CN201688875U - 一种微量气体计量仪 - Google Patents

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常志州
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张建英
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Abstract

一种微量气体计量仪，包括由内外两层量筒组成的容器、液位浮球开关、电磁阀、时控IC、主控IC、LCD显示屏、间断式导通浮球刻度计等相关连接管件组成；本实用新型利用排水法的原理，气体进入内筒将水排挤到外筒并使其液位升高，触发液位开关并打开电磁阀，内筒的气体通过电磁阀排出使液位平衡并触发另一浮球开关使电磁阀关闭，主控IC对其计数，计量的体积等于内筒每次排出水体积乘以计数值，间断式导通浮球刻度计用来计量外液面上升值，并计入总体积；该装置操作简单，使用方便，可重复计量，可定时存储计量数据，可准确计量厌氧发酵实验等相关领域的微量及不均匀产气。

Description

一种微量气体计量仪
一、技术领域
本实用新型涉及一种微量气体计量仪，属于一种气体产量的计量装置，尤其适宜实验室内低流量气体的准确计量。
二、背景技术
随着世界各国对可再生能源的关注，厌氧发酵产生物气技术得到了研究者们的重视。在厌氧发酵实验中，必须配备测量气体产量的装置，但实验室的发酵试验，气体的流量是非常小的，往往低于5ml/min，常规流量计的量程远大于此标准，无法测定此微量气体的流量，且不耐H2S等腐蚀性气体。对于微量气体的计量，目前有少量的国外的产品可以满足计量要求，但价格昂贵，因此，实验室产气广泛采用的气体计量通用做法是采用排水法。其装置包括集气瓶和排水瓶，反应装置产生的气体进入装满水的集气瓶，反应装置产生多少气体，就有同等体积的水被压入排水瓶，通过检测排水瓶的水量就可知反应产生的总气量，该方法简单实用，但对于连续运行的实验，以及多个实验装置来说，该装置所占空间大，集气瓶水排空后还需及时将水添满，增加了巨大工作量，导致工作效率低。
三、发明内容
要解决的技术问题：我国现有的液体置换装置不能方便与准确计量厌氧发酵实验中微量气体流量，尤其是在产气不均匀的情况下的计量对于微量气体的计量，目前有少量的国外的产品可以满足计量要求，但价格昂贵。而且对现行的实验室产气广泛采用的气体计量通用做法是采用排水法，这种方法工作繁琐，效率较低。
技术方案：
一种微量气体计量仪，由内外两层量筒组成的容器、液位浮球开关、电磁阀、时控IC、主控IC、LCD显示屏、间断式导通浮球刻度计等相关连接管件组成，两量筒通过内筒下部开口进行水流交换。气体进入内筒将水排挤到外筒并使其液位升高，触发液位开关并打开电磁阀，内筒的气体通过电磁阀排出使液位平衡并触发另一浮球开关使电磁阀关闭，主控IC对其计数，计量的体积等于内筒每次排出水体积乘以计数值，间断式导通浮球刻度计用来计量外液面上升值，并计入总体积。
该计量仪具体由一个内外两层量筒组成的容器，二个置于外筒内壁的液位浮球开关(13和14)、一个双通道常闭电磁开关阀(8)、一个时控IC(17)、一个主控IC(16)、一个LCD显示屏(18)、一个间断式导通浮球刻度计(9)、四个不同功能的按钮(19、20、21和22)及用于气路连接的相关管件装置组成；
内外两层量筒组成的容器中两量筒通过内筒下部开口进行水流交换，内筒(3)上部通过一个大盖子密封，上部大盖子设有加水、排水、通气口(4)，进气口(6)，出气口(7)以及可以使间断式导通浮球刻度计(9)正常上下移动的开口；出气口(7)与电磁阀(8)相连，电磁阀(8)常闭，内筒(3)放置在外筒(1)内，居于外筒(1)中央，导通触子(12)放置在内筒(3)上部的大盖子上，主控IC(16)与外围设备及电路均通过导线连接；
