CN110624426A - 气体混合装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种气体混合装置，包括至少两条气体输入管道、混合器、流量计以及试验箱，每条气体输入管道上均设有第一阀门，第一阀门用于调节气体输入管道的开度。每条气体输入管道均连通于混合器。每条气体输入管道上均设有流量计，流量计位于第一阀门和混合器之间。混合器的远离气体输入管道的一端连通于试验箱，用于向试验箱提供混合气体。在本实施例提供的气体混合装置中可以根据流量计显示的气体流量来调节第一阀门，进而调节气体输入管道的开度，最终达到试验要求的气体流量，有利于精确控制混合气体比例。另外，该气体混合装置内不存在价格昂贵的仪器，装置实用性高，节约设备成本，装置操作也很方便简单。
Description
技术领域
本发明涉及气体混合技术领域，特别是涉及一种气体混合装置。
背景技术
六氟化硫(SF6)由于具有极强的电气绝缘强度，被广泛使用在各类气体绝缘组合电器中。但由于六氟化硫会导致温室效应，同时六氟化硫在使用过程中产生的一些产物具有一定毒性与腐蚀性。因此，电力行业中开发新型气体绝缘介质用以替代六氟化硫。比如，采用一些大分子碳氟化合物(如CF3I、C4F7N、C5F10O、C6F12O)和干燥空气、氮气等混合使用来替代六氟化硫。另外，为确保生产、维护人员安全，需对这一类六氟化硫的替代气体进行生物毒性试验。
目前，在进行生物毒性试验时所常用的配气方式为将不同气体通入配气仪内，配气仪通过控制电磁阀实现混合比及流量的控制。但市场上的配气仪价格昂贵，导致试验成本增加。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种混合气体比例可调控且节约设备成本的气体混合装置。
一种气体混合装置，包括：
至少两条气体输入管道，所述气体输入管道上设有第一阀门，所述第一阀门用于调节所述气体输入管道的开度；
混合器，所述气体输入管道均连通于所述混合器；
流量计，所述流量计为至少两个，至少两个所述流量计一一对应设置于至少两条所述气体输入管道上，所述流量计位于所述第一阀门和所述混合器之间；以及
试验箱，所述混合器的远离所述气体输入管道的一端连通于所述试验箱，用于向所述试验箱提供混合气体。
下面进一步对技术方案进行说明：
在其中一个实施例中，所述混合器包括壳体和设于所述壳体内的螺旋条，所述螺旋条的长度方向和所述壳体的长度方向相同，所述螺旋条的边缘贴合于所述壳体的内壁。
在其中一个实施例中，所述气体混合装置还包括用于储存气体的气瓶，所述气瓶为至少两个，所述气瓶和所述气体输入通道一一对应设置，所述气瓶连通于所述气体输入管道的远离所述混合器的一端。
在其中一个实施例中，所述气体输入管道上还设有第二阀门，所述第二阀门设于所述流量计和所述混合器之间；所述气体混合装置还包括循环管道，所述循环管道的一端连通于所述气瓶，所述循环管道的另一端连通于所述气体输入管道且所述另一端位于所述流量计和所述第二阀门之间；所述循环管道上设有第三阀门。
在其中一个实施例中，所述气体混合装置还包括储气罐，所述储气罐包括进气端和出气端，所述进气端朝向地面设置，所述混合器远离所述气体输入管道的一端和所述进气端连通；所述出气端远离地面设置，所述出气端连通于所述试验箱。
在其中一个实施例中，所述储气罐为球形。
在其中一个实施例中，所述气体混合装置还包括气体混合管道，所述混合器通过所述气体混合管道连通于所述进气端。
在其中一个实施例中，所述气体混合装置还包括气体输出管道，所述出气端通过所述气体输出管道连通于所述试验箱。
在其中一个实施例中，所述气体混合装置还包括第四阀门，所述第四阀门设于所述气体输出管道上。
在其中一个实施例中，所述气体输入管道、所述气体混合管道、所述气体输出管道、所述混合器、所述储气罐的内表面均设有特氟龙涂层。
上述气体混合装置，至少具有以下有益效果：
