CN103506024B - 气体混合稀释装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于实验装置领域，具体涉及一种气体混合稀释装置。该装置包括注射单元，注射单元包括注射筒和推进机构，还包括筒帽、注射口、注射管、卡环，连接套筒；推进机构包括位于注射筒内部的推杆，推杆前端有活塞，卡环外壁与筒帽卡接，内壁与推杆卡接；连接套筒的一端与单向阀Ⅰ相连接，单向阀Ⅰ与换向阀相连接；注射管与单向阀Ⅰ密封连接，单向阀Ⅰ与换向阀之间密封连接；活塞与注射筒相配合，活塞有至少一道环形凹槽。采用了上述结构的稀释装置，不需要人工不断的取气、注射，对气体稀释的整个过程处于密闭的状态，由于在上述的装置中设置多个密封结构，气体不容易泄漏，从而在气体的标准曲线配制过程中使结果更准确。

Description

气体混合稀释装置

技术领域

  本发明属于实验装置领域，具体涉及一种气体混合稀释装置。

背景技术

针对实验室用标准气体的配制，目前没有相应的标准方法和设备，大多数实验室是采用普通的注射筒逐级稀释的方法，该方法是通过注射筒不断的取气、拔出、注射，实现逐级稀释的目的，整个过程由人工操作完成，并且由上级针筒取气，注射到下级针筒，两个针筒之间是断开的，没有任何连接，在取气、拔出、注气的过程中，注射筒中的气体容易泄漏，会存在较大的人为误差，而且普通的注射筒本身也存在较大的气密性问题，多种因素导致上述的方法和装置配置气体的标准曲线误差较大，从而影响实验结果的精确性。

以上的注射筒均为普通的气体注射筒，其密封性较差，多由普通的推杆、活塞所组成，不能保证气体不泄露。

市售有MF-5B多组分配气装置或者是MF-5B多组分自动配气装置，但是上述的装置其缺点是，成本高，结构复杂、体积大，占用空间大、需要接入电源，而在现场测样过程中，很少有能提供电源的情况，另外上述的装置不易携带、配制时间长等，不能达到快速配制分析的目的。

因此需要针对上述的配气装置进行改进，设计一种气密性良好、易于携带、成本低廉的配气装置。

另外， 活塞在整个注射单元中所起到的作用也非常大，它影响着实验结果的精确性，活塞必须具备良好的抗压能力，抗变形能力，稳定性和优异的抗老化性，在长期使用过程中，不变形，不老化，不会影响实验结果的精确性。在推动气体的过程中，由于活塞表面要与气体相接触，活塞长期受到气体的挤压力，因此，活塞必须保持其抗变形能力及抗老化性，另一方面，活塞必须保证其与注射筒之间的密封连接，不漏气。

目前常见的普通的注射器活塞多由聚乙烯或者是聚丙烯制成，低密度聚乙烯柔软性好，但是其硬度较差，容易变形；高密度聚乙烯拉伸强度、拉伸模量、硬度优于低密度聚乙烯，但是其冲击强度比低密度聚乙烯差，而活塞在推动气体行进过程中，必须具备良好的冲击强度，在较大的冲击强度下，也不会变形；聚丙烯的缺点是：低温时变脆，不耐磨，易老化，而老化后的活塞必然会影响实验操作中读取气体的准确性，从而影响结果或者是气体标准曲线的制作。ABS树脂也是塑料制品中常用的材料，其强度高，韧性好，缺点是，其表面过于光洁，如采用其制作活塞，活塞与注射筒之间的摩擦力会减少，从而导致部分气体从活塞与注射筒之间漏出，从而影响实验结果的精确性。还有一些其它的塑料材质或者是因其耐酸碱性差，容易与酸碱性气体反应，从而被腐蚀；或者是因为其抗压性差，稳定性差，容易老化，活塞的机械性能随着时间的推移而下降，从而也影响实验结果的精确性；因此，需要针对上述的缺陷进行改进，创造一种稳定性好，抗压力强，不易老化，而且密封性好的活塞，使活塞与注射筒之间密封连接，而且不变形，从而保证实验结果的精确性。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种气密性良好、结构简单且实用气体混合稀释装置。

