CN106352109A - 一种气体稳流方法与一种气体稳流装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气体稳流方法，具体为：将气源与气体采样装置通过弹性合金钢管连接，在弹性合金钢管两侧设置用于挤压弹性合金钢管的挤压装置；接通气源，利用挤压装置将弹性合金钢管挤压变形，弹性合金钢管的内部横截面改变后，则气体流速相应改变，当气体稳流后，锁定挤压装置，则实现了气体稳流控制。本发明还公开了一种气体稳流装置，使用时，旋转螺旋调节杆并相对阀芯固定圈旋入或旋出，两个压轮则挤压弹性合金钢管并使之横截面改变，从而控制气体流速。本发明提供的气体稳流方法和装置利用弹性合金方杆的横截面变化来控制通过其截面的气体流速，钢管横截面连续变化，因此，其死体积很小，气体流量可连续调节，气体置换迅速且置换度高。

Description

一种气体稳流方法与一种气体稳流装置

技术领域

本发明涉及气体流量控制技术领域，尤其涉及一种气体稳流方法与一种气体稳流装置。

背景技术

在分析气体样品时，尤其是对气体成份量值准确定量时，通常要严格控制被采集的气体样品流速的稳定性。样品气体的流速波动大小直接影响分析结果的准确性。目前，在气体分析实验室范畴内，对气体流速的控制所使用的气体稳流器有针阀、隔膜阀和质量流量计等。但这些气体稳流器有一个共同的特点，就是阀内部结构中存在较大的死体积(0.01ml～1ml)。这种情况下在分析不同介质的气体样品时，由于置换的不彻底，往往对分析结果产生干扰。

因此，如何提高气体样品的置换度，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种气体稳流方法一种气体稳流装置，用于提高气体样品的置换度，减小死体积。

为了解决上述问题，本发明提供了以下技术方案：

一种气体稳流方法，包括步骤：将气源与气体采样装置通过弹性合金钢管连接，在所述弹性合金钢管两侧设置用于挤压所述弹性合金钢管的挤压装置；接通气源，利用所述挤压装置将所述弹性合金钢管挤压变形，当气体稳流后，锁定所述挤压装置。

优选地，在上述气体稳流方法中，所述弹性合金钢管的内径为0.3mm。

一种气体稳流装置，包括：

用于连接气源的气源连接卡件，所述气源连接卡件密封连接有弹性合金钢管；

环形结构的阀芯固定圈，所述阀芯固定圈的周向设置有相对布置的第一穿孔和第二穿孔，所述阀芯固定圈通过固定装置与所述气源连接卡件相对固定连接；

螺旋调节杆，所述螺旋调节杆为中空结构且外部与所述第二穿孔螺纹配合，所述弹性合金钢管依次贯穿所述阀芯固定圈的第一穿孔和所述螺旋调节杆的轴向通孔；

位于所述弹性合金钢管两侧的两个压轮，所述压轮的外周与所述弹性合金钢管的外壁和所述阀芯固定圈的内壁接触，所述螺旋调节杆位于所述阀芯固定圈内圈的一端抵接于两个所述压轮的外周。

优选地，在上述气体稳流装置中，所述固定装置为环绕在所述阀芯固定圈外部的环形结构的阀体固定架，所述阀体固定架设有用于固定所述气源连接卡件的固定孔以及用于供所述螺旋调节杆贯穿的调节孔，所述阀芯固定圈通过旋转限位装置固定于所述阀体固定架的内圈。

优选地，在上述气体稳流装置中，所述调节孔与所述螺旋调节杆外周螺纹配合，所述旋转限位装置包括位于所述阀芯固定圈两侧的并固定于所述阀体固定架内壁的限位卡板，所述限位卡板与所述阀芯固定圈的外周卡接固定以限制所述阀芯固定圈的翻转。

优选地，在上述气体稳流装置中，所述阀芯固定圈为圆环形结构，所述第一穿孔的轴线和所述第二穿孔的轴线重合并且穿过所述阀芯固定圈的圆心。

优选地，在上述气体稳流装置中，所述压轮为圆柱体结构，且所述压轮的轴线与所述阀芯固定圈的轴线平行布置，所述螺旋调节杆位于所述阀芯固定圈内圈的一端设有用于抵接所述压轮的挤压触头，所述挤压触头与所述压轮抵接的部位为圆弧线形状。

