CN219496302U - 气体中水和氧的测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种气体中水和氧的测量装置，其包括进气接口、排气接口、测量模块、水氧保护装置、第一至第六管路及调节阀件；进气接口和排气接口分别用于引入和排出待测气体，测量模块用于测定待测气体中的微量水和微量氧，水氧保护装置用于保持管路中的低氧低水环境；第一至第六管路的各一端分别连接于进气接口、排气接口、测量模块的进口和出口、水氧保护装置的出口和进口，第一至第六管路的各另一端分别连接于调节阀件；调节阀件处于第一模式时，第一管路和第二管路相连接，第三管路和第五管路相连接，第四管路和第六管路相连接，调节阀件处于第二模式时，第一管路和第三管路相连接，第二管路和第四管路相连接，第五管路和第六管路相连接。

Description

气体中水和氧的测量装置

技术领域

本实用新型涉及气体测量技术领域，尤其涉及一种气体中水和氧的测量装置。

背景技术

目前测定气体中微量水及微量氧主要有两种形式，第一种是生产装置内使用在线仪表实时监测，第二种是在采样口现场测定或采样后运至分析实验室进行测定。其中，在线仪表方式数据实时性好，有利于监测生产装置运行状况，但由于仪表连续工作时间长，信号漂移大，校准间隔长，测定准确性较差；而采样口现场测定或采样后运至分析实验室进行测定的方式，可以方便使用校准周期内的分析仪器，测定准确度更有保障，但由于分析仪器处于间歇工作状态，容易受空气中高浓度水、氧的干扰。

实用新型内容

本实用新型的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种准确性较高且不易在工作间歇阶段受到水氧干扰的气体中水和氧的测量装置。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

根据本实用新型的一个方面，提供一种气体中水和氧的测量装置，其中，包括进气接口、排气接口、测量模块、水氧保护装置、第一至第六管路以及调节阀件；所述进气接口用于引入待测气体，所述排气接口用于排出待测气体，所述测量模块用于测定待测气体中的微量水和微量氧，所述水氧保护装置用于保持管路中的低氧低水环境；第一管路的一端连接于所述进气接口，第二管路的一端连接所述排气接口，第三管路的一端连接所述测量模块的进口，第四管路的一端连接所述测量模块的出口，第五管路的一端连接所述水氧保护装置的出口，第六管路的一端连接所述水氧保护装置的进口，所述第一至第六管路的各另一端分别连接于所述调节阀件；所述调节阀件被配置为能在第一模式与第二模式下转换，所述调节阀件处于第一模式时，所述第一管路和第二管路相连接，所述第三管路和第五管路相连接，所述第四管路和第六管路相连接，所述调节阀件处于第二模式时，所述第一管路和第三管路相连接，所述第二管路和第四管路相连接，所述第五管路和第六管路相连接。

根据本实用新型的其中一个实施方式，所述第一管路上设置有压力调节阀，所述压力调节阀用于将待测气体的压力调节至测试压力。

根据本实用新型的其中一个实施方式，所述排气接口用于连接排空管线。

根据本实用新型的其中一个实施方式，所述第三管路上设置有流量调节阀，所述流量调节阀用于调节进入所述测量模块的待测气体的流量。

根据本实用新型的其中一个实施方式，所述测量模块包括水测量单元以及氧测量单元，所述水测量单元用于测定待测气体中的微量水，所述氧测量单元用于测定待测气体中的微量氧。

根据本实用新型的其中一个实施方式，所述水测量单元和氧测量单元采用相对并联的方式布置，所述第三管路的另一端分别连接于所述水测量单元的进口和所述氧测量单元的进口，所述第四管路的另一端分别连接于所述水测量单元的出口和所述氧测量单元的出口。

根据本实用新型的其中一个实施方式，其中：所述水测量单元为防爆型露点仪；和/或，所述氧测量单元为防爆型微氧仪。

根据本实用新型的其中一个实施方式，所述水氧保护装置包括水氧吸附阱，所述第五管路的另一端连接于所述水氧吸附阱的出口，所述第六管路的另一端连接于所述水氧吸附阱的进口。

