CN208098008U - 动态稀释仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了动态稀释仪，包括机箱，还包括置于所述机箱外部的显示器和配气罐，置于所述机箱上的输入端口和输出端口，置于所述机箱内的单片机控制主板、混合气体腔室、单向阀组件、用于控制所述输入端流量的质量流量计、用于控制气体输出的第一电磁阀和用于检测所述配气罐内压力的压力传感器。本实用新型所提供的动态稀释仪，在其输入端有多个标准气体输入端，可以按照用户的需求动态稀释用于分析的所有标准气体，还可以进行分析样品的稀释，为仪器分析的需要而设计。动态稀释仪可以单独控制每个由输入端口进入的标准气体的流量，同时每个输入端口处接入的质量流量计的流量范围不同，使得动态稀释仪的稀释比例最大能达到1000:1。

Description

动态稀释仪

技术领域

本实用新型涉及动态配气仪技术领域，尤其是涉及一种动态稀释仪。

背景技术

动态配气法是将一种或多种的高浓度的原料气，以较小的流量，恒定不变地送入气体混合室中，再通过混合室，同时将净化过的洁净气体以较大的流量恒定不变地与原料气混合稀释。稀释后的混合气连续不断地从混合室流出供使用。准确计量原料气流和稀释气流之比可得稀释倍数。混合气的浓度可简单地从稀释倍数计算出来，调节气流比可以得到所需浓度的标准气体。在环境监测中的空气和废气监测中，标准气体如同标准溶液、标准物质那样重要，是检验检测方法、评价采样效率、绘制标准曲线、校准分析仪器及进行治理控制的依据。配制低浓度标准气体的方法通常分为静态配气法和动态配气法。动态稀释仪就是基于上述动态配气法所制造的设备，用于进行标准稀释过程或样品稀释过程。而现有的动态配气法主要有连续稀释法、负压喷射法、渗透管法、气体扩散法、饱和蒸汽法等。但是这些配气法的配气装置差、配气方法繁琐，人工操作误差大、数据偏离真实性、数据的结果偏差大、线性和重现性不一致。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有技术中的动态配气法中的配气装置差、配气方法繁琐，人工操作误差大、数据偏离真实性、数据的结果偏差大、线性和重现性不一致的缺点，提供一种动态稀释仪。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是；动态稀释仪，包括机箱，还包括置于所述机箱外部的显示器和配气罐，置于所述机箱上的输入端口和输出端口，所述输出端口包括与所述配气罐连接的配气端口，置于所述机箱内的与所述显示器电连接的单片机控制主板、将所述输入端口与所述输出端口连通的混合气体腔室、位于所述混合气体腔室前端与所述输入端口连接的由所述单片机控制主板控制的单向阀组件、位于所述单向阀组件与所述输入端口之间用于控制所述输入端流量的质量流量计组、位于所述混合气体腔室后端与所述配气端口连接的由所述单片机控制主板电连接的用于控制气体输出的第一电磁阀，和位于所述混合气体腔室后端、由所述单片机控制主板电连接的用于检测所述配气罐内压力的压力传感器。

进一步地，所述输入端口包括至少一个标准气体输入端和至少一个补充气体输入端；所述单向阀组件包括至少一个与所述标准气体输入端连接的第一单向阀和至少一个与所述补充气体输入端连接的第二单向阀，所述质量流量计组包括至少一个与所述第一单向阀联通的第一质量流量计和至少一个与所述第二单向阀联通的第二质量流量计。

具体地，所述输入端口包括两个标准气体输入端和一个补充气体输入端，所述单向阀组件包括两个与所述标准气体输入端连接的第一单向阀和一个与所述补充气体输入端连接的第二单向阀，所述质量流量计组包括两个分别设置于所述第一单向阀和标准气体输入端之间的第一质量流量计和一个至于所述第二单向阀和补充气体输入端之间的第二质量流量计。