在本实施例提供的气体混合装置中，不同的气体分别从各自的气体输入管道依次经过第一阀门、流量计到达混合器内进行混合，混合气体流入试验箱用于试验之用。其中，第一阀门可调节气体输入管道的开度，流量计可以测量气体流量，即可以根据流量计显示的气体流量来调节第一阀门，进而调节气体输入管道的开度，最终达到试验要求的气体流量，有利于精确控制混合气体比例。
另外，本实施例提供的气体混合装置内不存在价格昂贵的仪器，装置实用性高，节约设备成本，装置操作也很方便简单。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的气体混合装置的结构示意图；
图2为本发明一实施例提供的混合器的结构示意图。
附图标记说明：100、气体输入管道；110、第一阀门；120、第二阀门；200、混合器；210、壳体；211、第一开口；220、螺旋条；230、阀门接口；300、流量计；400、气体混合管道；500、气瓶；600、试验箱；700、储气罐；710、进气端；720、出气端；800、气体输出管道；810、第四阀门；900、循环管道；910、第三阀门。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”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。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
本实施例提供了一种气体混合装置，具有混合气体比例可调控且节约设备成本的优点，以下将结合附图进行详细说明。
在一个实施例中，请参阅图1，一种气体混合装置，包括至少两条气体输入管道100、混合器200、流量计300以及试验箱600，气体输入管道100上设有第一阀门110，第一阀门110用于调节气体输入管道100的开度。气体输入管道100均连通于混合器200。流量计300为至少两个，至少两个流量计300一一对应设置于至少两条气体输入管道100上，流量计300位于第一阀门110和混合器200之间。混合器200的远离气体输入管道100的一端连通于试验箱600，用于向试验箱600提供混合气体。
在本实施例提供的气体混合装置中，不同的气体分别从各自的气体输入管道100依次经过第一阀门110、流量计300到达混合器200内进行混合，混合气体流入试验箱600用于试验之用。其中，第一阀门110可调节气体输入管道100的开度，流量计300可以测量气体流量，即可以根据流量计300显示的气体流量来调节第一阀门110，进而调节气体输入管道100的开度，最终达到试验要求的气体流量，有利于精确控制混合气体比例。
另外，在进行生物毒性试验时，传统的配气方式为将不同气体通入配气仪内，配气仪通过控制电磁阀实现混合比及流量的控制。市场上的配气仪价格昂贵，导致试验成本增加。但是，本实施例提供的气体混合装置内不存在价格昂贵的仪器，装置实用性高，节约设备成本，装置操作起来也很方便简单。
在一个实施例中，请参阅图1和图2，混合器200包括壳体210和设于壳体210内的螺旋条220，螺旋条220的长度方向和壳体210的长度方向相同，螺旋条220的边缘贴合于壳体210的内壁。不同种类的气体在经过壳体210内的螺旋条220时，气体分子的运动路径和运动方向由于螺旋条220的阻挡而不停地变化，加剧了气体分子的混乱运动，有利于促进不同种类的气体混合在一起。此外，螺旋条220的边缘贴合于壳体210的内壁，可以防止气体从螺旋条220之外的缝隙流出而没有和其他气体混合，保证所有气体均经过螺旋条220，进一步促进不同气体的均匀混合。进一步地，螺旋条220的长度和壳体210的长度相等，如此可以最大限度地利用壳体210的内部空间，增加气体在螺旋条220内的运行路径和碰撞时间，提高多种气体在混合器200内的混合效果，使得气体混合地更加均匀。其中，螺旋条220包括多个螺旋，每个螺旋为环形的板状结构，每个板状结构沿厚度方向的侧壁贴合于壳体210的内壁，板状结构还包括垂直于厚度方向的平面。该平面朝向气体进入混合器200的方向设置，使得绝大部分的气体碰撞到平面上，加剧气体分子的混乱运动，有利于促进不同种类的气体混合均匀。