本发明的气体混合稀释装置通过下述技术方案来实现：

一种气体混合稀释装置，包括注射单元，该注射单元包括注射筒和位于注射筒内的推进机构，还包括位于注射筒尾端的筒帽、位于注射筒前端的注射口、与注射口相连接的注射管；推进机构包括穿过注射筒进入注射筒内部的推杆，推杆前端有活塞，该装置还包括带通气孔的环形卡环，卡环的外壁与筒帽卡接，卡环的内壁与推杆卡接；

该装置还包括连接套筒，连接套筒由两个连成一体的且直径不同的圆柱形筒组成，连接套筒大直径的部分套接于注射筒前端的外部，小直径的部分套接于注射管的外部；

连接套筒位于注射管外部的一端与单向阀相连接，单向阀与换向阀密封连接，换向阀连接有至少两组上述的注射单元；

注射管与单向阀密封连接；

活塞与注射筒相配合，活塞有至少一道环形凹槽，也可以是多道环形凹槽，其作用是增强活塞与注射筒之间的摩擦力和气密性。

连接套筒与注射筒之间有密封垫圈，该密封垫圈与注射筒的头部相配合，当固紧注射筒与连接套筒时，该密封垫圈使注射筒与连接套筒密封连接。

换向阀为两通阀、三通阀、四通阀、五通阀或六通阀中的任一种，可以在实际实验过程中根据具体的需要选择换向阀的种类。

注射筒为双层筒体结构。

筒帽和连接套筒的材质均为不锈钢，该材质的筒帽和连接套筒可以增加注射筒的抗压力和耐磨性、耐用性。

注射管的材料为聚四氟乙烯，该材质的注射管不易于气体反应，从而使结果更加准确。

注射筒外有刻度，以便于读取推出气体的体积数。

密封垫圈其材质是橡胶；

作为本发明的一种改进，活塞其材质包括下述重量份数的组分：

聚丙烯10-50、            聚丁烯10-50、        

聚四氟乙烯5-20           辛烯-乙烯共聚物1-10、

双酚环氧树脂1-10         聚氯乙烯10-40

防老剂1-5。

由于单一的聚乙烯等材料容易老化、在长期的推动过程中抗压能力减弱，从而导致活塞产生微量变形，影响气体读取体积，从而影响实验结果的精确性，因此必须对活塞的材料进行改进，增强其抗压力，防止老化，而且使其与注射筒更好的密封起来；

防老剂为N-苯基-α萘胺、N-苯基-β萘胺、二苯胺、对苯二胺、硫代二丙酸双酯中的任一种。

优选的，活塞其材质包括下述重量份数的组分：

聚丙烯40、              聚丁烯40、        

聚四氟乙烯10            辛烯-乙烯共聚物3、

双酚环氧树脂2           聚氯乙烯20

防老剂2。

作为本发明的一种改进，注射筒的筒体前端呈开口结构，所述的密封垫圈与注射筒前端的开口密封卡接，密封垫圈外是连接套筒，连接套筒与注射筒之间密封连接，在密封垫圈的中心位置处，有注射口；密封垫圈的材质与上述的活塞材质相同；也是包括聚丙烯、聚丁烯、聚四氯乙烯、辛烯-乙烯共聚物、双酚环氧树脂、聚氯乙烯、防老剂这些组分的材料；

若注射筒前端带有筒底，筒底的中心处是注射口，筒底与筒体前端套接连接套筒，该结构不能保证筒底与连接套筒完全密封，而且由于筒底与筒体的材质多为玻璃，其抗压性相较于密封垫圈其效果要差，在推杆推动气体前进时，玻璃的筒底易受压而碎；

因此作上述的改进设计，使气体在推进过程中，对注射筒的前端产生的挤压力集中于密封垫圈上，而密封垫圈由上述的材质所制得，其抗压性强，而且密封性好，加上外层的连接套筒起到固紧的作用，更进一步的使密封垫圈与注射筒之间密封连接，从而保证了注射单元的气密性，保证了配制气体过程中的精确性。

本发明的有益效果在于，采用上述结构的装置，将注射单元与单向阀、换向阀相结合，避免了在配制标准气体过程中出现的漏气现象，而且本发明的注射单元采用了密封机构，如密封垫圈，如和注射筒相密封的活塞，上述的装置其密封性好，避免了气体混合稀释过程中的漏气现象，从而增加了结果的精确性。