进一步地，所述输出端口还包括排空端口和位于所述混合气体腔室后端与所述排出端口连接的由所述单片机控制主板电连接的用于控制气体输出的第二电磁阀。

具体地，所述排空端口为放空阀。

具体地，所述标准气体输入端与所述第一单向阀之间还设有用于加热标准气体的加热腔室。

具体地，所述加热腔室为烤箱。

进一步地，还包括置于所述机箱内的电源以及设于所述机箱上用于控制电源的开关，所述电源与所述单片机控制主板电连接为所述显示器、所述质量流量计、所述电磁阀组件以及所述压力传感器供电。

进一步地，所述配气罐为苏玛罐。

进一步地，所述混合气体腔室为硅烷化硬管。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型所提供的动态稀释仪，在其输入端有多个标准气体输入端，可以按照用户的需求动态稀释用于分析的所有标准气体，还可以进行分析样品的稀释，为仪器分析的需要而设计。本实用新型所提供的动态稀释仪可以单独控制每个由输入端口进入的标准气体的流量，同时每个输入端口处接入的质量流量计的流量范围不同，使得动态稀释仪的稀释比例最大能达到1000:1。本仪器采用电脑监控软件和单片机控制主板控制，具有操作简单、控制可靠、稀释准确，实时状态动画显示等优点，是一种理想的对各标准气体和样品稀释的仪器，还可以针对高浓度气体稀释后对其管道进行的清洗。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的动态稀释仪的机箱内部的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的动态稀释仪的样品稀释的管线图；

图3是本实用新型实施例提供的动态稀释仪的标准稀释的管线图；

图中：100-动态稀释仪、200-配气罐、10-机箱、20-电源、21-电源开关、22-加热腔室(烤箱)、30-输入端口、31-标准气体输入端、32-补充气体输入端、40-输出端口、41-配气端口、42-排空端口、50-单片机控制主板、60-混合气体腔室、70-单向阀组件、71-第一单向阀、72-第二单向阀、73-第一电磁阀、74-第二电磁阀、73-第三电磁阀、80-质量流量计组、81-第一质量流量计、82-第二质量流量计、90-压力传感器。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参见图1-图3，为本实用新型所提供的动态稀释仪100，包括机箱10，还包括置于机箱10外部的显示器(图中未示处)和配气罐200，置于所述机箱10上的输入端口30和输出端口40，输出端口40包括与配气罐200连接的配气端口，置于机箱10内的与显示器电连接的单片机控制主板50、将输入端口30与输出端口40连通的混合气体腔室60、位于混合气体腔室60前端与输入端口30连接的由单片机控制主板50控制的单向阀组件70、位于单向阀组件70与输入端口30之间用于控制输入端流量的质量流量计组80、位于混合气体腔室60后端与配气端口连接的由单片机控制主板50电连接的用于控制气体输出的第一电磁阀73，和位于混合气体腔室60后端、由单片机控制主板50电连接的用于检测配气罐200内压力的压力传感器90。本实用新型所提供的动态稀释仪100可以将待稀释的标准气体通过输入端口30注入混合气体腔室60，同时将净化过的洁净气体即补充气体通过输入端口30注入混合气体腔室60达到需要的稀释后的气体，然后将稀释后的气体根据需求注入配气罐200中，完成对标准气体的稀释或者对标准样品的样品稀释。本实用新型所提供的动态稀释仪100是将高浓度的气体稀释成用户所需要的使用标准，根据稀释比计算处高浓度气体和稀释气体的流速然后同时通过位于输入端上的质量流量计来可控制相应的每个输入端口处的标准气体的流量来实现动态实时稀释。在其输入端有多个标准气体输入端31，可以按照用户的需求动态稀释用于分析的所有标准气体，还可以进行分析样品的稀释，为仪器分析的需要而设计。由于动态稀释仪100上每个由输入端口30进入的标准气体都有一个独立的质量流量计对其流量进行控制，并且每个质量流量计80的流量范围不同，使得动态稀释仪的稀释比例最大能达到1000:1。本仪器采用电脑监控软件和单片机控制主板控制，具有操作简单、控制可靠、稀释准确，实时状态动画显示等优点，是一种理想的对各标准气体和样品稀释的仪器。