两个液位浮球开关通过控制电磁阀(8)来控制内筒(3)的气体排放，上液位浮球开关(13)位于外筒(1)上部，外液面(2)达到最高水位时触发该开关，平衡水位浮球开关(14)位于外筒(1)中下部，当外液面(2)与内液面(5)持平时触发此开关；
电磁阀(8)与出气孔(7)连接，位于两量筒上部，电磁阀(8)为常闭，在外液面(2)到达最高位触发上液位浮球开关(13)时打开，内筒(3)内气体排出，内液面(5)上升，外液面(2)下降，液面流向平衡并触发平衡水位浮球开关(14)并关闭电磁阀(8)；
间断式导通浮球刻度计(9)通过浮子漂浮在外液面(2)上，其上部穿过内筒(3)的上部大盖子并留有可以自由上下移动的空间，导通触子(12)固定于内筒(3)的上部大盖子上，浮球刻度计(9)的上面为等刻度的导通段(10)与绝缘段(11)间替，浮球刻度计(9)随外液面(2)的升降而升降，与导通触子(12)产生间替的开关信号；主控IC(16)记录上液位浮球开关(13)的开关闭合信号，然后给电磁阀(8)导通信号，再通过接收平衡水位浮球开关(14)的开关打开信号，给电磁阀(8)关闭信号；同时记录导通触子(12)的开关闭合从而算出液位上升的高度；
时控IC(17)主要工作是显示每天的时间并在LCD显示屏(18)上显示，并与内部定时器里的时间比对，如果与定时器的时间相同，则通过主控IC(16)记录下此时的气体体积(＝总气体量-上次的体积，初始的上次体积为0)，可通过调整按钮(20)设定记录总次数(最大为100次)，超过设定的记录总次数，直接冲掉距离现在时间最远的记录；
调整模式按钮(19)可设为时间调整模式、记录总次数调整模式、定时器调整模式(定时器最大设12组)，调整按钮(20)是对调整模式下的各项数值进行改变的操作，显示转换按钮(21)是当LCD显示屏节电待机时打开LCD显示屏显示，切换当前气体量显示与前期气体量显示，时间显示等功能切换，复位按钮(22)是一种清0的操作，具体是对总气体量清0，前期记录数据清0，打开电磁阀(8)恢复液面至平衡态，电磁阀(8)关闭。
内外两层量筒组成的容器为，内筒(3)内径为5cm、高16cm，上盖直径为10cm，可以盖住外筒(1)，内筒(3)口朝下，下部开口与外筒(1)进行水流交换，外筒(1)内径为8cm、高17cm，下底直径为10cm，内筒(3)倒置于外筒(1)内，内外量筒通过紧固螺栓(15)固定。
有益效果：
本实用新型通过两个简易的量筒装置，可以准确计量在厌氧发酵实验中产气的计量问题，给实验操作人员极大地减轻了工作量，同时可以应用到其他一些微量产气的计量工作中。本实用新型成本造价低、适用范围广，可广泛应用到实验室装置中，市场前景广阔。
四、附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的装置原理图。
图2是本实用新型主体的局部俯视图。
图3是图1中局部9-12的放大图。
图4是图1中两量筒装置的连接示意图。
图中1.外筒2.外液面3.内筒4.加水、排水、通气口(通气口)5.内液面6.进气口7.出气口8.常闭电磁阀9.间断式导通浮球刻度计10.导通段11.绝缘段12.导通触子13.上液位浮球开关14.平衡水位浮球开关15.紧固螺栓16.主控IC 17.时控IC 18.LCD显示屏19.调整模式按钮20.调整按钮21.显示转换按钮22.复位按钮。
五、具体实施方式
