CN101639422A - 用于分析仪器的气液分离系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于分析仪器的气液分离系统及方法，包括密闭的分离容器及至少一个对气泡敏感的第一管路，该分离容器具有至少一个可供待分离的气液混合物输入的进液口、至少一个可供液体输出的第一出口及至少一个可供气体或气液混合物输出的第二出口，在重力方向上，最下方的第二出口高于最上方的第一出口，各第一出口均与一个第一管路对应连接。当气泡含量较高的待分离的气液混合物自进液口输入后，由于气泡和液体的密度差，气体在浮力作用下会上浮到分离容器的上方，而在第二出口处聚集并排出，从而使第一出口处的气泡很大程度的减少甚至消除，进而可以提高与第一出口连接的第一管路对液体处理结果的准确度。

Description

用于分析仪器的气液分离系统及方法

技术领域

本发明是关于一种气液分离系统，尤其是关于一种用于分析仪器中的气液分离系统及方法。

背景技术

气体溶解定律表明：气体在液体中的溶解度随着压力的降低而降低。在加注定量液体的分析仪器管路中，当液体的压力降低时，就会有气体从液体中析出。析出的气体附着在管路的壁面，尤其容易在管路的局部回流区域聚集生长，形成较大的气泡。又因为气体可压缩性远大于液体，则气体在后续加注过程中随着管路压力变化而压缩或膨胀，使得实际加注的液体量明显偏离期望值，影响加注液体的准确度。因此，一般需要去除或减少管路中的气泡，保证加注准确度和测试结果的正确性。

现有的分析仪器定量液体加注系统包括两大类，第一大类是无除气泡设计，加注定量液体的准确度水平较低。第二大类是采用真空脱气装置，通过除气过滤器(degasser)实现气液的分离，加注定量液体准确度水平较高。除气过滤器内置一种多微孔介质隔膜，该隔膜具有厌水性，其只允许气体分子通过而不允许水分子通过。气相需要提供真空(负压)环境，降低气相在液相中的溶解度，借助隔膜的物理特性将气相从液相中分离开来。但是，该种真空脱气装置具有如下不足之处：1)需要提供一定真空度的真空环境；2)需要具有特定物理性能的隔膜，成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种能够将气泡自气液混合物中分离而提高液体管路对液体处理结果准确度的用于分析仪器的气液分离系统及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于分析仪器的气液分离系统，包括密闭的分离容器及至少一个对气泡敏感的第一管路，该分离容器具有至少一个可供待分离的气液混合物输入的进液口、至少一个可供液体输出的第一出口及至少一个可供气体或气液混合物输出的第二出口，在重力方向上，最下方的第二出口高于最上方的第一出口，各第一出口均与一个第一管路对应连接。

所述的用于分析仪器的气液分离系统还包括至少一个对气泡不敏感的第二管路，各第二出口均与一个第二管路对应连接，各第二管路上设有动力抽取装置。

所述的分离容器内设有液位传感器，该液位传感器与第二管路上的动力抽取装置信号连接。所述的第一管路上设有动力抽取装置。在重力方向上，最下方的进液口高于最上方的第一出口。在重力方向上，最下方的第二出口高于最上方的进液口。所述进液口设于分离容器的最上方第一出口和最下方第二出口之间，且进液口邻近最下方第二出口。

所述的用于分析仪器的气液分离系统还包括一个对气泡不敏感的第二管路，进液口、第一出口、第二出口及第一管路各有一个，该第二出口与第二管路连接，该第一、二管路上分别设有第一、二动力抽取装置，在重力方向上，进液口高于第一出口，第二出口高于进液口。

所述的第一出口设于该分离容器的底部，该第二出口设于该分离容器的顶部，该进液口设于该分离容器的位于顶部和底部之间的中部，且该进液口邻近第二出口。

一种用于分析仪器的气液分离方法，包括如下步骤：

a)设置密闭的分离容器，使该分离容器具有至少一个进液口、至少一个第一出口及至少一个第二出口，使在重力方向上，最下方的第二出口高于最上方的第一出口，将各第一出口连接对气泡敏感的第一管路，将各第二出口连接设有第二动力抽取装置的第二管路；

b)通过进液口将待分离的气液混合物注入该分离容器，通过第二动力抽取装置将第二出口处的气泡或气液混合物抽出，通过第一出口将液体输出到第一管路。

所述的步骤b)中，所有第二动力装置抽取气泡或气液混合物的速率之和大于气泡积聚的速率。

所述的步骤b)中，通过设于第一管路上的第一动力抽取装置将第一出口处的液体输出到第一管路。

所述的进液口、第一出口、第二出口、第一管路、第二管路、第一动力抽取装置及第二动力抽取装置各有一个，且第二动力装置抽取气泡或气液混合物的速率大于气泡积聚的速率。

所述的步骤a)中，分离容器内设有液位传感器，所述的步骤b)中，当分离容器内的液位下降到液位传感器设置的高度时，至少一个第二动力抽取装置开启，将第二出口积聚的气泡抽出，该设置的高度高于最上方第一出口的高度。

