一种不使用电控元件的自动配气装置的制作方法

1.本实用新型涉及气体检测仪器技术领域，具体是指一种不使用电控元件的自动配气装置。


背景技术：

2.部分分析化验仪器，如气相色谱仪、二氧化碳分析仪等气体检测设备，需要定期对其进行标定。因此需要配制不同浓度的混合气体。人工配置混合气时，首先将高压气瓶中的样品气抽至取样气袋中，再由注射器抽取固定体积的样品气，与空气、氮气或其他背景气按体积比例混合得到需要的固定浓度的混合气体，进行相关标定操作。人工配置气体存在效率低、误差大、一致性差、操作繁杂等问题。
3.目前市面上的自动配样装置，通常采用电控元件——质量流量控制器进行气体流量控制，该方式不仅价格成本高，且需要使用电路和软件进行调节控制。具有电路和相应元器件的配气装置在配制等可燃气体(如烷烃)时，可燃气体在配制前期具有较高浓度，存在一定的安全隐患。基于此，设计无需任何电子元器件的配气装置，其本质安全，且成本较低，便于实际现场普及，是非常有必要的。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种不使用电控元件的自动配气装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
6.一种不使用电控元件的自动配气装置，包括机体、面板以及设置于机体内的样品气流速控制回路、背景气流速控制回路和输出支路，样品气流速控制回路和背景气流速控制回路合流后由输出支路输出，样品气流速控制回路根据样品气流方向依次设置样品气接入端口、样品气流稳压阀、样品气流速切换阀以及样品气流气阻组，背景气流速控制回路根据背景气流方向依次设置背景气接入端口、背景气流稳压阀、背景气流速切换阀以及背景气流气阻组，样品气流稳压阀和背景气流稳压阀均为配置有压力表的可调稳压阀，压力表固定于面板上，样品气流气阻组包括至少两个样品气流气阻，分别对应配置气压下的不同样品气流速，并通过样品气流速切换阀切换样品气流速，背景气流气阻组包括至少两个背景气流气阻，分别对应配置气压下的不同背景气流速，并通过背景气流速切换阀切换背景气流速。
7.优选地，样品气流气阻组为三个样品气流气阻，样品气流速切换阀为一入三出式四通切换阀，其切换手柄设置于面板上。
8.进一步优选地，背景气流气阻组为三个背景气流气阻，背景气流速切换阀同样为一入三出式四通切换阀，其切换手柄设置于面板上。
9.可替代地，输出支路尾端设置气体输出端口，位于面板上。
10.可替代地，输出支路上设置有用于储存支路和气体输出端口，储存支路上设置储
存配置气体的气袋，气袋通过连接其两头固定在机体内部，气体输出端口上设置快排阀开关。
11.进一步优选地，输出支路还设置有接入储存支路后端的旁通排气回路，旁通排气回路包括设置于面板上的手动排气装置。
12.进一步优选地，气袋包括主气袋和副气袋，分别对应两种配置气量，主气袋和副气袋通过前端的二位三通切换阀连接，并列设置于储存支路上，其后端通过三通接头合流输出，二位三通切换阀的切换手柄位于面板上，主气袋和副气袋的后端分别设有单向阀，且均位于三通接头前端，用于控制单向输出气体。
13.进一步优选地，手动排气装置包括位于面板上的手动排气手柄、泵气筒以及与泵气筒底部连通的排气口。
14.进一步优选地，样品气流速控制回路和背景气流速控制回路均接入过滤器，接入点分别对应位于样品气接入端口和背景气接入端口后方，过滤器为微孔滤膜过滤器。
15.与现有技术相比，本实用新型的自动配气装置具有以下的有益效果：
16.1、装置内部预设多个样品气流气阻和背景气流气阻，分别对应配置气压下的多种流速，稳定气路气流同时，通过对预设不同流速比的选择，准确、快速配置所需的二元混合气样浓度，混合气涵盖了常用的浓度值，通过样品气流速切换阀和背景气流速切换阀可快速进行切换和自动完成配气，使用方便，混合气配制的准确性、一致性和稳定性较好，且不使用任何电控元件大大提高了该装置配制可燃气体的安全性；
17.2、装置内部集成了气袋，相比采用外接气袋采集混合气的方式，其操作更为方便，降低漏气风险，储气更为可靠，更便于自动预储混合气与多次取气样的需要，同时设置了主气袋和副气袋，可同时满足不同检测工作中对大容量储气和小容量储气的需求。
附图说明
18.图1为实施例一的自动配气装置的控制原理图；
19.图2为实施例二的自动配气装置的控制原理图；
20.图3为实施例二的自动配气装置的内部结构图；
21.图4为实施例二的自动配气装置的面板主视图。
22.图中：1、机体；2、面板；3、样品气接入端口；4、背景气接入端口；5、过滤器；6、样品气流稳压阀；7、背景气流稳压阀；8、样品气流气阻组；81、第一气阻；82、第二气阻；83、第三气阻；9、背景气流气阻组；91、第四气阻；92、第五气阻；93、第六气阻；10、样品气流速切换阀；11、背景气流速切换阀；12、压力表；13、四通接头；14、三通接头；15、二位三通切换阀；16、气袋安装接头；17、主气袋；18、副气袋；19、单向阀；20、气体输出端口；21、手动排气装置；211、排气口。
