实现了吹扫阶段的吹扫和标准气体通断的控制；本实用新型的标准气体动态稀释装置，解决了现有的标准气体管路无法在高温下实现惰性要求的技术难题，并有效防止标准气体管路吸附造成的标气损失或污染物残留等问题。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的标准气体动态稀释装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例1的标准气体动态稀释装置在稀释混合阶段的动态气流示意图；

图3为本实用新型实施例1的标准气体动态稀释装置在吹扫阶段的动态气流示意图。

具体实施方式

以下通过实施例对本实用新型作进一步的说明，但本实用新型并不限于这些具体实施方式。

实施例1

本实用新型实施例1提供了一种标准气体动态稀释装置100。

如图1-3所示，动态稀释装置100包括标准气体源10、稀释气体源20、标准气体缓冲腔30、音速喷嘴流量计40、气体混合腔50、标准气体主管路A、稀释气体主管路B、分流支路C和稀释气体吹扫支路D。

具体的，如图1-3所示，标准气体源10，通过标准气体主管路A，依次连通标准气体缓冲腔30、音速喷嘴流量计40，以及气体混合腔50的入口。

优选的，在本实施例中，标准气体主管路A的、与标准气体源10连通的上游端部，设有固定限流气阻A1。

标准气体缓冲腔30设有监控其腔内气压的器件31。具体在本实施例中，监控气压的器件采用气压传感器31。当然也可以采用本领域的常规气压计。

分流支路C与标准气体缓冲腔30连通从而实现标准气体缓冲腔30内气体的分流，且分流支路C上设有比例阀C1。

优选的，分流支路C的出口还可以连接专用的标准气体排放通道(图中未示出)。

稀释气体源20，通过稀释气体主管路B，连通气体混合腔50的入口；并且，在稀释气体主管路B上设有质量流量计B1。优选的，在本实施例中，在稀释气体主管路B上，质量流量计B1的上游一侧设有稳压阀B2。

稀释气体吹扫支路D的上游端连通稀释气体主管路B，其下游端连通标准气体主管路A，且连接于标准气体缓冲腔30与音速喷嘴流量计40之间；稀释气体吹扫支路D上设有开关阀D1。

优选的，在本实施例中，稀释气体吹扫支路D的上游端，连接于稳压阀B2的上游一侧。

优选的，在本实施例中，气体混合腔50的、靠近入口的一侧设有向气体混合腔50注入液态水的注水通道51，注水通道51上设有电渗泵52。

标准气体动态稀释装置100在稀释混合阶段的动态气流示意图参见图2，吹扫阶段的动态气流示意图参见图3。

在稀释混合阶段和吹扫阶段，标准气体主管路A和气体混合腔50整体处于高温伴热的状态；如图2和3所示的虚线区域X为处于高温伴热区域。

在稀释混合阶段，如图2所示，稀释气体吹扫支路D上的开关阀D1关闭。标准气体进入到标准气体主管路A，通过音速喷嘴流量计40控制标准气体进入到气体混合腔50的流量；该标气流量也就是音速喷嘴流量计40的输出流量。

关于“音速喷嘴流量计40的输出流量”，其与输入的气体压力(在大于输出气压的两倍以上的范围内)呈线性关系，因此可以通过精确控制输入音速喷嘴流量计40的标准气体压力(输入气压)，来实现对音速喷嘴流量计40的输出流量的精确控制。

关于控制输入音速喷嘴流量计40的标气压力的方式，在现有技术中，一般在标准气体主管路A上、音速喷嘴流量计40的上游一侧设置比例阀或电磁阀等开关器件来实现，然而，标准气体主管路A处于高温伴热状态，阀门件在高温下容易挥发出有机污染物造成标准气体的污染，因此阀门件的使用无法实现标准气体主管路A的惰性需求。

为了解决上述的技术难题，本申请发明人转换思维，不在标准气体主管路A设置开关器件直接调节气体压力(本领域技术人员的通常思维)，而是通过在标准气体主管路A上(音速喷嘴流量计40的上游)设置标准气体缓冲腔30、在标准气体缓冲腔30上设置分流支路C，通过调节分流流量(背压分流压力控制)来间接实现对标准气体缓冲腔30内气压的控制，以及对输入音速喷嘴流量计40的标气压力的控制，并由此控制进入到气体混合腔50的标准气体流量。

因此，无需在标准气体主管路A设置阀门等开关器件，就实现了对标准气体流量的控制，管路结构简单可靠。

优选的，在本实施例中，标准气体主管路A的、与标准气体源10连通的上游端部，设有固定限流气阻A1，限制进入标准气体缓冲腔30的标准气体流量。

具体来说，标准气体经过固定限流气阻A1，进入到标准气体缓冲腔30中，通过标准气体缓冲腔30的气压传感器31反馈的腔内气压值，调节分流支路C上的比例阀C1，对分流支路C的分流流量值进行实时调节，需要分流的标气通过比例阀C1从分流支路C的出口流出，未被分流的标气经音速喷嘴流量计40进入到气体混合腔50。

