CN109603598B - 一种浓度波动小的气体混合装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种浓度波动小的气体混合装置，包括流量调配器、压差检测组件和混合筒，流量调配器与压差检测组件、混合筒通过管路连接。流量调配器包括壳体、芯体组件，壳体内设有两个通道，芯体组件设置在壳体内，芯体组件穿出壳体壁面与电机传动连接。壳体内的两个通道通入两路气体，芯体组件的一部分可以通过运动遮挡住两个通道，压力一定时，过流面积越小，流量越小，通过改变两个通道的面积来调节通过流量以调配混合气浓度比例。流量调配器调节流量比例后分别流出至混合筒进行混合后输出，压差检测组件从流量调配器的几个部位上采集压力参数，转化成一个机器信号后反馈给电机进行正反转来控制两路气体流量比例。
Description
技术领域
本发明涉及气体混合装置领域，具体是一种浓度波动小的气体混合装置。
背景技术
在生产、科研、医疗众多领域常常需要两种气体混合使用，混合过程通常是两路气体经过减压阀后进入一个混合筒内混合排出，但一些精细场合，对组分比例，即混合气浓度较为敏感的场合，原始气体的压力波动会对浓度产生较大影响。某一组分来源压力增大时，混合气中这一组分的浓度就会变大。
现有技术中，缺乏一种直接高效的浓度波动小的气体混合装置，不能实时地抵消掉某一原始组分气体的压力波动所导致的混合气浓度波动。
发明内容
本发明的目的在于提供一种浓度波动小的气体混合装置，以解决现有技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种浓度波动小的气体混合装置包括流量调配器、压差检测组件和混合筒，流量调配器与压差检测组件、混合筒通过管路连接。需要混合的两路气体分别进入到流量调配器中，流量调配器调节流量比例后分别流出至混合筒进行混合后输出，压差检测组件从流量调配器的几个部位上采集压力参数，转化成一个机器信号后反馈给流量调配器进行两路气体流量比例调节。
进一步的，流量调配器包括壳体、芯体组件和电机，壳体内设有第一通道和第二通道，电机设置在壳体一旁，芯体组件设置在壳体内，芯体组件穿出壳体壁面与电机传动连接。壳体内的第一通道和第二通道就是两路气体的流道，芯体组件的一部分可以通过运动遮挡住第一通道或第二通道，根据气体流动的有关特性，压力一定时，过流面积越小，流量越小，通过改变第一通道或第二通道的面积来调节通过流量以调配混合气浓度比例。装置浓度调节方法是：初始时，两路气体流过调节节点后的压差是一个定值；a：当第一路气体来源压力增大、第二路气体来源压力不变时，第一路气体流量增大，在混合气中浓度变大，流过调节节点后第一路气体与第二路气体的压差增大，调节节点处改变两路气体的过流面积，使第一路气体过流面积减小，第二路气体过流面积增大，第一路气体通过调节节点的压降增多，第一路气体流量减少，第一路气体在调节节点后的压力降低，第二路气体通过调节节点的压降减小，第一路气体流量增多，第二路气体在调节节点后的压力升高，流过调节节点后第一路气体与第二路气体的压差恢复原始压差，对应的流量比例恢复至原始比例；b：当第一路气体来源压力不变、第二路气体来源压力增大时；当第一路气体来源压力减小、第二路气体来源压力不变时；当第一路气体来源压力震荡变化、第二路气体来源压力不变时；当第一路气体来源压力不变、第二路气体来源压力震荡变化时；这四种情况均为情况a的取反与叠加，调节原理与控制过程亦取反与叠加
进一步的，芯体组件包括转轴、芯体柱、轴承、轴承函和轴承压盖，轴承函为内部设阶梯孔的回转筒体，轴承函固定连接在壳体侧壁，轴承通过轴承压盖压紧安装在轴承函内，转轴安装在轴承内圈，转轴位于壳体外的一端设有转轴齿轮，转轴位于壳体内的一端设有调位螺纹，转轴轴线与第一通道、第二通道的长度方向垂直或交叉，壳体内设有芯体槽，芯体槽连通第一通道和第二通道，芯体柱内设有螺纹，芯体柱安装在调位螺纹上，芯体柱位于芯体槽内，芯体柱和芯体槽垂直于转轴轴线的截面轮廓为花键形或多边形，电机的轴与转轴平行，电机的轴上设有电机齿轮，电机齿轮与转轴齿轮啮合连接；第一通道两端设有第一通道入口和第一通道出口，第一通道的侧壁沿流道方向设有前第一测压接口、中第一测压接口和后第一测压接口；第二通道两端设有第二通道入口和第二通道出口，第二通道的侧壁沿流道方向设有前第二测压接口、中第二测压接口和后第二测压接口；第一通道出口和第二通道出口通过管路与混合筒连接。
轴承函固定连接在壳体侧壁，轴承通过轴承压盖压紧安装在轴承函内，转轴安装在轴承内圈，而与转轴螺纹连接的芯体柱则不能旋转，因为芯体柱和芯体槽垂直于转轴轴线的截面轮廓为花键形或多边形，即芯体柱只能沿转轴轴向移动，转轴的正转与反转对应芯体柱的两个移动方向，转轴齿轮和电机齿轮啮合连接，电机的正转反转就对应转轴的反转正转，设置齿轮传动是为了减速效果，电机的转速较快，齿轮组传动就可以方便地调节传动比，不需要使用特殊的低速电机或低频电机等。芯体柱的移动使得第一通道和第二通道的过流面积反向变化：即要么第一通道变大、第二通道变小，要么第一通道变小、第二通道变大，使得两路气体的流量比例改变，达到调节浓度的目的。
