气体收集与计量装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种气体收集与计量装置及其使用方法，该装置包括储气室、控制器(3)和排液泵(9)，进气管中设有压力传感器，排液泵从排液口向外排出液体，储气室内设有液位传感器；储气室内注满液体，控制使得通入气体被收集于储气室内且收集的气体量等量于从排液口排出的液体量，控制器至少配置为使压力传感器反馈的管内气压达到设定气压值时，控制启动排液泵；实时控制排液泵的输出功率以保持管内气压基本恒定；以及读取液位传感器的显示液位以获得储气室内收集的气体容积。本发明专利技术装置和方法以排水方式收集气体，可实现自动化控制，适合于小气体量的连续收集、计量，计量准确、占地面积小且不浪费宝贵水资源。

Gas collection and metering device and method of use thereof

The invention discloses a gas collection and metering device and method of use thereof, the device comprises a gas chamber and a controller (3) and (9), a drainage pump inlet pipe is provided with a pressure sensor, a liquid discharge pump from the liquid outlet of discharged liquid, gas storage chamber is provided with a liquid level sensor; gas storage chamber filled with liquid, control the gas in the gas is collected in the gas chamber and the collected amount equal to the amount of liquid discharged from the liquid outlet of the controller, the pressure was set at least the pressure inside the pipe pressure sensor feedback to control the start, drain pump; output power real-time control liquid discharge pump to maintain constant pressure in pipe in order to obtain and display the liquid level; gas volume gas chamber collected read liquid level sensor. The device and the method of the invention collect gas by the drainage way, and can realize automatic control, which is suitable for the continuous collection and measurement of the small amount of the body, accurate measurement, small occupation area and no waste of precious water resources.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种实验设备，具体地，涉及一种气体收集与计量装置，尤其是用于气体连续收集的排水式装置。
技术介绍
在各种实验过程中，难免需要收集和计量某种气体体积，有些实验过程中的产气量并不稳定，压力变化较大，使用常规的普通湿式流量计难以准确计量。若采用专利文献CN104421603A和CN101788104A所示的传统钟罩式气柜或其改进型，则只适用于气体收集和总体积测量，无法实现气体流量的连续测量。受压力、场地或气量限制，采用传统的钟罩式气柜进行气体计量也不准确。钟罩式气柜需要待收集气体有一定压力，占地面积大，不适用于少量气体体积的测量。若使用传统的排水式气柜，则需要根据压差人工调节排水速率，因而对排水速率难以准确控制，容易使集气瓶内产生负压而导致空气渗入集气瓶。传统排水式气柜通常也只适合于短时间、少气量的计量、收集和储存，不适用于连续操作装置的气体收集、计量。此外，如果产气量较大，集气时间较长，排水式不仅浪费宝贵水资源，排出的可能溶有有机物的水也很难处理，而且长时间人工排水出现意外的可能性大大提高。
技术实现思路
