CN108303292A - 一种双泵清罐仪及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于大气采样罐清洗领域，公开了一种双泵清罐仪及控制方法，包括用于排空采样罐内气体的放空管、用于粗抽气压的隔膜泵、用于精抽气压的真空泵和用于给采样罐充气的洗气源，还包括内分配管，所述放空管、隔膜泵、真空泵和洗气源分别通过管道与所述内分配管连通，所述放空管与所述内分配管之间设置有放空阀，所述隔膜泵与所述内分配管之间设置有第二泵阀，所述真空泵的进口与所述内分配管间设置有第一泵阀，所述真空泵的出口与第二泵阀连接，所述洗气源与所述内分配管间设置有充气阀。本发明所提供的一种双泵清罐仪及控制方法，其可实现批量清洗，提高清洗效率，缩短清洗周期，且保证清洗后采样罐的清洁度和真空度均能满足用户的需求。

Description

一种双泵清罐仪及控制方法

技术领域

本发明属于大气采样罐清洗领域，尤其涉及一种双泵清罐仪及控制方法。

背景技术

挥发性有机化合物(VOCs)是大气的重要组成部分，通过研究不同污染期间VOCs的污染水平、污染特征和来源等，对城市空气质量和灰霾污染控制有着显著的意义。空气中的VOCs样品通过苏玛罐(SUMMA canister)进行采集，这是目前世界上公认的最准确有效的采样方式之一，其因快捷方便稳定的特点被美国环境保护局认为大气VOCs采样的标准方法(TO-14、TO-15、TO-17)，但由于苏玛罐(SUMMA canister)不易清洗干净，苏玛罐内残留的物质会影响下一次气体样品数据分析结果，造成测量数据误差，无法满足用户的需求，且常见的清罐仪存在清洗价格昂贵、清洗数量少、清洗周期长等不足，会增加企业的生产成本。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种双泵清罐仪及控制方法，其保证清洗后的采样罐真空度和清洁度均满足大气采样的要求，且提高清洗效率缩短清洗周期，降低成本。

本发明的技术方案是：一种双泵清罐仪，用于清理采样罐样品残留，包括用于排空采样罐内气体的放空管、用于粗抽气压的隔膜泵、用于精抽气压的真空泵和用于给采样罐充气的洗气源，还包括内分配管，所述放空管、隔膜泵、真空泵和洗气源分别通过管道与所述内分配管连通，所述放空管与所述内分配管连接的管道之间设置有放空阀，所述隔膜泵与所述内分配管连接的管道之间设置有第二泵阀，所述真空泵的进口与所述内分配管连接的管道之间设置有第一泵阀，所述真空泵的出口与所述第二泵阀连接，所述洗气源与所述内分配管连接的管道之间设置有充气阀。

具体地，所述内分配管包括一根主干管和至少五根分支管，五根所述分支管连通于所述主管。

具体地，所述放空管的末端设置有气体收集器。

具体地，所述内分配管还连接有用于连接采样罐的安装管，所述安装管包括主管道和支管道，所述支管道至少有两根，且所述支管道并联连接于所述主管道，一支所述支管道对应设置有一个采样罐，所述支管道的尾端设置有开关阀。

具体地，所述内分配管连接有真空计和压力传感器。

具体地，所述充气阀和洗气罐之间设置有增湿器。

具体地，所述第二泵阀为三通阀。

具体地，所述双泵清罐仪还设置有控制系统，所述控制系统包括机箱，所述真空泵和隔膜泵分别与所述机箱通信连接。

本发明提供了一种双泵清罐仪的控制方法，用于控制上述双泵清罐仪，包括以下步骤：

S1、在清洗前连接好洗气源，并保持放空阀、第一泵阀、第二泵阀和充气阀处于关闭状态，对双泵清罐仪进行查漏操作，确保双泵清罐仪气密性良好；

S2、通过所述放空阀对采样罐内的气体进行排空并读取实时压力值，采样罐排空后关闭所述放空阀；

S3、打开所述第二泵阀，通过所述第二泵阀使所述内分配管与所述隔膜泵连通，并保持其他阀门关闭，启动所述隔膜泵对采样罐内的气压进行粗抽工作，直到采样罐内气压被抽至负一个大气压为止；

