CN210905710U - 一种特定混合气体制备装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种特定混合气体制备装置，其特征在于，气罐上端与进气管、第一连通管、第二连通管和排空管下端连接，原料气连接软管和进气管间设置第一不锈钢隔膜阀，排空管的上端设置第一截止阀；分气罐与真空泵之间设置第二截止阀；分气罐侧面连接多根出气管，出气管与产品气体连接软管间设置第二不锈钢隔膜阀，产品气体连接软管的另一端连接一个产品气瓶。原料气通过进气管、分气罐、出气管和产品气体连接软管可均匀分配到目标气瓶内，与现有技术相比，本实用新型具有混合气体各组分含量准确、设备管道不易被腐蚀性气体腐蚀、死体积和残余气体量较少、安全性较高等优点。

Description

一种特定混合气体制备装置

技术领域

本实用新型属于混合气体制备技术领域，具体涉及一种特定混合气体制备装置。

背景技术

混合气体是指含有两种或两种以上有效组分，或虽然属于非有效组分但含量超过规定限量的气体，其用途较为广泛，涉及医疗、环保、消防、试验、焊接、切割、激光、冶金、化工、冶炼等特定领域，是工程应用上极为常用的工质。

混合气体组分浓度表述方式有容积成分、质量成分和摩尔成分三种，其中摩尔成分表述方式最为常用，对于百分比级准确度要求不高的混合气体，其压力遵循“道尔顿分压定律”。混合气体的总压力P等于其各组分气体分压力之和，而每一组分气体的分压力，是该组分气体单独占据混合气体总容积时所具有的压力。这一定律的数学表示式为：

混合气体的种类及浓度不一，常见的有氮中氧、氮中氢、氮中氦、氩中氢、氧中二氧化碳、氮中氩和二氧化碳等二元或多元组分，制备时，需根据原料气体特性确定加入顺序，同时还需更换原料气，即使是同种混合气体，由于客户对要求的浓度不同，因而加入原料气组分的压力也不尽相同。因而在现有混合气体的制备方法中，绝大多数工艺均采用一排汇流管道，这种设备较为粗放，组分压力由主管分配到支管时，由于气体湍流严重，导致压力分配不均匀，组分气不能完全导入产品气瓶，致使产品质量不稳定、产品组分控制不准、材料浪费等问题。

其次，工艺管道阀门连接采用常规螺纹形式，这种装置系统死体积较大，所采用的置换吹扫方法不能充分置换管道、阀门连接点死体积处的残余气体，会导致系统内的气体残余，不能有效置换，这样会导致混合气体含量控制不均匀，如果上一充装产品加入了可燃气体，下一次又充装氧化性气体的话，就很容易发生危险。

另外，由于混合气体各原料的特性不一，易燃易爆、腐蚀性、有毒、饱和蒸气压差异较大等情况较为常见，对制备装置的质量和操作人员的素质要求较高，但现有制备装置固定管道大多数采用普通不锈钢管，对于SO₂、NO、NH₃、NO₂等强腐蚀性气体对管道的腐蚀严重，容易导致设备损坏，一方面，气体会残存于腐蚀后产生的空隙中，另一方面还增加了安全隐患。

因而发展一种能保证混合气体各组分含量准确、设备管道不易被腐蚀性气体腐蚀、死体积和残余气体量较少、安全性较高的特定混合气体制备装置具有极为重要的现实意义。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：针对上述现有技术存在的不足，提供一种混合气体各组分含量准确性高、设备管道不易被腐蚀性气体腐蚀、死体积和残余气体量较少、安全性较高的特定混合气体制备装置。

为解决以上技术问题，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种特定混合气体制备装置、其特征在于包括分气罐、进气管、第一连通管、第二连通管、排空管、原料气连接软管、第一精密压力表、第二精密压力表、第一球阀、第二球阀、真空泵连接管、真空泵、出气管、第一不锈钢隔膜阀、产品气体连接软管、第一截止阀、第二截止阀和多个第二不锈钢隔膜阀；

分气罐的上端与进气管、第一连通管、第二连通管和排空管的下端连接，原料气连接软管的出气端和进气管的上端分别与第一不锈钢隔膜阀的进口端和出口端连接，第一精密压力表、第二精密压力表分别通过第一球阀、第二球阀连接在第一连通管、第二连通管的上端，排空管的上端设置联通或关闭排空管气路的截止阀；

分气罐的下端与真空泵连接管的上端连接，真空泵连接管下端和真空泵之间设置联通或关闭气路的截止阀；

分气罐的侧面上连接有多根出气管，每个第二不锈钢隔膜阀的进口端和出口端分别与一根出气管的出气端和一根产品气体连接软管的进气端连接，每根产品气体连接软管的另一端分别连接一个产品气瓶。