优选地，在上述气体稳流装置中，所述螺旋调节杆位于所述阀芯固定圈外部的一端设置有调节手柄。

优选地，在上述气体稳流装置中，所述压轮的一侧与所述螺旋调节杆的端部抵接且另一侧与所述阀芯固定圈内壁之间设有弹性垫块。

优选地，在上述气体稳流装置中，所述气源连接卡件固定连接有卡套，所述弹性合金钢管的末端密封焊接有不锈钢管，所述弹性合金钢管通过所述不锈钢管与所述卡套密封连接。

本发明提供的气体稳流方法，包括步骤：将气源与气体采样装置通过弹性合金钢管连接，在弹性合金钢管两侧设置用于挤压弹性合金钢管的挤压装置；接通气源，利用挤压装置将弹性合金钢管挤压变形，弹性合金钢管的内部横截面改变后，则气体流速相应改变，当气体稳流后，锁定挤压装置，则实现了气体稳流控制。

本发明提供的气体稳流装置的工作原理如下：气体从弹性合金钢管中流过，旋转螺旋调节杆，螺旋调节杆沿轴向相对阀芯固定圈做旋入或旋出移动，螺旋调节杆的端部则与两个压轮挤压接触，同时，两个压轮受到阀芯固定圈内壁的限位作用。两个压轮随着螺旋调节杆的挤压作用相互靠近或远离，从而压紧或放松对弹性合金钢管的挤压，弹性合金钢管受挤压程度的大小改变着管内横截面的形状和大小，不同的横截面决定了气体通过此段时的气体流速。

由以上气体稳流方法和装置可以看出，本方案利用弹性合金钢管的横截面变化来控制通过其截面的气体流速，由于弹性合金钢管的内部横截面积是连续变化的，因此，其死体积很小，气体流量可连续调节，不同介质的气体样品置换迅速且置换度高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施例中的气体稳流装置的结构示意图。

图1中：

1-螺旋调节杆、2-阀体固定架、3-挤压触头、4-压轮、5-硅胶垫、6-不锈钢管、7-卡套、8-弹性合金钢管、9-阀芯固定圈、10-限位卡板、11-固定销、12-卡接轨道、13-稳流后气体导管、14-调节手柄、15-气源连接卡件。

具体实施方式

本发明的核心在于提供一种气体稳流方法与一种气体稳流装置，用于提高气体样品的置换度，减小死体积。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在一种具体实施例方案中，本发明提供了一种气体稳流方法，包括以下步骤：将气源与气体采样装置通过弹性合金钢管连接，在弹性合金钢管两侧设置用于挤压弹性合金钢管的挤压装置；接通气源，利用挤压装置将弹性合金钢管挤压变形，弹性合金钢管的内部横截面改变后，则气体流速相应改变，当气体稳流后，锁定挤压装置，则实现了气体稳流控制。

优选地，本方案中的弹性合金钢管8的内径为0.3mm，可以进一步减小死体积。

本气体稳流方法利用弹性合金钢管的横截面变化来控制通过其截面的气体流速，由于弹性合金钢管的内部横截面积是连续变化的，因此，其死体积很小，气体流量可连续调节，不同介质的气体样品置换迅速且置换度高。

本发明还提供了一种气体稳流装置，该装置具体包括：

用于连接气源的气源连接卡件15，气源连接卡件15密封连接有弹性合金钢管8；

环形结构的阀芯固定圈9，阀芯固定圈9的周向设置有相对布置的第一穿孔和第二穿孔，阀芯固定圈9通过固定装置与气源连接卡件15相对固定连接；

螺旋调节杆1，螺旋调节杆1为中空结构且外部与第二穿孔螺纹配合，弹性合金钢管8依次贯穿阀芯固定圈9的第一穿孔和螺旋调节杆1的轴向通孔；

位于弹性合金钢管8两侧的两个压轮4，压轮4的外周与弹性合金钢管8的外壁和阀芯固定圈9的内壁接触，螺旋调节杆1位于阀芯固定圈9内圈的一端抵接于两个压轮4的外周。

其中，弹性合金钢管8是供气体经过的管，并且是控制气体流速的主要部件。阀芯固定圈9、螺旋调节杆1以及两个压轮4是用于改变弹性合金钢管8的横截面的三个主要部件，利用螺旋调节杆1与阀芯固定圈9的相对移动来挤压两个压轮4，从而使两个压轮4相互靠近或远离，进而压紧或放松夹在两个压轮4中间的弹性合金钢管8，以改变弹性合金钢管8的横截面。