S4、调节所述第二泵阀，通过所述第二泵阀使所述真空泵的出口与所述隔膜泵连通，打开所述第一泵阀，使真空泵的进口与所述内分配管连通，启动所述真空泵，使所述真空泵和隔膜泵同时对采样罐内的气压进行精抽工作，直到采样罐内气压被抽至设定的第一个点压力；

S5、关闭所述第一泵阀和第二泵阀，打开所述充气阀，往采样罐内充入洗气直至采样罐内充满洗气后关闭所述充气阀；

S6、循环S2、S3、S4步骤，循环设定次数，且最后一次精抽气压后不再充入洗气，循环结束，清洗工作完成。

本发明还提供了一种双泵清罐仪的控制方法，用于控制上述双泵清罐仪，包括以下步骤：

S1、在清洗前连接好洗气源，并保持放空阀、第一泵阀、第二泵阀和充气阀处于关闭状态，对双泵清罐仪进行查漏操作，确保双泵清罐仪气密性良好；

S2、通过所述放空阀对采样罐内的气体进行排空并读取实时压力值，采样罐排空后关闭所述放空阀；

S3、打开所述第二泵阀，通过所述第二泵阀使所述内分配管与所述隔膜泵连通，并保持其他阀门关闭，启动所述隔膜泵对采样罐内的气压进行粗抽工作，直到采样罐内气压被抽至负一个大气压为止；

S4、调节所述第二泵阀，通过所述第二泵阀使所述真空泵的出口与所述隔膜泵连通，打开所述第一泵阀，使真空泵的进口与所述内分配管连通，启动所述真空泵，使所述真空泵和隔膜泵同时对采样罐内的气压进行精抽工作，直到采样罐内气压被抽至设定的第一个点压力，关闭双泵，清洗工作完成。

本发明所提供的一种双泵清罐仪及控制方法，通过反复的充气与抽气的过程，利用洗气在双泵同时工作的条件下快速的将采样罐内残留的杂质清除干净，并对清洗后的采样罐进行精抽真空处理，使采样罐获得理想的真空，其清洁效果和真空度均满足大气采样的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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是本发明实施例提供的一种双泵清罐仪的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种双泵清罐仪的主视图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

还需要说明的是，本发明实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

如图1和图2所示，本发明实施例提供的一种双泵清罐仪，用于清理采样罐43样品残留，采样罐43可为苏玛罐，所述双泵清罐仪包括用于排空采样罐43内气体的放空管1、用于粗抽气压的隔膜泵3、用于精抽气压的真空泵2和用于给采样罐43充气的洗气源5，还包括内分配管6，所述放空管1、隔膜泵3、真空泵2和洗气源5分别通过管道与所述内分配管6连通，所述放空管1与所述内分配管6连接的管道之间设置有放空阀11，所述隔膜泵3与所述内分配管6连接的管道之间设置有第二泵阀31，所述隔膜泵3与所述内分配管6连接的管道可为软管，所述真空泵2的进口21与所述内分配管6连接的管道之间设置有第一泵阀23，所述真空泵2的进口21与所述内分配管6连接的管道可为波纹管，所述真空泵2的出口22通过不锈钢管与所述第二泵阀31连接，所述洗气源5与所述内分配管6连接的管道之间设置有充气阀51，所述洗气源5与所述内分配管6连接的管道可为铜管。