通过以上设计，原料气可通过原料气连接软管、进气管流到分气罐内，再通过分气罐上的多根出气管和产品气体连接软管均匀分配到各个产品气瓶，通过“压力法”可同时准确制备多瓶同浓度的混合气体，以保证各目标气瓶分配的压力均匀；第一、第二不锈钢隔膜阀可防止系统内的气体回流到原料瓶内，可有减少或避免装置内的死体积和对有害气体对装置的腐蚀；装置上的第一精密压力表可精确控制压力表的压力，第二精密压力表可定期对第一精密压力表进行校准。

作为优选方案，一种特定混合气体制备装置，所述的分气罐、进气管、第一连通管、第二连通管、排空管、原料气连接软管、真空泵连接管、出气管和产品气体连接软管的材质均为不锈钢。

通过以上的不锈钢材质设计，有利于提高设备的牢固性、耐久性和安全性。

作为优选方案，所述不锈钢为316L不锈钢。

作为优选方案，一种特定混合气体制备装置，所述进气管、第一连通管、第二连通管、排空管、真空泵连接管和出气管通过焊接连接在分气罐上，所述第一不锈钢隔膜阀、第二不锈钢隔膜阀、球阀、与其他部件的连接方式为螺纹连接。

通过以上设置，装置的固定管道采用焊接式连接，极大地减少系统连接部位的死体积，而且连接牢固，可有效防止设备管道连接处出现漏气的情况；其次，由于阀门属于易损耗品，采用螺纹连接便于更换。

作为优选方案，一种特定混合气体制备装置，所述分气罐的侧面上连接的出气管数量为2～30根，所述第二不锈钢隔膜阀和产品气体连接软管的数量与出气管的数量一致。

通过以上设置，分气罐侧面设置了多个出气管，通过多个出气管和产品气体连接软管，可实现多个产品气罐的同时充气，极大的提高了装置制备混合气体的效率。

作为优选方案，所述分气罐的形状为圆柱形。

圆柱形的分气罐，更有利于气体的顺畅输送，而且还能进一步减少装置内的死体积。

本实用新型的工作原理是：

排除空气过程：制备混合气体时，打开第一组分原料气供气开关，让第一组分原料气进入装置内，观看精密压力表上示值，至示值0.5Mpa时，先关闭原料气管上的第一不锈钢隔膜阀，再开启排空管上的第一截止阀排空后，在关闭第一截止阀，如此反复3次之后，装置内的绝大部分空气几乎被排除干净；打开真空泵连接管下端和真空泵之间的第二截止阀，对系统进行抽真空处理，将装置内还肯存留的空气充分置换抽真空，此操作过程能有效保证空气或其他杂质被排除而不会进入到产品气瓶内。

第一组分原料气充气过程：待装置内的残余空气排尽后，关闭排空管上的第一截止阀，关闭真空泵连接管下端和真空泵之间的第二截止阀，继续向装置内充入第一组分原料气，此时，原料气会通过出气管和产品气体连接软管源源不断地充入产品气瓶内，待达到所需压力时，切断第一组分原料气供气开关，完成第一组分原料气的充气过程；

置换第一组分原料气过程：加入第二组分前，需先置换系统内残存的第一组分原料气，让第二组分原料气体进入装置内，观看精密压力表，示值约0.5Mpa时，先关闭原料气管上的第一不锈钢隔膜阀，再开启排空管上的第一截止阀排空，再关闭第一截止阀，如此反复3次之后，装置内绝大部分的第一组分原料气几乎被排除干净；打开真空泵连接管下端和真空泵之间的第二截止阀，对系统进行抽真空处理，将装置内还肯存留的第一组分原料气以抽真空的方式充分置换后关闭第二截止阀，此操作过程能有效保证第一组分原料气残留被彻底排除而不会进入到产品气瓶内，从而避免产生原料气组分含量控制不准的问题。

待第一组分原料气残留抽吸干净后，可依据第一组分原料气的充气方法，向产品气瓶内充入第二组分原料气，其余组分原料气的充气与残留气体置换方法与第一组分原料气的充气与残留气体置换方法一致，遵循以上方法和步骤，直至所有组分原料气充气完成，混合气体的组分和浓度符合要求后截止。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、针对百分含量准确度度要求不高的混合气体，组分气通过压力法可均匀的分到每个产品气瓶内，更换下一个组分时，能保证前一个组分完全分配到产品气瓶内，避免装置内残留有效组分气体，制备过程中不会因压力分配不均或残留而导致制备结果不准确。