根据本实用新型的其中一个实施方式，所述水氧保护装置包括气体吹扫机构，所述第五管路的另一端连接于所述气体吹扫机构的出气口，所述第六管路的另一端连接于所述气体吹扫机构的进气口。

根据本实用新型的其中一个实施方式，所述调节阀件包括多通阀，所述多通阀具有第一至第六接口，第一接口与第二接口相连接，第三接口与第四接口相连接，第五接口与第六接口相连接；其中，所述调节阀件处于第一模式时，所述第一至第六管路的各另一端分别连接于所述多通阀的所述第二接口、第一接口、第三接口、第六接口、第四接口和第五接口，所述调节阀件处于第二模式时，所述第一至第六管路的各另一端分别连接于所述多通阀的所述第一接口、第六接口、第二接口、第五接口、第三接口和第四接口。

由上述技术方案可知，本实用新型提出的气体中水和氧的测量装置的优点和积极效果在于：

本实用新型提出的气体中水和氧的测量装置，其包括进气接口、排气接口、测量模块、水氧保护装置、第一至第六管路及调节阀件；进气接口和排气接口分别用于引入和排出待测气体，测量模块用于测定待测气体中的微量水和微量氧，水氧保护装置用于保持管路中的低氧低水环境；第一至第六管路的各一端分别连接于进气接口、排气接口、测量模块的进口和出口、水氧保护装置的出口和进口，第一至第六管路的各另一端分别连接于调节阀件。据此，调节阀件处于第一模式时，第一管路和第二管路相连接，第三管路和第五管路相连接，第四管路和第六管路相连接，调节阀件处于第二模式时，第一管路和第三管路相连接，第二管路和第四管路相连接，第五管路和第六管路相连接。通过上述结构设计，本实用新型具有较广的适用范围，且避免使用其他额外的带电设备，适用于压力气体及易燃易爆、有毒有害气体的测试，亦可应用于实验室易燃易爆气体的测试，还可应用于生产装置采样口进行现场测试。并且，本实用新型能够利用调节阀件实现气路的快速切换，响应速度较快，保证测量模块始终与高浓度的水、氧分子隔绝，保证测量高纯气体时仍具备快速响应能力。

附图说明

通过结合附图考虑以下对本实用新型的优选实施方式的详细说明，本实用新型的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本实用新型的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：

图1是根据一示例性实施方式示出的气体中水和氧的测量装置在第一模式下的系统示意图；

图2是图1示出的气体中水和氧的测量装置在第二模式下的系统示意图；

图3是根据另一示例性实施方式示出的气体中水和氧的测量装置在第一模式下的系统示意图；

图4是图3示出的气体中水和氧的测量装置在第二模式下的系统示意图。

附图标记说明如下：

110.进气接口；

120.排气接口；

200.调节阀件；

310.水测量单元；

320.氧测量单元；

410.水氧吸附阱；

421.出气口；

422.进气口；

510.第一管路；

511.压力调节阀；

520.第二管路；

530.第三管路；

531.流量调节阀；

540.第四管路；

550.第五管路；

560.第六管路；

a.第一接口；

b.第二接口；

c.第三接口；

d.第四接口；

e.第五接口；

f.第六接口。

具体实施方式

体现本实用新型特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本实用新型能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本实用新型的范围，且其中的说明及附图在本质上是作说明之用，而非用以限制本实用新型。

在对本实用新型的不同示例性实施方式的下面描述中，参照附图进行，所述附图形成本实用新型的一部分，并且其中以示例方式显示了可实现本实用新型的多个方面的不同示例性结构、系统和步骤。应理解的是，可以使用部件、结构、示例性装置、系统和步骤的其他特定方案，并且可在不偏离本实用新型范围的情况下进行结构和功能性修改。而且，虽然本说明书中可使用术语“之上”、“之间”、“之内”等来描述本实用新型的不同示例性特征和元件，但是这些术语用于本文中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。本说明书中的任何内容都不应理解为需要结构的特定三维方向才落入本实用新型的范围内。