在工作时，放空管1、真空泵2、隔膜泵3、安装管4和洗气源5可通过管道与所述内分配管6连接，并对采样罐43进行清洗前的查漏检测，通过检测结果确认双泵清罐仪的气密性是否正常，然后将要清洗的采样罐43安装到安装管4上，保证采样罐43与安装管4的连接处密封性好，打开放空阀11，并使第一泵阀23、第二泵阀31和充气阀51关闭，对采样罐43内的气体进行排空，通过检测内分配管6内的压力来确定采样罐43中的气体是否排空，当采样罐43内气体排空后关闭放空阀11。打开第二泵阀31使隔膜泵3与内分配管6连通，并启动隔膜泵3，对被清洗的采样罐43内的气压进行粗级抽取，直到采样罐43内的气压被抽至负一个大气压为止，隔膜泵3可为双头隔膜泵，双头隔膜泵3的进口与第二泵阀31连通，双头隔膜泵3的出口可连接有不锈钢管；调整第二泵阀31，使得真空泵2的出口与隔膜泵3连通，同时打开第一泵阀23，使得真空泵2的进口与内分配管6连通，此时真空泵2和隔膜泵3同时工作，对采样罐43内的气压进行精确抽取，直到采样罐43内的气压被抽至设定的压力值，关闭真空泵2与隔膜泵3，真空泵2可为分子真空泵；打开充气阀51，保持放空阀11、第一泵阀23和第二泵阀31关闭，通过洗气源5往采样罐43充气，洗气可为高纯氮气或者零级空气，并重复对采样罐43进行气压粗级抽取和精确抽取，直至完成系统设定的循环次数，且最后一次精抽气压完成，不再往采样罐43充入洗气，清洗工作完成。上述本发明结构通过对采样罐43反复充入洗气和抽真空过程，利用洗气带走采样罐43内残留物质，通过采用真空泵2和隔膜泵3同时工作的模式，可以有效的提高抽气效率，加快清洗速度，同时使采样罐43获得理想的真空状态，满足用户对采样罐43真空度和清洁度的需求。

具体地，所述内分配管6包括一根主干管和至少五根分支管，五根所述分支管连通于所述主干管。所述内分配管6是连接放空管1、真空泵2、隔膜泵3、安装管4和洗气源5的重要零件，所述内分配管6可设计成树干连接树枝的结构，气体可以在所述内分配管6汇总、分流。

具体地，所述放空管1的末端可设置有气体收集器，收集采样罐43内排空的气体，以便进行后续处理，防止污染。

具体地，所述内分配管6还连接有用于连接采样罐的安装管4，所述安装管4包括一根主管道41和最多16根支管道42，所述支管道42并联连接于所述主管道41，一支所述支管道42对应设置有一个采样罐43，且所述支管道42的末端设置有开关阀，可同时进行多个采样罐43的清洗工作，有效降低企业的人工成本和采购成本。

具体地，所述内分配管6可连接有真空计7和压力传感器8，所述真空计7可为高真空计，通过所述真空计7和压力传感器8，可以对所述内分配管6中的压力值和真空度进行监测，本实施例中，还可设置有对高真空计控制的高真空计控制器11。

具体地，所述充气阀51和洗气源5之间可设置有增湿器52，所述增湿器52内可装有纯净水，其主要目的是使经过增湿器52的洗气带有水分，水分经由洗气进入到采样罐43内，最后由真空泵2抽取真空时带走，含有水分的气体可以更容易的清洁采样罐43内的残留化合物。

具体地，所述第二泵阀31为三通阀。

具体地，如图2所示，所述双泵清罐仪还包括控制系统，所述控制系统包括机箱9，所述真空泵2和隔膜泵3均与所属机箱9通信连接。所述控制系统还包括显示终端、主板10和开关电源12，通过显示终端输入指令，由主板10执行指令命令，实现对所述真空泵2和隔膜泵3的操作。