附图说明

图1是本实施方式气液分离系统的结构示意图；

图2是气液分离系统第二具体实施方式的结构示意图；

图3是气液分离系统第三具体实施方式的结构示意图；

图4是气液分离系统第四具体实施方式的结构示意图；

具体实施方式

如图1所示，本实施方式气液分离系统包括密闭的分离容器1、第一管路2、第一动力抽取装置3、第二管路4及第二动力抽取装置5。该分离容器1具有进液口11、第一出口12及第二出口13，该第一出口12位于分离容器1在重力方向上最低的底部，第二出口13位于分离容器1在重力方向上最高的顶部，进液口11位于分离容器1的位于顶部和底部之间的中部，该第一出口12连接第一管路2，该第一动力抽取装置3设在该第一管路2上，该第二出口13连接第二管路4，该第二动力抽取装置5设在该第二管路4上。该第二出口13和第一出口12之间具有高度差h。

该进液口11用于接待分离的气液混合物，该气液混合物为气泡含量较高的气液混合物。该第一出口12用于仅输出液体或含有少量气泡的气液混合物，该第二出口13用于仅输出气泡或含有较多量气泡的气液混合物。该第一管路2为对气泡敏感的管路系统，该敏感指混有气泡会较大影响该第一管路2对液体的处理结果，该处理结果如对液体的检测、定量结果等，该第一管路如现有的对准确度要求高的用于分析仪器的加注定量液体的管路系统。该第二管路4为对气泡不敏感的管路系统，该不敏感指混有气泡不会影响或较少影响第二管路4对液体的处理结果，该第二管路如用于仪器清洗的清洗管路。该第一动力抽取装置3用于将第一出口12处的流体(仅液体或含有少量气泡的气液混合物)抽取到第一管路2，该第二动力抽取装置5用于将第二出口13处的流体(仅气泡或含有较多量气泡的液体)抽取到第二管路4，该第一、二动力抽取装置3、5如现有的泵。

分离容器1为密闭容器，第二出口13在上方，第一出口12在下方，该第一出口12和第二出口13具有一定的高度差。待分离的气液混合物从进液口11输入该分离容器1后，由于气体密度较小，在浮力的作用下，气体会上浮到该分离容器1的上方，即气体在第二出口13处聚集形成气泡6，通过第二动力抽取装置5将混有较多气泡的液体输送到对气泡不敏感的第二管路4中。位于下方的第一出口12处的气泡含量较低，通过第一动力抽取装置3将其输送到对气泡敏感的第一管路2中使用，从而保证第一管路2中为连续的混有低含量气泡的液体，较好的保证对液体处理结果的准确性。同时，由于第二动力抽取装置5的存在，该第二动力抽取装置5的入口处产生负压，而进液口11的压力为常压或正压，这样进液口11与第二动力抽取装置5之间的压力变化导致更多的气泡6从液体7中析出，进一步减少第一出口12处气泡的含量。

本实施方式中，在重力方向上，第二出口13、进液口11及第一出口12由上至下分布；当然，也可以是进液口11位于第二出口13的上方，或者是第一出口12位于进液口11的上方。第一、二出口12、13分别设在分离容器的底部和顶部，当然，第一、二出口也可不设置在底部、顶部，但其需要满足第一出口低于第二出口的条件。在使用中，如分离容器1内的液面7到达第二出口13，则该第二出口13可以输出气液混合物；如分离容器1内的液面低于第二出口13，则该第二出口13则可以只输出气泡。在使用中，为了尽可能的降低第一出口12气泡的含量，可以使第二动力抽取装置5抽取流体的速率大于气泡积聚的速率，并且可以使第二动力抽取装置5先于第一动力抽取装置3工作。

本实施方式中，待分离的气液混合物自进液口注入该分离容器，可以将其静置后，再通过第一、二动力抽取装置进行抽取。当然，为了保证整个系统连续工作，可以在注入的同时进行抽取。进行气液分离时，第二动力抽取装置可以间歇性的开启和关闭，也可一直处于工作状态。