从伯努利方程：
ρgh1+0.5ρv12+p1＝ρgh2+0.5ρv22+p2+Δl；
略去相同项和极小项：p1＝p2+Δl；
式中：p1为通道中通过芯体柱前的气体压力，p2为通道中通过芯体柱后的气体压力，Δl为气体通过芯体柱的阻力，即等于气体压降(p1-p2)。
根据流道阻力的相关公式：
气体通过芯体柱的压降正比于流速的平方、反比于通道面积的一次方。以第一通道为例，当芯体柱前的气体压力因为波动而增大时(即来源压力增大)，芯体柱后方所连接的混合筒未升压，那么多出的压力会使得气体通过通道时流速增大以实现通过芯体柱时更大的阻力来和前后变大的压降匹配，流速的增大使得后续流道的沿程阻力变大，芯体柱到混合筒的压降也会稍微变大，即中第一测压接口、后第一测压接口处的压力会提高，但提高程度并不会像来源压力的波动幅度那么大；第一通道流速增大流量增大，混合气体中第一通道的组分气体浓度就会变大，气体组分来源的压力波动导致混合气体的浓度发生变化是我们不愿意见到的，所以需要通过抑制第一通道气体、增大第二通道气体来使浓度恢复原始浓度，即让混合气体浓度波动小。实现方法就是：初始状态时，两路气体以预期压力分别进入第一通道入口和第二通道入口，后第一测压接口与后第二测压接口有一个预期的压差，压差检测组件持续监测这一压差，当第一通道气体压力波动升高时，后第一测压接口压力也随之升高，后第一测压接口与后第二测压接口的压差变大，压差检测组件觉察这一变化，反馈给电机，电机驱动转轴旋转，芯体柱往第一通道一侧移动，第一通道中流量减小，第二通道中流量增大，调节后第一通道芯体柱处的压降增大，第二通道芯体柱处压降减小，后第一测压接口压力减小，后第二测压接口压力增大，后第一测压接口与后第二测压接口的压差复位，压差检测组件给出信号，芯体柱停止运动。具体位置点的压力变化情况如下表所示：
表中：-：不变、↑↑↑：大增大、↑↑：中增大，↑：小增大。
此表为单路气体压力增大情况，气体压力减小、气体压力震荡形波动、两路气体压力分别变化等情况均为此表的变形，通过此表与前述的压力变化原理均可分析确定。
进一步的，压差检测组件包括U型管组件和信号输出组件，U型管组件包括管体压差液和主浮子，管体为U形，管体的两头通过管路分别与后第一测压接口、后第二测压接口连接，管体内盛有压差液，主浮子浮在压差液上，信号输出组件包括副管、副浮子、悬浮液、顶触点和底触点，副管可拆式安装在管体侧面，副管位于管体设置主浮子的一侧，副管为封闭管体，副管内部上下端面分别设有顶触点和底触点，副管内盛有悬浮液，悬浮液内设有副浮子，悬浮液密度与副浮子的平均密度相同，主浮子、副浮子为磁性浮子，顶触点和底触点通过电缆与电机的开关电路连接。
通过将两路气体分别导入U型管的两端，则压差就可以通过其内压差液的液位差显现，不同的压差则主浮子的高度不同，主浮子与副浮子为磁性浮子，主浮子的上升下降也能带动副浮子的上升下降，设计时主浮子是浮在压差液上的，而悬浮液密度与副浮子的平均密度相同，副浮子是悬浮在悬浮液内的，悬浮即浮力等于重力，外界只要向上稍微施力即上浮，稍微向下施力即下沉，悬浮液密度与副浮子的平均密度相同可以通过加工获得，悬浮液可以使用油或水等常用液体，在副浮子上固定或包裹轻质的木块或塑料，使得副浮子的整体密度精确等于悬浮液，这样就可以实现悬浮状态；副浮子由于磁性受主浮子吸引向上或向下，与顶触点或底触点接触，触点给出开关量信号，对应的电机正转或反转电路接通，转轴旋转调节芯体柱，侧管的长度，即顶触点或底触点的距离影响可感知的气体压力波动大小，即后第一测压接口和后第二测压接口的压差需要到一定的大小，触点才能给出电机正反转信号。
主浮子的具体原始位置与原始的后第一测压接口、后第二测压接口压差有关，而后第一测压接口、后第二测压接口的压力并不是两路气体的来源压力，阻力计算公式中也有很多系数型参数，无法精确计算，最好的方法就是试验测试并标定，所以在第一通道和第二通道的侧面设有六个压力测点，前第一测压接口、中第一测压接口、前第二测压接口、中第二测压接口测定时接外界精确压力表或压力变送器，后第一测压接口、后第二测压接口接U型管组件，混合筒出去的气体由浓度检测仪测定，试验标定时进行若干次试验，标定出不同的入口压力及所需浓度配比所对应的主浮子位置，不同的波动范围下主浮子的上下浮动距离制成对照表，之后使用时只需查表就可获得副管安装在管体的哪个位置处。标定完成后使用螺塞或其它部件将前第一测压接口、中第一测压接口、前第二测压接口、中第二测压接口封堵。副管可拆式安装在管体侧面也是为了方便匹配主浮子的不同高度。
进一步的，第一通道出口与混合筒之间的管路长度大于5倍的第一通道水力半径；所述第二通道出口与混合筒之间的管路长度大于5倍的第二通道水力半径。水力半径指流体断面的过流面积与流体接触到的管道边长(湿周)之比，与流体全接触的圆形管水力半径为0.5倍的管半径；第一通道出口、第二通道出口到混合筒距离大于各自5倍以上的水力半径即确保混合筒内的压力分布对后第一测压接口、后第二测压接口的影响充分小。
