CN112007529A - 一种标准混合气体制备装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种标准混合气体制备装置，涉及标准混合气体制备技术领域，包括原料气供气装置、平衡气供气装置、混合气选通暂存装置以及混合气输出装置，原料气供气装置与平衡气供气装置的出气端均与混合气选通暂存装置的进气端相连通，混合气选通暂存装置的出气端与混合气输出装置的进气端相连通；还包括原料气通道吹扫清洗装置、混合气输入通道吹扫清洗装置、混合气输出通道吹扫清洗装置。本发明在原料气进气处、混合气输入和输出过程中分别设置原料气通道吹扫清洗装置、混合气输出通道吹扫清洗装置与混合气输入通道吹扫清洗装置，每一次通气混合时可对通道进行吹扫清洗，最大化的减少通道内的杂质，大大提高标准混合气体量值的精准度。

Description

一种标准混合气体制备装置

技术领域

本发明涉及标准混合气体制备技术领域，更具体地说，它涉及一种标准混合气体制备装置。

背景技术

标准混合气体是用一种高纯气体作稀释气(又称平衡气或背景气),再添加一种或几种其它的高纯气体(又称组分气或掺杂气)配制而成。标准混合气体中组分的含量可以从1×10-6到50％范围内任意选择，标准气体的配制方法主要有称量法、分压法、体积法、渗透法、饱和法、电解法、指数稀释法、流量比混合法等，从气体动力学的角度分为静态配气法和动态配气法。静态配气法是把一定量的气态或蒸气态的原料气体加入已知容积的容器中，再充入稀释气体，混匀制得。这种配气法的优点是设备简单、操作容易，但因有些气体化学性质较活泼，长时间与容器壁接触可能发生化学反应，适用于活泼性较差且用量不大的标准气体的配制。动态配气法是使已知浓度的原料气体与稀释气体按恒定比例连续不断地进入混合气混合，从而可以连续不断地配制并供给一定浓度的标准气体。这种方法缺点是所用仪器设备较静态配气法复杂。

无论是采用压力法，体积法或称量法制备瓶装标准气体，均需通过下列过程实现。充装-滚动混匀-分析检测-给出量值(检验报告或标准物质证书)。通过压力法/体积法或称量法实现混合气体充装已不再是难题，只要具备高精度的压力表和高精度的称量天平、充装是很容易实现的。如何使标准气体量值准确和有效，是所有标准气体制造商和研究机构面临的任务。

基于上述问题，需要提出一种能提高气体量值准确度的标准混合气体制备装置。

发明内容

针对实际运用中这一问题，本发明目的在于提出一种标准混合气体制备装置，具体方案如下：

一种标准混合气体制备装置，包括原料气供气装置、平衡气供气装置、混合气选通暂存装置以及混合气输出装置，所述原料气供气装置的出气端、所述平衡气供气装置的出气端相连通，且所述原料气供气装置与所述平衡气供气装置的出气端均与所述混合气选通暂存装置的进气端相连通，所述混合气选通暂存装置的出气端与所述混合气输出装置的进气端相连通；

还包括原料气通道吹扫清洗装置、混合气输入通道吹扫清洗装置、混合气输出通道吹扫清洗装置，所述原料气通道吹扫清洗装置安装于所述原料气供气装置上，所述混合气输入通道吹扫清洗装置安装于所述原料气供气装置、所述平衡气供气装置的出气端与所述混合气选通暂存装置的进气端之间，所述混合气输出通道吹扫清洗装置安装于所述混合气选通暂存装置与所述混合气输出装置之间。

进一步的，所述原料气供气装置包括原料气气瓶、原料气通道，以及通过所述原料气通道依次与所述原料气气瓶连接的原料气减压阀、第一压力表、第一压力传感器、第一过滤器、原料气压力稳定装置与原料气质量流量计；

所述原料气气瓶设置有多组，每组所述原料气气瓶均分别通过独立的所述原料气通道与所述原料气减压阀连通，且每组连接所述原料气气瓶的原料气通道通道上均设有原料气阀；

所述原料气通道吹扫清洗装置设置于所述原料气阀与所述原料气减压阀之间。

进一步的，所述平衡气供气装置包括平衡气气瓶、平衡气通道，以及通过所述平衡气通道依次连接与所述平衡气气瓶连接的调压器、第二压力表、第二过滤器、平衡气压力稳定装置与平衡气质量流量计；