针对现有技术的上述缺陷或不足，本专利技术提供了一种气体收集与计量装置及其使用方法，能够实现气体的收集与计量，尤其是连续气体的收集、计量及自动控制、记录。为实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种气体收集与计量装置，包括储气室、控制器和排液泵，储气室设有分别带阀门的进气口、排气口、注液口和排液口，进气口连接的进气管中设有测量管内气压的压力传感器，排液泵从排液口向外排出液体，储气室内保持恒定的压力和温度并设有液位传感器；其中，储气室内注满由注液口注入的液体，通过对进气口、排气口、注液口和排液口的控制，能够使得从进气口通入的气体被收集于储气室内且收集的气体体积量等量于从排液口排出的液体体积量，控制器至少配置为：当从进气口通入气体，使压力传感器反馈的管内气压达到设定气压值时，控制启动排液泵；实时控制排液泵的输出功率，以保持管内气压基本恒定；以及读取液位传感器的显示液位以获得储气室内收集的气体容积。优选地，储气室包括第一储气室和第二储气室，气体收集与计量装置包括总进气管，该总进气管连接有第一分支进气管和第二分支进气管，第一分支进气管与第一储气室的第一进气口连接且管路中安装有第一进气阀，第二分支进气管与第二储气室的第二进气口连接且管路中安装有第二进气阀；第一储气室的第一排液口通过第一返液管与第二储气室的第二注液口连接，第二储气室的第二排液口通过第二返液管与第一储气室的第一注液口连接，第一返液管和第二返流管中共同安装有排液泵，以选择性地导通第一返液管或第二返流管。优选地，排液泵包括第一排液泵和第二排液泵，第一排液泵安装在第一返液管中，第二排液泵安装在第二返液管中。优选地，气体收集与计量装置还包括第一三通阀和第二三通阀，第一返液管和第二返流管具有共同的中间管段，该中间管段的一端安装有第一三通阀，该第一三通阀的两个进口端分别连接第一排液口和第二排液口，中间管段的另一端安装有第二三通阀，该第二三通阀的两个出口端分别连接第一注液口和第二注液口，排液泵安装在第一三通阀与第二三通阀之间的中间管段中。优选地，气体收集与计量装置包括总排气管，该总排气管连接有第一分支排气管和第二分支排气管，第一分支排气管与第一储气室的第一排气口连接且管路中安装有第一排气阀，第二分支排气管与第二储气室的第二排气口连接且管路中安装有第二排气阀，总排气管中设有气体取样口。优选地，第一返液管的靠近第一排液口的一端连接有第一排液分接管，该第一排液分接管中安装有第一排液阀，第二返液管的靠近第二排液口的一端连接有第二排液分接管，该第二排液分接管中安装有第二排液阀。优选地，排液泵为蠕动泵。优选地，排液泵为能够计量排液量的排液计量泵。优选地，控制器还配置为控制关闭或打开进气口、排气口、注液口和排液口的阀门。根据本专利技术的另一个方面，提供了根据上述气体收集与计量装置的使用方法，该方法包括：步骤一：使第一储气室注满液体并使第二储气室的液位为0；关闭第一排气口、第二进气口和第二返液管，且开通第一进气口、第二排气口和第一返液管；步骤二：从第一进气口通入气体，当第一进气口的管内气压达到设定气压值时，控制启动排液泵，通过第一返液管将第一储气室内的与通入气体体积等量的液体排向第二储气室；此时若气体未收集完毕，进入步骤三，否则进入步骤五；步骤三：继续通入气体直至第一储气室中的显示液位为0或第二储气室中的显示液位为最高液位，进行切换操作，开通第二返液管且关闭第一返液管，关闭第一进气口和第二排气口，且开通第一排气口和第二进气口；步骤四：从第二进气口通入气体，当第二进气口的管内气压达到设定气压值时，控制启动排液泵，通过第二返液管将第二储气室内的与通入气体体积等量的液体排向第一储气室；当第一储气室中的显示液位为最高液位或第二储气室中的显示液位为0时，再次进行切换操作，返回到步骤一；步骤五：气体收集完毕后，统计收集的气体总体积。优选地，在步骤五中，记录切换操作的次数，并记录最后一次切换操作后，通入气体的第一储气室或第二储气室的显示液位，以获得该储气室内的剩余气体容积，并计算气体总体积；其中，当V1＝V2时，V气＝n(V1+V2)/2+V’；当V1>V2时，V气＝nV2+V’；当V1<V2时，V气＝nV1+V’；V1为第一储气室的容积，V2为第二储气室的容积，V气为收集的气体总体积。优选地，当排液泵为能够计量排液量的排液计量泵时，在步骤五中，通过读取排液泵的总排液量获得气体总体积。优选地，上述方法还包括：通过记录排液泵的瞬时排液量而获得瞬时气体流量。在本专利技术中，通过进气口向注满液体的储气室中通入一定压力的气体，以排水方式收集气体，其中通过控制器能够实现气体收集的自动化控制、计量，并使压力传感器反馈的管内气压达到设定气压值时才控制启动排液泵，可避免产生负压而吸入空气，储气室可大可小，适合于小气体量的收集，尤其是采用相互连通的两个储气室时，液体可在气压作用下在一个储气室与另一储气室之间反复输送，特别适用于连续气体的收集、计量，计量准确、占地面积小且不浪费宝贵水资源。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为根据本专利技术的一种优选实施方式的气体收集与计量装置的结构原理图；图2为根据本专利技术的另一种优选实施方式的气体收集与计量装置的结构原理图；图3与图2类似，不同之处在于采用了独立的两个排水计量泵。