CN101708442B - 全自动标准气体配制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种全自动标准气体配制装置，包括高压底气气路、原料气气路、恒温室、标准气体配气瓶、真空泵、压力传感器和若干电磁阀，特征在于：在恒温室内增设六通阀和定量管，其中六通阀的⑤端、⑥端对应接定量管的两端，④端通过电磁阀接真空泵，③端通过原料气气路接原料气，①端接设有第一电磁阀和第二电磁阀的高压底气气路，②端经设有第四电磁阀和第六电磁阀的气路接真空泵、经设有第四电磁阀和第三电磁阀的气路接第一电磁阀和第二电磁阀之间的气路、经过设有第四电磁阀和第五电磁阀的气路接标准气体配气瓶，压力传感器设置在第五电磁阀与标准气体配气瓶之间的气路上。本发明配制含量准确、效率高，配制出来的标准气体为国家一级标准物质。

Description

全自动标准气体配制装置

技术领域

本发明提供一种全自动标准气体配制装置，属于电气自动化技术领域。

背景技术

标准物质的作用是实现准确一致的测量，确保量值溯源。标准气体广泛应用于产品质量监督和质量控制、仪器仪表的校准、大气环境监测、医疗卫生、临床检验、分析方法的评价等领域，标准气体的制备方法有多种，如重量法、静态容量法以及动态扩散管法等，其中重量法在我国应用最为广泛。重量法是以质量作为基准的绝对测量方法，具有准确度高的特点，属国际公认的标准方法。传统的重量法，其组分气体的称量是制备标准气体的关键，由于气瓶本身质量较大(一般为2～20kg)，而充入的组分气体质量相对较小(2～20g)，因此对天平要求很高。需采用大载荷(20kg)、小感量(10mg)的高精密天平称量充入气瓶的原料气体，用电子天平[最大载荷(16kg)、感量(0.1g)]称量充入气瓶的高压底气。为了准确称量质量很大的气瓶中所充填的很少量的气体，除了对天平有很高要求外，还要求保证一定的称量量。这样，在称量操作中很难保证能够达到很高的准确度。而且，要配制多组分标准气体时，必须多次精密称量待配制原料气的

质量，对操作的稳定性和准确度要求很高，过程十分繁琐。

采用全自动标准气体配制装置，参与配制的原料气的质量通过质量流量计，由电脑精确计算而得到，计量精度大幅度提高，免除了手工重量法所必须采用的手工称取原料气和高压稀释底气的繁琐过程，提高了自动化水平，并能自动实现任意浓度标准气体及多组分标准气体的配制。

发明内容

本发明的目的是提供一种能克服上述缺陷、配制含量准确、效率高、并可实现单个气瓶的多组分标准气体的连续配制全自动标准气体配制装置。其技术内容为：

包括计算机、设有电磁阀的高压底气气路、设有质量流量计和电磁阀的原料气气路、恒温室、标准气体配气瓶、真空泵、温度测量仪、压力传感器和若干电磁阀，其特征在于：在恒温室内增设六通阀和定量管，其中六通阀的⑤端、⑥端对应接定量管的两端，④端通过第七电磁阀接真空泵，③端通过原料气气路接原料气，①端接设有第一电磁阀和第二电磁阀的高压底气气路，②端依次经过设有第四电磁阀和第六电磁阀的气路接真空泵、依次经过设有第四电磁阀和第三电磁阀的气路接第一电磁阀和第二电磁阀之间的气路、依次经过设有第四电磁阀和第五电磁阀的气路接标准气体配气瓶，压力传感器设置在第五电磁阀与标准气体配气瓶之间的气路上，温度测量仪、质量流量计、压力传感器的输出端均接计算机，参与配制的原料气的质量是通过质量流量计的流量信号，经电脑计算而得。

所述的全自动标准气体配制装置，原料气气路为设有质量流量计和第八电磁阀的一路，输出端接六通阀的③端。

所述的全自动标准气体配制装置，原料气气路为多路，每一路上均设有质量流量计和第八电磁阀，输出端均接六通阀的③端，参与配制的标气种类可在六通阀的③端接出的管路接点上通过任意添加控制通断的电磁阀和质量流量计而得到，所配制的同种原料气也可通过电脑采集质量流量计的流量信号，控制进入定量管的原料气质量，实现任意浓度标准气体的配制。

