一種配制多瓶混合氣的裝置與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種配制多瓶混合氣的裝置與方法，尤其涉及用于多瓶混合氣的同時配制及充裝，屬于混合氣體的配氣領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]混合氣體已廣泛應(yīng)用于科學(xué)研宄、環(huán)境保護、工業(yè)生產(chǎn)和產(chǎn)品的檢驗等領(lǐng)域，市場需求量越來越大?；旌蠚怏w的配制方法有靜態(tài)配氣法和動態(tài)配氣法兩大類。靜態(tài)配氣法包括:稱重法、體積法和壓力比法。靜態(tài)配氣法設(shè)備簡單，易操作。但傳統(tǒng)的靜態(tài)配氣法只能一次充一瓶氣，不能連續(xù)配氣，難以進行批量生產(chǎn)；而且對于分子量小的低濃度混合氣，組分氣稱量量太小，將直接影響其定值的準(zhǔn)確性，降低配氣精度。
[0003]CN 203635083U公開了一種多瓶標(biāo)準(zhǔn)混合氣體充裝裝置，包含配氣球閥；與配氣球閥連接的進氣管；進氣管的另一端連接標(biāo)準(zhǔn)充氣瓶；與進氣管中間部位連接的充氣管；充氣管設(shè)有多根充氣管支路；設(shè)置在標(biāo)準(zhǔn)充氣瓶下方的稱量天平。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便，可實現(xiàn)多瓶同時配制，有效提高了生產(chǎn)效率。但是該裝置不適于配制多瓶分子量小且用大容積鋼瓶盛裝的低濃度混合氣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種配制多瓶混合氣的裝置與方法，采用本發(fā)明所述的裝置及方法配制低濃度氣體，減小了稱量誤差，提高了配氣精度，配氣速度快，適合批量生產(chǎn)，節(jié)約了配氣成本。且裝置簡單，方法容易操作。
[0005]本發(fā)明的目的由以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0006]一種配制多瓶混合氣的裝置，包括稀釋氣原料氣瓶、組分氣原料氣瓶、稱量裝置、減壓閥、第一球閥、第二球閥、高真空擋板閥、真空壓力表、真空泵、放空控制閥、排空管路、原料氣主管路、精密壓力表、產(chǎn)品氣匯流排、針閥、產(chǎn)品氣瓶；產(chǎn)品氣匯流排包含多支氣體管路，針閥和產(chǎn)品氣瓶的數(shù)量均與氣體管路的數(shù)量相等；
[0007]其連接關(guān)系如下:
[0008]稀釋氣原料氣瓶和產(chǎn)品氣匯流排分別接入原料氣主管路的兩端；組分氣原料氣瓶通過管路接入原料氣主管路，在組分氣原料氣瓶和原料氣主管路之間的管路上依次設(shè)有減壓閥和第一球閥，組分氣原料氣瓶置于稱量裝置上；組分氣原料氣瓶與原料氣主管路的接入點和稀釋氣原料氣瓶之間的管路上設(shè)有第二球閥；組分氣原料氣瓶與原料氣主管路的接入點與產(chǎn)品氣匯流排之間的原料氣主管路上依次接入真空泵和排空管路，真空泵與原料氣主管路之間的連接管路上依次設(shè)有真空壓力表和高真空擋板閥，排空管路上設(shè)有放空控制閥；產(chǎn)品氣匯流排上每支氣體管路通過針閥與產(chǎn)品氣瓶連接，產(chǎn)品氣匯流排上安裝有精密壓力表；與組分氣原料氣瓶、稀釋氣原料氣瓶和產(chǎn)品氣瓶之間的管路連接均為柔性連接。
[0009]優(yōu)選地，稀釋氣原料氣瓶采用氣瓶集裝格。
[0010]優(yōu)選地，所述稱量裝置為高精度電子天平，感量為10mg。[0011 ] 優(yōu)選地，所述精密壓力表測量范圍為0-16MPa，精度等級為0.25%。
