CN109999724A - 流量控制系统及实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种流量控制系统及实验装置。流量控制系统，包括储液装置、进气管路、进液管路以及流量控制装置，所述流量控制装置与所述储液装置连接设置，所述流量控制装置包括针阀组件、连接在所述针阀组件上的送液管路和出液管路；气体经所述进气管路进入所述储液装置中，使得储液装置中产生正压，以带动经由进液管路进入所述储液装置中的液体进入送液管路，并在所述针阀组件的协同作用下经所述出液管路排出。本发明的流量控制系统通过针阀组件与气体压力的配合，实现了微小流量液体的输送，使得使用该流量控制系统的实验装置具有结构简单、体积小、流速、流量稳定的特点。

Description

流量控制系统及实验装置

技术领域

本发明涉及一种流量控制系统及使用该流量控制系统的实验装置，属于实验控制领域。

背景技术

在实验装置的使用过程中，控制进入反应室中的液体的流速及流量的大小是一个较大的难题。

现有技术中的实验装置虽可对大流量的液体进行准确控制，但是，由于大流量的液体进入实验装置时，采用的流量控制系统体积较大，且运行维持成本高，致使现有技术中应用流量控制系统进行转移的液体原材料的浪费，同时也增加了实验的成本。

而对于小流量的液体的控制，目前多是采用高压恒流泵来保证输入到实验装置的液体的流量及流速，但是由于高压恒流泵的精度仅为0.1mL/min，因此无法满足精度要求较高的实验项目。

有鉴于此，确有必要对现有技术中的流量控制系统进行改进，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种流量控制系统及使用该流量控制系统的实验装置，该流量控制系统通过针阀组件与气体压力的配合，实现了微小流量液体的输送，使得使用该流量控制系统的实验装置具有结构简单、体积小、流速流量稳定的特点。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种流量控制系统，包括储液装置、进气管路、进液管路以及流量控制装置，所述流量控制装置与所述储液装置连接设置，所述流量控制装置包括针阀组件、连接在所述针阀组件上的送液管路和出液管路；气体经所述进气管路进入所述储液装置中，使得储液装置中产生正压，以带动经由进液管路进入所述储液装置中的液体进入送液管路，并在所述针阀组件的协同作用下经所述出液管路排出。

作为本发明的进一步改进，所述储液装置上方还设有气压表，以检测储液装置内部的气体压力。

作为本发明的进一步改进，所述针阀组件包括连接在所述储液装置上且与所述储液装置密封连接的阀体、收容在所述阀体内的阀针以及连接在所述阀针上的阀针旋钮，旋转所述阀针旋钮，以带动所述阀针向上滑动一定距离，以便储液装置中的液体在气体压力的作用下进入所述送液管路，并经所述出液管路排出。

作为本发明的进一步改进，所述阀体还设有与所述储液装置连通设置的收容通道，所述收容通道包括用于收容所述阀针的主路通道以及连接在所述主路通道上的第一支路通道和第二支路通道，所述第一支路通道与所述送液管路连通设置，所述第二支路通道与所述出液管路连通设置。

作为本发明的进一步改进，所述阀针的一端与所述阀针旋钮固定连接、另一端收容在所述主路通道内并抵接在所述第一支路通道与所述主路通道的连接位置处；旋转所述阀针旋钮，所述阀针沿主路通道向上滑动，以开启所述第一支路通道，使得所述储液装置中的液体在气体压力的作用下进入所述送液管路，并自所述出液管路中流出。

作为本发明的进一步改进，所述第一支路通道与所述主路通道具有相同的延伸方向，且所述第一支路通道的直径小于所述主路通道的直径，所述第二支路通道与所述主路通道呈夹角设置。

作为本发明的进一步改进，所述送液管路收容在所述储液装置中，所述送液管路的一端与所述收容通道连通设置、另一端伸入所述储液装置的底部。

作为本发明的进一步改进，所述进气管路设置在所述储液装置的上方，包括进气端、出气端及位于所述进气端与出气端之间的第一阀门，所述出气端与所述储液装置连通设置，所述第一阀门用于控制气体经出气端进入所述储液装置中。

作为本发明的进一步改进，所述进液管路设置在所述储液装置上并与所述储液装置相连通，所述进液管路上设有第二阀门，所述第二阀门用于封闭所述进液管路，以保证所述储液装置的密封性。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种实验装置，包括反应装置及用于向所述反应装置输入反应液体的流量控制系统，其中，所述流量控制系统为前述的流量控制系统。

