CN103558321B - 一种含有送气调节置换组合阀的气体检验用进样蒸发器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种含有送气调节置换组合阀的气体检验用进样蒸发器，用于对已气化的介质进行恒温输送、流量调节和对输送管线进行吹扫置换。送气调节置换组合阀拥有气体通道全部内衬具有最低吸附效应的PTFE F4防吸附涂层、恒温伴热输送气相介质、载气输入置换三大功能。防止了气相介质在通道中吸附和再液化及上一介质置换不彻底而导致组分分析结果出现偏差，提高了组分分析的准确性和重复性。
Description
技术领域
本发明涉及化工领域的一种低压液化气体及混合气体检测用制样设备，具体涉及一种含有送气调节置换组合阀的气体检验用进样蒸发器，用于对已气化的介质进行恒温输送、流量调节和对输送管线进行吹扫置换。
背景技术
低压液化气体及混合气体现在已经广泛应用于生产和生活的各个方面，由于不同的使用环境对低压液化气体及混合气体的组分要求不同，准确快速地测定低压液化气体及混合气体的组分就显得十分必要，而准确快速测定低压液化气体及混合气体的组分首先就是要将液态低压液化气体及混合气体重新完全气化为常压或微正压非饱和气态低压液化气体及混合气体。现有的气化工艺一般为盘管加热式，改进型将盘管加热式改为毛细管加热式(如闪蒸仪等)，这些蒸发装置均是参照SH／T0230-1992《液化石油气组成测定法(色谱法)》的气化工艺设计的，SH／T0230-1992《液化石油气组成测定法(色谱法)》给定的气化工艺存在耗时长，阀门段和输入进样段无热源加温，阀门段结露严重，使C5组分气化困难，进样段再液化，使进样组分出现波动，造成重现性误差大，检验数据失真。同一样品重复性误差最高超过了30％，是典型的检不准项目，而且更换样品清洗置换不便，液化石油气放散量大，导致消防隐患增大，同时也令实验室空气环境受到污染，目前此方法基本在检验机构停止使用。其后国内外各科研机构研发了包括闪蒸仪在内的多种形式气化仪器，仍不能完全解决检不准的问题。通过了解国内外先进研究成果，积极请教业内专家，为解决样品气化前后化学组成一致，避免气化管路样品残留，确保检测结果的准确性和重复性等难题，本发明提出采用液相定量闪蒸、活塞随动变容微正压气化减压结构的智能型低压液化气体及混合气体检验仪器用进样蒸发器的工作原理，确定了蒸发器研制工作的技术方向，设计出活塞随动变容结构的蒸发器，有效地保证了仪器检验数据的准确性和重复性。
需要着重说明的是SH／T0230-1992《液化石油气组成测定法(色谱法)》的气化工艺存在的缺陷，其中盘管加热式存在的问题是：给定的气化工艺耗时长；气化后在阀门段和进样段因无热源加温出现结露和再液化现象，引起进样组分波动，造成重现性误差大，致使检验数据失真；该装置必须连续放散才能实现气化进入平衡状态，在这一过程中低压液化气体及混合气体放散量大，极易引发火灾和中毒事故；每做一个样需清洗盘管，不能连续性做样，两次检验过程之间，检测仪器空置时间1小时以上，设备利用率低。毛细管加热式(如闪蒸仪等)通过毛细管替代盘管，显著提高节流效应，在毛细管中气化介质不能回流或悬停，解决了盘管式蒸发器存在的主要缺陷，进样组分波动，重现性误差均比盘管式蒸发器好，其气化工艺仍为SH／T0230-1992《液化石油气组成测定法(色谱法)》气化工艺，使用较为广泛。其主要缺点是在使用过程中常发生堵塞现象，堵塞点有三处：毛细管进口处、毛细管出口与流量计连接处、气相色谱仪六通阀，发生堵塞后清洗费时费力；因其工作原理只是一个管径缩小了的盘管式蒸发器，该装置也必须连续放散才能实现气化进入平衡状态，在这一过程中低压液化气体及混合气体放散量大，且每做一个样需用下一个样介质冲洗毛细管及输送管线，同样易引发火灾和中毒事故；在其毛细管出口与流量计连接处形成吸附和吸附层被冲刷过程中会造成进样组分波动，重现性误差仍存在不可预见性，检验数据失真情况仍会出现。