具体地，请参阅图1，壳体210的一端上设有第一开口211，第一开口211处安装有多通阀门接口230，这些阀门接口230和气体输入管道100相连通。以下以气体输入管道100为两条来进行详细说明：气体输入管道100包括第一条气体输入管道100和第二条气体输入管道100，第一条气体输入管道100和第二条气体输入管道100上均依次设置了第一阀门110、流量计300，最后均连通于混合器200。其中，混合器200的第一开口211处设置的阀门接口230采用三通接口。该三通接口远离第一开口211的另外两个接口分别连通于第一条气体输入管道100和第二条气体输入管道100。混合器200的壳体210相对于第一开口211设置的另一端连通于试验箱600。进一步地，混合器200的壳体210为长管状，螺旋条220的长度和混合器200的壳体210长度相等。在进行生物毒性试验时，混合器200的壳体210长度取值范围为0.4米至1米。对应地，螺旋条220的螺旋圈数为8至15圈。壳体210的长度或螺旋条220的长度均不可过短，否则会导致气体在混合器200内的时间和路径太短，使得不同种类的气体没有达到气体混合的预期效果。壳体210和螺旋条220的长度也不可过长，过长的壳体210和螺旋条220将导致整个气体混合装置过大，同时也增加了设备成本。
进一步地，请参阅图1，螺旋条220的多个螺旋可以均匀排布，也可以非均匀排布。因为混合气体中的每一种气体在经过螺距的位移是一样的，可以认为每种气体在螺旋槽内的运动变化是相同的，所以螺旋是否均匀排布对气体的混合效果影响不大。
在一个实施例中，请参阅图1，气体混合装置还包括用于储存气体的气瓶500，气瓶500为至少两个，气瓶500连通于气体输入管道100的远离混合器200的一端，气瓶500和气体输入管道一一对应设置用于对气体输入管道100内供气。
进一步地，请参阅图1，气体输入管道100上还设有第二阀门120，第二阀门120设于流量计300和混合器200之间。气体混合装置还包括循环管道900，循环管道900的一端连通于气瓶500，循环管道900的另一端连通于气体输入管道100。循环管道900的另一端位于流量计300和第二阀门120之间。其中，循环管道900上设有第三阀门910。在气体混合装置混合气体的过程中，首先需要进行流量调试阶段，使得气体输入管道100内的气体达到试验所需要的流量。流量调试阶段的具体过程如下：首先，关闭第二阀门120，打开第一阀门110和第三阀门910。再打开气瓶500的开关，使得气体进入气体输入管道100。此时，需要观察流量计300的读数并判断气体流量是否符合试验要求。若气体流量符合试验要求，则关闭第三阀门910，打开第二阀门120，使得气体从第三阀门910进入混合器200内进行混合。若气体流量不符合试验要求，则继续关闭第二阀门120，打开第三阀门910，使得经过流量计300的气体通过循环管道900回到气瓶500内；此时还需要不断调节第一阀门110来改变气体输入管道100的开度，并观察流量计300的读数直至流量计300读数符合试验要求。在流量符合试验要求后，则关闭第三阀门910，打开第二阀门120，使得气体进入混合器200内混合。在流量调试阶段，循环管道900的设置有利于将流量不符合试验要求的气体重新导回气瓶500中，减少气体的浪费，提高气体的利用率，还可以防止气体泄露，确保试验人员的安全性。
在一个实施例中，请参阅图1，气体混合装置还包括储气罐700，储气罐700包括进气端710和出气端720。进气端710朝向地面设置，混合器200远离气体输入管道100的一端和进气端710连通。出气端720远离地面设置，出气端720连通于试验箱600。这样，气体从气体输入管道100进入混合器200混合完毕后，又因为混合器200的远离气体输入管道100的一端和储气罐700的进气端710连通，则混合好的气体会进入储气罐700的进气端710并储存在储气罐700内。储气罐700内储存的混合好的气体还可以通过储气罐700的出气端720进入试验箱600，用于试验之用。进一步地，储气罐700的进气口位于储气罐700的底端，出气口位于储气罐700的顶端，气体在进入储气罐700后由于惯性作用向上流动，又在重力作用下不断向下沉积，形成对流，进一步促进气体混合，提高了气体的混合效率。
