CN211913375U - 一种基于毛细管的气体稀释系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于毛细管的气体稀释系统，所述基于毛细管的气体稀释系统包括零点气体输送单元、标准气体输送单元以及配气单元；所述配气单元包括至少两根并联连接的毛细管；所述毛细管的进气口分别独立地与所述零点气体输送单元以及标准气体输送单元连接；所述毛细管的出口管道上设置有压力检测装置。本实用新型使用零点气体对标准气体进行稀释，稀释过程中，使零点气体与标准气体流经不同的毛细管，通过控制毛细管的长度、内径、数量以及毛细管两侧的压差，达到准确控制零点气体流量以及标准气体流量的目的。本实用新型所述基于毛细管的气体稀释系统的结构简单，操作容易，便于准确配置稀释气体。

Description

一种基于毛细管的气体稀释系统

技术领域

本实用新型属于气体分析技术领域，涉及一种气体稀释系统，尤其涉及一种基于毛细管的气体稀释系统。

背景技术

随着气体分析技术的快速发展，各类灵敏度极高的气体分析检测器，如脉冲氦离子化检测器、氢火焰离子化检测器、电子捕获检测器、原子发射光谱检测器、硫化学荧光检测器以及光电倍增管等，气体分析的检测限已经降到极低的水平，甚至达到1×10^-9(体积分数)的超低浓度水平。而在进行气体定量分析时，往往需要配置对应浓度水平的若干气体样品，来绘制标准浓度曲线，用作准确定量的参比。

在常规的气体配置装置中，称量装置、静态体积装置和压力装置等均可较准确的配置ppm浓度级(10^-6(体积分数))的气体样品，但如用这类装置配置ppb浓度级的气体样品，则需反复多次重复配置，从而导致配置程序繁复、操作时间长，还会不可避免的带来配置精度以及重复性差的问题。

CN 208943860 U公开了一种高精度稀释配气仪，包括气体流和液体流路，气体流路和液体流路与高温汽化混合装置连接；气体流路包括稀释气体、配比气口和与其相对应的两个气体质量流量控制器MFC，稀释气与配比气分别通过两个气体质量流量器控制器MFC汇流后，通过标准气口进入高温气化混合装置；液体流路包括液体入口、蠕动泵和与其对应的液体质量流量计MFM，蠕动泵抽取液体质量流量计MFM后进入高温气化混合装置。该高精度稀释配气仪使用质量流量计进行配气，配置气体的精度有限。

CN 101357305 A公开了一种含一定湿度的低浓度气体的配制装置，由毛细管及三通或二通式气密性接头连通以下部件：载气钢瓶、质量流量控制器、加热扩散瓶、湿度发生瓶以及混气罐组成。所述扩散瓶内置于加热器中，并通过毛细针管与毛细管连通，并根据配置气体组分种类和数目组装设置相应数目和参数的扩散气控制部分。所述配制装置能够配置含有一定湿度的低浓度气体，但由于装置本身的限制，其配置精度有限。

CN 101004241 A公开了一种配气装置，由原料气管路、稀释气管路、针阀、精密压力表、毛细管柱、填充柱以及气体混合器组成，原料气管路由原料气进气口、针阀、精密压力表和毛细管柱串联形成；稀释气管路由稀释气进口、针阀、精密压力表、填充柱串联形成，两路气体进入稀释三通汇合，然后进入气体混合器，完成一级稀释；如需二级稀释，即将一级稀释管路通过三通依次串联针阀、精密压力表、毛细管柱，构成新的原料气管路；由稀释气入口经过三通依次串联针阀、精密压力表、填充柱，构成新的稀释气管路，两路气体分别连接稀释三通，构成二级稀释管路。所述配气装置虽然能够对气体进行多级稀释，但多次稀释难免存在精度难以控制的问题。

因此，提供一种气体配置精度高、结构简单且易操作的基于毛细管的气体稀释系统，对于提高气体配置的准确性、降低气体稀释的难度具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于毛细管的气体稀释系统，所述气体稀释系统的结构简单，可以使用零点气体对标准气体进行准确稀释，从而提高了气体稀释的准确性。