[0012]優(yōu)選地，所述高真空擋板閥的閥體和閥座漏率彡1.3X 10_7Pa.L.s—1。
[0013]優(yōu)選地，所述真空泵為無油分子泵機組。
[0014]優(yōu)選地，所述裝置中氣體管路材質(zhì)為1/8英寸EP級316L不銹鋼管路。
[0015]優(yōu)選地，所述產(chǎn)品氣匯流排中氣體管路的數(shù)量為五個以上。
[0016]一種配制多瓶混合氣的方法，步驟如下:
[0017]步驟一，管路連接:
[0018]I)將產(chǎn)品氣瓶分別接入產(chǎn)品氣匯流排上；
[0019]2)將組分氣原料氣瓶置于電子天平上，組分氣原料氣瓶出氣口通過減壓閥連接到原料氣主管路；
[0020]3)將稀釋氣原料氣瓶通過第二球閥接入原料氣主管路；
[0021]步驟二，管路抽真空:
[0022]使針閥、減壓閥和放空控制閥處于關(guān)閉狀態(tài)，第一球閥、第二球閥和高真空擋板閥處于打開狀態(tài)，打開真空泵，對管路系統(tǒng)進行抽真空，當(dāng)真空壓力表示值達到5Pa以下時，關(guān)閉真空泵和高真空擋板閥；
[0023]步驟三，管路氣體置換:
[0024]使減壓閥、第一球閥和第二球閥處于打開狀態(tài)，高真空擋板閥、放空控制閥和針閥處于關(guān)閉狀態(tài)，根據(jù)所需配制的混合氣體，打開組分氣原料氣瓶的瓶閥，充入第一種組分氣原料氣，觀察精密壓力表示數(shù)到0.5MPa時，關(guān)閉組分氣原料氣瓶的瓶閥、減壓閥、打開高真空擋板閥，同時打開真空泵，對管路系統(tǒng)進行抽真空，當(dāng)真空壓力表示值達到5Pa以下時，關(guān)閉真空泵和高真空擋板閥；重復(fù)充氣體抽真空三次；
[0025]步驟四，混合氣體制備:
[0026]I)充入組分氣:從管路中卸下組分氣原料氣瓶，稱量組分氣原料氣瓶質(zhì)量，并記錄電子天平的讀數(shù)；按照步驟一將組分氣原料氣瓶重新接入管路；使高真空擋板閥、放空控制閥和第二球閥處于關(guān)閉狀態(tài)，減壓閥、第一球閥、針閥和產(chǎn)品氣瓶的瓶閥處于打開狀態(tài)；根據(jù)所需配制的混合氣體，打開組分氣原料氣瓶的瓶閥，充入第一種組分氣原料氣，同時觀察電子天平的讀數(shù)，當(dāng)氣體充裝量達到所需質(zhì)量時，關(guān)閉組分氣原料氣瓶的瓶閥和針閥，系統(tǒng)穩(wěn)定Imin后，將組分氣原料氣瓶從管路中卸下，稱量組分氣原料氣瓶的質(zhì)量；根據(jù)所需組分氣體質(zhì)量，判斷是否需要繼續(xù)充入組分氣體；組分氣充裝完畢后，關(guān)閉第一球閥；
[0027]2)充入稀釋氣:打開稀釋氣原料氣瓶的瓶閥、第二球閥和針閥，充入稀釋氣原料氣，最后觀察精密壓力表的讀數(shù)，當(dāng)達到所需的充裝壓力時，關(guān)閉稀釋氣原料氣瓶的瓶閥、針閥和產(chǎn)品氣瓶的瓶閥，完成配氣過程。
[0028]步驟五，管路放空:
[0029]打開放空控制閥，將殘余氣體排出。
[0030]有益效果
[0031](I)本發(fā)明采用稱量法稱量組分氣原料氣瓶的質(zhì)量變化情況，來確定產(chǎn)品氣瓶中的氣體質(zhì)量，這種方法尤其適用于配制多瓶分子量小且用大容積鋼瓶盛裝的低濃度混合氣。因為，對于分子量小的低濃度的氣體，如稱量氣體質(zhì)量小于2g時，這樣一次稱量誤差較大，我們采用此方法，如配制10瓶，則稱量質(zhì)量將達到約20g，從而減小了稱量過程引入的誤差，這樣一來，能夠提高配氣精度。