所述平衡气气瓶上设置有平衡气开关；

所述平衡气气瓶另一端还设置有单向阀、压力泵与气体纯化器。

进一步的，所述混合气选通暂存装置通过混合气输入通道与所述原料气通道、平衡气通道连通，所述混合气输入通道上设置有混合气压力稳定装置；

所述混合气选通暂存装置包括多组暂存罐，每组所述暂存罐均通过独立的所述混合气输入通道与所述混合气压力稳定装置连接，且每组连接所述暂存罐的混合气输入通道上均设置有混合气输入阀和第三传感器；

每组所述暂存罐的出气端均独立连接有混合气输出通道，且每个所述混合气输出通道上均设置有混合气输出阀；

所述混合气输入通道吹扫清洗装置设置于所述混合气压力稳定装置与多组所述暂存罐之间。

进一步的，所述混合气输出装置包括混合气瓶、所述混合气输出通道，以及通过所述混合气输出通道与所述混合气瓶依次连接的依次连接混合气阀与稳压阀；

所述混合气输出装置还包括称量天平，所述混合气瓶设置于所述称量天平上；

所述混合气输出通道吹扫清洗装置安装于所述混合气输出阀与所述稳压阀之间。

进一步的，所述原料气通道吹扫清洗装置、所述混合气输入通道吹扫清洗装置与所述混合气输出通道吹扫清洗装置均包括放空球阀、真空阀与真空泵，所述真空阀与所述真空泵设置于同一侧。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明中，通过在原料气进气处、混合气输入和输出过程中分别设置原料气通道吹扫清洗装置、混合气输出通道吹扫清洗装置与混合气输入通道吹扫清洗装置，可以在每一次通气混合时对通道进行吹扫清洗，最大化的减少通道内的杂质，以保证原料气与平衡气混合时不会受到影响，大大提高标准混合气体量值的精准度；

另外，本发明采用多通道原料气进料以及多通道混合气暂存，利用同一配制装置能够配制出不同种类的标准混合气体，并将配置好的标准混合气体暂存，方便使用，大大提高了装置的配制效率。

附图说明

图1为本发明的原理框图；

图2为本发明中各部件的连接结构示意图。

附图标记：1、原料气供气装置；11、原料气气瓶；12、原料气通道；13、原料气减压阀；14、第一压力表；15、第一压力传感器；16、第一过滤器；17、原料气压力稳定装置；18、原料气质量流量计；19、原料气阀；2、平衡气供气装置；21、平衡气气瓶；22、平衡气通道；23、调压器；24、第二压力表；25、第二过滤器；26、平衡气压力稳定装置；27、平衡气质量流量计；28、平衡气开关；29、单向阀；210、压力泵；211、气体纯化器；3、混合气选通暂存装置；31、混合气输入通道；32、混合气压力稳定装置；33、暂存罐；34、混合气输入阀；35、第三传感器；36、混合气输出通道；37、混合气输出阀；4、混合气输出装置；41、混合气瓶；42、混合气阀；43、稳压阀；44、称量天平；5、原料气通道吹扫清洗装置；6、混合气输出通道吹扫清洗装置；7、混合气输入通道吹扫清洗装置；8、放空球阀；9、真空阀；10、真空泵。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。

如图1所示，一种标准混合气体制备装置，用于精准制备标准混合气体，包括原料气供气装置1、平衡气供气装置2、混合气选通暂存装置3以及混合气输出装置4。

原料气供气装置1的出气端、平衡气供气装置2的出气端相连通，且原料气供气装置1与平衡气供气装置2的出气端均与混合气选通暂存装置3的进气端相连通，原料气供气装置1输送原料气，平衡气供气装置2输送平衡气，原料气与平衡气混合后到达混合气选通暂存装置3内暂存，混合气选通暂存装置3的出气端与混合气输出装置4的进气端相连通，最后，根据实际需要，将混合气选通暂存装置3内的标准混合气体通过混合气输出装置4输出，以供使用。

还包括原料气通道吹扫清洗装置5、混合气输入通道吹扫清洗装置7、混合气输出通道吹扫清洗装置6，原料气通道吹扫清洗装置5安装于原料气供气装置1上，用于对原料气供气装置1上的通道进行吹扫清洗，降低通道内杂质对下一次原料气纯度的干扰；混合气输入通道吹扫清洗装置7安装于原料气供气装置1、平衡气供气装置2的出气端与混合气选通暂存装置3的进气端之间，混合气输出通道吹扫清洗装置6安装于混合气选通暂存装置3与混合气输出装置4之间，混合气输入通道吹扫清洗装置7和混合气输出通道吹扫清洗装置6共同作用，以降低通道内杂质对下一次混合气。