为达到此实用新型目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供了一种基于毛细管的气体稀释系统，所述基于毛细管的气体稀释系统包括零点气体输送单元、标准气体输送单元以及配气单元。

所述配气单元包括至少两根并联连接的毛细管。

所述毛细管的进气口分别独立地与所述零点气体输送单元以及标准气体输送单元连接；所述毛细管的出口管道上设置有压力检测装置。

本实用新型使用零点气体对标准气体进行稀释，稀释过程中，使零点气体与标准气体流经不同的毛细管，通过控制毛细管的长度、内径、数量以及毛细管两侧的压差，达到准确控制零点气体流量以及标准气体流量的目的。本实用新型所述基于毛细管的气体稀释系统的结构简单，操作容易，便于准确配置稀释气体。

优选地，所述配气单元包括2-50根并联连接的毛细管。增加毛细管的数量可以提高气体稀释倍数的可选择性，但成本随之增加。综合考虑实用性与成本，本实用新型所述配气单元包括2-50根并联连接的毛细管，例如可以是2根、5根、10根、20根、30根、40根或50根，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

优选地，所述毛细管的内径为0.1-1mm，例如可以是0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm或1mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

当毛细管两侧压差相同时，增加毛细管内径可以提高流经毛细管流体的流量，从而使通过控制毛细管内径来控制稀释倍数得以实现。

优选地，所述毛细管的长度为10-6000mm，例如可以是10mm、50mm、100mm、500mm、1000mm、2000mm、3000mm、4000mm、5000mm或6000mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

毛细管的长度不同，气体流经毛细管时受到的阻力不同，在相同的入口压力下，毛细管两端的压差不同。根据伯努利方程，压差不同，流经毛细管的气体流速不同，从而可以实现对零点气体和/或标准气体压力的调节。

优选地，所述零点气体输送单元包括零点气体输送管道以及设置于所述零点气体输送管道上的压力调节装置与压力检测装置；所述零点气体输送管道与所述毛细管的进气口连接。

优选地，所述标准气体输送单元包括标准气体输送管道以及设置于所述标准气体输送管道上的压力调节装置与压力检测装置；所述标准气体输送管道与所述毛细管的进气口连接。

优选地，所述压力调节装置为调压阀，本实用新型所述调压阀包括减压阀、球阀或针型阀中的任意一种或至少两种的组合。

本实用新型通过不同长度毛细管与调压阀的配合，实现对毛细管两侧压差的准确调节，提高了调节精度，从而实现了对标准气体的精准稀释。

优选地，所述压力检测装置包括压力表和/或压力变送器。

本实用新型所述压力表包括但不限于压力变送器，本实用新型在毛细管出口管道、零点气体输送管道以及标准气体输送管道上设置压力变送器，通过压力变送器测定毛细管进出口两端的压差，从而实现对气体流量的准确测定，进而能够通过调节压力调节装置以及选择合适长度、内径、数量的毛细管来实现气体稀释倍数的准确调节。

应用本实用新型所述的基于毛细管的气体稀释系统进行气体稀释的方法包括如下步骤：调节零点气体以及标准气体的流量，使零点气体与标准气体流经不同的毛细管后混合，完成对标准气体的稀释。

优选地，所述零点气体的流量为1-6000mL/min，例如可以是1mL/min、10mL/min、50mL/min、100mL/min、500mL/min、1000mL/min、2000mL/min、3000mL/min、4000mL/min、5000mL/min或6000mL/min，但不限于所列举的数值，数值范围其它未列举的数值同样适用。

优选地，所述标准气体的流量为1-6000mL/min，例如可以是1mL/min、10mL/min、50mL/min、100mL/min、500mL/min、1000mL/min、2000mL/min、3000mL/min、4000mL/min、5000mL/min或6000mL/min，但不限于所列举的数值，数值范围其它未列举的数值同样适用。