作为优化，浓度波动小的气体混合装置还包括连接管，流量调配器、压差检测组件和混合筒通过连接管连接；连接管(4)包括软管、接头，软管两头设置接头；接头包括螺纹套、接套管和密封垫，螺纹套外圆柱面上设有螺纹，螺纹套内设有阶梯通孔，接套管一端设有圆环台阶，接套管抵靠在螺纹套内，接套管和螺纹套之间设有密封垫，密封垫内嵌有磁铁；软管胶黏或卡箍形式套装在接套管。连接管通过螺纹的方式连接流量调配器、压差检测组件和混合筒，螺纹连接时需要旋合，如果直接在软管的两端固定螺纹接头，则螺纹旋合过程中软管会被扭曲，不利于连接管的正常使用，所以将接头与软管做成分体式，接套管和螺纹套之间可以产生旋转的相对移动，在螺纹套旋合时接套管不旋转，螺纹套旋合完毕后，密封垫内嵌装的磁铁吸附接套管和螺纹套，作为一次预紧，连接管使用过程中，管内通过的压力气体对接套管垂直于管轴线端面的施力面积不同，再次将接套管向螺纹套压紧，作为运行时的压紧力，接套管向螺纹套压紧则密封垫与两部件的接触更紧密，密封更好，管内气体压力越大时密封力也就越大。
作为优化，副管外表侧面还设有缺口环，缺口环轴线与副管轴线平行，缺口环套装在管体上，缺口环侧面设有滚花螺钉，所述滚花螺钉旋入缺口环侧面并与管体外表面接触。缺口环和滚花螺钉提供了一种方便快捷的信号输出组件的安装方式，缺口环的内圈略大于管体外径，缺口环就可沿管体上下滑动，旋松滚花螺钉将副管滑动至需要的位置，之后旋紧滚花螺钉使其底部顶紧管体外表面，靠摩擦力将副管固定在这个位置上，管体和副管可以采用塑料材质，减轻装置重量，滚花螺钉底部也可以胶粘一小块橡胶垫来增大摩擦力。滚花螺钉可以方便操作人员手动旋紧旋松螺钉而不需要工具。
作为优化，第一通道出口、第二通道出口与混合筒连接的管路上均设有单向阀。单向阀防止混合筒内的气体反流回第一通道或第二通道。
作为优化，混合筒包括筒体，筒体侧面设有第一入口、第二入口，第一入口、第二入口沿筒体侧面的切向进入筒体内，筒体端面设有顶出口，筒体内设有中心管，中心管内孔与顶出口连接；第一入口与第一通道出口通过管路连接，第二入口与第二通道出口通过管路连接。混合筒侧面切向设置两个进口，且出口连接中心管深入到筒体内，这样两路气体进入混合筒后旋转混合后还需要绕往下方从中心管排出混合筒，气体混合非常充分。
作为优化，转轴上设有定位台阶，定位台阶位于转轴齿轮和调位螺纹之间，轴承共两幅，定位台阶由两幅轴承夹持轴向定位。两幅轴承夹持定位台阶来让转轴轴向定位，定位稳定，制造方便，便于拆装。轴承函上还可以设置唇封或O型圈来密封第一通道在轴承函处的泄漏通道。
作为优化，芯体柱和芯体槽垂直于转轴轴线的截面轮廓为方形。芯体柱和芯体槽只需要非圆形即可实现径向锁定，而方形轮廓方便加工与安装。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明可以根据来源气体的压力波动自行调节两路过流通道的通道面积，某一路气体压力变大导致的混合气中此组分比例增多，通过减小过流面积来使流量减小而将浓度比例调回原始设定，调节过程自动进行，操作人员只需要进行原始设定即可；两路气体在混合筒内旋转绕流混合，混合充分均匀。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明的流程原理图；
图2为本发明流量调配器的剖视结构图；
图3为图2中的视图A；
图4为本发明转轴与芯体柱的安装结构图；
图5为图2中的视图B-B；
图6为本发明压差检测组件的剖视结构图；
图7为图6中的视图C；
图8为本发明混合筒的主视图；
图9为图8中的视图D-D；
图10为图8中的视图E-E；
图11为本发明管体和副管的安装示意图；
图12为图11中的视图G-G；
图13为本发明连接管的结构示意图；
图14为本发明接头的剖面结构示意图；
图15为本发明接头使用过程中的受力情况。
图中：1-流量调配器、11-壳体、1111-第一通道入口、1112-第一通道、1113-第一通道出口、1114-前第一测压接口、1115中第一测压接口、1116-后第一测压接口、1121-第二通道入口、1122-第二通道、1123-第二通道出口、1124-前第二测压接口、1125中第二测压接口、1126-后第二测压接口、113-芯体槽、12-芯体组件、121-转轴、1211-转轴齿轮、1212-定位台阶、1213-调位螺纹、122-芯体柱、123-轴承、124-轴承函、125-轴承压盖、13-电机、131-电机齿轮、2-压差检测组件、21-U型管组件、211-管体、214-压差液、215-主浮子、22-信号输出组件、221-副管、222-副浮子、223-悬浮液、224-顶触点、225-底触点、226-缺口环、227-滚花螺钉、3-混合筒、31-筒体、32-第一入口、33-第二入口、34-顶出口、35-中心管、4-连接管、41-软管、42-接头、421-螺纹套、422-接套管、423-密封垫、9单向阀。
具体实施方式