2、固定管道采用耐腐蚀的特殊材质焊接，增加了设备的牢固性，阀门采用不锈钢隔膜阀，降低了系统的死体积，还能有效地避免SO₂、NO、NH₃、NO₂等腐蚀性气体对管道阀门腐蚀，提高了混合气体制备过程中的安全性。

3、系统加真空泵，通过置换后抽真空的形式，将系统内的残余气体抽吸干净，有利于提高制备气体的洁净度，并有效提升制备产品的质量和混合气体各组分含量的准确性。

4、系统设有排空管，且整个系统与真空泵连接，可通过反复置换抽真空方式，有效置换系统内死体积，较好地排除空气和上一组份在装置内的残留，极大地提高了产品组分含量控制的准确性和装置的安全性。

附图说明

下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1是一种特定混合气体制备装置的立体结构示意图。

图2是一种特定混合气体制备装置的出气管和产品气体连接软管布置情况示意图。

图中，1—分气罐；2—进气管；3—第一连通管；4—第二连通管；5—排空管；6—原料气连接软管；7—第一精密压力表；8—第二精密压力表；9—第一球阀；10—第二球阀；11—真空泵连接管；12—真空泵；13—出气管；14—第一不锈钢隔膜阀；15—产品气体连接软管；16—第一截止阀；17—第二截止阀；18—第二不锈钢隔膜阀。

具体实施方式

下面对照附图，通过实施例，对本实用新型作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

实施例1

如图1和2所示，一种特定混合气体制备装置，其特征在于包括：圆柱形的分气罐1、进气管2、第一连通管3、第二连通管4、排空管5、原料气连接软管6、第一精密压力表7、第二精密压力表8、第一球阀9、第二球阀10、真空泵连接管11、真空泵12、出气管13、第一不锈钢隔膜阀14、产品气体连接软管15、第一截止阀16、第二截止阀17和多个第二不锈钢隔膜阀18；

分气罐1的上端与进气管2、第一连通管3、第二连通管4和排空管5的下端连接，原料气连接软管6的出气端和进气管2的上端分别与第一不锈钢隔膜阀14的进口端和出口端连接，第一精密压力表7、第二精密压力表8分别通过第一球阀9、第二球阀10连接在第一连通管3、第二连通管4的上端，排空管5的上端设置联通或关闭排空管气路的第一截止阀16；

分气罐1的下端与真空泵连接管11的上端连接，真空泵连接管11下端和真空泵之间设置联通或关闭气路的第二截止阀17；

分气罐1的侧面上连接有多根出气管13，每个第二不锈钢隔膜阀18的进口端和出口端分别与一根出气管13的出气端和一根产品气体连接软管15的进气端连接，每根产品气体连接软管15的另一端分别连接一个产品气瓶。

所述的分气罐1、进气管2、第一连通管3、第二连通管4、排空管5、原料气连接软管6、真空泵连接管11、出气管13、第一不锈钢隔膜阀14、第二不锈钢隔膜阀18和产品气体连接软管15的材质均为316L不锈钢。

所述进气管2、第一连通管3、第二连通管4、排空管5、真空泵连接管11和出气管13通过焊接连接在分气罐1上，所述第一不锈钢隔膜阀14、第二不锈钢隔膜阀18、球阀9和10、截止阀16和17与其他部件的连接方式为螺纹连接。

所述分气罐1的侧面上连接的出气管13数量为2根，所述第二不锈钢隔膜阀18和产品气体连接软管15的数量与出气管13的数量一致。

实施例2

重复实施例1，但有以下不同，所述分气罐1的侧面上连接的出气管13数量为8根，所述第二不锈钢隔膜阀18和产品气体连接软管15的数量与出气管13的数量一致。

实施例3

重复实施例1，但有以下不同，所述分气罐1的侧面上连接的出气管13数量为15根，所述第二不锈钢隔膜阀18和产品气体连接软管15的数量与出气管13的数量一致。

实施例4

重复实施例1，但有以下不同，所述分气罐1的侧面上连接的出气管13数量为30根，所述第二不锈钢隔膜阀18和产品气体连接软管15的数量与出气管13的数量一致。

本实用新型的工作原理是：

排除空气过程：制备混合气体时，打开第一组分原料气供气开关，让第一组分原料气进入装置内，观看精密压力表上示值，至示值0.5Mpa时，先关闭原料气管上的第一不锈钢隔膜阀14，再开启排空管5上的第一截止阀16排空后，关闭第一截止阀16，如此反复3次之后，装置内的绝大部分空气几乎被排除干净；打开真空泵连接管11下端和真空泵12之间的第二截止阀17，对系统进行抽真空处理，将装置内还肯存留的空气充分置换抽真空，此操作过程能有效保证空气或其他杂质被排除而不会进入到产品气瓶内。