具体地，所述洗气源5与增湿器52之间可设置有质量流量计，控制洗气的流速。

本实施例中，通过点击控制系统主界面的Leak Check(查漏检测)按键，进入系统查漏界面；通过点击控制系统主界面的Parameter Setting(界面操作)按键，进入参数设置界面，所述控制系统运行的初始参数都是默认的标准参数，可以根据实际情况和使用要求更改各控制参数，参数界面各参数作用如下：

Fill Pressure：在手动或者自动充气过程中设置充气压力的设定值；

Vacuum 1：自动操作时循环次数控制的真空值；

Final Vacuum：手动或自动操作中最后将容器抽到的真空值；

Cycle：自动循环中所需的循环次数；

Fill Time Out：充气动作中，在该设定时间内没有充到设定压力值时，会自动退出充气状态，并产生错误报告；

Pump Time Out：抽气动作时中，在该设定时间内没有抽到设定真空度时，会自动退出抽气状态，并产生错误报告。

本发明还提供了一种双泵清罐仪的控制方法，用于控制上述双泵清罐仪，包括以下步骤：

S1、所双泵清罐仪清洗前与洗气源5连接好并进行查漏工作，查漏时，充气阀51打开，放空阀11、第一泵阀23和第二泵阀31关闭，洗气源5往内分配管6充入气体，直到内分配管6内的压力值达到设定的压力值，关闭充气阀51，并保持此状态一段时间后，如果内分配管6内的压力值内没有变化，则说明气密性好，如果内分配管6内的压力值内发生变化，则需要对所述双泵清罐仪进行检查并维修，查漏完成后会自动生成查漏报告。本实施例中设定的压力值为35Psi,当然，可以理解地，此压力值也可以为其他合适的范围。

S2、打开采样罐43的手拧阀，通过所述放空阀11对采样罐43内的气体进行排空并读取实时压力，此时只有放空阀11打开，并使第一泵阀23、第二泵阀31和充气阀51处于关闭状态，真空泵2和隔膜泵3关闭，同时通过压力传感器8读取采样罐43放空过程的压力值，直至采样罐43内的气压与外部大气压一致，关闭所述放空阀11；

S3、调节所述第二泵阀31，通过所述第二泵阀31使内分配管6与所述隔膜泵3连通，并保持即第一泵阀23、放空阀11和充气阀51关闭，所述真空泵2关闭，启动所述隔膜泵3对采样罐43内的气压进行粗抽工作，直到采样罐43内气压被抽至负一个大气压；

S4、调节所述第二泵阀31，通过所述第二泵阀31使所述真空泵2的出口与所述隔膜泵3连通，打开所述第一泵阀23，使真空泵2的进口与所述内分配管6连通，启动所述真空泵2，所述真空泵2和隔膜泵3同时工作对采样罐43内的气压进行精抽工作，直到采样管内气压被抽至设定的点压力，此时放空阀11和充气阀51关闭，气体从采样罐43抽出进入内分配管6，经由第一泵阀23进入真空泵2，真空泵2抽出的气体经过第二泵阀31进入隔膜泵3并排出，压力传感器8显示采样罐43内的压力值，真空计7显示采样罐43的真空度，所述真空泵2和隔膜泵3同时运行，可以提高抽气效率，加快清洗过程。实际应用中，点压力的数值可以根据不同采样罐43的使用需求进行设定，以应对不同工作环境的采样罐43清洗；

S5、关闭所述第一泵阀23、第二泵阀31和放空阀11，真空泵2和隔膜泵3停止运转，打开所述充气阀51，往采样罐43内充入洗气，洗气从洗气源5流出，经过增湿器52进入采样罐43，并通过监测压力传感器8的压力值确定采样罐43的充气情况，当压力传感器8显示的数值稳定不发生变动时，说明采样罐43充满气，等到采样罐43充满洗气后关闭充气阀51；

S6、循环S2、S3、S4步骤，循环设定次数，并按循环次数清洗，最后一次精抽气压完成，不需要再往采样罐43充入洗气，停止运转真空泵2和隔膜泵3，同时关闭支管道42的开关阀，关闭采样罐43手拧阀，将采样罐43从支管道42取下。