具体地，参阅图1，储气罐700为球形。球形储气罐700与其他形状的容器相比，其主要优点是：球形储气罐700受力均匀。在同样壁厚条件下，球形储气罐700的承载能力最高。在相同内压条件下，球形储气罐700所需要壁厚仅为同直径、同材料的圆筒形容器壁厚的1/2。在相同容积条件下，球形储气罐700的表面积最小，由于壁厚、表面积小等原因，一般要比圆筒形容器节约30％～40％的材料。另外，球形储气罐700保证了混合气体在储气罐700内能够均匀分散开来，有利于提高混合气体的混合效果。
进一步地，当混合器200的壳体210长度范围为0.4至1米时，则与之相匹配的球形储气罐700的直径范围为0.5米至0.8米。可以理解的是，储气罐700的容器大小和混合器200的大小相匹配，储气罐700的大小也根据试验箱600的大小来确定。一般，储气罐700的大小为试验箱600的体积的二倍。
在一个实施例中，请参阅图1，气体混合装置还包括气体混合管道400，混合器200通过气体混合管道400连通于进气端710。混合器200内混合好的气体在气体混合管道400内流动，有利于气体进一步在气体混合管道400内混合均匀，并且混合好的气体还可以通过气体混合管道400流到储气罐700的进气端710。
在一个实施例中，请参阅图1，气体混合装置还包括气体输出管道800，储气罐700的出气端720通过气体输出管道800连通于试验箱600。储气罐700内的气体经过气体输出管道800输运至试验箱600。进一步地，气体混合装置还包括第四阀门810，第四阀门810设于气体输出管道800上。当需要进行试验时，打开第四阀门810，储气罐700内的混合气体依次经过储气罐700的出气端720、气体输出管道800流到试验箱600内。当不需要进行试验时，只需关闭第四阀门810，气体输出管道800被切断，储气罐700的混合气体则不能输运到试验箱600内进行试验之用。可以理解的是，除了采用在气体输运管道上设置第四阀门810的方法外，也可以在储气罐700的出气端720设置开关。该开关用于控制出气端720的开闭，如此即可控制气体是否从储气罐700输运至试验箱600。
以下对气体混合过程做详细说明：
第一步，调试气体的流量大小，直至满足试验要求。具体地，关闭第二阀门120，打开第一阀门110和第三阀门910，使得气瓶500、气体输入管道100以及循环管道900形成一个循环回路。之后打开气瓶500的开关，气瓶500内的气体进入气体输入管道100、循环管道900回到气瓶500。此时，需要观察流量计300的读数并判断气体流量是否符合试验要求。若气体流量不符合试验要求，则继续保持第二阀门120关闭、第三阀门910发开的状态，此时还需要不断调节第一阀门110来改变气体输入管道100的开度，并观察流量计300的读数直至气体流量符合试验要求。在流量符合试验要求后，则关闭第三阀门910，打开第二阀门120，即切断气体循环回路，使得气体从气体输入管道100流到混合器200内进行混合。若气体流量符合试验要求，则关闭第三阀门910，打开第二阀门120，使得气体从第三阀门910进入混合器200内进行混合。在流量调试阶段，循环回路的设计有利于将流量不符合试验要求的气体重新导回气瓶500中，减少气体的浪费，提高气体的利用率，还可以防止气体泄露，确保试验人员的安全性。
第二步，保持第四阀门810为打开状态，混合器200内混合好的气体依次经过气体混合管道400、储气罐700的进气端710、储气罐700的出气端720以及气体输出管道800，最后进入试验箱600。本实施例提供的气体混合装置采用多条管道和阀门的配合即可实现气体混合，该气体混合装置不存在价格昂贵的仪器，装置实用性高，节约设备成本，装置操作起来也很方便简单。