第一组分原料气充气过程：待装置内的残余空气排尽后，关闭排空管5上的第一截止阀16，关闭真空泵连接管11下端和真空泵12之间的第二截止阀17，继续向装置内充入第一组分原料气，此时，原料气会通过出气管13和产品气体连接软管15源源不断地充入产品气瓶内，待达到所需压力时，切断第一组分原料气供气开关，完成第一组分原料气的充气过程。

置换第一组分原料气过程：加入第二组分前，需先置换系统内残存的第一组分原料气；打开第二组分原料气供气开关，让第二组分原料气体进入装置内，观看精密压力表，示值约0.5Mpa时，先关闭原料气管上的第一不锈钢隔膜阀14，再开启排空管5上的第一截止阀16排空，再关闭第一截止阀，如此反复3次之后，装置内绝大部分的第一组分原料气几乎被排除干净；打开真空泵连接管11下端和真空泵12之间的第二截止阀17，对系统进行抽真空处理，将装置内还可能存留的第一组分原料气以抽真空的方式充分置换后关闭第二截止阀17，此操作过程能有效保证第一组分原料气被彻底排除而不会进入到产品气瓶内，从而避免产生原料气组分含量控制不准的问题。

待第一组分原料气残留抽吸干净后，可依据第一组分原料气的充气方法，向产品气瓶内充入第二组分原料气，其余组分原料气的充气与置换方法与第一组分原料气的充气与置换方法一致，遵循以上方法和步骤，直至所有组分原料气充气完成，混合气体的组分和浓度符合要求后截止。

以上所述实施例仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的原理和设计原则之内所作的任何修改和等同替换，均应包含在本实用新型要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种特定混合气体制备装置，其特征在于包括：分气罐（1）、进气管（2）、第一连通管（3）、第二连通管（4）、排空管（5）、原料气连接软管（6）、第一精密压力表（7）、第二精密压力表（8）、第一球阀（9）、第二球阀（10）、真空泵连接管（11）、真空泵（12）、出气管（13）、第一不锈钢隔膜阀（14）、产品气体连接软管（15）、第一截止阀（16）、第二截止阀（17）和多个第二不锈钢隔膜阀（18）；

分气罐（1）的上端与进气管（2）、第一连通管（3）、第二连通管（4）和排空管（5）的下端连接，原料气连接软管（6）的下端和进气管（2）的上端分别与第一不锈钢隔膜阀（14）的进口端和出口端连接，第一精密压力表（7）、第二精密压力表（8）分别通过第一球阀（9）、第二球阀（10）连接在第一连通管（3）、第二连通管（4）的上端，排空管（5）的上端设置联通或关闭排空管气路的第一截止阀（16）；

分气罐（1）的下端与真空泵连接管（11）的上端连接，真空泵连接管（11）下端和真空泵之间设置联通或关闭气路的第二截止阀（17）；

分气罐（1）的侧面上连接有多根出气管（13），每个第二不锈钢隔膜阀（18）的进口端和出口端分别与一根出气管（13）的出气端和一根产品气体连接软管（15）的进气端连接，每根产品气体连接软管（15）的另一端分别连接一个产品气瓶。

2.根据权利要求1所述的一种特定混合气体制备装置，其特征在于：所述的分气罐（1）、进气管（2）、第一连通管（3）、第二连通管（4）、排空管（5）、原料气连接软管（6）、真空泵连接管（11）、出气管（13）和产品气体连接软管（15）的材质均为不锈钢。

3.根据权利要求2所述的一种特定混合气体制备装置，其特征在于：所述不锈钢为316L不锈钢。

4.根据权利要求3所述的一种特定混合气体制备装置，其特征在于：所述进气管（2）、第一连通管（3）、第二连通管（4）、排空管（5）、真空泵连接管（11）和出气管（13）通过焊接连接在分气罐（1）上，所述不锈钢隔膜阀（14、18）、球阀（9、10）、截止阀（16、17）与其他部件的连接方式为螺纹连接。

5.根据权利要求1～4任一项所述的一种特定混合气体制备装置，其特征在于：所述分气罐（1）的侧面上连接的出气管（13）数量为2～30根，所述第二不锈钢隔膜阀（18）和产品气体连接软管（15）的数量与出气管（13）的数量一致。

6.根据权利要求5所述的一种特定混合气体制备装置，其特征在于：所述分气罐（1）的形状为圆柱形。

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