如图2所示，其为气液分离系统的第二具体实施方式。该气液分离系统包括密闭的分离容器1，该分离容器1具有至少两个进液口11、至少两个第一出口12及至少两个第二出口13，且在重力方向上，最下方的第二出口13位于最上方的第一出口12的上方，即两者之间具有高度差h，保证所有的第二出口13整体位于第一出口12的上方。较佳的是，在重力方向上，最下方的第二出口13位于最上方的进液口11的上方，且最下方的进液口11位于最上方的第一出口12的上方，这样更加有利于气泡的排出，进一步减少第一出口12处气泡的含量甚至可能彻底消除第一出口12处的气泡。各进液口11可以位于分离容器1的侧壁16或顶壁14上，各第一出口12可以位于分离容器1的底壁15或侧壁16下部，各第二出口13可以位于分离容器1的顶壁14或侧壁16上部。各进液口11用于将待分离的气液混合物导入分离容器1，各第一出口12连接对气泡不敏感的第一管路，各第二出口13可以直接连通外界大气或连接对气泡敏感的第二管路。

如图3所示，其为气液分离系统的第三具体实施方式。该气液分离系统包括密闭的分离容器1，该分离容器1具有进液口11、第一出口12和第二出口13，该第二出口13可连接有管路，该管路上可设有动力抽取装置。该分离容器1具有顶壁14、底壁15及连接该顶壁14和底壁15的侧壁16，该顶壁14位于底壁15上方，该进液口11和第二出口13设于该顶壁14并等高，该第一出口12设于底壁15。该分离容器1内还设有检测液体7液位的液位传感器8，该液位传感器8与该动力抽取装置连接。当分离容器1内的液体7液位下降到设定位置时(表示气泡聚集到一定程度)，液位传感器8报警并启动该动力抽取装置，将气泡及时地抽走，确保第一出口12处始终无气泡或气泡较少。

如图4所示，其为气液分离系统的第四具体实施方式。该气液分离系统具有密闭的分离容器1，该分离容器1具有顶壁14、底壁15及连接该顶壁14和底壁15的侧壁16。该分离容器1还具有进液口11、第一出口12及第二出口13，该进液口11分布在该侧壁16上，该第二出口13同时分布在该顶壁14和侧壁16上部，该第一出口12同时分布在该底壁15和侧壁16下部，由于该进液口11、第一出口12和第二出口13的面积较大，可以实现较大流量的进、出液，减小进出液阻力，防止进、出液口进出液不畅或者堵塞。

本实施方式气液分离方法包括步骤：a)设置密闭的分离容器，使该分离容器具有至少一个进液口、至少一个第一出口及至少一个第二出口，使在重力方向上，最下方的第二出口高于最上方的第一出口，将各第一出口连接对气泡敏感且设有第一动力抽取装置的第一管路，将各第二出口连接设有第二动力抽取装置的第二管路；b)通过进液口将待分离的气液混合物注入该分离容器，通过第二动力抽取装置将第二出口处的气泡抽出，通过第一动力抽取装置将第一出口处的液体输出到第一管路。所述的进液口、第一出口、第二出口、第一动力抽取装置及第二动力抽取装置各有一个，且第二动力抽取装置抽取流体的速率大于气泡积聚的速率。

对于该气液分离系统，其具有密闭的分离容器，该分离容器具有至少一个进液口、至少一个第一出口及至少一个第二出口，在重力方向上，最下方的第二出口高于最上方的第一出口，即第二出口整体高于第一出口，当气泡含量较高的待分离的气液混合物自进液口输入后，由于气泡和液体的密度差，气体在浮力作用下会上浮到分离容器的上方，而在第二出口处聚集并排出，从而使第一出口处的气泡很大程度的减少甚至消除，进而可以提高与第一出口连接的第一管路对液体处理结果的准确度。对于现有的分析仪器加注定量液体的管路系统中，通过气液分离，可以较好的保证定量的准确性和测试结果的正确性。

为了更进一步提高气泡消除的效果，可以使各进液口整体高于各第一出口且各第二出口整体高于各进液口；或者使第一出口设于分离容器的最低的底部，第二出口设于分离容器的最高的顶部，进液口设于分离容器的位于顶部和底部之间的中部。对于各第一出口，其可连接对气泡敏感的第一管路，在该第一管路上可以设置第一动力抽取装置。对于各第二出口，其可直接连通外界大气，或者是与对气泡不敏感的第二管路连接，该第二管路上可以设置第二动力抽取装置。对于该密闭的分离容器，其可以在常压状态下使用，也可以在真空(负压)环境下工作，从而进一步降低气体在液体中的溶解度，提高气液分离的效果。