相对于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

(1)本实用新型提供的基于毛细管的气体稀释系统的结构简单，操作简便，便于准确地对标准气体进行稀释；

(2)本实用新型提供的基于毛细管的气体稀释系统通过多根毛细管以及调压装置的配合，降低了毛细管两侧压差的调节难度，从而使气体流量调节更精准，气体稀释更加准确。

附图说明

图1为实施例1提供的基于毛细管的气体稀释系统示意图；

图2为实施例2提供的基于毛细管的气体稀释系统示意图；

图3为实施例3提供的基于毛细管的气体稀释系统示意图。

其中：1-1，第一毛细管；1-2，第二毛细管；1-3，第三毛细管；1-4，第四毛细管；1-5，第五毛细管；2-1，零点气体调节阀；2-2，标准气体调节阀；3，压力变送器。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本实用新型，不应视为对本实用新型的具体限制。

实施例1

本实施例提供了一种基于毛细管的气体稀释系统，所述基于毛细管的气体稀释系统的结构示意图如图1所示，包括零点气体输送单元、标准气体输送单元以及配气单元。

所述配气单元包括两根并联连接的毛细管，分别为第一毛细管1-1与第二毛细管1-2。所述第一毛细管1-1与第二毛细管1-2的出口管道上设置有压力变送器3。

所述零点气体输送单元包括零点气体输送管道以及设置于所述零点气体输送管道上的零点气体调节阀2-1以及压力变送器3；所述压力变送器3用于测定零点气体的压力；所述零点气体调节阀2-1为变压阀，用于调节零点气体的压力。

所述标准气体输送单元包括标准气体输送管道以及设置于所述标准气体输送管道上的标准气体调节阀2-2以及压力变送器3；所述压力变送器3用于测定标准气体的压力，所述标准气体调节阀2-2为针型阀，用于调节标准气体的压力。

所述第一毛细管1-1与第二毛细管1-2的入口分别独立地与零点气体输送管道以及标准气体输送管道连接；本实施例中，第一毛细管1-1与第二毛细管1-2的入口分别独立地通过三通阀与零点气体输送管道以及标准气体输送管道连接；例如，第一毛细管1-1的入口通过三通阀与零点气体输送管道以及标准气体输送管道连接，根据第一毛细管1-1所要输送的流体类型，使第一毛细管1-1与零点气体输送管道连通，或，使第一毛细管1-1与标准气体输送管道连通。

应用本实施例提供的基于毛细管的气体稀释系统对标准气体进行稀释时，使零点气体流经第一毛细管1-1或第二毛细管1-2，相应的，使标准气体流经第二毛细管1-2或第一毛细管1-1。

通过设置于零点气体输送管道上的压力变送器3测定零点气体的压力，通过设置于毛细管出口处的压力变送器3测定混合气体的压力，从而通过计算压差得到零点气体的流速，结合毛细管内径可得零点气体的流量；零点气体的压力可通过调节零点气体调节阀2-1进行调节，从而实现对零点气体流量的调节。

通过设置于标准气体输送管道上的压力变送器3测定标准气体的压力，通过设置于毛细管出口处的压力变送器3测定混合气体的压力，从而通过计算压差得到标准气体的流速，结合毛细管内径可得标准气体的流量；标准气体的压力可通过调节标准气体调节阀2-2进行调节，从而实现对标准气体流量的调节。

实施例2

本实施例提供了一种基于毛细管的气体稀释系统，所述基于毛细管的气体稀释系统的结构示意图如图2所示，包括零点气体输送单元、标准气体输送单元以及配气单元。

所述配气单元包括三根并联连接的毛细管，分别为第一毛细管1-1、第二毛细管1-2与第三毛细管1-3。所述第一毛细管1-1、第二毛细管1-2以及第三毛细管1-3的出口管道上设置有压力变送器3。

所述零点气体输送单元包括零点气体输送管道以及设置于所述零点气体输送管道上的零点气体调节阀2-1以及压力变送器3；所述压力变送器3用于测定零点气体的压力，所述零点气体调节阀2-1为变压阀，用于调节零点气体的压力。

所述标准气体输送单元包括标准气体输送管道以及设置于所述标准气体输送管道上的标准气体调节阀2-2以及压力变送器3；所述压力变送器3用于测定标准气体的压力，所述标准气体调节阀2-2为变压阀，用于调节标准气体的压力。