发明内容
本发明实施例公开了一种含有送气调节置换组合阀的气体检验用进样蒸发器，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可相互结合。
本发明提供了一种含有送气调节置换组合阀的气体检验用进样蒸发器，包括一个获取液相介质样本的液相蛋和一个采用液相定量恒温闪蒸、活塞随动变容减压结构的将样本气化并向检验仪器提供气相介质样本的气相蛋，以及相应的恒温、恒压、置换、清洁保养相应功能单元所需的控制系统和动力系统及相应的控制程序软件；
送气调节置换组合阀置包括换气体输送管、磁扼滑套密封0形圈、置换电磁阀磁控滑阀、气相介质伴热输气管、伴热电阻及接电桩、调节阀阀芯隔膜垫圈、调节阀阀芯、手轮、阀杆、组合阀支架、阀芯隔膜垫圈压环、送气调节置换组合阀与活塞上腔连通管、阀体、磁扼滑套压紧盖密封0形圈、磁扼滑套压紧盖、置换电磁阀磁力线圈、置换电磁阀接电桩组成。其中组合阀支架、阀体、磁扼滑套压紧盖采用铝合金材质，以完成恒温热传导功能。
在所述调节阀阀芯下方设有调节阀阀芯隔膜垫圈，上方设有所述阀杆，右侧设有所述阀芯隔膜垫圈压环，所述阀杆设置在所述组合阀支架上，所述手轮设置在所述阀杆的顶部；
在所述置换电磁阀磁控滑阀上设有所述磁扼滑套密封0形圈，右侧设有所述磁扼滑套压紧盖，在所述磁扼滑套压紧盖上设有所述磁扼滑套压紧盖密封0形圈，下方设有连接所述置换电磁阀接电桩的所述置换电磁阀磁力线圈。
所述的送气调节置换组合阀中阀体内气体通道空间均全部内衬PTFE F4防吸附涂层，以利于提高置换精度，减少介质残留量，保障检测结果的准确性和重复性。
所述的送气调节置换组合阀按所述含有送气调节置换组合阀的气体检验用进样蒸发器中恒温、置换相应功能单元控制程序软件指令工作。
所述送气调节置换组合阀本体工作温度恒定在所述含有送气调节置换组合阀的气体检验用进样蒸发器任一设定温度，温度范围为常温到99.9℃之间；本体加热装置由伴热电阻及接电桩和组合阀支架组成，其中伴热电阻及接电桩为加热功率元器件，组合阀支架为温度恒定热传导元器件。
所述的送气调节置换组合阀中送气调节置换组合阀置换气体输送管、磁扼滑套密封0形圈、置换电磁阀磁控滑阀、磁扼滑套压紧盖密封0形圈、磁扼滑套压紧盖、置换电磁阀磁力线圈、置换电磁阀接电桩组成置换电磁阀。置换电磁阀按所述含有送气调节置换组合阀的气体检验用进样蒸发器中置换、清洁保养相应功能单元控制程序软件指令工作。置换电磁阀开启时，送气调节置换组合阀置换气体输送管中载气进入送气调节置换组合阀对送气调节置换组合阀气相介质通道、气相介质伴热输气管和送气调节置换组合阀与活塞上腔连通管进行吹扫置换。
所述的送气调节置换组合阀调节阀中阀芯隔膜垫圈、调节阀阀芯、手轮、阀杆、阀芯隔膜垫圈压环组成气相介质流量调节阀，可人工调节气相介质流量在0～0.005ml／s、置换载气流量0～25ml／s，符合检测仪器进样和置换技术要求。所述的接电桩由驱动板按主板指令对其供电。
所述的组合阀支架一端与阀体相连，另一端与气相蛋相连；当送气调节置换组合阀本体工作温度高于气相蛋工作温度时，将伴热电阻及接电桩发出的多余热量传导至气相蛋；当送气调节置换组合阀本体工作温度低于气相蛋工作温度时，气相蛋上热量传导至送气调节置换组合阀本体；通过组合阀支架在送气调节置换组合阀本体和气相蛋之间的热传导功能，使送气调节置换组合阀本体工作温度恒定在所述任一设定工作温度精度范围内。
采用上述技术方案的有益效果：送气调节置换组合阀拥有最低吸附效应的内衬PTFE F4防吸附涂层、恒温伴热输送气相介质、载气输入置换三大功能。防止了气相介质在通道中吸附和再液化及上一介质置换不彻底而导致组分分析结果出现偏差，提高了组分分析的准确性和重复性。