所述的全自动标准气体配制装置，恒温室采用恒温气室，配制标准气体时恒温室的温度恒定50℃，将六通阀恒温到50℃，实现恒温配气。

所述的全自动标准气体配制装置，标准气体配气瓶设置在设有温度测量仪的容器内。

其工作原理为：六通阀断电，位于初始位置，对六通阀所在的恒温室进行50℃恒温，恒温时间到，开启真空泵。打开第五电磁阀、第六电磁阀和第七电磁阀，真空泵通过第七电磁阀分别对定量管、通过第六电磁阀和第五电磁阀对标准气体配气瓶抽真空，由压力传感器测得抽到规定的极限真空(10Pa)后，关闭第五电磁阀、第六电磁阀和第七电磁阀，关闭真空泵。打开第八电磁阀，原料气通过质量流量计、第八电磁阀进入定量管，进入定量管的原料气达到所设定的质量M1后，关闭第八电磁阀。将六通阀通电，使六通阀切换到第二位置。依次打开第一、第二、第四、第五电磁阀，使高压底气将连接六通阀的定量管中的原料气冲入标准气体配气瓶。持续一段时间并保证定量管中的原料气体已全部进入配气瓶后，关闭第二、第四电磁阀，打开第三电磁阀，高压底气通过第一、第三、第五电磁阀继续对配气瓶充压，直到规定的压力值。由配气瓶的容积、配气瓶中高压底气的压力及测得的配气瓶所在环境的温度，根据标准气态方程得到进入配气瓶的高压底气的质量为M2。前述的进入配气瓶的原料气的质量M1与混合气总质量(M1+M2))的比值，即为所配制标准气体的气体含量：G＝M1/(M1+M2)，单位换算为PPM值。

本发明与现有技术相比，利用标准气体配制装置配制标准气体，配制过程全部实现自动化，与传统的重量法相比，配制效率、含量准确度均大幅提高，并可实现单个气瓶的多组分标准气体的连续配制，极大提高了工作效率，配制出来的标准气体的指标达到国家一级标准物质的标准。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

图中：1、计算机 2、质量流量计 3、恒温室 4、标准气体配气瓶 5、真空泵 6、温度测量仪 7、压力传感器 8、六通阀 9、定量管 10、容器 F1、第一电磁阀 F2、第二电磁阀 F3、第三电磁阀 F4、第四电磁阀 F5、第五电磁阀 F6、第六电磁阀 F7、第七电磁阀 F8、第八电磁阀

具体实施方式

在图1的实施例中，所有电磁阀的a端表示电磁阀入口，b端表示电磁阀出口。恒温室3采用恒温气室，六通阀8和定量管9均设置在恒温室3内，标准气体配气瓶4设置在设有温度测量仪6的容器10内，六通阀8的⑤端、⑥端对应接定量管9的两端，④端通过第七电磁阀F7接真空泵5，③端通过设有质量流量计2和第八电磁阀F8的原料气气路接原料气，①端接设有第一电磁阀F1和第二电磁阀F2的高压底气气路，②端依次经过设有第四电磁阀F4和第六电磁阀F6的气路接真空泵5、依次经过设有第四电磁阀F4和第三电磁阀F3的气路接第一电磁阀F1和第二电磁阀F2之间的气路、依次经过设有第四电磁阀F4和第五电磁阀F5的气路接标准气体配气瓶4，压力传感器7设置在第五电磁阀F5与标准气体配气瓶4之间的路上，温度测量仪6、质量流量计2、压力传感器7的输出端均接计算机1，参与配制的原料气的质量是通过质量流量计2的流量信号，经计算机1计算而得。

根据需要，原料气气路也可为多路，参与配制的标气种类可在六通阀8的③端接出的管路接点A上通过任意添加控制通断的第八电磁阀F8和质量流量计2而得到，所配制的同种原料气也可通过计算机1采集质量流量计2的流量信号，控制进入定量管9的原料气质量，实现任意浓度标准气体的配制。可实现单个气瓶的多组分标准气体的连续配制，极大提高了工作效率，配制出来的标准气体的指标达到国家一级标准物质的标准。

Claims (5)

1.一种全自动标准气体配制装置，包括计算机(1)、设有电磁阀的高压底气气路、设有质量流量计(2)和电磁阀的原料气气路、恒温室(3)、标准气体配气瓶(4)、真空泵(5)、温度测量仪(6)、压力传感器(7)和若干电磁阀，其特征在于：在恒温室(3)内增设六通阀(8)和定量管(9)，其中六通阀(8)的⑤端、⑥端对应接定量管(9)的两端，④端通过第七电磁阀F7接真空泵(5)，③端通过原料气气路接原料气，①端接设有第一电磁阀F1和第二电磁阀F2的高压底气气路，②端依次经过设有第四电磁阀F4和第六电磁阀F6的气路接真空泵(5)、依次经过设有第四电磁阀F4和第三电磁阀F3的气路接第一电磁阀F1和第二电磁阀F2之间的气路、依次经过设有第四电磁阀F4和第五电磁阀F5的气路接标准气体配气瓶(4)，压力传感器(7)设置在第五电磁阀F5与标准气体配气瓶(4)之间的气路上，温度测量仪(6)、质量流量计(2)、压力传感器(7)的输出端均接计算机(1)。

2.如权利要求1所述的全自动标准气体配制装置，其特征在于：原料气气路为设有质量流量计(2)和第八电磁阀F8的一路，输出端接六通阀(8)的③端。

3.如权利要求1所述的全自动标准气体配制装置，其特征在于：原料气气路为多路，每一路上均设有质量流量计(2)和第八电磁阀F8，输出端均接六通阀(8)的③端。

4.如权利要求1所述的全自动标准气体配制装置，其特征在于：恒温室(3)采用恒温气室，配制标准气体时恒温室(3)的温度恒定50℃。

5.如权利要求1所述的全自动标准气体配制装置，其特征在于：标准气体配气瓶(4)设置在设有温度测量仪(6)的容器(10)内。

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