如图2所示，原料气供气装置1包括原料气气瓶11、原料气通道12，以及通过原料气通道12依次与原料气气瓶11连接的原料气减压阀13、第一压力表14、第一压力传感器15、第一过滤器16、原料气压力稳定装置17与原料气质量流量计18。

原料气气瓶11设置有多组，每组原料气气瓶11均分别通过独立的原料气通道12与原料气阀19连通，且每组连接原料气气瓶11的原料气通道12上均设有原料气阀19。

原料气经原料气气瓶11，依次原料气减压阀13、第一压力表14、第一压力传感器15、第一过滤器16、原料气压力稳定装置17与原料气质量流量计18与平衡气相混合。

原料气通道吹扫清洗装置5设置于原料气阀19与原料气减压阀13之间。由于原料气气瓶11设置有多组，可实现不同标准混合气体的配制，并且原料气通道吹扫清洗装置5的设置，在进行下一次气体混合工序时，利用原料气通道吹扫清洗装置5对原料气通道12进行清洗，以保证通道内杂质的最小化，大大提高下一次标准混合气体的量值的精准度。

平衡气供气装置2包括平衡气气瓶21、平衡气通道22，以及通过平衡气通道22依次连接与平衡气气瓶21连接的调压器23、第二压力表24、第二过滤器25、平衡气压力稳定装置26与平衡气质量流量计27。

平衡气气瓶21上设置有平衡气开关28。

平衡气气瓶21另一端还设置有单向阀29、压力泵210与气体纯化器211。

平衡气从气体纯化器211输入，经纯化后，经压力泵210输送至平衡气气瓶21，平衡气气瓶21内的平衡气依次经调压器23、第二压力表24、第二过滤器25、平衡气压力稳定装置26与平衡气质量流量计27与原料气混合。

混合气选通暂存装置3通过混合气输入通道31与原料气通道12、平衡气通道22连通，混合气输入通道31上设置有混合气压力稳定装置32。

混合气选通暂存装置3包括多组暂存罐33，每组暂存罐33均通过独立的混合气输入通道31与混合气压力稳定装置32连接，且每组连接暂存罐33的混合气输入通道31上均设置有混合气输入阀34和第三传感器35。

不同的混合气通过不同的混合气输入通道31进入对应的暂存罐33进行暂存，同样是为了实现不同标准混合气体的配制。

每组暂存罐33的出气端均独立连接有混合气输出通道36，且每个混合气输出通道36上均设置有混合气输出阀37。

不同的混合气体通过不同的混合气输出通道36进入对应的混合气瓶41，实现不同标准混合气体的成功配制。

混合气输入通道吹扫清洗装置7设置于混合气压力稳定装置32与多组暂存罐33之间。

混合气输入通道吹扫清洗装置7的设置，在进行下一次混合气输入时，利用混合气输入通道吹扫清洗装置7对混合气输入通道31进行清洗，以保证通道内杂质的最小化，进一步大大提高下一次标准混合气体的量值的精准度。

混合气输出装置4包括混合气瓶41、混合气输出通道36，以及通过混合气输出通道36与混合气瓶41依次连接的依次连接混合气阀42与稳压阀43。

混合气输出装置4还包括称量天平44，混合气瓶41设置于称量天平44上。

混合气瓶41用于储存配制好的混合气体，标准混合气体经混合气输出的通道输出至混合气瓶41，并经称重天平称重，以保证标准混合气体量值的精准度。

混合气输出通道吹扫清洗装置6安装于混合气输出阀37与稳压阀43之间。

混合气输出通道吹扫清洗装置6用于清洗混合气输出通道36，再进一步提高下一次标准混合气体的配制时量值的精准度。

原料气通道吹扫清洗装置5、混合气输入通道吹扫清洗装置7与混合气输出通道吹扫清洗装置6均包括放空球阀8、真空阀9与真空泵10，真空阀9与真空泵10设置于同一侧。利用放空球阀8和真空阀9、真空泵10实现通道内的吹扫清洗，最大化减少通道内的杂质。