附图说明
图1蒸发器总图示意图(气相蛋与液相蛋组合外形图)；
图2送气调节置换组合阀示意图。
具体实施方式
部件附图标记指定
1.电源插座220VAC10A 13.送气调节置换组合阀
2.自恢复保险丝240VAC 2A 14.送气调节置换组合阀与活塞上腔连
3.驱动板 通管
4.直流电源 DC19V 4.74A 15.送气调节置换组合阀置换气体输送
5.升降电机 管
6.温控开关KSD301 105℃ 16.自闭锁置换输气管接头
7.导热恒温铝套 17.液相蛋
8.导热恒温铝套温度传感器 18.排废气定形空压软管
9.气相蛋 19.储气罐数字压力传感器
10.置换用载气输入管 20.主板(51单片机)
11.活塞上腔数字压力传感器 21.触摸屏人机界面
12.气相介质伴热输气管 22.自闭锁置换输气管接头与储气罐接
管 35.置换电磁阀磁控滑阀；
23.储气罐至二位五通换向电磁阀接管 36.伴热电阻及接电桩19V60ΩΩ6W；
24.储气罐 37.调节阀阀芯隔膜垫圈；
25.DS18B20数字温度计数据线 38.调节阀阀芯；
26.置换废气吸入管 39.手轮；
27.无油空压机 40.阀杆；
28.二位五通正负压力转换阀 41.组合阀支架；
29.3kPa排气背压阀 42.阀芯隔膜垫圈压环；
30.活塞下腔数字压力传感器 43.阀体；
31.机箱内置AC220V电源线 44.磁扼滑套压紧盖密封0形圈；
32.船形开关 KCD3 AC250V 10A 45.磁扼滑套压紧盖；
33.置换废气排出管 46.置换电磁阀磁力线圈；
34.磁扼滑套密封0形圈； 47.置换电磁阀接电桩。
下面结合附图对本发明进一步说明，本发明提供了一种含有送气调节置换组合阀的气体检验用进样蒸发器如图1所示，该蒸发器包括一个获取液相介质样本的液相蛋17和一个将样本气化并向检验仪器提供气相介质样本的气相蛋9，以及相应的恒温、恒压、置换、清洁保养等相应功能单元所需的控制系统和动力系统及相应的控制程序软件组成；
控制系统由主板20、驱动板3、触摸屏人机界面21、温度、压力、电流、运动距离、计时传感器和预设的各单元工作时间、温度、距离、电压、电流数据组成。其中触摸屏人机界面21负责显示蒸发器各项工况信息，输入操作指令；主板20负责按既定程序处理各传感器发来的工况信息，对驱动板3发出执行指令；驱动板3按主板20发出的指令开启或关闭各操作单元工作。
动力系统由电源插座220VAC10A1、自恢复保险丝240VAC2A2、机箱内置AC220V电源线31、船形开关KCD3AC250V10A32、直流电源DC19V4.74A4、导热恒温铝套7、升降电机5、储气罐24、ZTP82无油空气压缩机27，双机头，其中一个机头作真空泵用于置换废气抽吸，另一个机头与二位五通正负压力转换阀28配合驱动活塞上下运动、二位五通正负压力转换阀28、3kPa排气背压阀29、送气调节置换组合阀13、驱动板3、活塞驱动力抽压气体接管34及动力气体管线置换用载气输入管10、排废气定形空压软管18、自闭锁置换输气管接头与储气罐接管22、储气罐至二位五通换向电磁阀接管23、置换废气吸入管26、置换废气排出管33和送气调节置换组合阀13、二位五通正负压力转换阀28组成。其中恒温铝套7中含有电热管37。