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。如图1所示，一种浓度波动小的气体混合装置包括流量调配器1、压差检测组件2和混合筒3，流量调配器1与压差检测组件2、混合筒3通过管路连接。需要混合的两路气体分别进入到流量调配器1中，流量调配器1调节流量比例后分别流出至混合筒3混合后输出，压差检测组件2从流量调配器1的几个部位上采集压力参数，转化成一个机器信号后反馈给流量调配器1进行两路气体流量比例调节。
如图2所示，流量调配器1包括壳体11、芯体组件12和电机13，壳体11内设有第一通道1112和第二通道1122，电机13设置在壳体11一旁，芯体组件12设置在壳体11内，芯体组件12穿出壳体11壁面与电机13传动连接。壳体11内的第一通道1112和第二通道1122就是两路气体的流道，芯体组件12的一部分可以通过运动遮挡住第一通道1112或第二通道1122，根据气体流动的有关特性，压力一定时，过流面积越小，流量越小，通过改变第一通道1112或第二通道1122的面积来调节通过流量以调配混合气浓度比例。装置浓度调节方法是：初始时，两路气体流过调节节点后的压差是一个定值；a：当第一路气体来源压力增大、第二路气体来源压力不变时，第一路气体流量增大，在混合气中浓度变大，流过调节节点后第一路气体与第二路气体的压差增大，调节节点处改变两路气体的过流面积，使第一路气体过流面积减小，第二路气体过流面积增大，第一路气体通过调节节点的压降增多，第一路气体流量减少，第一路气体在调节节点后的压力降低，第二路气体通过调节节点的压降减小，第一路气体流量增多，第二路气体在调节节点后的压力升高，流过调节节点后第一路气体与第二路气体的压差恢复原始压差，对应的流量比例恢复至原始比例；b：当第一路气体来源压力不变、第二路气体来源压力增大时；当第一路气体来源压力减小、第二路气体来源压力不变时；当第一路气体来源压力震荡变化、第二路气体来源压力不变时；当第一路气体来源压力不变、第二路气体来源压力震荡变化时；这四种情况均为情况a的取反与叠加，调节原理与控制过程亦取反与叠加
如图2、图3所示，芯体组件12包括转轴121、芯体柱122、轴承123、轴承函124和轴承压盖125，轴承函124为内部设阶梯孔的回转筒体，轴承函124固定连接在壳体11侧壁，轴承123通过轴承压盖125压紧安装在轴承函124内，转轴121安装在轴承123内圈，如图2、图4所示，转轴121位于壳体11外的一端设有转轴齿轮1211，转轴121位于壳体11内的一端设有调位螺纹1213，转轴121轴线与第一通道1112、第二通道1122的长度方向垂直或交叉，壳体11内设有芯体槽113，芯体槽113连通第一通道1112和第二通道1122，芯体柱122内设有螺纹，芯体柱122安装在调位螺纹1213上，芯体柱122位于芯体槽113内，如图5所示，芯体柱122和芯体槽113垂直于转轴121轴线的截面轮廓为花键形或多边形，电机13的轴与转轴121平行，电机13的轴上设有电机齿轮131，电机齿轮131与转轴齿轮1211啮合连接；第一通道1112两端设有第一通道入口1111和第一通道出口1113，第一通道1112的侧壁沿流道方向设有前第一测压接口1114、中第一测压接口1115和后第一测压接口1116；第二通道1122两端设有第二通道入口1121和第二通道出口1123，第二通道1122的侧壁沿流道方向设有前第二测压接口1124、中第二测压接口1125和后第二测压接口1126；第一通道出口1113和第二通道出口1123通过管路与混合筒3连接。
轴承函124固定连接在壳体11侧壁，轴承123通过轴承压盖125压紧安装在轴承函124内，转轴121安装在轴承123内圈，而与转轴121螺纹连接的芯体柱122则不能旋转，因为芯体柱122和芯体槽113垂直于转轴121轴线的截面轮廓为花键形或多边形，如图5所示，即芯体柱122只能沿转轴121轴向移动，转轴121的正转与反转对应芯体柱122的两个移动方向，转轴齿轮1211和电机齿轮131啮合连接，电机13的正转反转就对应转轴121的反转正转，设置齿轮传动是为了减速效果，电机的转速较快，齿轮组传动就可以方便地调节传动比，不需要使用特殊的低速电机或低频电机等。芯体柱122的移动使得第一通道1112和第二通道1122的过流面积反向变化：即要么第一通道1112变大、第二通道1122变小，要么第一通道1112变小、第二通道1122变大，使得两路气体的流量比例改变，达到调节浓度的目的。