具体实施方式
23.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型最佳实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.实施例一：如图1所示的不使用电控元件的自动配气装置，通过控制样品气和背景气的流速，使其按照所需配比的浓度进行预混合，并输出混合气，该实施方式中的自动配气装置为实时混合实时输出混合气的工作方式；
25.在机体1内设有样品气流速控制回路、背景气流速控制回路和输出支路；样品气由位于机体1后侧的样品气接入端口3输入，打开样品气流稳压阀6，样品气经微孔滤膜过滤器过滤后，流经样品气流稳压阀6进行气流压力调节并稳定气路气压，气路气压可通过配置于样品气流稳压阀6后端的压力表12查看，一般采用的配制气压为0.3mpa，操作人员通过压力表12直观地调节样品气流稳压阀6，使其稳定至配置气压，根据所需样品气稀释比例，调节面板2上样品气流速档位，切通样品气流速切换阀10的相应出口，样品气流经过相应的样品气流气阻，经样品气流气阻节流使其后端气路的流速稳定并调节至所需样品气流速；
26.同样地，背景气由位于机体1后侧的背景气接入端口4输入，打开背景气流稳压阀7，背景气经微孔滤膜过滤器过滤后，流经背景气流稳压阀7进行气流压力调节并稳定气路气压至同样的配置气压，根据所需样品气稀释比例，调节面板2上背景气流速档位，切通背景气流速切换阀11的相应出口，背景气流经过相应的背景气流气阻，经背景气流气阻节流使其后端气路的流速稳定并调节至所需的背景气流速；
27.具有固定流速比的样品气流和背景气流经三通接头14合流并混合后，形成预设稀释浓度的输出混合气，经输出支路末端的气体输出端口20输出，外置的取样气袋通过接入气体输出端口20灌充混合气。
28.其中，样品气流气阻组8包括至少两个样品气流气阻，同样的背景气流气阻组9包括至少两个背景气流气阻，通过分别选择不同档位可设置至少四种配气浓度，为了获得较为宽泛的浓度范围，覆盖常用的最浓配置浓度至最稀配置浓度，同时兼顾易调节和可操作性强的使用需求，以设置三个样品气流气阻和三个背景气流气阻为最佳设计方案，可形成九个配气浓度，根据检测设备常用配气浓度，如图4中面板2上所贴设的配气浓度对照表所示(表中的气体流速仅供参考)，在配置气压下，根据相应浓度下样品气与背景气的流速比，加工或选用相应气阻率的三个样品气流气阻和三个背景气流气阻，通过选择不同档位的样品气流速和背景气流速，获得相应配气浓度，为了便于操作人员快速直观选择合适档位或简单计算便可选择档位，面板2上应贴设至少三个配气浓度的档位组合。
29.实施例二：如图2-4所示的不使用电控元件的自动配气装置，通过控制样品气和背景气的流速，使其按照所需配比的浓度进行预混合，并提供混合气储存，便于检测过程中便捷地多次取用混合气，该实施方式中的自动配气装置为预混储存多次定比输出混合气的工作方式；
30.该实施方式中的样品气流速控制回路和背景气流速控制回路采用实施例一的实施方式，因此不再进行赘述，该实施方式的不同点主要在于输出支路；输出支路上设置有用于储存支路和气体输出端口20，储存支路接入用于混合气合流的三通接头14后端，储存支路上设置储存配置气体的气袋，气袋至少为一个，该实施方式中优选两个气袋(图中未示)，分别为大容量的主气袋17和小容量的副气袋18，主气袋17和副气袋18的安装位置如图3中虚线所示，主气袋17和副气袋18相互远离的一端均分别通过气袋安装接头16固定在机体1侧面，气袋安装接头16为可安装固定的二通角接头，主气袋17和副气袋18相互靠近的一端连接三通接头14，以合流输出储存混合气，通过定位和固定三通接头14以支撑主气袋17和
副气袋18；主气袋17和副气袋18前端设置用于选择相应气袋的二位三通切换阀15，面板2上设有切换手柄，根据预估气量需求切换所需预储气量档位，切通二位三通切换阀15的不同出口，预先储存预估气量的混合气；在主气袋17和三通接头14之间以及副气袋18和三通接头14之间均设置有单向阀19，用于限制混合气流的方向仅为输出方向；