附图说明

图1为实施例1气体混合稀释装置结构示意图；

图2为实施例1中活塞的结构示意图；

图3为实施例1推进机构结构示意图；

图中，1-手柄，2-推杆，3-筒帽，4-注射筒，5-活塞，6-连接套筒，7-注射管，8-单向阀，9-换向阀，10-密封垫圈，11-环形卡环。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作更进一步的说明，以便本领域内的技术人员了解本发明。

实施例1

一种气体混合稀释装置，包括注射单元，该注射单元包括注射筒和位于注射筒4内的推进机构，还包括位于注射筒4尾端的筒帽3、位于注射筒4前端筒底上的注射口、与注射口相连接的注射管7；推进机构包括穿过注射筒4进入注射筒4内部的推杆2，推杆2的末端有手柄1，推杆2前端有活塞5，该装置还包括环形卡环11，环形卡环11的外壁与筒帽3卡接，环形卡环11的内壁与推杆2卡接；卡环11上有两个通气孔，以便于将推杆2取出；当然也可以是一个或者是多个通气孔，两个通气孔呈中心对称分布；

该装置还包括连接套筒6，连接套筒6由两个连成一体的且直径不同的圆柱形筒组成，连接套筒6大直径的部分套接于注射筒4前端的外部，小直径的部分套接于注射管7的外部；

筒帽3和连接套筒6的材质均为不锈钢，该材质的筒帽3和连接套筒6可以增加注射筒4的抗压力和耐磨性、耐用性。

连接套筒6位于注射管7外部的一端与单向阀8相连接，单向阀8与换向阀9密封连接，换向阀9连接有两组上述的注射单元；

注射管7与单向阀8密封连接；

活塞5与注射筒4相配合，活塞5有多道环形凹槽，其作用是增强活塞5与注射筒4之间的摩擦力和气密性。

连接套筒6与注射筒4之间有橡胶材质的密封垫圈10，该密封垫圈10与注射筒7的头部相配合，当固紧注射筒4与连接套筒6时，该密封垫圈10使注射筒4与连接套筒6密封连接。

换向阀9为两通阀，可以在实际实验过程中根据具体的需要选择换向阀的种类。

注射管7的材料为聚四氟乙烯，该材质的注射管7不易于气体反应，从而使结果更加准确。

注射筒4外有刻度，以便于读取推出气体的体积数。

如附图1中所示，该装置包括两个注射单元，两个注射单元之间通过换向阀和两个单向阀相连接，当注射单元中充满不同标准气体时，打开单向阀、换向阀，将左边注射单元中的气体推送至右边注射单元中，也可以将任意的注射单元中的气体推送至所需接收的注射单元中，达到气体稀释混合从而配制不同浓度标准气体的目的。

活塞材质包括下述重量份数的组分：

聚丙烯40、              聚丁烯45

聚四氟乙烯12           辛烯-乙烯共聚物4

双酚环氧树脂4           聚氯乙烯20

防老剂二苯胺2。

实施例2

一种气体混合稀释装置，包括注射单元，该注射单元包括注射筒和位于注射筒4内的推进机构，还包括位于注射筒4尾端的筒帽3、注射筒4的前端无筒底，呈开口状，在该开口卡接有密封垫圈10；筒帽3与注射筒4螺纹连接，筒帽3为不锈钢材质；

密封垫圈10与注射筒4前端外套接有不锈钢材质的连接套筒6， 密封垫圈10的中心处有注射口；与注射口相连接的是注射管7；推进机构包括穿过注射筒4进入注射筒4内部的推杆2，推杆2的末端有手柄1，推杆2前端有活塞5，该装置还包括环形卡环11，环形卡环11的外壁与筒帽3卡接，环形卡环11的内壁与推杆2卡接，推杆2穿过环形卡环11在注射筒4的筒体内部上下滑动，从而推动活塞5，使气体前进；

该装置还包括连接套筒6，连接套筒6由两个连成一体的且直径不同的圆柱形筒组成，连接套筒6大直径的部分套接于注射筒4前端的外部，小直径的部分套接于注射管7的外部；

筒帽3和连接套筒6的材质均为不锈钢，该材质的筒帽3和连接套筒6可以增加注射筒4的抗压力和耐磨性、耐用性。

连接套筒6位于注射管7外部的一端与单向阀8相连接，单向阀8与换向阀9密封连接，换向阀9连接有两组上述的注射单元；注射管7与单向阀8密封连接，注射管7中的气体通过单向阀8进入换向阀9，再进入到其它的注射筒或者是容器内；