根据流道阻力的相关公式，气体通过芯体柱122的压降正比于流速的平方、反比于通道面积的一次方。以第一通道1112为例，当芯体柱122前的气体压力因为波动而增大时(即来源压力增大)，芯体柱122后方所连接的混合筒3未升压，那么多出的压力会使得气体通过通道时流速增大以实现通过芯体柱时更大的阻力来和前后变大的压降匹配，流速的增大使得后续流道的沿程阻力变大，芯体柱122到混合筒3的压降也会稍微变大，即中第一测压接口1115、后第一测压接口1116处的压力会提高，但提高程度并不会像来源压力的波动幅度那么大；第一通道1112流速增大流量增大，混合气体中第一通道1112的组分气体浓度就会变大，气体组分来源的压力波动导致混合气体的浓度发生变化是我们不愿意见到的，所以需要通过抑制第一通道1112气体、增大第二通道1122气体来使浓度恢复原始浓度比例，即让混合气体浓度波动小。实现方法就是：初始状态时，两路气体以预期压力分别进入第一通道1112入口和第二通道1122入口，后第一测压接口1116与后第二测压接口1126有一个预期的压差，压差检测组件2持续监测这一压差，当第一通道1112气体压力波动升高时，后第一测压接口1116压力也随之升高，后第一测压接口1116与后第二测压接口1126的压差变大，压差检测组件2觉察这一变化，反馈给电机13，电机13驱动转轴121旋转，芯体柱122往第一通道1112一侧移动，第一通道1112中流量减小，第二通道1122中流量增大，调节后第一通道1112芯体柱122处的压降增大，第二通道1122芯体柱122处压降减小，后第一测压接口1116压力减小，后第二测压接口1126压力增大，后第一测压接口1116与后第二测压接口1126的压差复位，压差检测组件2给出信号，芯体柱122停止运动。
如图6所示，压差检测组件2包括U型管组件21和信号输出组件22，U型管组件21包括管体211压差液214和主浮子215，管体211为U形，管体211的两头通过管路分别与后第一测压接口1116、后第二测压接口1126连接，管体211内盛有压差液214，主浮子215浮在压差液214上，如图7所示，信号输出组件22包括副管221、副浮子222、悬浮液223、顶触点224和底触点225，副管221可拆式安装在管体211侧面，副管221位于管体211设置主浮子215的一侧，副管221为封闭管体，副管221内部上下端面分别设有顶触点224和底触点225，副管221内盛有悬浮液223，悬浮液223内设有副浮子222，悬浮液223密度与副浮子222的平均密度相同，主浮子215、副浮子222为磁性浮子，顶触点224和底触点225通过电缆与电机13的开关电路连接。
通过将两路气体分别导入U型管的两端，则压差就可以通过其内压差液214的液位差显现，不同的压差则主浮子215的高度不同，主浮子215与副浮子222为磁性浮子，主浮子215的上升下降也能带动副浮子222的上升下降，设计时主浮子215是浮在压差液214上的，而悬浮液223密度与副浮子222的平均密度相同，副浮子222是悬浮在悬浮液223内的，悬浮即浮力等于重力，外界只要向上稍微施力即上浮，稍微向下施力即下沉，悬浮液223密度与副浮子222的平均密度相同可以通过加工获得：悬浮液222可以使用油或水等常用液体，在副浮子222上固定或包裹轻质的木块或塑料，使得副浮子222的整体平均密度精确等于悬浮液223，这样就可以实现悬浮状态；副浮子222由于磁性受主浮子215吸引向上或向下，与顶触点224或底触点225接触，触点给出开关量信号，对应的电机13正转或反转电路接通，转轴121旋转调节芯体柱122。侧管221的长度，即顶触点224或底触点225的距离影响可感知的气体压力波动大小，即后第一测压接口1116和后第二测压接口1126的压差需要到一定的大小，主浮子215上浮或下降到一定程度，触点才能给出电机13正反转信号。
第一通道出口1113与混合筒3之间的管路长度大于5倍的第一通道1112水力半径；第二通道出口1123与混合筒3之间的管路长度大于5倍的第二通道1122水力半径。第一通道出口1113、第二通道出口1123到混合筒3距离大于各自通道5倍以上的水力半径即确保混合筒3内的压力混合波动对后第一测压接口1116、后第二测压接口1126的影响充分小。
如图13所示，浓度波动小的气体混合装置还包括连接管4，流量调配器1、压差检测组件2和混合筒3通过连接管4连接；连接管4包括软管41、接头42，软管41两头设置接头42；如图14所示，接头42包括螺纹套421、接套管422和密封垫423，螺纹套421外圆柱面上设有螺纹，螺纹套421内设有阶梯通孔，接套管422一端设有圆环台阶，接套管422抵靠在螺纹套421内，接套管422和螺纹套421之间设有密封垫423，密封垫423内嵌有磁铁；软管41胶黏或卡箍形式套装在接套管422上。连接管4通过螺纹的方式连接流量调配器1、压差检测组件2和混合筒3，螺纹连接时需要旋合，如果直接在软管41的两端固定螺纹接头，则螺纹旋合过程中软管41会被扭曲，不利于连接管4的正常使用，所以将接头42与软管41做成分体式，接套管422和螺纹套421之间可以产生旋转的相对移动，在螺纹套421旋合时接套管422不旋转，螺纹套421旋合完毕后，密封垫423内嵌装的磁铁吸附接套管422和螺纹套421，作为一次预紧，连接管4使用过程中，如图15所示，管内通过的压力气体对接套管422垂直于管轴线端面的施力面积不同，再次将接套管422向螺纹套421压紧，作为运行时的压紧力，接套管422向螺纹套421压紧则密封垫423与两部件的接触更紧密，密封更好，管内气体压力越大时密封力也就越大。
