CN108799822B - 一种氮气连续供气系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氮气连续供气系统，具体涉及实验室仪器领域，包括：氮气生成装置、用于储存氮气的氮气存储装置、防止氮气存储装置气压过大而炸裂的限压保护装置以及导气管。所述氮气生成装置包括中空的罐体、位于罐体内部且反应生成氮气的反应试剂以及用于干燥氮气的除水机构，所述反应试剂设置于除水机构的下方；所述罐体侧壁设有用于添加反应试剂的进液管，所述进液管位于除水机构的下方；所述导气管的一端与限压保护装置的气体入口端密封连接，另一端与罐体密封连接，导气管与罐体的连接处位于除水机构的上方。本发明具有可连续供气以及不需要实验人员更换氮气瓶的优点。
Description
技术领域
本发明涉及实验室仪器领域，具体为一种氮气连续供气系统。
背景技术
GC-MS通常使用EI源，电离能量较高，需要电离能高的气体作为载气，减少背景干扰。作为气相色谱载气的气体，要求要化学稳定性好、纯度高、价格便宜并易取得，且能适合于所用的检测器。常用的载气有氢气、氮气、氩气、氦气以及二氧化碳气等等。其中氮气价格便宜，性质良好，是用作载气的良好气体。
然而，实验人员在使用氮气作为载气的过程中，常常会遇到氮气瓶中的氮气用完的情况，此时，若不及时更换氮气瓶，色谱柱即会进入空气。导致在高温条件下，色谱柱内的固定相因接触氧气而遭到氧破坏，产生流失。倘若长时间处于高温无载气的条件下，柱效会大幅度下降。
并且，实验人员在更换氮气瓶的过程中，氮气瓶的气体出口处容易受到空气的污染。部分空气进入色谱柱中后，也会对固定相产生一定的负面影响。与此同时，氮气瓶的氮气耗尽后，实验人员又没有及时发现更换的话，仪器会报错，实验会自动停止，严重影响实验效率。
发明内容
本发明提供了一种氮气连续供气系统，该氮气连续供气系统具有可连续供气以及不需要实验人员更换氮气瓶的优点。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种氮气连续供气系统，包括：氮气生成装置、用于储存氮气的氮气存储装置、防止氮气存储装置气压过大而炸裂的限压保护装置以及导气管。所述氮气生成装置包括中空的罐体、位于罐体内部且反应生成氮气的反应试剂以及用于干燥氮气的除水机构，所述反应试剂设置于除水机构的下方；所述罐体侧壁设有用于添加反应试剂的进液管，所述进液管位于除水机构的下方；所述导气管的一端与限压保护装置的气体入口端密封连接，另一端与罐体密封连接，导气管与罐体的连接处位于除水机构的上方。
作为优选，所述反应试剂是亚硝酸钠饱和溶液和氯化铵饱和溶液按质量比1:1混合配制而成。
作为优选，所述氮气生成装置还包括用于增加氮气流动的负压鼓风风机，所述罐体内部设有用于容纳反应试剂的第一反应室和第二反应室，所述负压鼓风风机位于第一反应室和第二反应室之间，相应地，所述第一反应室和第二反应室分别对应设置有一号进液管和二号进液管；所述第一反应室设有排水的一号启闭阀，第二反应室设有排水的二号启闭阀。
作为优选，所述第一反应室位于第二反应室下方，所述第一反应室包括底板、一号侧板以及二号侧板；所述二号侧板的一端与罐体内侧壁相固定，另一端与一号侧板相固定；所述底板水平设置，二号侧板与底板呈45°～60°夹角设置。
作为优选，第一反应室还包括竖直设置的挡板，所述挡板固定设置于一号侧板和二号侧板的连接处，所述挡板设有供氮气通过的通孔。
作为优选，第一反应室和负压鼓风风机之间设有隔离板，所述隔离板设有供氮气通过的通气孔。