本发明的有益效果是：本发明的流量控制系统通过设置与储液装置管路连接的流量控制装置及与储液装置连通设置的进气管路，从而利用针阀组件和进气管路输入的气体气压，可控制储液装置中的液体流出，且可通过调节针阀组件的开度及储液装置的气压控制液体流出时的流速，以精准地保证液体小流量、小流速的输出；同时，本发明的流量控制系统的体积小、结构简单可有效减小使用该流量控制系统的实验装置的占用空间，有效地降低了实验装置中用于反应的液体的浪费，在保证实验的准确性的同时降低实验的成本。

附图说明

图1是本发明流量控制系统的结构示意图。

图2是图1中流量控制装置处的局部放大图。

图3是本发明实验装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

请参阅图1所示，为本发明提供的一种流量控制系统100。该流量控制系统100包括储液装置1、进气管路2、进液管路3以及流量控制装置4。

储液装置1具有用于承载液体的储液腔11，且储液腔11呈密封设置，以防止注入储液腔11中的液体和/或气体自储液腔11中溢出。进一步的，储液装置1采用耐压、耐腐蚀的材料制成，以防止储液装置1与注入其中的液体和/或气体发生反应，使得流量控制系统100适用于化工、生产、生活等多个领域。

进气管路2用于向储液腔11中导入气体，以使得储液腔11在通气后处于/保持在正压状态。进气管路2设置在储液装置1上，包括进气端21、出气端22以及第一阀门23。出气端22密封连接在储液装置1上且与储液腔11连通设置，在本发明的一较佳实施例中，进气管路2与储液装置1一体设置，以保证储液装置1的密封性，当然在其他实施例中，进气管路2还可与储液装置1分体设置，即，在本发明中进气管路2与储液装置1之间的具体连接形式，可根据实际需要进行选择，只需保证进气管路2与储液装置1之间连接的密封性即可。

第一阀门23用于控制气体经出气端22进入储液腔11中，第一阀门23位于进气端21与出气端22之间，如此设置，可有效防止沿进气管路2进入储液腔11中的气体反向溢出，以防止储液腔11内气体压力的降低，优选的，第一阀门23为单向阀。

进一步的，储液装置1上方还设有气压表12，如此设置，一方面可及时有效的对储液腔11中的气压进行调节；另一方面，可对储液腔11中的气压进行监控指示，当储液腔11中的气压出现异常降低时，可及时对储液装置1的密封情况进行检测，保证流量控制系统100的正常使用。

进液管路3用于向储液装置1中导入液体，且进液管路3与储液装置1密封连接，以防止储液腔11中气体和/或液体沿进液管路3溢出。在本发明的一较佳实施例中，进液管路3设置在储液装置1上并与储液装置1相连通，且进液管路3设有第二阀门31，第二阀门31用于封闭进液管路3，以保证所述储液装置的密封性，防止储液腔11中的气体和/或液体沿进液管路3溢出，保证了储液腔11中气压的稳定。

需要说明的是，本发明中通过进气管路2进入储液腔11中的气体与通过进液管路3进入储液腔11中的液体之间不会发生互溶或化学反应，防止因气体与液体之间的溶解/反应造成液体性质的改变。

请参阅图2并结合图1所示，流量控制装置4用于与经进气管路2进入储液装置1中的气体配合，以控制流量控制系统100中导出的液体的流量和/或流速。具体来讲，流量控制装置4与储液装置1连接设置，包括针阀组件41、连接在针阀组件41上的送液管路42和出液管路43。

针阀组件41包括连接在储液装置1上且与储液装置1密封连接的阀体411、收容在阀体411内的阀针412以及连接在阀针412上的阀针旋钮413，阀体411还设有收容通道414，收容通道414贯穿阀体411且与储液装置1连通设置。

阀体411与储液装置1密封连接，且收容通道414与储液腔11连通设置，进一步的，收容通道414包括用于收容阀针412的主路通道4141以及连接在主路通道4141上的第一支路通道4142和第二支路通道4143。第一支路通道4142与送液管路42连通设置，以向针阀组件4中导入液体。在本发明一较佳实施例中，第一支路通道4142与主路通道4141具有相同的延伸方向，如此设置，可有效防止进入第一支路通道4142中的液体发生残留，当然在其他实施例中，第一支路通道4142还可与主路通道4141呈一定夹角设置，即，第一支路通道4142与主路通道4141之间的设置角度可根据实际需要进行选择，于此不予限制。