活塞5与注射筒4相配合，活塞5有两道环形凹槽，其作用是增强活塞5与注射筒4之间的摩擦力和气密性。

换向阀9为两通阀，可以在实际实验过程中根据具体的需要选择换向阀的种类。

注射管7的材料为聚四氟乙烯，该材质的注射管7不易于气体反应，从而使结果更加准确。

注射筒4外有刻度，以便于读取推出气体的体积数。

如附图1中所示，该装置包括两个注射单元，两个注射单元之间通过换向阀和两个单向阀相连接，当注射单元中充满不同标准气体时，打开单向阀、换向阀，将左边注射单元中的气体推送至右边注射单元中，也可以将任意的注射单元中的气体推送至所需接收的注射单元中，达到气体稀释混合从而配制不同浓度标准气体的目的。

活塞材质包括下述重量份数的组分：

聚丙烯40、              聚丁烯45

聚四氟乙烯12           辛烯-乙烯共聚物4

双酚环氧树脂4           聚氯乙烯20

防老剂二苯胺2。

采用本实施例的装置，完成气体的稀释和配制，实验步骤及结果分析如下：

定量分析：

1．标准曲线配制：采用本装置配置浓度分别为0、3.78、7.55、15.1、37.8、75.5mg/m³的甲烷和丙烷混合气体，取1mL进样分析。

标准曲线线性方程

2．精密度和准确度实验

配制浓度分别为3.78、37.8mg/m³的甲烷和丙烷混合气体样，共平行配制6份，取1mL进样分析考察方法精密度和准确度。

低浓度样品方法精密度和准确度测试结果（n=6）

（甲烷：3.78mg/m³、丙烷：3.78mg/m³）

高浓度样品方法精密度和准确度测试结果（n=6）

（甲烷：37.8mg/m³、丙烷：37.8mg/m³）

结果表明，通过本装置，配制标准样品和稀释实际样品，能获得较好的重现性和准确性，这证明了，本发明的装置其密封性好，因此得出的结果重现性好。本发明所要解决的主要问题是设计一种密封性好、精确度高且方便的气体稀释装置，上述的设计满足了

检验实施例2中的活塞与密封垫圈的各种性质，其数据如下表：

将单一采用聚乙烯的、聚丙烯制作的活塞与密封垫圈的作为对比例；

聚乙烯制得的活塞记作对比例1, 聚乙烯为超高分子量；

聚丙烯制得的活塞记作对比例2；

以上不同材料生产活塞，其方法和工艺条件完全相同；仅原料不同；

由于活塞与密封垫圈其材质完全，因此以下表格中仅列出活塞的各项指标数据。

从以上表格中的数据可以看出，本发明的注射单元中的活塞其抗拉强度、抗压强度、硬度及抗弯强度均要优于普通的对比例1、对比例2中单一的聚乙烯或聚丙烯所制得的活塞，而注射单元的活塞由于其使用的频率高，在气体配制过程中，需多次使用，而且活塞和推杆在推动气体前行的过程中，活塞不断的受到来自于气体的压力，因此，普通的聚乙烯或者是聚丙烯所制得的活塞其抗拉、抗压、抗弯强度并不能满足配制气体的需要，如果活塞有变形或者是活塞出现裂痕，会对气体体积的精确性产生影响，因此，本发明中，活塞不仅密封性好，与注射筒之间密封滑动，而且其抗压和抗弯性能好。