一种微量气体计量仪，该计量仪主要包括一个由两个不同规格量筒组成的气体容器，内筒(3)内径为5cm、高16cm，上盖直径为10cm，可以盖住外筒(1)，内筒(3)口朝下，下部开口与外筒(1)进行水流交换，外筒(1)内径为8cm、高17cm，下底直径为10cm，内筒(3)倒置于外筒(1)内，内外筒通过紧固螺栓(15)固定。二个置于外筒内壁的液位浮球开关(13、14)、一个双通道常闭电磁开关阀(8)、一个时控IC(17)、一个主控IC(16)、一个LCD显示屏(18)、一个间断式导通浮球刻度计(9)、四个不同功能的按钮(19、20、21、22)及用于气路连接的相关管件装置组成。内筒(3)上部通过一个大盖子密封，上部大盖子设有加水、排水、通气口(4)，进气口(6)，出气口(7)以及可以使间断式导通浮球刻度计(9)正常上下移动的开口；出气口(7)与电磁阀(8)相连，电磁阀(8)常闭，内筒(3)放置在外筒(1)内，居于外筒(1)中央，导通触子(12)放置在内筒(3)上部的大盖子上，主控IC(16)与外围设备及电路均通过导线连接。
在图1中，待测气体从进气口(6)进入内筒(3)，内筒(3)压力增大，推动内液面(5)下降，外筒(1)之外液面(2)上升，当外液面(2)到达上液位浮球开关(13)时，开关闭合信号传给主控IC(16)，主控IC(16)给常闭电磁阀(8)发出打开指令，内筒(3)内气体从出气口(7)排出，内液面(5)上升，外液面(2)下降，当内外液面(2)水位平衡时，平衡水位浮球开关(14)打开信号传给主控IC(16)，主控IC(16)给常闭电磁阀(8)闭合信号，出气口(7)关闭，主控IC(16)对其计数，计量的体积等于内筒(3)每次排出水体积乘以计数值，间断式导通浮球刻度计(9)用来计量外液面上升值，并计入总体积；并给LCD显示屏(18)显示计数结果。
在图3中，因外液面(2)的上升，推动间断式导通浮球刻度计(9)的上升，而浮球刻度计(9)的上面为等刻度的导通段(10)与绝缘段(11)间替，导通段(10)与导通触子(12)首先接触，其信号被主控IC(16)记录，随着外液面(2)的上升，绝缘段(11)与导通触子(12)接触，开关闭合信号传递给主控IC(16)，随着导通段(10)与绝缘段(11)的更替，主控IC(16)记录外液面上升值，并给LCD显示屏(18)显示计数结果。当外液面(2)到达上液位浮球开关(13)并闭合后，主控IC(16)浮球刻度计(9)的记录清零，并等待平衡水位浮球开关(14)打开信号传给主控IC(16)，计数重新开始。
图1中，时控IC(17)主要工作是显示每天的时间并在LCD显示屏(18)上显示，并与内部定时器里的时间比对，如果与定时器的时间相同，则记录下此时的气体体积(＝总气体量-上次的体积，初始的上次体积为0)，可通过调整按钮(20)设定记录总次数(最大为100次)，超过设定的记录总次数，直接冲掉距离现在时间最远的记录。图1中，调整模式按钮(19)可设为时间调整模式、记录总次数调整模式、定时器调整模式(定时器最大设12组)，调整按钮(20)是对调整模式下的各项数值进行改变的操作。显示转换按钮(21)是当LCD显示屏(18)节电待机时打开LCD显示屏(18)显示，切换当前气体量显示与前期气体量显示，时间显示等功能切换。复位按钮(22)是一种清零的操作，具体是对总气体量清零，前期记录数据清零，打开电磁阀(8)恢复液面至平衡态，电磁阀(8)关闭。

Claims (3)

1.一种微量气体计量仪，由内外两层量筒组成的容器、液位浮球开关、电磁阀、时控IC、主控IC、LCD显示屏、间断式导通浮球刻度计等相关连接管件组成，两量筒通过内筒下部开口进行水流交换,气体进入内筒将水排挤到外筒并使其液位升高，触发液位开关并打开电磁阀，内筒的气体通过电磁阀排出使液位平衡并触发另一浮球开关使电磁阀关闭，主控IC对其计数，计量的体积等于内筒每次排出水体积乘以计数值，间断式导通浮球刻度计用来计量外液面上升值，并计入总体积