参阅图1，其代表性地示出了本实用新型提出的气体中水和氧的测量装置在第一模式下的系统示意图，其中采用箭头示出了气体在各管路中的流通方向。在该示例性实施方式中，本实用新型提出的气体中水和氧的测量装置是以应用于纯度较高的气体的水氧测量为例进行说明的。本领域技术人员容易理解的是，为将本实用新型的相关设计应用于其他类型的气体的水氧测量，而对下述的具体实施方式做出多种改型、添加、替代、删除或其他变化，这些变化仍在本实用新型提出的气体中水和氧的测量装置的原理的范围内。

如图1所示，在本实用新型的一实施方式中，本实用新型提出的气体中水和氧的测量装置包括进气接口110、排气接口120、测量模块、水氧保护装置、第一至第六管路以及调节阀件200。配合参阅图2，图2中代表性地示出了能够体现本实用新型原理的气体中水和氧的测量装置在第二模式下的系统示意图。以下将结合上述附图，对本实用新型的各主要组成部分的结构、连接方式和功能关系进行详细说明。

如图1和图2所示，在本实用新型的一实施方式中，该进气接口110用于引入待测气体。该排气接口120用于排出待测气体。该测量模块用于测定待测气体中的微量水和微量氧。该水氧保护装置用于保持管路中的低氧低水环境。该第一管路510的一端连接于进气接口110，该第二管路520的一端连接排气接口120，该第三管路530的一端连接测量模块的进口，该第四管路540的一端连接测量模块的出口，该第五管路550的一端连接水氧保护装置的出口，该第六管路560的一端连接水氧保护装置的进口。并且，上述的第一至第六管路的各另一端分别连接于调节阀件200。据此，调节阀件200能够在第一模式与第二模式下转换。具体而言，调节阀件200处于第一模式时，第一管路510和第二管路520经由调节阀件200相连接，第三管路530和第五管路550经由调节阀件200相连接，第四管路540和第六管路560经由调节阀件200相连接。调节阀件200处于第二模式时，第一管路510和第三管路530经由调节阀件200相连接，第二管路520和第四管路540经由调节阀件200相连接，第五管路550和第六管路560经由调节阀件200相连接。通过上述结构设计，本实用新型具有较广的适用范围，且避免使用其他额外的带电设备，适用于压力气体及易燃易爆、有毒有害气体的测试，亦可应用于实验室易燃易爆气体的测试，还可应用于生产装置采样口进行现场测试。并且，本实用新型能够利用调节阀件200实现气路的快速切换，响应速度较快，保证测量模块始终与高浓度的水、氧分子隔绝，保证测量高纯气体时仍具备快速响应能力。

如图1和图2所示，在本实用新型的一实施方式中，第一管路510上可以设置有压力调节阀511，该压力调节阀511用于将待测气体的压力调节至测试压力。例如，以待测气体来源为高压气体为例，压力调节阀511可以是减压阀。通过上述结构设计，本实用新型能够将高压的待测气体减至相对安全且仪器耐受的压力后在引至测量模块。

在本实用新型的一实施方式中，排气接口120可以用于连接排空管线。通过上述结构设计，本实用新型能够将排出的待测气体或者测量后的气体进行排空。

如图1和图2所示，在本实用新型的一实施方式中，第三管路530上可以设置有流量调节阀531，该流量调节阀531用于调节进入测量模块的待测气体的流量。通过上述结构设计，本实用新型能够实现对进入测量模块的待测气体的流量调节。

如图1和图2所示，在本实用新型的一实施方式中，测量模块可以包括水测量单元310以及氧测量单元320，该水测量单元310用于测定待测气体中的微量水，该氧测量单元320用于测定待测气体中的微量氧。

如图1和图2所示，基于测量模块包括水测量单元310以及氧测量单元320的结构设计，在本实用新型的一实施方式中，水测量单元310和氧测量单元320采用相对并联的方式布置，第三管路530的另一端分别连接于水测量单元310的进口和氧测量单元320的进口，第四管路540的另一端分别连接于水测量单元310的出口和氧测量单元320的出口。通过上述结构设计，本实用新型能够实现测量模块在一次测量中对待测气体中的微量水和微量氧的同时测量，同时保证微量水与微量氧的测量互不干扰。