具体地，参见图3，输入端口30包括至少一个标准气体输入端31和至少一个补充气体输入端32；单向阀组件70包括至少一个与标准气体输入端31连接的第一单向阀71和至少一个与补充气体输入端32连接的第二单向阀72，质量流量计组80包括至少一个与第一单向阀71联通的第一质量流量计81和至少一个与第二单向阀72联通的第二质量流量计82。本实用新型所提供的动态稀释仪100为了能够同时完成几种标准气体的稀释，在其输入端口30上可以设置6-10个标准气体输入端31和一个补充气体输入端32，这样就可以同时完成6-10中标准气体的稀释。同时每个标准气体输入端31上均设置有独立的单向阀用于控制每个输入端的开关，以及每个输入端上都具备有质量流量计，该质量流量计可以用于控制每个输入端输入标准气体时的流速，并且由于每条输入端上的质量流量计的流量范围是不同的，因此本实用新型所提供的动态稀释仪，可以完成不同比例的气体稀释，其最大的稀释比可以为1000:1。

具体地，在本实施例中，该输入端口30包括两个标准气体输入端31和一个补充气体输入端32，单向阀组件70包括两个与标准气体输入端31连接的第一单向阀71和一个与补充气体输入端32连接的第二单向阀72，质量流量计组80包括两个分别设置于第一单向阀71和标准气体输入端31之间的第一质量流量计81和一个至于第二单向阀72和补充气体输入端32之间的第二质量流量计82。在进行标准稀释的时候，两种不同的待稀释的标准气体可以分别由两条标准气体输入端31注入动态稀释仪100内，并通过其每条输入通道上的第一单向阀71控制输入端的开关，由每条输入通道上的质量流量计81控制每条标准气体输入端的流速。而同时再通过第二单向阀72打开补充气体输入端32，将补充气体注入混合气体腔室60，使得标准气体和补充气体在混合气体腔室60内充分混合。

进一步地，输出端口40还包括排空端口42和位于混合气体腔室60后端与排出端口连接的由单片机控制主板50电连接的用于控制气体输出的第二电磁阀74。当标准气体在混合气体腔室60内充分混合在之后，单片机控制主板50控制第一电磁阀73打开，混合气体腔室60内的稀释气体他通过第一电磁阀73进入配气罐200内完成标准稀释，当配气罐200处的压力传感器90检测到配气罐200内的压力大于所需压力后通过单片机控制主板50打开第二电磁阀74，将混合气体腔室60内的混合气体通过第二电磁阀74处的排空端口42排出，当压力传感器90检测到配气罐200内的压力达到所需值时，关闭第一电磁阀73。该排空端口42处为放空阀。

进一步地，参见图3，本实用新型中所提供的动态稀释仪100在其标准气体输入端31与第一单向阀71之间还设有用于加热标准气体的加热腔室22。加热腔室22为烤箱。该加热腔室22为了使注入动态稀释仪100内的标准气体能够保持活跃的状态与补充气体进行混合，在标准气体输入端31处设置有加热腔室22，对于注入动态稀释仪100内的标准气体进行加热，一般将标准气体加热至60℃之后再将其注入混合气体腔室进行混合。

进一步地，本实用新型所提供的动态稀释仪还包括置于机箱10内的电源以及设于机箱10上用于控制电源的开关，电源与单片机控制主板50电连接为显示器、质量流量计、电磁阀组件以及压力传感器90供电。

具体地，本实用新型所提供的配气罐200均为苏玛罐。苏玛罐200作为低浓度气体采集的配气罐200，是USEPA空气检测规定的用于采集存储VOC气体的一种空气采样罐，罐的内表面进行钝化处理，以保证成份在储存中保持稳定，阀门和传输管线多具有加热功能，确保消除样品驻留。