该气体稳流装置的工作原理如下：气体从弹性合金钢管8中流过，旋转螺旋调节杆1，螺旋调节杆1沿轴向相对阀芯固定圈9做旋入或旋出移动，螺旋调节杆1的端部则与两个压轮4挤压接触，同时，两个压轮4受到阀芯固定圈9内壁的限位作用。两个压轮4随着螺旋调节杆1的挤压作用相互靠近或远离，从而压紧或放松对弹性合金钢管8的挤压，弹性合金钢管8受挤压程度的大小改变着管内横截面的形状和大小，不同的横截面决定了气体通过此段时的气体流速。稳定后的气体从稳流后气体导管13导出。

该气体稳流装置利用弹性合金钢管8的横截面变化来控制通过其截面的气体流速，由于弹性合金钢管8的内部横截面积是连续变化的，因此，其死体积很小，气体流量可连续调节，不同介质的气体样品置换迅速且置换度高。

需要说明的是，阀芯固定圈9可以通过多种结构形式的固定装置与气源连接卡件15相对固定连接，例如可以通过连接杆焊接固定，或者通过限位装置限制两者的相对运动等等。优选地，本方案中的固定装置为环绕在阀芯固定圈9外部的环形结构的阀体固定架2，阀体固定架2设有用于固定气源连接卡件15的固定孔以及用于供螺旋调节杆1贯穿的调节孔，阀芯固定圈9通过旋转限位装置固定于阀体固定架2的内圈。具体的，气源连接卡件15固定设置在阀体固定架2的固定孔中，螺旋调节杆1穿过阀体固定架2的调节孔，阀芯固定圈9便可以通过旋转限位装置固定于阀体固定架2内圈，从而实现了阀芯固定圈9与气源连接卡件15的相对固定连接。

需要说明的是，上述旋转限位装置也可以有多种结构形式，例如通过销钉固定，或者通过限位块结构固定等等，优选地，本方案中的旋转限位装置包括位于阀芯固定圈9两侧的并固定于阀体固定架2内壁的限位卡板10，限位卡板10与阀芯固定圈9的外周卡接固定以限制阀芯固定圈9相对阀体固定架2的翻转。具体的，可以在阀芯固定圈9的外圈设置有环形凹槽，在限位卡板10上设置有用于与环形凹槽卡接配合的卡接轨道12，两侧的卡接轨道12就可以保证阀芯固定圈9不能相对阀体固定架2转动。同时，阀体固定架2的调节孔与螺旋调节杆1的外周螺纹配合，如此设置，由于螺旋调节杆1均与阀芯固定圈9和阀体固定架2螺纹配合连接，在旋转螺旋调节杆1的过程中，阀芯固定圈9和阀体固定架2均不能旋转，因此，阀芯固定圈9与阀体固定架2之间的螺旋调节杆1的螺纹间距是固定的，即保证了阀芯固定圈9在沿螺旋调节杆1轴向上相对于阀体固定架2固定，进而保证了阀芯固定圈9与气源连接卡件15的相对固定连接。

需要说明的是，上述限位卡板10可以通过固定销11固定在阀体固定架2的内部，当然，本领域技术人员也可以通过卡扣或其他锁紧装置将限位卡板10固定在阀体固定架2的内圈。

需要说明的是，本方案中的阀芯固定圈9可以为圆环形、椭圆环形或其他环形结构，优选地，本具体实施例方案中的阀芯固定圈9为圆环形结构，第一穿孔的轴线和第二穿孔的轴线重合并且穿过阀芯固定圈9的圆心，也就是说，第一穿孔和第二穿孔的中心位于阀芯固定圈9的圆周的一条直径的两端，如此设置，可以使弹性合金钢管8沿阀芯固定圈9的对称线穿过，使两个压轮4对称分布在弹性合金钢管8的两侧，保证两个压轮4施加相等的挤压力，也更加便于加工制造和装配。

