CN203363665U - 可任意设定气体物质的量的气体供给装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于任意定量气体的供给设备领域，具体涉及一种可任意设定气体物质的量的气体供给装置，其特征在于：包括具有已知恒定容积的储气罐，储气罐的进气口、出气口处分别连接由控制器控制的进气阀门、出气阀门，储气罐上安装有供控制器采集储气罐内气体信息的压力传感器和温度传感器。本气体供给装置巧妙的利用了克拉伯龙方程PV=nRT，通过控制器能够采集储气罐内气体在出气阀门打开前后的压力与温度值，从而精确方便的计算出储气罐的气体供给量，再由控制器控制出气阀门的开关就可以实现储气罐内气体的定量供给，本实用新型结构简单合理、操作安全可靠且能够保证气体供给量的精度，适合大规模推广应用。

Description

可任意设定气体物质的量的气体供给装置

技术领域

本实用新型涉及一种可任意设定气体物质的量的气体供给装置，属于任意定量气体的供给设备领域。

背景技术

在BD抗力综合检测器中，需要在循环过程中模拟向灭菌室内注入一定物质的量的冷空气，来模拟检测器发生泄漏的情况。这就需要一个定量气体供给装置，而目前已知的定量空气供给装置多采用气缸抽取注射型，造价较高，且只能投放气缸容积的整数倍数的气体量，无法满足任意物质的量的气体的供给。

实用新型内容

根据以上现有技术中的不足，本实用新型要解决的技术问题是：提供一种结构简单合理、操作安全可靠且精度高的可任意设定气体物质的量的气体供给装置。

本实用新型所述的可任意设定气体物质的量的气体供给装置，包括具有已知恒定容积的储气罐，储气罐的进气口、出气口处分别连接由控制器控制的进气阀门、出气阀门，储气罐上安装有供控制器采集储气罐内气体信息的压力传感器和温度传感器。

所述的储气罐底部设置截止阀。在初次往储气罐进气时打开截止阀，以置换掉储气罐内的原有气体。

所述的出气阀门连接可调节节流阀，从而限制气体供给速度，防止因气体供给过快而储气罐内压力与温度反应滞后所导致的供给气体的量不准的问题。

由于本实用新型中储气罐的容积是恒定的，根据克拉伯龙方程PV=nRT，根据气体的物理原理，先打开进气阀门向恒定容积的储气罐内注入空气，储气罐内压力达到一定值后关闭进气阀门，压力温度稳定后，再打开出气阀门经由可调节节流阀向灭菌室内缓慢注入空气。由上述可知控制器含有至少两个模拟量通道用于分别采集储气罐内气体温度和压力，至少含有两个数字量输出通道用于分别控制进气阀门和出气阀门，根据控制器采集的储气罐内气体在出气阀门打开前后的压力与温度值，即可计算储气罐内空气的损失量，也就是向灭菌室内注入的空气量。由控制器控制出气阀门的开关就可以实现向灭菌室内注入任意物质的量的空气了。

本实用新型与现有技术相比所具有的有益效果是：

本气体供给装置巧妙的利用了克拉伯龙方程PV=nRT，通过控制器能够采集储气罐内气体在出气阀门打开前后的压力与温度值，从而精确方便的计算出储气罐的气体供给量，再由控制器控制出气阀门的开关就可以实现储气罐内气体的定量供给，本实用新型结构简单合理、操作安全可靠且能够保证气体供给量的精度，适合大规模推广应用。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图中：1、进气阀门；2、储气罐；3、压力传感器；4、温度传感器；5、出气阀门；6、可调节节流阀；7、截止阀。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例做进一步描述：

如图1所示，可任意设定气体物质的量的气体供给装置包括具有已知恒定容积的储气罐2，储气罐2的进气口、出气口处分别连接由控制器控制的进气阀门1、出气阀门5，储气罐2上安装有供控制器采集储气罐内气体信息的压力传感器3和温度传感器4。

其中：储气罐2底部设置截止阀7；出气阀门5连接可调节节流阀6。

现对本实用新型的具体工作流程及控制计算方法描述如下：

首先控制器控制进气阀门1打开，向储气罐2内注入气体至一定压力。

待储气罐内气体压力和温度稳定后，便可由控制器控制打开出气阀门5，向其他设备供给气体，在打开出气阀门5前，控制器记录下此时储气罐2内气体的绝对压力P₁（单位Pa）和绝对温度T₁（单位K）。已知恒定容积的储气罐2的容积为V₀（单位m³）。根据克拉伯龙公式PV=nRT，计算出气阀门5打开前储气罐2内气体的物质的量n₁（单位mol）：

$n_1=\frac{P_1{V}_0}{R{T}_1}$

在出气阀门5打开时，空气供给过程中储气罐2内气体的实时绝对压力为P（单位Pa），实时绝对温度为T（单位K），而气体体积仍然为已知恒定容积的储气罐2的容积为V₀（单位m³）。根据克拉伯龙公式PV=nRT，计算出在出气阀门5打开时，空气供给过程中储气罐2内剩余气体的物质的量n（单位mol）：

$n=\frac{P{V}_0}{\mathrm{RT}}$

控制器实时计算已供给气体的物质的量n₂（单位mol）：

$n_2=n_1-n=\frac{P_1{V}_0}{R{T}_1}-\frac{P{V}_1}{\mathrm{RT}}$

当以供给气体的物质的量n₂达到需要供给的量时，控制器控制关闭出气阀门5，进而完成任意物质的量的气体的供给。

若是初次往储气罐中进气，需要打开截止阀，以置换掉储气罐内的原有气体。在操作过程中，若出现储气罐2内气体压力不足，则需要暂时关闭出气阀门5（若开启时），打开进气阀门1，向储气罐2内补充气体。待气体补充完毕后，再继续进行工作。操作时，需通过可调节节流阀限制气体供给速度，防止因气体供给过快而储气罐内压力与温度反应滞后所导致的供给气体的量不准的问题。

为了降低本装置气体供给误差，提高供给气体量的精度，可以采用更高A/D转换精度、更快I/O响应速度控制器以及更高精度的压力传感器3和温度传感器4，同时采用更小体积的储气罐2，将可调节节流阀6调小，并增加误差补偿算法。

本气体供给装置不局限于空气，可投放氧气、氮气、二氧化碳等各种气体。

Claims (3)

1.一种可任意设定气体物质的量的气体供给装置，其特征在于：包括具有已知恒定容积的储气罐（2），储气罐（2）的进气口、出气口处分别连接由控制器控制的进气阀门（1）、出气阀门（5），储气罐（2）上安装有供控制器采集储气罐内气体信息的压力传感器（3）和温度传感器（4）。

2.根据权利要求1所述的可任意设定气体物质的量的气体供给装置，其特征在于：所述的储气罐（2）底部设置截止阀（7）。

3.根据权利要求1或2所述的可任意设定气体物质的量的气体供给装置，其特征在于：所述的出气阀门（5）连接可调节节流阀（6）。

Images