具体的，本实用新型所提供的混合气体腔室60为硅烷化硬管。具体的，本实用新型所提供的混合气体腔室60为其管道内部进行了硅烷化处理的不锈钢硬管。在本实施例中，选用了1/4″OD硅烷化管，该管能够有效减少吸附，从而减少残留。

本实用新型所提供的动态稀释仪100即可以完成标准稀释过程，也可以完成样品稀释过程，接着就本实用新型所提供的动态稀释仪100分别阐述该标准稀释过程和样品稀释过程。

标准稀释的工作原理：(参见图3)

将高浓度的气体稀释成用户所需的使用标准，根据按稀释比计算出高浓度气体和稀释气体的流速然后同时控制相应的的质量流量控制器来实现动态实时稀释。每个端口分析物的最终浓度计算公式如下：

C_F＝C_I(f_i/f_t)；f_t＝f_s+f_d；

其中：C_F:最终要的浓度，即稀释后的浓度；

C_I:初始浓度，即稀释前的高浓度气体；

f_i:某端口样品的流速；

f_s:高浓度端口处的流速，即每个标准气体输入端口31处高浓度气体流速；

f_d：补充气体的流速，即每个补充气体输入端口32处气体流速；

f_t:总流速，即每个标准气体输入端口31处高浓度气体流速与每个补充气体输入端口32处气体流速的总和；

标准稀释的过程(参见图3)：

步骤1、输入参数值；在打开动态稀释仪100，并在其显示器中输入f_t、f_d、f_s、C_I，DT(结束稀释时间值)P(目标容器的最终绝对压力)等参数，动态稀释仪100将会通过单片机控制主板50自动分析出配气罐200的最终要的浓度C_F；

步骤2、输入标准气体和补充气体；由单片机控制主板50控制第一单向阀71打开标准气体输入端31，标准气体通过标准气体输入端31进入混合气体腔室60内，由单片机控制主板50控制第二单向阀72打开，补充气体通过补充气体输入端32进入混合气体腔室60内，通过第一质量流量计81控制标准气体输入的流速即f_s:高浓度端口处的流速，通过第二质量流量计82控制补充气体输入的流速即f_d。如果选择将多种高浓度气体稀释到配气罐200内，那么就需要选择多个标准气体输入端口31和补充气体输入端32同时进行注入，动态稀释仪100将会按照设定将所有标准气体注入混合气体腔室60中，需要说明的是，在标准气体注入混合气体腔室60时，标准气体经过加热腔室22中进行加热，使得注入混合气体腔室60内的标准气体的温度能够达到60℃左右，保证标准气体的活跃性；

步骤3、混合气体的输出，当所有标准气体和补充气体完全注入混合气体腔室60后，由单片机控制主板50控制第一单向阀71和第二单向阀72关闭，同时控制第一电磁阀73打开，此时压力传感器90用于检测配气罐200内的压力值，当压力传感器90检测到配气罐200内的压力大于步骤1中的最终绝对压力值P时，单片机控制主板50控制第二电磁阀74打开，对混合气体腔室60和配气罐200进行泄压，混合气体腔室60内的气体将通过第二电磁阀74处的排空端口42排出，当压力传感器90检测到配气罐200内的压力达到步骤1中的最终绝对压力值P时，单片机控制主板50关闭第一电磁阀73和第二电磁阀74，完成标准稀释；

步骤4、清理管路；由单片机控制主板50控制第二单向阀72打开补充气体输入端32，补充气体将会自动清理混合气体腔室60内的残余气体，然后自动关闭动态稀释仪100；此步骤主要是针对高浓度气体稀释后对其管道进行的清洗，所以只有在高浓度气体稀释模式下才有效。第二单向阀72打开，就会以90m l/mi n的流速对气道60内进行清洗，一般可以设定清洗时间，或者，默认清洗60分钟。

样品稀释的工作原理：(参见图2)