其中AC220V交流电源为对蒸发器供电总电源，船形开关32控制其通断，驱动板3上电热管37继电器、无油空压机27继电器直接通过船形开关32输入AC220V交流电带动电热管37、无油空压机27工作；直流电源DC19V4.74A4在船形开关32后接入AC220V交流电源转换为DC19V电源对按主板20和驱动板3中升降电机5控制电路、气相介质伴热输送管／送气调节置换组合阀13伴热继电器、3kPa排气背压阀29继电器、二位五通正负压力转换阀28继电器供电，主板20对温度传感器和压力传感器供电；温度传感器包括导热恒温铝套温度传感器8和活塞温度传感器47；压力传感器包括活塞上腔数字压力传感器11、储气罐数字压力传感器19以及活塞下腔数字压力传感器30；储气罐24获取压缩载气，通过储气罐至二位五通换向电磁阀接管23输送至二位五通正负压力转换阀28，在二位五通正负压力转换阀28中电磁阀配合下按主板20发出的指令推动二位五通正负压力转换阀28转换阀对气体回路换向。
如图2所示送气调节置换组合阀13本体恒温，蒸发器开机后，送气调节置换组合阀13伴热电阻及接电桩19V60Ω6W36即由驱动板供电，温度由气相介质伴热输气管12中温度传感器同步控温，由于采用铝合金材质的组合阀支架41一端与阀体43相连，另一端与气相蛋9相连；当送气调节置换组合阀13本体工作温度高于气相蛋9工作温度时，将伴热电阻及接电桩19V60Ω6W36发出的多余热量传导至气相蛋9；当送气调节置换组合阀13本体工作温度低于气相蛋9工作温度时，气相蛋9上热量传导至送气调节置换组合阀13本体；通过组合阀支架41在送气调节置换组合阀13本体和气相蛋9之间的热传导功能，使送气调节置换组合阀13本体工作温度恒定在本发明的蒸发器任一设定工作温度精度范围内。
送气调节置换组合阀调节阀13调节气相介质流量和置换载气流量。通过旋转手轮39，调节调节阀阀芯隔膜垫圈37与阀体43上阀座唇口之间的间隙调节气相介质流量至0～0.005ml／s供气压力为3～10kPa或置换载气流量0～25ml／s供气压力为1.5MPa范围，以达到检测仪器进样和置换的技术要求。
本发明执行自动置换程序时，驱动板3按主板21指令对送气调节置换组合阀13中置换电磁阀供电，置换电磁阀开启，送气调节置换组合阀置换气体输送管15中载气进入送气调节置换组合阀13对送气调节置换组合阀13气相介质通道、气相介质伴热输气管12和送气调节置换组合阀与活塞上腔连通管14进行吹扫置换。由于载气供气压力不低于0.15MPa，不用重新调节输送气相介质时调节阀阀芯隔膜垫圈37与阀体43上阀座唇口之间的间隙，置换载气流量即可达到25ml／s以上，此流量下送气调节置换组合阀13内腔气体流速大于10m／s，加之送气调节置换组合阀13中阀体43内气体通道空间均全部内衬PTFE F4防吸附涂层，使置换效果更优，提高了置换精度，减少介质残留量，保障检测结果的准确性和重复性。
当然，以上图示仅为本发明较佳实施方式，并非以此限定本发明的使用范围，凡采用本发明所公开的发明构思、等同替换或等效变换的技术方案包含在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种含有送气调节置换组合阀的气体检验用进样蒸发器，包括一个获取液相介质样本的液相蛋(17)和一个采用液相定量恒温闪蒸、活塞随动变容减压结构的将样本气化并向检验仪器提供气相介质样本的气相蛋(9)，以及相应的恒温、恒压、置换、清洁保养相应功能单元所需的控制系统和动力系统及相应的控制程序软件；
送气调节置换组合阀(13)包括置送气调节置换组合阀置换气体输送管(15)、磁扼滑套密封O形圈(34)、置换电磁阀磁控滑阀(35)、气相介质伴热输气管(11)、型号为19V60Ω6W的伴热电阻及接电桩(36)、调节阀阀芯隔膜垫圈(37)、调节阀阀芯(38)、手轮(39)、阀杆(40)、组合阀支架(41)、阀芯隔膜垫圈压环(42)、送气调节置换组合阀与活塞上腔连通管(14)、阀体(43)、磁扼滑套压紧盖密封O形圈(44)、磁扼滑套压紧盖(45)、置换电磁阀磁力线圈(46)、置换电磁阀接电桩(47)组成，其特征在于，