进一步地，气体输入管道100、气体混合管道400、气体输出管道800、混合器200、储气罐700的内表面均设有特氟龙涂层。特氟龙又称聚四氟乙烯(Poly tetrafluoroethylene，简写为PTFE)，聚四氟乙烯具有极高的耐化学腐蚀性能，例如在浓硫酸、硝酸、盐酸，甚至在王水中煮沸，其重量及性能均无变化，也几乎不溶于绝大多数的溶剂。聚四氟乙烯不吸潮，不燃，对氧、紫外线均极稳定，所以具有优异的耐候性。如此，在气体输入管道100、气体混合管道400、气体输出管道800、混合器200、储气罐700的内表面涂上特氟龙涂层，可以有效避免气体在混合过程中腐蚀管道、储气罐700等，从而导致气体的消耗，最终影响影响试验的准确性。同时，还有利于延长管道和储气罐700等试验仪器的使用寿命。同理，气瓶500、试验箱600的内部也涂有特氟龙材料。
在本实施例提供的气体混合装置中，不同的气体分别从各自的气体输入管道100依次经过第一阀门110、流量计300到达混合器200内进行混合，混合气体流入试验箱600用于试验之用。其中，第一阀门110可调节气体输入管道100的开度，流量计300可以测量气体流量，即可以根据流量计300显示的气体流量来调节第一阀门110，进而调节气体输入管道100的开度，最终达到试验要求的气体流量，有利于精确控制混合气体比例。
另外，本实施例提供的气体混合装置内不存在价格昂贵的仪器，装置实用性高，节约设备成本，装置操作也很方便简单。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种气体混合装置，其特征在于，包括：
至少两条气体输入管道，所述气体输入管道上设有第一阀门，所述第一阀门用于调节所述气体输入管道的开度；
混合器，所述气体输入管道均连通于所述混合器；
流量计，所述流量计为至少两个，至少两个所述流量计一一对应设置于至少两条所述气体输入管道上，所述流量计位于所述第一阀门和所述混合器之间；以及
试验箱，所述混合器的远离所述气体输入管道的一端连通于所述试验箱，用于向所述试验箱提供混合气体。
2.根据权利要求1所述的气体混合装置，其特征在于，所述混合器包括壳体和设于所述壳体内的螺旋条，所述螺旋条的长度方向和所述壳体的长度方向相同，所述螺旋条的边缘贴合于所述壳体的内壁。
3.根据权利要求1所述的气体混合装置，其特征在于，还包括用于储存气体的气瓶，所述气瓶为至少两个，所述气瓶和所述气体输入通道一一对应设置，所述气瓶连通于所述气体输入管道的远离所述混合器的一端。
4.根据权利要求3所述的气体混合装置，其特征在于，所述气体输入管道上还设有第二阀门，所述第二阀门设于所述流量计和所述混合器之间；所述气体混合装置还包括循环管道，所述循环管道的一端连通于所述气瓶，所述循环管道的另一端连通于所述气体输入管道且所述另一端位于所述流量计和所述第二阀门之间；所述循环管道上设有第三阀门。
5.根据权利要求1至4任一项所述的气体混合装置，其特征在于，还包括储气罐，所述储气罐包括进气端和出气端，所述进气端朝向地面设置，所述混合器远离所述气体输入管道的一端和所述进气端连通；所述出气端远离地面设置，所述出气端连通于所述试验箱。
6.根据权利要求5所述的气体混合装置，其特征在于，所述储气罐为球形。
7.根据权利要求5所述的气体混合装置，其特征在于，还包括气体混合管道，所述混合器通过所述气体混合管道连通于所述进气端。
8.根据权利要求5所述的气体混合装置，其特征在于，还包括气体输出管道，所述出气端通过所述气体输出管道连通于所述试验箱。
9.根据权利要求8所述的气体混合装置，其特征在于，还包括第四阀门，所述第四阀门设于所述气体输出管道上。
10.根据权利要求8所述的气体混合装置，其特征在于，所述气体输入管道、所述气体混合管道、所述气体输出管道、所述混合器、所述储气罐的内表面均设有特氟龙涂层。
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