作为优选，第二反应室的结构与第一反应室相同，第二反应室底部设有供氮气通过的气孔。
作为优选，所述一号进液管位于第一反应室一端设有一号导流板，所述二号进液管位于第二反应室一端设有二号导流板。
作为优选，所述除水机构包括固定设置在罐体内部的吸水板，所述吸水板的数量为三个，三个吸水板依次等距固定于罐体内部。
作为优选，所述吸水板是由硅胶或海绵材质制成。
作为优选，所述限压保护装置包括壳体、用于控制氮气流通的球芯、固定环、推环以及使推环往复运动的弹性件；所述壳体设有供氮气流通的气体通道，所述气体通道包括进气端和出气端，进气端设有与推环上方相连通的通槽；所述球芯设置在气体通道上，所述球芯中部设有供氮气通过的圆孔；所述球芯上方螺纹段，相应地，所述推环设有适配螺纹段的螺纹孔。
作为优选，所述弹性件是弹簧，弹簧的一端与固定环相固定。
作为优选，所述限压保护装置还包括用于监测进气端压力的压力表。
作为优选，所述氮气存储装置包括储气瓶、用于控制储气瓶中的氮气流通的启闭阀以及接头；所述氮气存储装置还包括密封连接机构，所述密封连接机构包括固定套环，所述固定套环与接头接触的一面设有滑块，所述接头外侧壁沿平行于中心方向设有适配滑块的竖直滑动槽和适配滑块的横向滑动槽，所述竖直滑动槽和横向滑动槽相贯通；所述固定套环内侧设有螺纹，相应地，所述导气管背向罐体的一端是螺纹段。
本发明的有益效果为：
在本发明中，实验人员可预先将定量的反应试剂通过进液管加入到罐体的内部，当反应试剂反应完成生成氮气后，氮气经过除水机构以除去其携带的水份。因此，纯净的氮气可由导气管进入氮气存储装置中存储起来。由于限压保护装置的作用，可使得氮气存储装置不会因内部压力过大而发生炸裂。当氮气存储装置中的氮气流出使得氮气存储装置中的气压降低时，限压阀失去限压作用，此时，氮气生成装置中残留的氮气会顺着气压差进入到氮气存储装置中，由此连续对氮气存储装置进行供气，所以即使实验室无人值守，载气也不会中断，从而更加有利于仪器的维护，同时也提高了实验效率。
附图说明
图1为本实施例中一种氮气连续供气系统的结构示意图(限压保护装置阻断状态)；
图2为图1中的A部放大图；
图3为本实施例中一种氮气连续供气系统的结构示意图(限压保护装置未阻断状态)；
图4为本实施例中氮气生成装置的结构示意图；
图5为本实施例中氮气存储装置的结构示意图；
图6为本实施例中限压保护装置的结构示意图(阻断状态)；
图7为本实施例中限压保护装置的结构示意图(未阻断状态)。
图中：1、罐体，11、二号进液管，110、二号导流板，12、隔离板，120、通气孔，130、一号侧板，131、挡板，132、底板，133、二号侧板，14、负压鼓风风机，160、一号导流板，19、一号启闭阀，2、导气管，3、壳体，31、进气端，32、球芯，33、推环，34、固定环，35、弹性件，36、压力表，4、储气瓶，41、接头，42、启闭阀，43、固定套环。
具体实施方式
本实施例提供一种技术方案：
在附图1～7中，箭头的指向均表示氮气的走向。
如图1～7所示，一种氮气连续供气系统，包括：氮气生成装置、用于储存氮气的氮气存储装置、防止氮气存储装置气压过大而炸裂的限压保护装置以及导气管2。氮气生成装置包括中空的罐体1、位于罐体1内部且反应生成氮气的反应试剂以及用于干燥氮气的除水机构，反应试剂设置于除水机构的下方。罐体1侧壁设有用于添加反应试剂的进液管，进液管位于除水机构的下方。导气管2的一端与限压保护装置的气体入口端密封连接，另一端与罐体1密封连接，导气管2与罐体1的连接处位于除水机构的上方。