[0032](2)相比傳統(tǒng)的靜態(tài)配氣方法，本發(fā)明采用稱量法(組分氣原料氣)與壓力比法(稀釋氣原料氣)相結(jié)合，能夠同時配制多瓶混合氣體，配氣速度快，可以批量生產(chǎn)。
[0033](3)本發(fā)明的配氣方法相比傳統(tǒng)的靜態(tài)配氣法避免了多次沖洗管道，節(jié)省了原料氣，尤其對于氪氣、氙氣等珍貴氣體，用氣成本節(jié)約效果更明顯。
[0034](4)本發(fā)明采用高真空度的真空泵，經(jīng)稀釋氣體反復(fù)沖洗和抽真空，可以有效防止環(huán)境氣體的影響，保證產(chǎn)品氣的純度要求。
[0035](5)本發(fā)明的稀釋氣原料氣瓶采用氣瓶集裝格，因為稀釋氣用量大，這樣避免了多次更換鋼瓶。
【附圖說明】
[0036]圖1為本發(fā)明所述配制多瓶混合氣的裝置。
[0037]其中，1-1 一組分氣原料氣瓶，1-2—稀釋氣原料氣瓶，2—電子天平，3—減壓閥，4-1一第一球閥，4-2—第二球閥，5—高真空擋板閥，6—真空壓力表，7—真空泵，8—放空控制閥，9 一排空管路，10—原料氣主管路，11 一精密壓力表，12—產(chǎn)品氣匯流排，13—針閥，14 一廣品氣瓶。
【具體實施方式】
[0038]下面結(jié)合附圖和具體實施例來詳述本發(fā)明，但不限于此。
[0039]實施例1
[0040]如圖1所示，一種配制多瓶混合氣的裝置，包括稀釋氣原料氣瓶1-2、組分氣原料氣瓶1-1、稱量裝置、減壓閥3、第一球閥4-1、第二球閥4-2、高真空擋板閥5、真空壓力表6、真空泵7、放空控制閥8、排空管路9、原料氣主管路10、精密壓力表11、產(chǎn)品氣匯流排12、針閥13、產(chǎn)品氣瓶14 ;產(chǎn)品氣匯流排12包含多支氣體管路，針閥13和產(chǎn)品氣瓶14的數(shù)量均與氣體管路的數(shù)量相等；
[0041]其連接關(guān)系如下:
[0042]稀釋氣原料氣瓶1-2和產(chǎn)品氣匯流排12分別接入原料氣主管路10的兩端；組分氣原料氣瓶1-1通過管路接入原料氣主管路10，在組分氣原料氣瓶1-1和原料氣主管路10之間的管路上依次設(shè)有減壓閥3和第一球閥4-1，組分氣原料氣瓶1-1置于稱量裝置上；組分氣原料氣瓶1-1與原料氣主管路10的接入點和稀釋氣原料氣瓶1-2之間的管路上設(shè)有第二球閥4-2 ;組分氣原料氣瓶1-1與原料氣主管路10的接入點與產(chǎn)品氣匯流排12之間的原料氣主管路10上依次接入真空泵7和排空管路9，真空泵7與原料氣主管路10之間的連接管路上依次設(shè)有真空壓力表6和高真空擋板閥5，排空管路9上設(shè)有放空控制閥8 ;產(chǎn)品氣匯流排12上每支氣體管路通過針閥13與產(chǎn)品氣瓶14連接，產(chǎn)品氣匯流排12上安裝有精密壓力表11 ;與組分氣原料氣瓶1-1、稀釋氣原料氣瓶1-2和產(chǎn)品氣瓶14之間的管路連接均為柔性連接；高真空擋板閥5、真空壓力表6和真空泵7依次連接組成抽真空裝置；放空控制閥8和排空管路9連接組成放空裝置；第二球閥4-2與第一球閥4-1出氣管路與產(chǎn)品氣匯流排12之間的原料氣主管路10上依次接入并聯(lián)的抽真空裝置、放空裝置。
[0043]優(yōu)選地，稀釋氣原料氣瓶1-2采用氣瓶集裝格。
[0044]優(yōu)選地，所述稱量裝置為高精度電子天平2，感量為10mg。
[0045]優(yōu)選地，所述精密壓力表11測量范圍為0_16MPa，精度等級為0.25%。
[0046]優(yōu)選地，所述高真空擋板閥5的閥體和閥座漏率彡1.3X 10_7Pa.L.s—1。
[0047]優(yōu)選地，所述真空泵7為無油分子泵機組。
[0048]優(yōu)選地，所述