如图11、图12所示，副管外表侧面还设有缺口环226，缺口环226轴线与副管221轴线平行，缺口环226套装在管体211上，缺口环226侧面设有滚花螺钉227，滚花螺钉227旋入缺口环226侧面并与管体211外表面接触。缺口环226和滚花螺钉227提供了一种方便快捷的信号输出组件22的安装方式，缺口环226的内圈略大于管体211外径，缺口环226就可沿管体211上下滑动，旋松滚花螺钉227将副管221滑动至需要的位置，之后旋紧滚花螺钉227使其底部顶紧管体211外表面，靠摩擦力将副管221固定在这个位置上，管体211和副管221可以采用塑料材质，减轻装置重量，滚花螺钉227底部也可以胶粘一小块橡胶垫来增大摩擦力。滚花螺钉227可以方便操作人员手动旋紧旋松螺钉而不需要工具。
如图1所示，第一通道出口1113、第二通道出口1123与混合筒3连接的管路上均设有单向阀9。单向阀9防止混合筒3内的气体反流回第一通道1112或第二通道1122。
如图8、图10所示，混合筒3包括筒体31，筒体31侧面设有第一入口32、第二入口33，如图9所示，第一入口32、第二入口33沿筒体31侧面的切向进入筒体31内，筒体31端面设有顶出口34，筒体31内设有中心管35，中心管35内孔与顶出口34连接；第一入口32与第一通道出口1113通过管路连接，第二入口33与第二通道出口1123通过管路连接。混合筒3侧面切向设置两个进口，且出口连接中心管35深入到筒体31内，这样两路气体进入混合筒3后旋转混合后还需要绕往下方从中心管35末端进入排出通道排出混合筒3，气体混合非常充分。
如图3、图4所示，转轴121上设有定位台阶1212，定位台阶1212位于转轴齿轮1211和调位螺纹1213之间，轴承123共两幅，定位台阶1212由两幅轴承123夹持轴向定位。两幅轴承123夹持定位台阶1212来让转轴121轴向定位，定位稳定，制造方便，便于拆装。轴承函124上还可以设置唇封或O型圈来密封第一通道1112在轴承函124处的对大气泄漏通道。
如图5所示，芯体柱122和芯体槽113垂直于转轴121轴线的截面轮廓为方形。芯体柱122和芯体槽13只需要非圆形即可实现径向锁定，而方形轮廓方便加工与安装。
使用时，将两路气体接入第一通道入口1111和第二通道入口1121，设定好侧管221在管体211侧面的高度位置，之后气体的混合与浓度调节自动进行。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。
Claims (8)
1.一种浓度波动小的气体混合装置，其特征在于：所述气体混合装置包括流量调配器(1)、压差检测组件(2)和混合筒(3)，所述流量调配器(1)与压差检测组件(2)、混合筒(3)通过管路连接；
所述流量调配器(1)包括壳体(11)、芯体组件(12)和电机(13)，所述壳体(11)内设有第一通道(1112)和第二通道(1122)，所述电机(13)设置在壳体(11)一旁，所述芯体组件(12)设置在壳体(11)内，芯体组件(12)穿出壳体(11)壁面与电机(13)传动连接；所述芯体组件(12)包括转轴(121)、芯体柱(122)、轴承(123)、轴承函(124)和轴承压盖(125)，所述轴承函(124)为内部设阶梯孔的回转筒体，轴承函(124)固定连接在壳体(11)侧壁，所述轴承(123)通过轴承压盖(125)压紧安装在轴承函(124)内，所述转轴(121)安装在轴承(123)内圈，转轴(121)位于壳体(11)外的一端设有转轴齿轮(1211)，转轴(121)位于壳体(11)内的一端设有调位螺纹(1213)，转轴(121)轴线与第一通道(1112)、第二通道(1122)的长度方向垂直或交叉，所述壳体(11)内设有芯体槽(113)，所述芯体槽(113)连通第一通道(1112)和第二通道(1122)，所述芯体柱(122)内设有螺纹，芯体柱(122)安装在调位螺纹(1213)上，芯体柱(122)位于芯体槽(113)内，所述芯体柱(122)和芯体槽(113)垂直于转轴(121)轴线的截面轮廓为花键形或多边形，所述电机(13)的轴与转轴(121)平行，电机(13)的轴上设有电机齿轮(131)，所述电机齿轮(131)与转轴齿轮(1211)啮合连接；所述第一通道(1112)两端设有第一通道入口(1111)和第一通道出口(1113)，第一通道(1112)的侧壁沿流道方向设有前第一测压接口(1114)、中第一测压接口(1115)和后第一测压接口(1116)；所述第二通道(1122)两端设有第二通道入口(1121)和第二通道出口(1123)，第二通道(1122)的侧壁沿流道方向设有前第二测压接口(1124)、中第二测压接口(1125)和后第二测压接口(1126)；所述第一通道出口(1113)和第二通道出口(1123)通过管路与混合筒(3)连接；