需要说明的是，本方案中的压轮4可以为圆柱体、椭圆柱体或其他柱体结构，优选地，本具体实施例方案中的压轮4为圆柱体结构，且压轮4的轴线与阀芯固定圈9的轴线平行布置，如图1所示，弹性合金钢管8的两侧对称分布有两个结构相同的圆柱形的压轮4，圆柱体结构的压轮4便于在阀芯固定圈9的内圈进行滚动，进而便于对弹性合金钢管8施加挤压力。螺旋调节杆1位于阀芯固定圈9内圈的一端设有用于抵接压轮4的挤压触头3，挤压触头3与压轮4抵接的部位为圆弧线形状，可连续接触滑行，气体流量可连续调节。圆弧形的接触部位可以使挤压触头3在挤压压轮4时起到缓冲推压的作用，从而缓慢挤压弹性合金钢管8，不仅可以平稳改变气体流速，而且可以维护弹性合金钢管8的弹性使用寿命。一般情况下，挤压触头3脱离于压轮4的接触时，这两个压轮4处于阀芯固定圈9内侧的中间位置，且这对压轮4的垂直中心线与阀芯固定圈9的内侧垂直中心线相重合。

优选地，螺旋调节杆1位于阀芯固定圈9外部的一端还设置有调节手柄14，通过调节手柄14可以更加方便地旋转螺旋调节杆1。更优选地，本方案还可以在阀芯固定圈9外部设置用于锁定螺旋调节杆1的位置的锁紧机构，以此来保证气流稳定在同一流速状态。

优选地，压轮4的一侧与螺旋调节杆1的端部抵接且另一侧与阀芯固定圈9内壁之间设有弹性垫块，弹性垫块可以在挤压触头3回退时，及时将压轮4弹回到放松弹性合金钢管8的位置，提高调节的灵敏度。优选地，弹性垫块优先选用硬质的硅胶垫5，当然，本领域技术人员还可以选用其他材料的弹性垫块，此处不再赘述。

为了便于连接弹性合金钢管8，优选地，本方案还在气源连接卡件15固定连接有卡套7，卡套7与弹性合金钢管8密封连接。如图1所示，卡套7与阀体固定架2也相对固定连接。优选地，卡套7为不锈钢材质。

优选地，弹性合金钢管8的末端还密封焊接有不锈钢管6，弹性合金钢管8通过该不锈钢管6与卡套7密封连接。不锈钢管6的作用是将气源连接卡件15内出来的气体引导至弹性合金钢管8内，相当于气体导管，另一个作用是便于与卡套7连接固定。

下面介绍该气体稳流装置的安装过程：

首先，将阀芯固定圈9外圈的凹槽与限位卡板10的卡接轨道12卡接配合，然后，通过固定销11将限位卡板10固定在阀体固定架2的内侧。将螺旋调节杆1从阀体固定架2的调节孔旋入，直至通过第二穿孔旋入到阀芯固定圈9的内圈，螺旋调节杆1位于阀体固定架2外部的一端连接调节手柄14，将焊接好后的不锈钢管6和弹性合金钢管8与卡套7密封连接，并依次穿过阀体固定架2的固定孔、阀芯固定圈9的第一穿孔、螺旋调节杆1的轴向通孔，直至穿出调节手柄14的中心孔，弹性合金钢管8的末端连接有稳流后气体导管13，最后，将一对压轮4压在弹性合金钢管8的上下两侧，镶在阀芯固定圈9的内圈。将一对硅胶垫5镶入压轮4与阀芯固定圈9之间，调节好弹性合金钢管8在阀芯固定圈9内的准确位置后，紧固卡套7，就可以开始工作了。

在一个具体实施例方案中，上文中所述的各部件的材料及尺寸规格可以按如下文所述进行设置：螺旋调节杆1可以选用硬质合金材料；阀体固定架2可以选用铝质圆环结构，其外径41.8mm，内径36mm，厚度12mm；挤压触头3可以选用铝质材料；压轮4为直径为8mm的铝质圆柱体；弹性垫块选用硬质弹性的硅胶垫5，具体为条形的硅胶垫卷成卷状结构；不锈钢管6的外径1.58mm，内径0.5mm；弹性合金钢管8的外径0.79mm，内径0.3mm；阀芯固定圈9为铝质圆环结构，外径22.75mm，内径16.6mm，厚度为9.8mm。上述各部件规格仅是一种优选方案，当然，本领域技术人员还可以设置其他规格。

需要说明的是，挤压触头3的推进的行程与弹性合金钢管8的弹性大小有关，本领域技术人员可以选用不同材质的弹性合金材料来制作弹性合金钢管8，优选地，本方案选用可复型等级为万次等级的弹性合金钢材料来制作弹性合金钢管8。该装置的死体积与弹性合金钢管8的直径有关，优选地，本方案中的弹性合金钢管8的内径为0.3mm，可以进一步减小死体积。另外，为了进一步减小死体积，本方案将弹性合金钢管8与不锈钢管6的连接的内壁处进行平滑过渡处理，平滑度越高则死体积越小。