在本实施例中，反应试剂是亚硝酸钠饱和溶液和氯化铵饱和溶液按质量比1:1混合配制而成。
如图1所示，氮气生成装置还包括用于增加氮气流动的负压鼓风风机，罐体1内部设有用于容纳反应试剂的第一反应室和第二反应室，负压鼓风风机14位于第一反应室和第二反应室之间，相应地，第一反应室和第二反应室分别对应设置有一号进液管16和二号进液管11。第一反应室设有排水的一号启闭阀19，第二反应室设有排水的二号启闭阀18。
如图1所示，第一反应室位于第二反应室下方，第一反应室包括底板132、一号侧板130以及二号侧板133。二号侧板133的一端与罐体1内侧壁相固定，另一端与一号侧板130相固定。底板132水平设置，二号侧板133与底板132呈45°～60°夹角设置。
如图2所示，第一反应室还包括竖直设置的挡板131，挡板131固定设置于一号侧板130和二号侧板133的连接处，挡板131设有供氮气通过的通孔。
如图1所示，第一反应室和负压鼓风风机14之间设有隔离板12，隔离板12设有供氮气通过的通气孔120。
在本实施例中，第二反应室的结构与第一反应室相同，第二反应室底部设有供氮气通过的气孔。
如图1所示，一号进液管16位于第一反应室一端设有一号导流板160，二号进液管11位于第二反应室一端设有二号导流板110。
在本实施例中，除水机构包括固定设置在罐体1内部的吸水板，吸水板的数量为三个，三个吸水板依次等距固定于罐体1内部。为了使除水效果更佳，技术人员可在罐体1外壁设置冷凝装置，冷凝装置可安装在于除水机构对应的位置处。可将气体中的水汽降温液化，从而充分除去氮气中夹杂的水汽，防止对仪器产生影响。
在本实施例中，吸水板是由硅胶、分子筛或海绵材质制成。
如图6～7所示，限压保护装置包括壳体3、用于控制氮气流通的球芯32、固定环34、推环33以及使推环33往复运动的弹性件35。壳体3设有供氮气流通的气体通道，气体通道包括进气端31和出气端37，进气端31设有与推环33上方相连通的通槽。球芯32设置在气体通道上，球芯32中部设有供氮气通过的圆孔。球芯32上方螺纹段，相应地，推环33设有适配螺纹段的螺纹孔。
在本实施例中，弹性件35是弹簧，弹簧的一端与固定环34相固定。
如图6～7所示，限压保护装置还包括用于监测进气端31压力的压力表36。
如图1和图5所示，氮气存储装置包括储气瓶4、用于控制储气瓶4中的氮气流通的启闭阀42以及接头41。氮气存储装置还包括密封连接机构，密封连接机构包括固定套环43，固定套环43与接头41接触的一面设有滑块，接头41外侧壁沿平行于中心方向设有适配滑块的竖直滑动槽和适配滑块的横向滑动槽，竖直滑动槽和横向滑动槽相贯通。固定套环43内侧设有螺纹，相应地，导气管2背向罐体1的一端是螺纹段。
限压保护装置原理：当储气瓶4中已无法充入更多的氮气时，如图6所示，氮气会顺着通槽流动到推环33的上方，随着氮气气压的增大，推环33会向下竖直运动，由于球芯32和推环33是通过阔螺纹(详见图7)连接的，因此推环33向下运动时，球芯32会转动180，使得球芯32上的圆孔背对气体通道，从而氮气会预留在罐体1内。随着氮气的使用，储气瓶4内部的气压越来越小，推环33由于受到弹簧的弹力作用会渐渐向原位置移动，推环33在上移的过程中，球芯32也随之转动，使得球芯32上的通孔逐渐与气体通道正对，罐体1内部的氮气又随之进入到储气瓶4中。因此，实验人员在无人值守的情况下，只要在罐体1内加入足量的反应试剂即可保证该供气系统对气相色谱的连续供气。
氮气生成装置生成氮气原理：
NaNO2+NH4Cl＝NH4NO2+NaCl；