在稀释混合阶段，如图2所示，稀释气体进入到稀释气体主管路B；由于稀释气体在进入气体混合腔50之前，对管路没有惰性需求。因此，通过在稀释气体主管路B上设置质量流量计B1来控制稀释气体进入到气体混合腔50的流量，具体来说，根据设定的稀释倍数控制稀释气体的流量。优选的，在稀释气体主管路B上，质量流量计B1的上游一侧还设有稳压阀B2。

特定流量的标准气体和特定流量的稀释气体在气体混合腔50均匀混合，从而获得经稀释的、特定浓度(所需浓度)的标准气体，该稀释后的气体通过气体混合腔50的出口排出，并进入到下游的检测装置(环境气体检测***的检测装置，图中未示出)。

优选的，具体在本实施例的标准气体动态稀释装置100中，气体混合腔50的、靠近入口的一侧设有向气体混合腔50注入液态水的注水通道51，注水通道51上设有电渗泵52。

在稀释混合阶段，通过监控气体混合腔50流出气体的相对湿度，调节电渗泵52控制注水通道51的注水量。

在吹扫阶段，如图3所示，稀释气体吹扫支路D上的开关阀D1开启；由此，稀释气体进入到稀释气体吹扫支路D中，并在稀释气体吹扫支路D与标准气体主管路A的连通处(位于标准气体缓冲腔30与音速喷嘴流量计40之间)分为两路；一路稀释气体通过音速喷嘴流量计40进入到气体混合腔50进行吹扫，另一路通过调节分流支路C上的比例阀C1降低标准气体缓冲腔30的腔内气压(稀释气体压力大于标准气体压力)，使得稀释气体进入标准气体缓冲腔30，阻断标准气体的流入气体混合腔50；标气和稀释气体在标准气体缓冲腔30相遇、压力平衡后，多余的标气和稀释气的混合气体从通过分流支路C流出。

在这一过程中，稀释气体不仅完成了从标准气体缓冲腔30到气体混合腔50的吹扫，同时也阻断了标准气体进入气体混合腔50；通过气路中的压差控制同时实现了吹扫和标准气体通断的控制，无需在标准气体主管路A设置阀门等开关器件，整个管路结构简单可靠。

综上，本实用新型的标准气体动态稀释装置100中，整个标准气体主管路A没有设置任何阀门等开关器件(避免了开关器件不耐高温，避免了非惰性材料的使用)，仅通过部件和管路的巧妙结合，实现了稀释混合阶段的标准气体流量控制，还实现了吹扫阶段的吹扫和标准气体通断的控制；本实用新型的标准气体动态稀释装置100，解决了现有的标准气体管路无法在高温下实现惰性要求的技术难题，并有效防止标准气体管路吸附造成的标气损失或污染物残留(影响动态稀释精度)等问题。

本领域技术人员在获知本申请的标准气体动态稀释装置的结构后，可以将本申请的标准气体动态稀释装置应用到环境气体检测***中，例如将本申请的标准气体动态稀释装置与环境检测装置组合使用。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种标准气体动态稀释装置，其特征在于：

所述标准气体动态稀释装置包括标准气体源、稀释气体源、标准气体缓冲腔、音速喷嘴流量计、气体混合腔、标准气体主管路、稀释气体主管路、分流支路和稀释气体吹扫支路；

其中，所述标准气体源，通过所述标准气体主管路，依次连通所述标准气体缓冲腔、所述音速喷嘴流量计，以及所述气体混合腔的入口；

所述标准气体缓冲腔设有监控其腔内气压的器件；

所述分流支路与所述标准气体缓冲腔连通从而实现所述标准气体缓冲腔内气体的分流，且所述分流支路上设有比例阀；

所述稀释气体源，通过所述稀释气体主管路，连通所述气体混合腔的入口；并且，在所述稀释气体主管路上设有质量流量计；

所述稀释气体吹扫支路的上游端连通所述稀释气体主管路，其下游端连通所述标准气体主管路，且连接于所述标准气体缓冲腔与音速喷嘴流量计之间；所述稀释气体吹扫支路上设有开关阀。

2.如权利要求1所述的标准气体动态稀释装置，其特征在于：

所述标准气体主管路的、与所述标准气体源连通的上游端部，设有固定限流气阻。

3.如权利要求1所述的标准气体动态稀释装置，其特征在于：在所述稀释气体主管路上，所述质量流量计的上游一侧设有稳压阀。

4.如权利要求3所述的标准气体动态稀释装置，其特征在于：所述稀释气体吹扫支路的上游端，连接于所述稳压阀的上游一侧。

5.如权利要求1所述的标准气体动态稀释装置，其特征在于：

所述标准气体缓冲腔设有监控其腔内气压的气压传感器。

6.如权利要求1至5中任意一项所述的标准气体动态稀释装置，其特征在于：所述气体混合腔的、靠近入口的一侧设有向所述气体混合腔注入液态水的注水通道，所述注水通道上设有电渗泵。

7.一种环境气体检测***，其特征在于，其包括检测装置和如权利要求1至6中任意一项所述的标准气体动态稀释装置。

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