优选的，第一支路通道4142的直径小于主路通道4141的直径，以保证收容在主路通道4141中的阀针412可完全密封第一支路通道4142，防止经送液管路42进入针阀组件41中的液体沿第一支路通道4142直接进入主路通道4141中，造成液体流量和/或流速控制的误差。

第二支路通道4143与主路通道4141呈夹角设置，并与出液管路43相连通，以用于将进入主路通道4141中的液体转移至出液管路43中，优选的，第二支路通道4143沿垂直于主路通道4141的方向延伸，如此设置，可有效减小第二支路通道4143的长度，降低加工难度，同时可减少液体在第二支路通道4143中的残留，进一步提升了流量控制系统100的使用精度。

阀针412包括主体部(未标号)及设置在主体部的端部的针形部(未标号)，主体部和针形部收容在主路通道4141中，且针形部抵接在第一支路通道4142与主路通道4141连通的位置处，以防止针阀组件41出现密封不严的情况。

阀针旋钮413设置在阀针412上，且位于阀针412的主体部的与针形部相对设置的一端，以带动阀针412在主路通道4141中移动，具体来讲，旋转阀针旋钮413，阀针412可在阀针旋钮413的带动下沿主路通道4141向上滑动，进一步使得针形部与第一支路通道4142之间形成一定开度，此时储液腔11中的液体在气体正压的作用下进入送液管路42，并经出液管路43排出；而当反向旋转阀针旋钮413时，针形部沿主路通道4141朝向第一支路通道4142滑动，此时，针形部与第一支路通道4142之间的开度减小，经出液管路43排出的液体的流量/流速减小；当针形部重新在阀针旋钮413的旋转作用下抵接在第一支路通道4142与主路通道4141连通的位置处时，针阀组件41处于关闭状态，此时，存储在储液腔11中的液体停止向外排出。

送液管路42收容在储液装置1中，用于向针阀组件41中送入液体。具体来讲，送液管路42收容在储液腔11中，且送液管路42的一端与第一支路通道4142连通设置、另一端伸入储液腔11底部，以使得储液腔11中的液体在储液腔11中的气体的压力作用下沿送液管路42和出液管路43流出，即，在输送液体的过程中，只需保证送液管路42处于储液腔11中液体的液面下方即可，当然，若液面低于送液管路42的另一端，那么送液管路42可向外输送气体，此时，则可通过进液管路3继续向储液腔11中补充液体。

进一步的，储液腔11中还设有液面高度传感器，以防止进入储液腔11中的气体直接沿送液管路42、针阀组件41及出液管路43溢出；或者，还可将储液装置1设置为透明的形式，以方便观察储液腔11中的液面高度是否位于送液管路42另一端的上方。

需要说明的是，在本发明中仅以储液腔11中设有液面高度传感器或储液装置1呈透明设置为例进行举例说明，当然在其他实施例中，还可通过其他的方式保证液体的液面位于送液管路42另一端的上方，即，储液腔11中设有液面高度传感器或储液装置1呈透明设置仅是示例性的，不应以此为限。

出液管路43连接安装在针阀组件41的阀体411上，且与第二支路通道4143连通设置，以用于将经第二支路通道4143流出的液体转移至下一工序中。需要说明的是，由于本发明中的出液管路43为现有技术中的公知结构，故为避免不必要的混淆本发明的概念，省略了对公知结构的描述。

在使用本发明的流量控制系统100时，开启进液管路3上的第二阀门31使得液体沿进液管路3进入储液腔11中，并保证液体的液面没过送液管路42的另一端；液体注入结束后，关闭第二阀门31并开启进气管路2上的第一阀门23，使得气体沿进气管路2进入储液腔11中，待气压表12的读数稳定后，旋动阀针旋钮413，以带动阀针412打开一定空隙；此时，液体在气压的作用下逐渐进入送液管路42中并沿送液管路42、第一支路通道4142、主路通道4141以及第二支路通道4143流向出液管路43，该过程中阀针412与主路通道4141之间形成的微小间隙构成了液体的流通阻力，达到了控制液体的流量和/或流速的目的。进一步的，通过调节针阀组件41中阀针412的开度及气体压力，即可调节流量控制系统100流出的液体的流量/流速，且本发明的流量控制系统100的流量控制精度可达到0.01mL/min，适用于精度要求较高的领域。