31.另外，输出支路上还与气体输出端口20并列设置的旁通排气回路，位于三通接头14后端，用于手动排空主气袋17和副气袋18中未用尽的储存混合气，旁通排气回路上设置手动排气装置21，手动排气装置21固定于面板2上并位于机体1内部，手动排气装置21包括位于面板2上的手动排气手柄、泵气筒以及与泵气筒底部连通的排气口211，泵气筒底部的抽气口设置限制单向抽气的泵气阀，排气口211上设置限制单向排气的排气阀，手动排气手柄与泵气筒活塞杆为一体式结构，在输气状态时，手动排气手柄需推至泵气筒底部，封闭排气口211，排气口211位于机体1侧面，该实施方式中，气体输出端口20上设置快排阀开关，快排阀开关的控制手柄和输气接口均位于面板2上，在完成输气后需关闭快排阀开关方可进行排气，同时还应先关闭样品气流稳压阀6和背景气流稳压阀7，拉动手动排气手柄泵出气袋内的余气，直至无法继续拉动，完成排气，保证后续配置的精确性。
32.本实用新型中，术语“前”、“后”、“侧”等指示的方位或位置关系为基于该装置使用状态下所示的方位或气路中气流方向所确定的方位。这些术语主要是为了更好地描述本实用新型及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作；
33.上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义
34.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种不使用电控元件的自动配气装置，包括机体和面板，其特征在于：还包括设置于所述机体内的样品气流速控制回路、背景气流速控制回路以及输出支路，所述样品气流速控制回路和所述背景气流速控制回路合流后由所述输出支路输出，所述样品气流速控制回路根据样品气流方向依次设置样品气接入端口、样品气流稳压阀、样品气流速切换阀以及样品气流气阻组，所述背景气流速控制回路根据背景气流方向依次设置背景气接入端口、背景气流稳压阀、背景气流速切换阀以及背景气流气阻组，所述样品气流稳压阀和所述背景气流稳压阀均为配置有压力表的可调稳压阀，所述压力表固定于所述面板上，所述样品气流气阻组包括至少两个样品气流气阻，分别对应配置气压下不同的样品气流速，并通过所述样品气流速切换阀进行切换，所述背景气流气阻组包括至少两个背景气流气阻，分别对应配置气压下不同的背景气流速，并通过所述背景气流速切换阀进行切换。2.根据权利要求1所述的自动配气装置，其特征在于：所述样品气流气阻组为三个所述样品气流气阻，所述样品气流速切换阀为一入三出式四通切换阀，其切换手柄设置于所述面板上。3.根据权利要求2所述的自动配气装置，其特征在于：所述背景气流气阻组为三个所述背景气流气阻，所述背景气流速切换阀同样为一入三出式四通切换阀，其切换手柄设置于所述面板上。4.根据权利要求1所述的自动配气装置，其特征在于：所述输出支路尾端设置有气体输出端口，位于所述面板上。5.根据权利要求1所述的自动配气装置，其特征在于：所述输出支路上设置有储存支路和气体输出端口，所述储存支路上设置储存配置气体的气袋，所述气袋通过连接其两头固定在所述机体内部，所述气体输出端口上设置快排阀开关。6.根据权利要求5所述的自动配气装置，其特征在于：所述输出支路还设置有接入所述储存支路后端的旁通排气回路，所述旁通排气回路包括设置于所述面板上的手动排气装置。7.根据权利要求6所述的自动配气装置，其特征在于：所述气袋包括主气袋和副气袋，分别对应两种配置气量，所述主气袋和所述副气袋通过前端的二位三通切换阀连接，并列设置于所述储存支路上，其后端通过三通接头合流输出，所述二位三通切换阀的切换手柄位于所述面板上，所述主气袋和所述副气袋的后端分别设有单向阀，且均位于所述三通接头前端，用于限制单向输出气体。8.根据权利要求6所述的自动配气装置，其特征在于：所述手动排气装置包括位于所述面板上的手动排气手柄、泵气筒以及与所述泵气筒底部连通的排气口。9.根据权利要求1所述的自动配气装置，其特征在于：所述样品气流速控制回路和所述背景气流速控制回路均接入过滤器，接入点分别对应位于所述样品气接入端口和所述背景气接入端口后方，所述过滤器为微孔滤膜过滤器。

技术总结
本实用新型公开了一种不使用电控元件的自动配气装置，包括设于机体内的样品气流速控制回路、背景气流速控制回路和输出支路，样品气流速控制回路根据样品气流方向依次设置样品气接入端口、样品气流稳压阀、样品气流速切换阀以及样品气流气阻组，背景气流速控制回路根据背景气流方向依次设置背景气接入端口、背景气流稳压阀、背景气流速切换阀以及背景气流气阻组，样品气流气阻组包括至少两个样品气流气阻，背景气流气阻组包括至少两个背景气流气阻；该装置通过选择预设的不同流速比，准确、快速配置所需混合气样浓度，使用方便，混合气配制的准确性、一致性和稳定性较好，且不使用电控元件可提高配制可燃气体的安全性。控元件可提高配制可燃气体的安全性。控元件可提高配制可燃气体的安全性。


技术研发人员：杨健 桑茂鹏 李文超 毕寅飞 贾小军 武泽佳 许捐奇 齐博心 孙博文
受保护的技术使用者：天津陆海石油设备系统工程有限责任公司
技术研发日：2023.02.24
技术公布日：2023/7/28