所述第一毛细管1-1、第二毛细管1-2以及第三毛细管1-3的入口分别独立地与零点气体输送管道以及标准气体输送管道连接；本实施例中，第一毛细管1-1、第二毛细管1-2以及第三毛细管1-3的入口分别独立地通过三通阀与零点气体输送管道以及标准气体输送管道连接。例如，第一毛细管1-1的入口通过三通阀与零点气体输送管道以及标准气体输送管道连接，根据第一毛细管1-1所要输送的流体类型，使第一毛细管1-1与零点气体输送管道连通，或，使第一毛细管1-1与标准气体输送管道连通。

应用本实施例提供的基于毛细管的气体稀释系统对标准气体进行稀释时，使标准气体独立地流经第一毛细管1-1、第二毛细管1-2或第三毛细管1-3中的任意一根或至少两根；根据标准气体所需要稀释的倍数，使零点气体流经剩余管道中的任意一根或两根，并适当选择毛细管内径以及长度，从而实现标准气体的稀释。

通过设置于零点气体输送管道上的压力变送器3测定零点气体的压力，通过设置于毛细管出口处的压力变送器3测定混合气体的压力，从而通过计算压差得到零点气体的流速，结合毛细管内径与数量可得零点气体的流量；零点气体的压力可通过调节零点气体调节阀2-1进行调节，从而实现对零点气体流量的调节。

通过设置于标准气体输送管道上的压力变送器3测定标准气体的压力，通过设置于毛细管出口处的压力变送器3测定混合气体的压力，从而通过计算压差得到标准气体的流速，结合毛细管内径可得标准气体的流量；标准气体的压力可通过调节标准气体调节阀2-2进行调节，从而实现对标准气体流量的调节。

实施例3

本实施例提供了一种基于毛细管的气体稀释系统，所述基于毛细管的气体稀释系统的结构示意图如图3所示，包括零点气体输送单元、标准气体输送单元以及配气单元。

所述配气单元包括三根并联连接的毛细管，分别为第一毛细管1-1、第二毛细管1-2、第三毛细管1-3、第四毛细管1-4与第五毛细管1-5。所述第一毛细管1-1、第二毛细管1-2、第三毛细管1-3、第四毛细管1-4与第五毛细管1-5的出口管道上设置有压力变送器3。

所述零点气体输送单元包括零点气体输送管道以及设置于所述零点气体输送管道上的零点气体调节阀2-1以及压力变送器3；所述压力变送器3用于测定零点气体的压力，所述零点气体调节阀2-1为球阀，用于调节零点气体的压力。

所述标准气体输送单元包括标准气体输送管道以及设置于所述标准气体输送管道上的标准气体调节阀2-2以及压力变送器3；所述压力变送器3用于测定标准气体的压力，所述标准气体调节阀2-2为变压阀用于调节标准气体的压力。

所述第一毛细管1-1、第二毛细管1-2、第三毛细管1-3、第四毛细管1-4以及第五毛细管1-5的入口分别独立地与零点气体输送管道以及标准气体输送管道连接；本实施例中，第一毛细管1-1、第二毛细管1-2、第三毛细管1-3、第四毛细管1-4与第五毛细管1-5的入口分别独立地通过三通阀与零点气体输送管道以及标准气体输送管道连接。例如，第一毛细管1-1的入口通过三通阀与零点气体输送管道以及标准气体输送管道连接，根据第一毛细管1-1所要输送的流体类型，使第一毛细管1-1与零点气体输送管道连通，或，使第一毛细管1-1与标准气体输送管道连通。

应用本实施例提供的基于毛细管的气体稀释系统对标准气体进行稀释时，使标准气体独立地流经第一毛细管1-1、第二毛细管1-2、第三毛细管1-3、第四毛细管1-4或第五毛细管1-5中的任意一根或至少两根；根据标准气体所需要稀释的倍数，使零点气体流经剩余毛细管中的任意一根或至少两根，同时结合选择毛细管内径以及长度，从而实现标准气体的稀释。

通过设置于零点气体输送管道上的压力变送器3测定零点气体的压力，通过设置于毛细管出口处的压力变送器3测定混合气体的压力，从而通过计算压差得到零点气体的流速，结合毛细管内径与数量可得零点气体的流量；零点气体的压力可通过调节零点气体调节阀2-1进行调节，从而实现对零点气体流量的调节。