基于测量模块包括水测量单元310以及氧测量单元320的结构设计，在本实用新型的一实施方式中，水测量单元310可以为防爆型露点仪。在一些实施方式中，水测量单元310亦可采用其他测量仪器，例如但不限于其他型号的露点仪等，并不以本实施方式为限。

基于测量模块包括水测量单元310以及氧测量单元320的结构设计，在本实用新型的一实施方式中，氧测量单元320可以为防爆型微氧仪。在一些实施方式中，水测量单元310亦可采用其他测量仪器，例如但不限于其他型号的微氧仪等，并不以本实施方式为限。

需说明的是，为实现快速响应的目的，现有的商品化露点仪或者微氧仪一般会对自身的传感器进行保护，避免其与高含量水或氧接触。然而这种保护仅限于传感器本身，对于仪器进气口422、钢瓶或采样器接口、连接管路等位置均不具有保护效果。因此，在实际测试过程中，即使现有方案采用带有上述保护功能的露点仪或者微氧仪时，仍然容易出现管路中残存空气在吹扫阶段进入传感器，导致测试时间延长，准确度下降等问题。对此，本实用新型能够利用水氧保护装置使得管路(第三至第六管路)中始终保持低氧低水环境。

如图1和图2所示，在本实用新型的一实施方式中，水氧保护装置可以包括水氧吸附阱410。在此基础上，第五管路550的另一端可以连接于水氧吸附阱410的出口，且第六管路560的另一端可以连接于水氧吸附阱410的进口。通过上述结构设计，本实用新型能够利用水氧吸附阱410吸附管路内气体含有的微量氧和微量水。

参阅图3和图4，图3中代表性地示出了能够体现本实用新型原理的气体中水和氧的测量装置在另一示例性实施方式中的第一模式下的系统示意图；图4中代表性地示出了图3示出的气体中水和氧的测量装置在第二模式下的系统示意图。

如图3和图4所示，在本实用新型的一实施方式中，水氧保护装置可以包括气体吹扫机构。在此基础上，第五管路550的另一端可以连接于气体吹扫机构(例如包括气源和气泵等，附图未示出)的出气口421，且第六管路560的另一端连接于气体吹扫机构的进气口422。通过上述结构设计，本实用新型能够利用气体吹扫机构对管路(例如包括第三至第六管路)进行吹扫而去除微量水和微量氧。

如图1和图2，或者图3和图4所示，在本实用新型的一实施方式中，调节阀件200可以包括多通阀，该多通阀具有六个接口，分别为第一接口a、第二接口b、第三接口c、第四接口d、第五接口e和第六接口f。其中，多通阀的内部结构可以构造为该第一接口a与该第二接口b相连接、该第三接口c与该第四接口d相连接、该第五接口e与该第六接口f相连接。在此基础上，调节阀件200处于第一模式时，第一管路510的另一端连接于多通阀的第二接口b，第二管路520的另一端连接于多通阀的第一接口a，第三管路530的另一端连接于多通阀的第三接口c，第四管路540的另一端连接于多通阀的第六接口f，第五管路550的另一端连接于多通阀的第四接口d，第六管路560的另一端连接于多通阀的第五接口e。并且，调节阀件200处于第二模式时，第一管路510的另一端连接于多通阀的第一接口a，第二管路520的另一端连接于多通阀的第六接口f，第三管路530的另一端连接于多通阀的第二接口b，第四管路540的另一端连接于多通阀的第五接口e，第五管路550的另一端连接于多通阀的第三接口c，第六管路560的另一端连接于多通阀的第四接口d。通过上述结构设计，本实用新型能够利用多通阀实现上述第一模式与第二模式之间调节，结构简单、调节精确、方便。在一些实施方式中，调节阀件200亦可采用其他阀件或者阀组，例如多通电磁阀等，并不以本实施方式为限。