用稀释气对样品进行加压稀释的处理，将气体样品按用户的要求用稀释气加压至指定的压力值，并自动计算出稀释因子。

计算公式：DF＝P2/P1

其中：DF代表样品的浓度稀释因子，

P1代表样品的初始绝对压力，P2为稀释后的最终绝对压力(单位：ps i)。

通过该工作原理，我们已知的是DF和P1，那么将DF和P1输入动态稀释仪100中，即可通过上述公式分析出样品稀释所需要达到的最终绝对压力值。

样品稀释的过程(参见图2)：

步骤1、输入参数值；在打开动态稀释仪100，并在其显示器中DF和P1两个参数，静态稀释仪100将会通过单片机控制主板50自动分析出配气罐200的最终绝对压力值P2；

步骤2、输入补充气体；对配气罐200中待稀释样品进行样品稀释，由单片机控制主板50控制第二单向阀72打开，补充气体通过补充气体输入端32进入配气罐200内，此时压力传感器90用于监测配气罐200内的压力值，使其达到步骤1中的最终绝对压力值P2时，单片机控制主板50控制第二电磁阀72关闭，完成样品稀释；

步骤3、清理管路；由单片机控制主板50控制第二单向阀72打开，补充气体注入混合气体腔室60，注入的补充气体将混合气体腔室60内的残余气体从配气端口41处吹出(此时配气端口41为开放端，未接入配气罐200)，然后自动关闭动态稀释仪100。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.动态稀释仪，包括机箱，其特征在于，还包括置于所述机箱外部的显示器和配气罐，置于所述机箱上的输入端口和输出端口，所述输出端口包括与所述配气罐连接的配气端口，置于所述机箱内的与所述显示器电连接的单片机控制主板、将所述输入端口与所述输出端口连通的混合气体腔室、位于所述混合气体腔室前端与所述输入端口连接的由所述单片机控制主板控制的单向阀组件、位于所述单向阀组件与所述输入端口之间用于控制所述输入端流量的质量流量计组、位于所述混合气体腔室后端与所述配气端口连接的由所述单片机控制主板电连接的用于控制气体输出的第一电磁阀，和位于所述混合气体腔室后端、由所述单片机控制主板电连接的用于检测所述配气罐内压力的压力传感器。

2.如权利要求1所述的动态稀释仪，其特征在于，所述输入端口包括至少一个标准气体输入端和至少一个补充气体输入端；所述单向阀组件包括至少一个与所述标准气体输入端连接的第一单向阀和至少一个与所述补充气体输入端连接的第二单向阀，所述质量流量计组包括至少一个与所述第一单向阀联通的第一质量流量计和至少一个与所述第二单向阀联通的第二质量流量计。

3.如权利要求2所述的动态稀释仪，其特征在于，所述输入端口包括两个标准气体输入端和一个补充气体输入端，所述单向阀组件包括两个与所述标准气体输入端连接的第一单向阀和一个与所述补充气体输入端连接的第二单向阀，所述质量流量计组包括两个分别设置于所述第一单向阀和标准气体输入端之间的第一质量流量计和一个至于所述第二单向阀和补充气体输入端之间的第二质量流量计。

4.如权利要求1所述的动态稀释仪，其特征在于，所述输出端口还包括排空端口和位于所述混合气体腔室后端与所述排空端口连接的由所述单片机控制主板电连接的用于控制气体输出的第二电磁阀。

5.如权利要求4所述的动态稀释仪，其特征在于，所述排空端口为放空阀。

6.如权利要求2所述的动态稀释仪，其特征在于，所述标准气体输入端与所述第一单向阀之间还设有用于加热标准气体的加热腔室。

7.如权利要求6所述的动态稀释仪，其特征在于，所述加热腔室为烤箱。

8.如权利要求1所述的动态稀释仪，其特征在于，还包括置于所述机箱内的电源以及设于所述机箱上用于控制电源的开关，所述电源与所述单片机控制主板电连接为所述显示器、所述质量流量计、所述单向阀组件以及所述压力传感器供电。

9.如权利要求1所述的动态稀释仪，其特征在于，所述配气罐为苏玛罐。

10.如权利要求1所述的动态稀释仪，其特征在于，所述混合气体腔室为硅烷化硬管。