通过设置于标准气体输送管道上的压力变送器3测定标准气体的压力，通过设置于毛细管出口处的压力变送器3测定混合气体的压力，从而通过计算压差得到标准气体的流速，结合毛细管内径与数量可得零点气体的流量；标准气体的压力可通过调节标准气体调节阀2-2进行调节，从而实现对标准气体流量的调节。

具体的，所述第一毛细管1-1、第二毛细管1-2、第三毛细管1-3、第四毛细管1-4与第五毛细管1-5的内径都为0.1mm，长度均为35mm；通过调压阀2-1以及调压阀2-2调节毛细管进出口两侧压差为2hPa时，各毛细管的出口流量均为1800mL/min。切换三通阀，使浓度为10ppm的N₂/He标准气体流经第五毛细管1-5，切换三通阀使零点气体流经剩余毛细管中的任意一根或至少两根，可以得到稀释比为1:2、1:3、1:4或1:5的混合气体，从而得到浓度为5ppm、3.33ppm、2.5ppm或2ppm的N₂/He与零点气体的混合气体。也可以选择让标准气体通过两根毛细管得到稀释比为2:3、2:4或2:5的混合气体。

实施例4

本实施例提供了一种基于毛细管的气体稀释系统，除配气单元包括50根并联连接的毛细管外，其余均与实施例1相同。

应用本实施例提供的基于毛细管的气体稀释系统对标准气体进行稀释时，使标准气体独立地流经毛细管中的任意一根或至少两根；根据标准气体所需要稀释的倍数，使零点气体流经剩余管道中的任意一根或至少两根，并适当选择毛细管内径以及长度，从而实现标准气体的稀释。

通过设置于零点气体输送管道上的压力变送器3测定零点气体的压力，通过设置于毛细管出口处的压力变送器3测定混合气体的压力，从而通过计算压差得到零点气体的流速，结合毛细管内径与数量可得零点气体的流量；零点气体的压力可通过调节零点气体调节阀2-1进行调节，从而实现对零点气体流量的调节。

通过设置于标准气体输送管道上的压力变送器3测定标准气体的压力，通过设置于毛细管出口处的压力变送器3测定混合气体的压力，从而通过计算压差得到标准气体的流速，结合毛细管内径可得标准气体的流量；标准气体的压力可通过调节标准气体调节阀2-2进行调节，从而实现对标准气体流量的调节。

申请人声明，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。

Claims (9)

1.一种基于毛细管的气体稀释系统，其特征在于，所述基于毛细管的气体稀释系统包括零点气体输送单元、标准气体输送单元以及配气单元；

所述配气单元包括至少两根并联连接的毛细管；

所述毛细管的进气口分别独立地与所述零点气体输送单元以及标准气体输送单元连接；所述毛细管的出口管道上设置有压力检测装置。

2.根据权利要求1所述的基于毛细管的气体稀释系统，其特征在于，所述配气单元包括2-50根并联连接的毛细管。

3.根据权利要求1所述的基于毛细管的气体稀释系统，其特征在于，所述毛细管的内径为0.1mm-1.0mm。

4.根据权利要求1所述的基于毛细管的气体稀释系统，其特征在于，所述毛细管的长度为10mm-6000mm。

5.根据权利要求1所述的基于毛细管的气体稀释系统，其特征在于，所述零点气体输送单元包括零点气体输送管道以及设置于所述零点气体输送管道上的压力调节装置与压力检测装置；

所述零点气体输送管道与所述毛细管的进气口连接。

6.根据权利要求1所述的基于毛细管的气体稀释系统，其特征在于，所述标准气体输送单元包括标准气体输送管道以及设置于所述标准气体输送管道上的压力调节装置与压力检测装置；

所述标准气体输送管道与所述毛细管的进气口连接。

7.根据权利要求5或6所述的基于毛细管的气体稀释系统，其特征在于，所述压力调节装置为调压阀。

8.根据权利要求7所述的基于毛细管的气体稀释系统，其特征在于，所述调压阀包括减压阀、球阀或针型阀中的任意一种或至少两种的组合。

9.根据权利要求5或6所述的基于毛细管的气体稀释系统，其特征在于，所述压力检测装置包括压力表和/或压力变送器。

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