当需要对采样罐43进行单次清洗时，本发明也可采用下述控制方法控制上述的双泵清罐仪，包括以下步骤：

S1、所双泵清罐仪清洗前与洗气源5连接好并进行查漏工作，查漏时，充气阀51打开，放空阀11、第一泵阀23和第二泵阀31关闭，洗气源5往内分配管6充入气体，直到内分配管6内的压力值达到设定的压力值，关闭充气阀51，并保持此状态一段时间后，如果内分配管6内的压力值内没有变化，则说明气密性好，如果内分配管6内的压力值内发生变化，则需要对所述双泵清罐仪进行检查并维修，查漏完成后会自动生成查漏报告。本实施例中设定的压力值为35Psi,当然，可以理解地，此压力值也可以为其他合适的范围。

S2、打开采样罐43的手拧阀，通过所述放空阀11对采样罐43内的气体进行排空并读取实时压力，此时只有放空阀11打开，并使第一泵阀23、第二泵阀31和充气阀51处于关闭状态，真空泵2和隔膜泵3关闭，同时通过压力传感器8读取采样罐43放空过程的压力值，直至采样罐43内的气压与外部大气压一致，关闭所述放空阀11；

S3、打开所述第二泵阀31，通过所述第二泵阀31使内分配管6与所述隔膜泵3连通，并保持即第一泵阀23、放空阀11和充气阀51关闭，所述真空泵2关闭，启动所述隔膜泵3对采样罐43内的气压进行粗抽工作，直到采样罐43内气压被抽至负一个大气压；

S4、调节所述第二泵阀31，通过所述第二泵阀31使所述真空泵2的出口与所述隔膜泵3连通，打开所述第一泵阀23，使真空泵2的进口与所述内分配管6连通，启动所述真空泵2，所述真空泵2和隔膜泵3同时工作对采样罐43内的气压进行精抽工作，直到采样管内气压被抽至设定的点压力，此时放空阀11和充气阀51关闭，气体从采样罐43抽出进入内分配管6，经由第一泵阀23进入真空泵2，真空泵2抽出的气体经过第二泵阀31进入隔膜泵3并排出，压力传感器8显示采样罐43内的压力值，真空计7显示采样罐43的真空度，所述真空泵2和隔膜泵3同时运行，可以提高抽气效率，加快清洗过程。实际应用中，点压力的数值可以根据不同采样罐43的使用需求进行设定，以应对不同工作环境的采样罐43清洗。

实际应用中，所述双泵清罐仪的应用范畴有：环境空气检测实验室采样罐自动清洗、冷却塔排放实验室采样罐自动清洗、烟草烟雾实验室采样罐自动清洗、土壤水汽取样实验室采样罐自动清洗和室友化工气体分析实验室采样罐清洗。

本发明实施例所提供的双泵清罐仪及控制方法，其通过对采样罐43反复充入洗气和抽真空过程，利用洗气带走采样罐43内残留物质，从而将采样罐43清洗干净，并通过采用真空泵2和隔膜泵3同时工作的模式，提高抽气效率，加快清洗速度，缩短清洗周期，同时使采样罐43获得理想的真空状态，且最多可以同时对多个采样罐43进行清洗，有效的降低人工成本和采购成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双泵清罐仪，用于清理采样罐样品残留，其特征在于，包括用于排空采样罐内气体的放空管、用于粗抽气压的隔膜泵、用于精抽气压的真空泵和用于给采样罐充气的洗气源，还包括内分配管，所述放空管、隔膜泵、真空泵和洗气源分别通过管道与所述内分配管连通，所述放空管与所述内分配管连接的管道之间设置有放空阀，所述隔膜泵与所述内分配管连接的管道之间设置有第二泵阀，所述真空泵的进口与所述内分配管连接的管道之间设置有第一泵阀，所述真空泵的出口与所述第二泵阀连接，所述洗气源与所述内分配管连接的管道之间设置有充气阀。