所述浓度波动小的气体混合装置还包括连接管(4)，所述流量调配器(1)、压差检测组件(2)和混合筒(3)通过连接管(4)连接；所述连接管(4)包括软管(41)、接头(42)，所述软管(41)两头设置接头(42)；所述接头(42)包括螺纹套(421)、接套管(422)和密封垫(423)，所述螺纹套(421)外圆柱面上设有螺纹，螺纹套(421)内设有阶梯通孔，所述接套管(422)一端设有圆环台阶，接套管(422)抵靠在螺纹套(421)内，接套管(422)和螺纹套(421)之间设有密封垫(423)，所述密封垫(423)内嵌有磁铁；所述软管(41)胶黏或卡箍形式套装在接套管(422)上。
2.根据权利要求1所述的一种浓度波动小的气体混合装置，其特征在于：所述压差检测组件(2)包括U型管组件(21)和信号输出组件(22)，所述U型管组件(21)包括管体(211)、 压差液(214)和主浮子(215)，所述管体(211)为U形，管体(211)的两头通过管路分别与后第一测压接口(1116)、后第二测压接口(1126)连接，管体(211)内盛有压差液(214)，所述主浮子(215)浮在压差液(214)上，所述信号输出组件(22)包括副管(221)、副浮子(222)、悬浮液(223)、顶触点(224)和底触点(225)，所述副管(221)可拆式安装在管体(211)侧面，副管(221)位于管体(211)设置主浮子(215)的一侧，副管(221)为封闭管体，副管(221)内部上下端面分别设有顶触点(224)和底触点(225)，副管(221)内盛有悬浮液(223)，所述悬浮液(223)内设有副浮子(222)，悬浮液(223)密度与副浮子(222)的平均密度相同，所述主浮子(215)、副浮子(222)为磁性浮子，所述顶触点(224)和底触点(225)通过电缆与电机(13)的开关电路连接。
3.根据权利要求2所述的一种浓度波动小的气体混合装置，其特征在于：所述副管(221)外表侧面还设有缺口环(226)，所述缺口环(226)轴线与副管(221)轴线平行，缺口环(226)套装在管体(211)上，缺口环(226)侧面设有滚花螺钉(227)，所述滚花螺钉(227)旋入缺口环(226)侧面并与管体(211)外表面接触。
4.根据权利要求2所述的一种浓度波动小的气体混合装置，其特征在于：所述第一通道出口(1113)、第二通道出口(1123)与混合筒(3)连接的管路上均设有单向阀(9)。
5.根据权利要求2所述的一种浓度波动小的气体混合装置，其特征在于：所述混合筒(3)包括筒体(31)，所述筒体(31)侧面设有第一入口(32)、第二入口(33)，所述第一入口(32)、第二入口(33)沿筒体(31)侧面的切向进入筒体(31)内，所述筒体(31)端面设有顶出口(34)，筒体(31)内设有中心管(35)，所述中心管(35)内孔与顶出口(34)连接；所述第一入口(32)与第一通道出口(1113)通过管路连接，所述第二入口(33)与第二通道出口(1123)通过管路连接。
6.根据权利要求2所述的一种浓度波动小的气体混合装置，其特征在于：所述转轴(121)上设有定位台阶(1212)，所述定位台阶(1212)位于转轴齿轮(1211)和调位螺纹(1213)之间，所述轴承(123)共两幅，所述定位台阶(1212)由两幅轴承(123)夹持轴向定位。
7.根据权利要求2所述的一种浓度波动小的气体混合装置，其特征在于：所述芯体柱(122)和芯体槽(113)垂直于转轴(121)轴线的截面轮廓为方形。
8.根据权利要求1～7中任意一项所述的一种浓度波动小的气体混合装置，其特征在于：其浓度调节方法是：初始时，两路气体流过调节节点后的压差是一个定值；a：当第一路气体来源压力增大、第二路气体来源压力不变时，第一路气体流量增大，在混合气中浓度变大，流过调节节点后第一路气体与第二路气体的压差增大，调节节点处改变两路气体的过流面积，使第一路气体过流面积减小，第二路气体过流面积增大，第一路气体通过调节节点的压降增多，第一路气体流量减少，第一路气体在调节节点后的压力降低，第二路气体通过调节节点的压降减小，第一路气体流量增多，第二路气体在调节节点后的压力升高，流过调节节点后第一路气体与第二路气体的压差恢复原始压差，对应的流量比例恢复至原始比例；b：当第一路气体来源压力不变、第二路气体来源压力增大时；当第一路气体来源压力减小、第二路气体来源压力不变时；当第一路气体来源压力震荡变化、第二路气体来源压力不变时；当第一路气体来源压力不变、第二路气体来源压力震荡变化时；这四种情况均为情况a的取反与叠加，调节原理与控制过程亦取反与叠加。
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Families Citing this family (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN112957996A (zh) * | 2021-03-22 | 2021-06-15 | 庞敏敏 | 一种用于兽医药物配比捣碎装置 |