在活塞的原料中加入抗老化剂，可以延长活塞的使用寿命，提高活塞的稳定性。

实施例3

活塞与密封垫圈材质相同，均包括下述重量份数的组分：

聚丙烯5               聚丁烯1

聚四氟乙烯1            辛烯-乙烯共聚物1

双酚环氧树脂2          聚氯乙烯10

防老剂对苯二胺2。

装置的结构与实施例2完全相同。

实施例4

活塞与密封垫圈材质相同，均包括下述重量份数的组分：

聚丙烯50                聚丁烯50

聚四氟乙烯20            辛烯-乙烯共聚物10

双酚环氧树脂8           聚氯乙烯15

防老剂对苯二胺3。

装置的结构与实施例2完全相同。

实施例5

活塞与密封垫圈材质相同，均包括下述重量份数的组分：

聚丙烯50               丙烯腈-丁二烯-苯乙烯50

 聚砜20                 聚酰胺10

聚氧醚8                聚苯醚15

辛烯-乙烯共聚物3       双酚环氧树脂6

防老剂对苯二胺3。

装置的结构与实施例2完全相同。

实施例6

聚丙烯50               丙烯腈-丁二烯-苯乙烯50

 聚砜20                 聚酰胺10

聚氧醚8                聚苯醚15

辛烯-乙烯共聚物3       酚酫树脂3

防老剂二苯胺3。

实施例7

聚丙烯50               丙烯腈-丁二烯-苯乙烯50

 聚砜20                 聚酰胺10

聚氧醚8                聚苯醚15

辛烯-乙烯共聚物3       酚酫树脂3

环氧树脂3              防老剂聚丁基双酚4 。

单一聚乙烯或聚丙烯的抗拉强度、抗压强度及抗弯强度要次于其它结构的塑料类，本发明的活塞影响着实验结果、气体标准曲线配制的准确性，因此对活塞的抗压、抗拉强度、抗弯强度和硬高要求较高，抗压、抗拉强度越大，活塞的变形率越小，结果越精确，而且活塞的寿命也越长，本发明的实施例中，各种原料组合后，其性能得到了较大的改善。本发明的各种组合并不是任意原料的组合，而是上述的原料以上述的比例组合后，才能达到的效果。

Claims (7)

1.一种气体混合稀释装置，包括注射单元，所述的注射单元包括注射筒和位于注射筒内的推进机构，还包括位于注射筒尾端的筒帽、位于注射筒前端的注射口、与注射口相连接的注射管；所述的推进机构包括穿过注射筒进入注射筒内部的推杆，所述的推杆前端有活塞，其特征在于，所述的装置还包括带通气孔的环形卡环，所述的卡环的外壁与筒帽卡接，卡环的内壁与推杆卡接；

所述的装置还包括连接套筒，所述的连接套筒由两个连成一体的且直径不同的圆柱形筒组成，连接套筒大直径的部分套接于注射筒前端的外部，小直径的部分套接于注射管的外部； 

所述的连接套筒位于注射管外部的一端与单向阀相连接，所述的单向阀与换向阀密封连接，所述的换向阀连接有至少两组上述的注射单元；

所述的注射管与单向阀密封连接；

所述的活塞与注射筒相配合，活塞有至少一道环形凹槽；

所述的连接套筒与注射筒之间有密封垫圈，该密封垫圈与注射筒的前端相配合，当固紧注射筒与连接套筒时，该密封垫圈使注射筒与连接套筒密封连接；

所述的换向阀为两通阀、三通阀、四通阀、五通阀或六通阀中的任一种；

所述的筒帽与注射筒的尾端螺纹连接，筒帽和连接套筒的材质均为不锈钢。

2.如权利要求1所述的一种气体混合稀释装置，其特征在于，所述的注射管的材料为聚四氟乙烯。

3.如权利要求1所述的一种气体混合稀释装置，其特征在于，所述的注射筒外有刻度。

4.如权利要求1所述的一种气体混合稀释装置，其特征在于，所述的活塞其材质包括下述重量份数的组分：

聚丙烯10-50              聚丁烯10-50

聚四氟乙烯5-20           辛烯-乙烯共聚物1-10

双酚环氧树脂1-10         聚氯乙烯10-40

防老剂1-5。

5.如权利要求4所述的一种气体混合稀释装置，其特征在于，所述的防老剂为N-苯基-α萘胺、N-苯基-β萘胺、二苯胺、对苯二胺、硫代二丙酸双酯中的任一种。

6.如权利要求4所述的一种气体混合稀释装置，其特征在于，所述的活塞其材质包括下述重量份数的组分：

聚丙烯40                聚丁烯40

聚四氟乙烯10            辛烯-乙烯共聚物3

双酚环氧树脂2           聚氯乙烯20  

防老剂2。

7. 如权利要求6所述的一种气体混合稀释装置，其特征在于，所述的防老剂为N-苯基-α萘胺、N-苯基-β萘胺、二苯胺、对苯二胺、硫代二丙酸双酯中的任一种。