2.如权利要求1所述的一种双泵清罐仪，其特征在于，所述内分配管包括一根主干管和至少五根分支管，五根所述分支管连通于所述主管。

3.如权利要求1所述的一种双泵清罐仪，其特征在于，所述放空管的末端设置有气体收集器。

4.如权利要求1所述的一种双泵清罐仪，其特征在于，所述内分配管还连接有用于连接采样罐的安装管，所述安装管包括主管道和支管道，所述支管道至少有两根，且所述支管道并联连接于所述主管道，一支所述支管道对应设置有一个采样罐，所述支管道的尾端设置有开关阀。

5.如权利要求1所述的一种双泵清罐仪，其特征在于，所述内分配管连接有真空计和压力传感器。

6.如权利要求1所述的一种双泵清罐仪，其特征在于，所述充气阀和洗气罐之间设置有增湿器。

7.如权利要求1所述的一种双泵清罐仪，其特征在于，所述第二泵阀为三通阀。

8.如权利要求1至7中任一项所述的一种双泵清罐仪，其特征在于，所述双泵清罐仪还设置有控制系统，所述控制系统包括机箱，所述真空泵和隔膜泵分别与所述机箱通信连接。

9.一种双泵清罐仪的控制方法，其特征在于，用于控制如权利要求1至8中任意一项所述的一种双泵清罐仪，包括以下步骤：

S1、在清洗前连接好洗气源，并保持放空阀、第一泵阀、第二泵阀和充气阀处于关闭状态，对双泵清罐仪进行查漏操作，确保双泵清罐仪气密性良好；

S2、通过所述放空阀对采样罐内的气体进行排空并读取实时压力值，采样罐排空后关闭所述放空阀；

S3、打开所述第二泵阀，通过所述第二泵阀使所述内分配管与所述隔膜泵连通，并保持其他阀门关闭，启动所述隔膜泵对采样罐内的气压进行粗抽工作，直到采样罐内气压被抽至负一个大气压为止；

S4、调节所述第二泵阀，通过所述第二泵阀使所述真空泵的出口与所述隔膜泵连通，打开所述第一泵阀，使真空泵的进口与所述内分配管连通，启动所述真空泵，使所述真空泵和隔膜泵同时对采样罐内的气压进行精抽工作，直到采样罐内气压被抽至设定的第一个点压力；

S5、关闭所述第一泵阀和第二泵阀，打开所述充气阀，往采样罐内充入洗气直至采样罐内充满洗气后关闭所述充气阀；

S6、循环S2、S3、S4步骤，循环设定次数，且最后一次精抽气压后不再充入洗气，循环结束，清洗工作完成。

10.一种双泵清罐仪的控制方法，其特征在于，用于控制如权利要求1至8中任意一项所述的一种双泵清罐仪，包括以下步骤：

S1、在清洗前连接好洗气源，并保持放空阀、第一泵阀、第二泵阀和充气阀处于关闭状态，对双泵清罐仪进行查漏操作，确保双泵清罐仪气密性良好；

S2、通过所述放空阀对采样罐内的气体进行排空并读取实时压力值，采样罐排空后关闭所述放空阀；

S3、打开所述第二泵阀，通过所述第二泵阀使所述内分配管与所述隔膜泵连通，并保持其他阀门关闭，启动所述隔膜泵对采样罐内的气压进行粗抽工作，直到采样罐内气压被抽至负一个大气压为止；

S4、调节所述第二泵阀，通过所述第二泵阀使所述真空泵的出口与所述隔膜泵连通，打开所述第一泵阀，使真空泵的进口与所述内分配管连通，启动所述真空泵，使所述真空泵和隔膜泵同时对采样罐内的气压进行精抽工作，直到采样罐内气压被抽至设定的第一个点压力，关闭双泵，清洗工作完成。