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Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE917697C (de) * | 1952-02-14 | 1954-09-09 | Steinmueller Gmbh L & C | Verteilungsregler fuer die Verzweigung eines Fluessigkeits- oder Gasstromes |
| US2971533A (en) * | 1958-05-12 | 1961-02-14 | Dole Valve Co | Pressure operated mixing valve |
| FR2486597A1 (fr) * | 1980-07-09 | 1982-01-15 | Porcher Ets | Dispositif d'equilibrage des pressions regnant dans deux canalisations |
| US5671767A (en) * | 1995-07-14 | 1997-09-30 | Infrasonics, Inc. | Gas mixing apparatus for respirator |
| CN1323650A (zh) * | 2000-01-13 | 2001-11-28 | 普莱克斯技术有限公司 | 气体混合装置 |
| CN101954252A (zh) * | 2010-10-27 | 2011-01-26 | 东莞市力宇燃气动力有限公司 | 一种低压降气体混合系统 |
| CN104069756A (zh) * | 2013-03-29 | 2014-10-01 | 株式会社堀场制作所 | 排气混合器和定容取样装置 |
| CN204093403U (zh) * | 2014-09-11 | 2015-01-14 | 赵文河 | 一种配气仪压力平衡装置 |
| CN204911267U (zh) * | 2015-08-23 | 2015-12-30 | 长春黄金研究院 | 一种气体混合器 |
| CN207654965U (zh) * | 2017-10-31 | 2018-07-27 | 武汉新源水务环境工程有限公司 | 一种水力旋流混合器 |
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Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE917697C (de) * | 1952-02-14 | 1954-09-09 | Steinmueller Gmbh L & C | Verteilungsregler fuer die Verzweigung eines Fluessigkeits- oder Gasstromes |
| US2971533A (en) * | 1958-05-12 | 1961-02-14 | Dole Valve Co | Pressure operated mixing valve |
| FR2486597A1 (fr) * | 1980-07-09 | 1982-01-15 | Porcher Ets | Dispositif d'equilibrage des pressions regnant dans deux canalisations |
| US5671767A (en) * | 1995-07-14 | 1997-09-30 | Infrasonics, Inc. | Gas mixing apparatus for respirator |
| CN1323650A (zh) * | 2000-01-13 | 2001-11-28 | 普莱克斯技术有限公司 | 气体混合装置 |
| CN101954252A (zh) * | 2010-10-27 | 2011-01-26 | 东莞市力宇燃气动力有限公司 | 一种低压降气体混合系统 |
| CN104069756A (zh) * | 2013-03-29 | 2014-10-01 | 株式会社堀场制作所 | 排气混合器和定容取样装置 |
| CN204093403U (zh) * | 2014-09-11 | 2015-01-14 | 赵文河 | 一种配气仪压力平衡装置 |
| CN204911267U (zh) * | 2015-08-23 | 2015-12-30 | 长春黄金研究院 | 一种气体混合器 |
| CN207654965U (zh) * | 2017-10-31 | 2018-07-27 | 武汉新源水务环境工程有限公司 | 一种水力旋流混合器 |
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