附图标记说明1第一储气室2第二储气室3控制器4总进气管5总排气管6第一返流水管7第二返流管8第一三通阀9排水计量泵10第二三通阀11第一压力传感器21第二压力传感器12第一液位传感器22第二液位传感器41第一分支进气管42第二分支进气管51第一分支排气管52第二分支排气管J1第一进气口J2第二进气口P1第一排气口P2第二排气口Z1第一注水口Z2第二注水口S1第一排水口S2第二排水口AJ第一进气阀BJ第二进气阀AP第一排气阀BP第二排气阀AZ第一注水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体收集与计量装置，包括储气室、控制器(3)和排液泵(9)，所述储气室设有分别带阀门的进气口、排气口、注液口和排液口，所述进气口连接的进气管中设有测量管内气压的压力传感器，所述排液泵(9)从所述排液口向外排出液体，所述储气室内保持恒定的压力和温度并设有液位传感器；其中，所述储气室内注满由所述注液口注入的液体，通过对所述进气口、排气口、注液口和排液口的控制，能够使得从所述进气口通入的气体被收集于所述储气室内且收集的气体体积量等量于从所述排液口排出的液体体积量，所述控制器(3)至少配置为：当从所述进气口通入气体，使所述压力传感器反馈的管内气压达到设定气压值时，控制启动所述排液泵(9)；实时控制所述排液泵(9)的输出功率，以保持所述管内气压恒定；以及读取所述液位传感器的显示液位以获得所述储气室内收集的气体容积。

【技术特征摘要】
1.一种气体收集与计量装置，包括储气室、控制器(3)和排液泵(9)，所述储气室设有分别带阀门的进气口、排气口、注液口和排液口，所述进气口连接的进气管中设有测量管内气压的压力传感器，所述排液泵(9)从所述排液口向外排出液体，所述储气室内保持恒定的压力和温度并设有液位传感器；其中，所述储气室内注满由所述注液口注入的液体，通过对所述进气口、排气口、注液口和排液口的控制，能够使得从所述进气口通入的气体被收集于所述储气室内且收集的气体体积量等量于从所述排液口排出的液体体积量，所述控制器(3)至少配置为：当从所述进气口通入气体，使所述压力传感器反馈的管内气压达到设定气压值时，控制启动所述排液泵(9)；实时控制所述排液泵(9)的输出功率，以保持所述管内气压恒定；以及读取所述液位传感器的显示液位以获得所述储气室内收集的气体容积。2.根据权利要求1所述的气体收集与计量装置，其中，所述储气室包括第一储气室(1)和第二储气室(2)，所述气体收集与计量装置包括总进气管(4)，该总进气管(4)连接有第一分支进气管(41)和第二分支进气管(42)，所述第一分支进气管(41)与所述第一储气室(1)的第一进气口(J1)连接且管路中安装有第一进气阀(AJ)，所述第二分支进气管(42)与所述第二储气室(2)的第二进气口(J2)连接且管路中安装有第二进气阀(BJ)；以及所述第一储气室(1)的第一排液口(S1)通过第一返液管(6)与所述第二储气室(2)的第二注液口(Z2)连接，所述第二储气室(2)的第二排液口(S2)通过第二返液管(7)与所述第一储气室(1)的第一注液口(Z1)
\t连接，所述第一返液管(6)和第二返流管(7)中共同安装有所述排液泵(9)，以选择性地导通所述第一返液管(6)或第二返流管(7)。3.根据权利要求2所述的气体收集与计量装置，其中，所述排液泵(9)包括第一排液泵和第二排液泵，所述第一排液泵安装在所述第一返液管(6)中，所述第二排液泵安装在所述第二返液管(7)中。4.根据权利要求2所述的气体收集与计量装置，其中，所述气体收集与计量装置还包括第一三通阀(8)和第二三通阀(10)，所述第一返液管(6)和第二返流管(7)具有共同的中间管段，该中间管段的一端安装有所述第一三通阀(8)，该第一三通阀(8)的两个进口端分别连接所述第一排液口(S1)和第二排液口(S2)，所述中间管段的另一端安装有所述第二三通阀(10)，该第二三通阀(10)的两个出口端分别连接所述第一注液口(Z1)和第二注液口(Z2)，所述排液泵(9)安装在所述第一三通阀(8)与第二三通阀(10)之间的所述中间管段中。5.根据权利要求2所述的气体收集与计量装置，其中，所述气体收集与计量装置包括总排气管(5)，该总排气管(5)连接有第一分支排气管(51)和第二分支排气管(52)，所述第一分支排气管(51)与所述第一储气室(1)的第一排气口(P1)连接且管路中安装有第一排气阀(AP)，所述第二分支排气管(52)与所述第二储气室(2)的第二排气口(P2)连接且管路中安装有第二排气阀(BP)，所述总排气管(5)中设有气体取样口(Q)。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙任晖，陈爱国，麻林，高鹏，芦海云，刘爱国，郭屹，
申请(专利权)人：神华集团有限责任公司，北京低碳清洁能源研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11