2.根据权利要求1所述的一种微量气体计量仪，其特征在于，该计量仪由一个内外两层量筒组成的容器，二个置于外筒内壁的液位浮球开关(13和14)、一个双通道常闭电磁开关阀(8)、一个时控IC(17)、一个主控IC(16)、一个LCD显示屏(18)、一个间断式导通浮球刻度计(9)、四个不同功能的按钮(19、20、21和22)及用于气路连接的相关管件装置组成；
内外两层量筒组成的容器中两量筒通过内筒下部开口进行水流交换，内筒(3)上部通过一个大盖子密封，上部大盖子设有加水、排水、通气口(4)，进气口(6)，出气口(7)以及可以使间断式导通浮球刻度计(9)正常上下移动的开口；出气口(7)与电磁阀(8)相连，电磁阀(8)常闭，内筒(3)放置在外筒(1)内，居于外筒(1)中央，导通触子(12)放置在内筒(3)上部的大盖子上，主控IC(16)与外围设备及电路均通过导线连接；
两个液位浮球开关通过控制电磁阀(8)来控制内筒(3)的气体排放，上液位浮球开关(13)位于外筒(1)上部，外液面(2)达到最高水位时触发该开关，平衡水位浮球开关(14)位于外筒(1)中下部，当外液面(2)与内液面(5)持平时触发此开关；
电磁阀(8)与出气孔(7)连接，位于两量筒上部，电磁阀(8)为常闭，在外液面(2)到达最高位触发上液位浮球开关(13)时打开，内筒(3)内气体排出，内液面(5)上升，外液面(2)下降，液面流向平衡并触发平衡水位浮球开关(14)并关闭电磁阀(8)；
间断式导通浮球刻度计(9)通过浮子漂浮在外液面(2)上，其上部穿过内筒(3)的上部大盖子并留有可以自由上下移动的空间，导通触子(12)固定于内筒(3)的上部大盖子上，浮球刻度计(9)的上面为等刻度的导通段(10)与绝缘段(11)间替，浮球刻度计(9)随外液面(2)的升降而升降，与导通触子(12)产生间替的开关信号；主控IC(16)记录上液位浮球开关(13)的开关闭合信号，然后给电磁阀(8)导通信号，再通过接收平衡水位浮球开关(14)的开关打开信号，给电磁阀(8)关闭信号；同时记录导通触子(12)的开关闭合从而算出液位上升的高度； 
时控IC(17)主要工作是显示每天的时间并在LCD显示屏(18)上显示，并与内部定时器里的时间比对，如果与定时器的时间相同，则通过主控IC(16)记录下此时的气体体积(＝总气体量-上次的体积，初始的上次体积为0)，可通过调整按钮(20)设定记录总次数(最大为100次)，超过设定的记录总次数，直接冲掉距离现在时间最远的记录；
调整模式按钮(19)可设为时间调整模式、记录总次数调整模式、定时器调整模式(定时器最大设12组)，调整按钮(20)是对调整模式下的各项数值进行改变的操作，显示转换按钮(21)是当LCD显示屏节电待机时打开LCD显示屏显示，切换当前气体量显示与前期气体量显示，时间显示等功能切换，复位按钮(22)是一种清0的操作，具体是对总气体量清0，前期记录数据清0，打开电磁阀(8)恢复液面至平衡态，电磁阀(8)关闭。
3.根据权利要求1或2所述的排水式微量气体自动计量仪，其特征在于：内外两层量筒组成的容器为，内筒(3)内径为5cm、高16cm，上盖直径为10cm，可以盖住外筒(1)，内筒(3)口朝下，下部开口与外筒(1)进行水流交换，外筒(1)内径为8cm、高17cm，下底直径为10cm，内筒(3)倒置于外筒(1)内，内外量筒通过紧固螺栓(15)固定。 
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