NH4NO2＝N2+2H2O。
实际过程中向罐体1内加入的反应试剂为亚硝酸钠和氯化铵的饱和溶液，在向氯化铵的饱和溶液中加入亚硝酸钠饱和溶液的过程中，添加过程应该缓慢且不断搅拌。同时，罐体下方可预先设置加热器，反应的开始过程所需的能量可来自于加热器的加热，当反应进行时，加热器停止加热，可利用其反应过程释放的热量不断触发反应。通过上述反应制得的氮气的纯度比市场上购买得到的氮气纯度要高，可实现100％纯度。从而防止杂质气体进入色谱柱中后，对固定相产生一定的负面影响。
Claims (10)
1.一种氮气连续供气系统，其特征在于，包括：氮气生成装置、用于储存氮气的氮气存储装置、防止氮气存储装置气压过大而炸裂的限压保护装置以及导气管(2)；
所述氮气生成装置包括中空的罐体(1)、位于罐体(1)内部且反应生成氮气的反应试剂以及用于干燥氮气的除水机构，所述反应试剂设置于除水机构的下方；
所述罐体(1)侧壁设有用于添加反应试剂的进液管，所述进液管位于除水机构的下方；
所述导气管(2)的一端与限压保护装置的气体入口端密封连接，另一端与罐体(1)密封连接，导气管(2)与罐体(1)的连接处位于除水机构的上方。
2.根据权利要求1所述的一种氮气连续供气系统，其特征在于，所述反应试剂是亚硝酸钠饱和溶液和氯化铵饱和溶液按质量比1:1混合配制而成。
3.根据权利要求1所述的一种氮气连续供气系统，其特征在于，所述氮气生成装置还包括用于增加氮气流动的负压鼓风风机，所述罐体(1)内部设有用于容纳反应试剂的第一反应室和第二反应室，所述负压鼓风风机(14)位于第一反应室和第二反应室之间，相应地，所述第一反应室和第二反应室分别对应设置有一号进液管(16)和二号进液管(11)；
所述第一反应室设有排水的一号启闭阀(19)，第二反应室设有排水的二号启闭阀(18)。
4.根据权利要求3所述的一种氮气连续供气系统，其特征在于，所述第一反应室位于第二反应室下方，所述第一反应室包括底板(132)、一号侧板(130)以及二号侧板(133)；
所述二号侧板(133)的一端与罐体(1)内侧壁相固定，另一端与一号侧板(130)相固定；
所述底板(132)水平设置，二号侧板(133)与底板(132)呈45°～60°夹角设置。
5.根据权利要求4所述的一种氮气连续供气系统，其特征在于，第一反应室还包括竖直设置的挡板(131)，所述挡板(131)固定设置于一号侧板(130)和二号侧板(133)的连接处，所述挡板(131)设有供氮气通过的通孔。
6.根据权利要求4所述的一种氮气连续供气系统，其特征在于，第一反应室和负压鼓风风机(14)之间设有隔离板(12)，所述隔离板(12)设有供氮气通过的通气孔(120)。
7.根据权利要求4所述的一种氮气连续供气系统，其特征在于，第二反应室的结构与第一反应室相同，第二反应室底部设有供氮气通过的气孔。
8.根据权利要求3所述的一种氮气连续供气系统，其特征在于，所述一号进液管(16)位于第一反应室一端设有一号导流板(160)，所述二号进液管(11)位于第二反应室一端设有二号导流板(110)。
9.根据权利要求1所述的一种氮气连续供气系统，其特征在于，所述除水机构包括固定设置在罐体(1)内部的吸水板，所述吸水板的数量为三个，三个吸水板依次等距固定于罐体(1)内部。
10.根据权利要求9所述的一种氮气连续供气系统，其特征在于，所述吸水板是由硅胶、分子筛或海绵材质制成。
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