本发明提供的气体稳流装置主要用于实验室采用分析仪器对气体样品成分分析时对气体样品采集量的控制，一般在小于200ml的气体稳流范围内使用，当然，也适用于其他严格控制气体流量的电子工业、分析仪器、科研等气体流量控制系统。该气体稳流装置完全不同于现有的稳流器，其结构简单，死体积小于0.2μL，不同介质的气体样品置换迅速且彻底。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种气体稳流方法，其特征在于，包括以下步骤：

将气源与气体采样装置通过弹性合金钢管连接，在所述弹性合金钢管两侧设置用于挤压所述弹性合金钢管的挤压装置；

接通气源，利用所述挤压装置将所述弹性合金钢管挤压变形，当气体稳流后，锁定所述挤压装置。

2.根据权利要求1所述的气体稳流方法，其特征在于，所述弹性合金钢管的内径为0.3mm。

3.一种气体稳流装置，其特征在于，包括：

用于连接气源的气源连接卡件(15)，所述气源连接卡件(15)密封连接有弹性合金钢管(8)；

环形结构的阀芯固定圈(9)，所述阀芯固定圈(9)的周向设置有相对布置的第一穿孔和第二穿孔，所述阀芯固定圈(9)通过固定装置与所述气源连接卡件(15)相对固定连接；

螺旋调节杆(1)，所述螺旋调节杆(1)为中空结构且外部与所述第二穿孔螺纹配合，所述弹性合金钢管(8)依次贯穿所述阀芯固定圈(9)的第一穿孔和所述螺旋调节杆(1)的轴向通孔；

位于所述弹性合金钢管(8)两侧的两个压轮(4)，所述压轮(4)的外周与所述弹性合金钢管(8)的外壁和所述阀芯固定圈(9)的内壁接触，所述螺旋调节杆(1)位于所述阀芯固定圈(9)内圈的一端抵接于两个所述压轮(4)的外周。

4.根据权利要求3所述的气体稳流装置，其特征在于，所述固定装置为环绕在所述阀芯固定圈(9)外部的环形结构的阀体固定架(2)，所述阀体固定架(2)设有用于固定所述气源连接卡件(15)的固定孔以及用于供所述螺旋调节杆(1)贯穿的调节孔，所述阀芯固定圈(9)通过旋转限位装置固定于所述阀体固定架(2)的内圈。

5.根据权利要求4所述的气体稳流装置，其特征在于，所述调节孔与所述螺旋调节杆(1)外周螺纹配合，所述旋转限位装置包括位于所述阀芯固定圈(9)两侧的并固定于所述阀体固定架(2)内壁的限位卡板(10)，所述限位卡板(10)与所述阀芯固定圈(9)的外周卡接固定以限制所述阀芯固定圈(9)的翻转。

6.根据权利要求3所述的气体稳流装置，其特征在于，所述阀芯固定圈(9)为圆环形结构，所述第一穿孔的轴线和所述第二穿孔的轴线重合并且穿过所述阀芯固定圈(9)的圆心。

7.根据权利要求6所述的气体稳流装置，其特征在于，所述压轮(4)为圆柱体结构，且所述压轮(4)的轴线与所述阀芯固定圈(9)的轴线平行布置，所述螺旋调节杆(1)位于所述阀芯固定圈(9)内圈的一端设有用于抵接所述压轮(4)的挤压触头(3)，所述挤压触头(3)与所述压轮(4)抵接的部位为圆弧线形状。

8.根据权利要求3所述的气体稳流装置，其特征在于，所述螺旋调节杆(1)位于所述阀芯固定圈(9)外部的一端设置有调节手柄(14)。

9.根据权利要求3所述的气体稳流装置，其特征在于，所述压轮(4)的一侧与所述螺旋调节杆(1)的端部抵接且另一侧与所述阀芯固定圈(9)内壁之间设有弹性垫块。

10.根据权利要求3所述的气体稳流装置，其特征在于，所述气源连接卡件(15)固定连接有卡套(7)，所述弹性合金钢管(8)的末端密封焊接有不锈钢管(6)，所述弹性合金钢管(8)通过所述不锈钢管(6)与所述卡套(7)密封连接。