在本实用新型的一实施方式中，第一至第六管路可以分别采用不锈钢材质，且第一至第六管路的内壁均可采用抛光设计。

在本实用新型的一实施方式中，第一至第六管路与测量装置的各功能部件的接口均可设置密封结构，例如但不限于密封圈等。

基于上述对本实用新型提出的气体中水和氧的测量装置的几个示例性实施方式的详细说明，以下将对本实用新型提出的气体中水和氧的测量装置的操作步骤简要介绍如下。

首先，确认多通阀处于图1或者图3示出的状态，即第一模式，先将排气接口120与测试地点的排空管线连接，再将待测气体经进气接口110与测试装置连接。接着，调节压力调节阀511至所需压力，使用待测气体吹扫管路及压力调节阀511。然后，调节(例如旋转)多通阀至图2或者图4示出状态，即第二模式，调节流量调节阀531达到仪器(例如露点仪和微氧仪等)工作所需的气体流量。最后，待露点仪和微氧仪示数稳定后记录测试结果。另外，当测量装置不进行试验时，还可以调节多通阀至图1或者图3示出的状态，保持微氧仪与露点仪与吸附阱封闭串联，或者与吹扫机构串联，以此维持低氧低水环境。

基于上述对本实用新型提出的气体中水和氧的测量装置的几个示例性实施方式的详细说明，以下将对利用本实用新型提出的气体中水和氧的测量装置的几个具体实施例进行说明。

实施例1：

从高纯氮气管线取样进行在线测试，结果如下表1所示。

表1高纯氮气测定结果(μmol/mol)

实施例2：

从高纯氢气管线取样进行在线测试，结果如下表2所示。

表2高纯氢气测定结果(μmol/mol)

承上所述，在上述两个表格中，“水/氧(使用本实用新型测试)”列的数据表示采用本实用新型提出的气体中水和氧的测量装置进行测试时得到的微量水和微量氧的测量结果。“水/氧(相同型号直接测试)”列的数据表示针对相同批次的高纯氮气或者高纯氢气，采用相同型号的露点仪及微氧仪但不使用本实用新型装置进行测试时得到的微量水和微量氧的测量结果。由上述两个表格的数据比对可知，本实用新型能够有效避免测试结果被高浓度的水、氧分子影响，进一步提升测试结果的响应速度及准确性。

在此应注意，附图中示出而且在本说明书中描述的气体中水和氧的测量装置仅仅是能够采用本实用新型原理的许多种测量装置中的几个示例。应当清楚地理解，本实用新型的原理绝非仅限于附图中示出或本说明书中描述的气体中水和氧的测量装置的任何细节或任何部件。

综上所述，本实用新型提出的气体中水和氧的测量装置，其包括进气接口110、排气接口120、测量模块、水氧保护装置、第一至第六管路及调节阀件200；进气接口110和排气接口120分别用于引入和排出待测气体，测量模块用于测定待测气体中的微量水和微量氧，水氧保护装置用于保持管路中的低氧低水环境；第一至第六管路的各一端分别连接于进气接口110、排气接口120、测量模块的进口和出口、水氧保护装置的出口和进口，第一至第六管路的各另一端分别连接于调节阀件200。据此，调节阀件200处于第一模式时，第一管路510和第二管路520相连接，第三管路530和第五管路550相连接，第四管路540和第六管路560相连接，调节阀件200处于第二模式时，第一管路510和第三管路530相连接，第二管路520和第四管路540相连接，第五管路550和第六管路560相连接。通过上述结构设计，本实用新型具有较广的适用范围，且避免使用其他额外的带电设备，适用于压力气体及易燃易爆、有毒有害气体的测试，亦可应用于实验室易燃易爆气体的测试，还可应用于生产装置采样口进行现场测试。并且，本实用新型能够利用调节阀件200实现气路的快速切换，响应速度较快，保证测量模块始终与高浓度的水、氧分子隔绝，保证测量高纯气体时仍具备快速响应能力。