请参阅图3所示，本发明还提供了一种实验装置200，该实验装置200包括反应装置210及用于向反应装置210输入液体的流量控制系统，且该流量控制系统为前述的流量控制系统100。具体来讲，流量控制系统100的出液管路43连接在反应装置210上，且与反应装置210连通设置，以向反应装置210中导入反应需要的反应液体。进一步的，由于本发明的流量控制系统100主要由储液装置1和流量控制装置4组成，因此流量控制系统100的大小可在保证液体流速的情况下，根据实验装置200的需要进行调节，使得本发明的实验装置200既具有较高的液体流量控制精度，同时具有较小的体积，使得实验装置200适于实用。

综上所述，本发明的流量控制系统100通过设置与储液装置1管路连接的流量控制装置4及与储液装置1连通设置的进气管路2，从而在针阀组件41和进气管路2输入的气体气压的共同作用下，可控制流量控制系统100中的液体流出，且可通过调节针阀组件41的开度及储液装置1中的气压控制液体流出时的流量/流速，以精准地保证液体小流量、小流速的输出。同时，本发明的流量控制系统100的结构简单，且可根据需要对流量控制系统100的大小进行调节，使得使用该流量控制系统100的实验装置200的占用空间小且流量控制准确，有效保证了实验装置200中实验结果的准确性，同时降低了实验装置200进行实验的成本。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种流量控制系统，包括储液装置、进气管路及进液管路，其特征在于：还包括流量控制装置，所述流量控制装置与所述储液装置连接设置，所述流量控制装置包括针阀组件、连接在所述针阀组件上的送液管路和出液管路；气体经所述进气管路进入所述储液装置中，使得储液装置中产生正压，以带动经由进液管路进入所述储液装置中的液体进入送液管路，并在所述针阀组件的协同作用下经所述出液管路排出。

2.根据权利要求1所述的流量控制系统，其特征在于：所述储液装置上方还设有气压表，以检测储液装置内部的气体压力。

3.根据权利要求1所述的流量控制系统，其特征在于：所述针阀组件包括连接在所述储液装置上且与所述储液装置密封连接的阀体、收容在所述阀体内的阀针以及连接在所述阀针上的阀针旋钮，旋转所述阀针旋钮，以带动所述阀针向上滑动一定距离，以便储液装置中的液体在气体压力的作用下进入所述送液管路，并经所述出液管路排出。

4.根据权利要求3所述的流量控制系统，其特征在于：所述阀体还设有与所述储液装置连通设置的收容通道，所述收容通道包括用于收容所述阀针的主路通道以及连接在所述主路通道上的第一支路通道和第二支路通道，所述第一支路通道与所述送液管路连通设置，所述第二支路通道与所述出液管路连通设置。

5.根据权利要求4所述的流量控制系统，其特征在于：所述阀针的一端与所述阀针旋钮固定连接、另一端收容在所述主路通道内并抵接在所述第一支路通道与所述主路通道的连接位置处；旋转所述阀针旋钮，所述阀针沿主路通道向上滑动，以开启所述第一支路通道，使得所述储液装置中的液体在气体压力的作用下进入所述送液管路，并自所述出液管路中流出。

6.根据权利要求4所述的流量控制系统，其特征在于：所述第一支路通道与所述主路通道具有相同的延伸方向，且所述第一支路通道的直径小于所述主路通道的直径，所述第二支路通道与所述主路通道呈夹角设置。

7.根据权利要求4所述的流量控制系统，其特征在于：所述送液管路收容在所述储液装置中，所述送液管路的一端与所述收容通道连通设置、另一端伸入所述储液装置的底部。

8.根据权利要求1所述的流量控制系统，其特征在于：所述进气管路设置在所述储液装置的上方，包括进气端、出气端及位于所述进气端与出气端之间的第一阀门，所述出气端与所述储液装置连通设置，所述第一阀门用于控制气体经出气端进入所述储液装置中。

9.根据权利要求1所述的流量控制系统，其特征在于：所述进液管路设置在所述储液装置上并与所述储液装置相连通，所述进液管路上设有第二阀门，所述第二阀门用于封闭所述进液管路，以保证所述储液装置的密封性。

10.一种实验装置，包括反应装置及用于向所述反应装置输入反应液体的流量控制系统，其特征在于：所述流量控制系统为权利要求1～9中任一项所述的流量控制系统。