对于该气液分离系统，分离容器可以具有不同的形状和结构，其既可以作为独立的元器件使用，也可集成到其它功能元器件中作为附加功能使用。

对于该气液分离系统，进液口、第一出口和第二出口可以各仅有一个，也可以各有两个或两个以上。通过设置两个或两个以上的进液口，可以将不同管路中的待分离的气液混合物汇集到同一个分离容器中。通过设置两个或两个以上的第一、二出口，可以实现分流的作用，可以将流体输送到不同的应用场合中使用。对于该进液口、第一出口及第二出口，其既可以为如图1至图3所示的面积较小的点状结构，也可以是如图4所示的面状结构。

对于该气液分离系统，分离容器具有顶壁、底壁及连接该顶壁和底壁的侧壁，该顶壁高于该底壁，进液口可以设置在侧壁的中部或顶壁，该第一出口可以设置在侧壁的下部和底壁上，该第二出口可以设置在侧壁的上部和顶壁上；当然，进液口、第一出口和第二出口也可以设置在该分离容器的其它位置。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种用于分析仪器的气液分离系统，其特征在于：包括密闭的分离容器及至少一个对气泡敏感的第一管路，该分离容器具有至少一个可供待分离的气液混合物输入的进液口、至少一个可供液体输出的第一出口及至少一个可供气体或气液混合物输出的第二出口，在重力方向上，最下方的第二出口高于最上方的第一出口，各第一出口均与一个第一管路对应连接。

2.根据权利要求1所述的用于分析仪器的气液分离系统，其特征在于：还包括至少一个对气泡不敏感的第二管路，各第二出口均与一个第二管路对应连接，各第二管路上设有动力抽取装置。

3.根据权利要求2所述的用于分析仪器的气液分离系统，其特征在于：所述的分离容器内设有液位传感器，该液位传感器与第二管路上的动力抽取装置信号连接。

4.根据权利要求1所述的用于分析仪器的气液分离系统，其特征在于：所述的第一管路上设有动力抽取装置。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的用于分析仪器的气液分离系统，其特征在于：在重力方向上，最下方的进液口高于最上方的第一出口。

6.根据权利要求5所述的用于分析仪器的气液分离系统，其特征在于：在重力方向上，最下方的第二出口高于最上方的进液口。

7.根据权利要求1-4中任意一项所述的用于分析仪器的气液分离系统，其特征在于：所述进液口设于分离容器的最上方第一出口和最下方第二出口之间，且进液口邻近最下方第二出口。

8.根据权利要求1所述的用于分析仪器的气液分离系统，其特征在于：还包括一个对气泡不敏感的第二管路，进液口、第一出口、第二出口及第一管路各有一个，该第二出口与第二管路连接，该第一、二管路上分别设有第一、二动力抽取装置，在重力方向上，进液口高于第一出口，第二出口高于进液口。

9.根据权利要求8所述的用于分析仪器的气液分离系统，其特征在于：所述的第一出口设于该分离容器的底部，该第二出口设于该分离容器的顶部，该进液口设于该分离容器的位于顶部和底部之间的中部，且该进液口邻近第二出口。

10.一种用于分析仪器的气液分离方法，其特征在于：包括如下步骤：

a)设置密闭的分离容器，使该分离容器具有至少一个进液口、至少一个第一出口及至少一个第二出口，使在重力方向上，最下方的第二出口高于最上方的第一出口，将各第一出口连接对气泡敏感的第一管路，将各第二出口连接设有第二动力抽取装置的第二管路；

b)通过进液口将待分离的气液混合物注入该分离容器，通过第二动力抽取装置将第二出口处的气泡或气液混合物抽出，通过第一出口将液体输出到第一管路。

11.根据权利要求10所述的用于分析仪器的气液分离方法，其特征在于：所述的步骤b)中，所有第二动力装置抽取气泡或气液混合物的速率之和大于气泡积聚的速率。

12.根据权利要求10所述的用于分析仪器的气液分离方法，其特征在于：所述的步骤b)中，通过设于第一管路上的第一动力抽取装置将第一出口处的液体输出到第一管路。

13.根据权利要求12所述的用于分析仪器的气液分离方法，其特征在于：所述的进液口、第一出口、第二出口、第一管路、第二管路、第一动力抽取装置及第二动力抽取装置各有一个，且第二动力装置抽取气泡或气液混合物的速率大于气泡积聚的速率。

14.根据权利要求10-13中任意一项所述的用于分析仪器的气液分离方法，其特征在于：所述的步骤a)中，分离容器内设有液位传感器，所述的步骤b)中，当分离容器内的液位下降到液位传感器设置的高度时，至少一个第二动力抽取装置开启，将第二出口积聚的气泡抽出，该设置的高度高于最上方第一出口的高度。

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