本发明的具体实施原理为：在电脑程序的控制下，程序检测到混合气选通缓存装置的缓冲罐内气体低于设定值时，原料气供气装置1开始供气，同时平衡气供气装置2亦开始供气。两种供气装置按照程序设定的比例数值各自输出符合要求的气体，混合后经过选通，流向对应的暂存罐33储存。当暂存罐33内气体达到设定要求后，上述装置得到指令停止工作。接着程序依次对其他缓存罐轮流检测，依次依照上述过程工作，完成各个缓存罐的气体配置存储过程。最后，混合气选通输出装置按照程序指令，开通对应缓存罐，输出要求的标准混合气体，由天平称量后即可完成配制。过程中，由原料气通道吹扫清洗装置、混合气输出通道吹扫清洗装置与混合气输入通道吹扫清洗装置，可以在每一次通气混合时对通道进行吹扫清洗，最大化的减少通道内的杂质，以保证原料气与平衡气混合时不会受到影响，大大提高标准混合气体量值的精准度。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种标准混合气体制备装置，其特征在于，包括原料气供气装置(1)、平衡气供气装置(2)、混合气选通暂存装置(3)以及混合气输出装置(4)，所述原料气供气装置(1)的出气端、所述平衡气供气装置(2)的出气端相连通，且所述原料气供气装置(1)与所述平衡气供气装置(2)的出气端均与所述混合气选通暂存装置(3)的进气端相连通，所述混合气选通暂存装置(3)的出气端与所述混合气输出装置(4)的进气端相连通；

还包括原料气通道吹扫清洗装置(5)、混合气输入通道吹扫清洗装置(7)、混合气输出通道吹扫清洗装置(6)，所述原料气通道吹扫清洗装置(5)安装于所述原料气供气装置(1)上，所述混合气输入通道吹扫清洗装置(7)安装于所述原料气供气装置(1)、所述平衡气供气装置(2)的出气端与所述混合气选通暂存装置(3)的进气端之间，所述混合气输出通道吹扫清洗装置(6)安装于所述混合气选通暂存装置(3)与所述混合气输出装置(4)之间。

2.根据权利要求1所述的标准混合气体制备装置，其特征在于，所述原料气供气装置(1)包括原料气气瓶(11)、原料气通道(12)，以及通过所述原料气通道(12)依次与所述原料气气瓶(11)连接的原料气减压阀(13)、第一压力表(14)、第一压力传感器(15)、第一过滤器(16)、原料气压力稳定装置(17)与原料气质量流量计(18)；

所述原料气气瓶(11)设置有多组，每组所述原料气气瓶(11)均分别通过独立的所述原料气通道(12)与所述原料气减压阀(13)连通，且每组连接所述原料气气瓶(11)的原料气通道(12)上均设有原料气阀(19)；

所述原料气通道吹扫清洗装置(5)设置于所述原料气阀(19)与所述原料气减压阀(13)之间。

3.根据权利要求2所述的标准混合气体制备装置，其特征在于，所述平衡气供气装置(2)包括平衡气气瓶(21)、平衡气通道(22)，以及通过所述平衡气通道(22)依次连接与所述平衡气气瓶(21)连接的调压器(23)、第二压力表(24)、第二过滤器(25)、平衡气压力稳定装置(26)与平衡气质量流量计(27)；

所述平衡气气瓶(21)上设置有平衡气开关(28)；

所述平衡气气瓶(21)另一端还设置有单向阀(29)、压力泵(210)与气体纯化器(211)。

4.根据权利要求3所述的标准混合气体制备装置，其特征在于，所述混合气选通暂存装置(3)通过混合气输入通道(31)与所述原料气通道(12)、平衡气通道(22)连通，所述混合气输入通道(31)上设置有混合气压力稳定装置(32)；

所述混合气选通暂存装置(3)包括多组暂存罐(33)，每组所述暂存罐(33)均通过独立的所述混合气输入通道(31)与所述混合气压力稳定装置(32)连接，且每组连接所述暂存罐(33)的混合气输入通道(31)上均设置有混合气输入阀(34)和第三传感器(35)；

每组所述暂存罐(33)的出气端均独立连接有混合气输出通道(36)，且每个所述混合气输出通道(36)上均设置有混合气输出阀(37)；

所述混合气输入通道吹扫清洗装置(7)设置于所述混合气压力稳定装置(32)与多组所述暂存罐(33)之间。

5.根据权利要求4所述的标准混合气体制备装置，其特征在于，所述混合气输出装置(4)包括混合气瓶(41)、所述混合气输出通道(36)，以及通过所述混合气输出通道(36)与所述混合气瓶(41)依次连接的依次连接混合气阀(42)与稳压阀(43)；

所述混合气输出装置(4)还包括称量天平(44)，所述混合气瓶(41)设置于所述称量天平(44)上；

所述混合气输出通道吹扫清洗装置(6)安装于所述混合气输出阀(37)与所述稳压阀(43)之间。

6.根据权利要求1所述的标准混合气体制备装置，其特征在于，所述原料气通道吹扫清洗装置(5)、所述混合气输入通道吹扫清洗装置(7)与所述混合气输出通道吹扫清洗装置(6)均包括放空球阀(8)、真空阀(9)与真空泵(10)，所述真空阀(9)与所述真空泵(10)设置于同一侧。

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