其中所述组合阀支架(41)、阀体(43)、磁扼滑套压紧盖(45)采用铝合金材质，以完成恒温热传导功能；
在所述调节阀阀芯(38)下方设有调节阀阀芯隔膜垫圈(37)，上方设有所述阀杆(40)，右侧设有所述阀芯隔膜垫圈压环(42)，所述阀杆(40)设置在所述组合阀支架(41)上，所述手轮(39)设置在所述阀杆(40)的顶部；
在所述置换电磁阀磁控滑阀(35)上设有所述磁扼滑套密封O形圈(34)，右侧设有所述磁扼滑套压紧盖(45)，在所述磁扼滑套压紧盖(45)上设有所述磁扼滑套压紧盖密封O形圈(44)，下方设有连接所述置换电磁阀接电桩(47)的所述置换电磁阀磁力线圈(46)。
2.根据权利要求1所述的含有送气调节置换组合阀的气体检验用进样蒸发器，其特征在于，所述送气调节置换组合阀(13)中所述阀体(43)内气体通道空间均全部内衬PTFE F4防吸附涂层，以利于提高置换精度，减少介质残留量，保障检测结果的准确性和重复性。
3.根据权利要求2所述的含有送气调节置换组合阀的气体检验用进样蒸发器，其特征在于，所述的送气调节置换组合阀(13)按所述的含有送气调节置换组合阀的气体检验用进样蒸发器中恒温、置换相应功能单元控制程序软件指令工作。
4.根据权利要求3所述的含有送气调节置换组合阀的气体检验用进样蒸发器，其特征在于，所述送气调节置换组合阀(13)本体工作温度恒定在智能型低压液化气体检验用进样蒸发器任一设定温度，温度范围为常温到99.9℃之间；本体加热装置由伴热电阻及接电桩(36)和组合阀支架(41)组成，其中伴热电阻及接电桩(36)为加热功率元器件，组合阀支架(41)为温度恒定热传导元器件。
5.根据权利要求4所述的含有送气调节置换组合阀的气体检验用进样蒸发器，其特征在于，所述的送气调节置换组合阀，其中所述伴热电阻及接电桩(36)由驱动板(3)按主板(20)指令对其供电。
6.根据权利要求1所述的含有送气调节置换组合阀的气体检验用进样蒸发器，其特征在 于，所述的送气调节置换组合阀(13)中送气调节置换组合阀置换气体输送管(15)、磁扼滑套密封O形圈(34)、置换电磁阀磁控滑阀(35)、磁扼滑套压紧盖密封O形圈(44)、磁扼滑套压紧盖(45)、置换电磁阀磁力线圈(46)、置换电磁阀接电桩(47)组成置换电磁阀；置换电磁阀开启时，送气调节置换组合阀置换气体输送管(15)中载气进入送气调节置换组合阀(13)对送气调节置换组合阀(13)气相介质通道、气相介质伴热输气管(12)和送气调节置换组合阀与活塞上腔连通管(14)进行吹扫置换。
7.根据权利要求1所述的含有送气调节置换组合阀的气体检验用进样蒸发器，其特征在于，所述的送气调节置换组合阀，其中阀芯隔膜垫圈(37)、调节阀阀芯(38)、手轮(39)、阀杆(40)、阀芯隔膜垫圈压环(42)组成气相介质流量调节阀，可人工调节气相介质流量在0～0.005ml/s、置换载气流量0～25ml/s。
8.根据权利要求1所述的含有送气调节置换组合阀的气体检验用进样蒸发器，其特征在于，所述的送气调节置换组合阀(13)，其中本体工作温度恒定由于组合阀支架(41)通过热传导进行，组合阀支架(41)一端与阀体(43)相连，另一端与气相蛋(9)相连；当送气调节置换组合阀(13)本体工作温度高于气相蛋(9)工作温度时，将伴热电阻及接电桩(36)发出的多余热量传导至气相蛋(9)；当送气调节置换组合阀(13)本体工作温度低于气相蛋(9)工作温度时，气相蛋(9)上热量传导至送气调节置换组合阀(13)本体；通过组合阀支架(41)在送气调节置换组合阀(13)本体和气相蛋(9)之间的热传导功能。
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