以上详细地描述和/或图示了本实用新型提出的测量装置的示例性实施方式。但本实用新型的实施方式不限于这里所描述的特定实施方式，相反，每个实施方式的组成部分和/或步骤可与这里所描述的其它组成部分和/或步骤独立和分开使用。一个实施方式的每个组成部分和/或每个步骤也可与其它实施方式的其它组成部分和/或步骤结合使用。在介绍这里所描述和/或图示的要素/组成部分/等时，用语“一个”、“一”和“上述”等用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等。术语“包含”、“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。此外，权利要求书及说明书中的术语“第一”和“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象的数字限制。

虽然已根据不同的特定实施例对本实用新型提出的测量装置进行了描述，但本领域技术人员将会认识到可在权利要求的精神和范围内对本实用新型的实施进行改动。

Claims (10)

1.一种气体中水和氧的测量装置，其特征在于：

包括进气接口、排气接口、测量模块、水氧保护装置、第一至第六管路以及调节阀件；

所述进气接口用于引入待测气体，所述排气接口用于排出待测气体，所述测量模块用于测定待测气体中的微量水和微量氧，所述水氧保护装置用于保持管路中的低氧低水环境；

第一管路的一端连接于所述进气接口，第二管路的一端连接所述排气接口，第三管路的一端连接所述测量模块的进口，第四管路的一端连接所述测量模块的出口，第五管路的一端连接所述水氧保护装置的出口，第六管路的一端连接所述水氧保护装置的进口，所述第一至第六管路的各另一端分别连接于所述调节阀件；

所述调节阀件被配置为能在第一模式与第二模式下转换，所述调节阀件处于第一模式时，所述第一管路和第二管路相连接，所述第三管路和第五管路相连接，所述第四管路和第六管路相连接，所述调节阀件处于第二模式时，所述第一管路和第三管路相连接，所述第二管路和第四管路相连接，所述第五管路和第六管路相连接。

2.根据权利要求1所述的气体中水和氧的测量装置，其特征在于，所述第一管路上设置有压力调节阀，所述压力调节阀用于将待测气体的压力调节至测试压力。

3.根据权利要求1所述的气体中水和氧的测量装置，其特征在于，所述排气接口用于连接排空管线。

4.根据权利要求1所述的气体中水和氧的测量装置，其特征在于，所述第三管路上设置有流量调节阀，所述流量调节阀用于调节进入所述测量模块的待测气体的流量。

5.根据权利要求1所述的气体中水和氧的测量装置，其特征在于，所述测量模块包括水测量单元以及氧测量单元，所述水测量单元用于测定待测气体中的微量水，所述氧测量单元用于测定待测气体中的微量氧。

6.根据权利要求5所述的气体中水和氧的测量装置，其特征在于，所述水测量单元和氧测量单元采用相对并联的方式布置，所述第三管路的另一端分别连接于所述水测量单元的进口和所述氧测量单元的进口，所述第四管路的另一端分别连接于所述水测量单元的出口和所述氧测量单元的出口。

7.根据权利要求5所述的气体中水和氧的测量装置，其特征在于：

所述水测量单元为防爆型露点仪；和/或

所述氧测量单元为防爆型微氧仪。

8.根据权利要求1所述的气体中水和氧的测量装置，其特征在于，所述水氧保护装置包括水氧吸附阱，所述第五管路的另一端连接于所述水氧吸附阱的出口，所述第六管路的另一端连接于所述水氧吸附阱的进口。

9.根据权利要求1所述的气体中水和氧的测量装置，其特征在于，所述水氧保护装置包括气体吹扫机构，所述第五管路的另一端连接于所述气体吹扫机构的出气口，所述第六管路的另一端连接于所述气体吹扫机构的进气口。

10.根据权利要求1所述的气体中水和氧的测量装置，其特征在于，所述调节阀件包括多通阀，所述多通阀具有第一至第六接口，第一接口与第二接口相连接，第三接口与第四接口相连接，第五接口与第六接口相连接；其中，所述调节阀件处于第一模式时，所述第一至第六管路的各另一端分别连接于所述多通阀的所述第二接口、第一接口、第三接口、第六接口、第四接口和第五接口，所述调节阀件处于第二模式时，所述第一至第六管路的各另一端分别连接于所述多通阀的所述第一接口、第六接口、第二接口、第五接口、第三接口和第四接口。