微量气体转移装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及混合气体的制备技术，具体为一种微量气体转移装置及方法。解决了目前混合气体制备中针对微量气体存在制备较难需要反复稀释的技术问题。一种微量气体转移装置，包括一个管道；还包括连接在管道一端的组分混合气瓶以及连接在管道另一端的至少一个平衡气瓶；沿管道由组分混合气体瓶向平衡气瓶方向出发，依次安装有阀门P8、连接有第一支路、第二支路、第三支路、第四支路、第五支路以及安装有阀门P5。本发明专利技术将原有称量多级稀释制备低浓度的混合气体方法，改为将微量气体充入到一定容量的管道里，通过控制气体压力来控制微量气体的质量，达到减少制备环节，提高生产效率的目标。本发明专利技术相比于现有技术，制备过程容易操作，结果准确可靠。

Trace Gas Transfer Device and Method

The invention relates to a preparation technology of mixed gas, in particular to a micro gas transfer device and method. It solves the technical problem that it is difficult to prepare trace gases in the preparation of mixed gases and needs repeated dilution. A micro-gas transfer device includes a pipeline, a component mixing cylinder connected at one end of the pipeline and at least one balancing cylinder connected at the other end of the pipeline; along the pipeline, starting from the component mixing cylinder to the balancing cylinder, the valve P8 is successively installed, connected with the first branch, the second branch, the third branch, the fourth branch, the fifth branch and the installation. There are valves P5. The invention replaces the original method of weighing multi-stage dilution to prepare low concentration mixed gas by filling trace gas into a certain capacity pipeline, controlling the quality of trace gas by controlling gas pressure, achieving the goal of reducing preparation links and improving production efficiency. Compared with the existing technology, the preparation process is easy to operate and the results are accurate and reliable.

【技术实现步骤摘要】
微量气体转移装置及方法
本专利技术涉及混合气体的制备技术，具体为一种微量气体转移装置及方法。
技术介绍
目前采用称量法制备标准混合气体，是通过标准气体配制装置，将一定量的纯气或者已知组分和浓度的混合气转移到钢瓶中，并用高载荷精密天平称量充装前后钢瓶的质量，两次称量的差值即为加入的组分气的量。当需要制备浓度低的混合气体时，取决于高载荷精密天平的最小称量值，需要采用多次稀释，才能获得目标浓度的混合气体。具体而言，现有技术中，以国标GB/T5274《气体分析校准用混合气体的制备称量法》为例：制备8升铝合金钢瓶，压力9Mpa±1Mpa，10.0×10-6mol/mol的氮中一氧化碳混合气体为例，8升铝合金钢瓶，压力约10Mpa，10×10-6mol/mol的氮中一氧化氮混合气体中，通过公式（1），，可以得到8升的铝合金钢瓶的气体质量约为925克，其中一氧化氮气体质量有0.01克，显然通过高载荷精密天平获取是不可能，只能通过将一氧化氮进行多次稀释获得（见图3所示），该过程较为繁琐，制备时间长。公式（1）中mi为混合气中组分i的质量，单位为g；pf为混合气最终充装压力，单位为Pa；Vcyl为气瓶容积，单位为m3；R为气体常数（8.31451J/mol×K）；T为环境温度，单位为K；Zf为温度T和压力pf时的压缩系数；Mi为组分i的摩尔质量，单位为g/mol。由于制备混合气体的包装容器一般采用钢瓶，钢瓶的自重一般都在千克以上，在一个钢瓶里再加入一定量的目标组分原料气体（即微量气体），高载荷精密天平能感知和准确称量到，以现有的天平称量技术，至少需要充装5克以上，才能获得可靠的测量数据。因此对于较为微量的气体（比如1克以下或者更小），现有的高载荷精密天平无法精确测出，因此非常需要一种能够精确完成制备标准混合气体的装置及方法。
技术实现思路
本专利技术为解决目前混合气体制备中针对微量气体存在制备较难需要反复稀释的技术问题，提供一种微量气体转移装置及方法。本专利技术所述的微量气体转移装置是采用以下技术方案实现的：一种微量气体转移装置，包括一个管道；还包括连接在管道一端的组分混合气瓶以及连接在管道另一端的至少一个平衡气瓶；沿管道由组分混合气体瓶向平衡气瓶方向出发，依次安装有阀门P8、连接有第一支路、第二支路、第三支路、第四支路、第五支路以及安装有阀门P5；第一支路上并联有Y1、Y2、Y3、Y4四个阀门，Y1、Y2、Y3、Y4四个阀门的另一端分别连接有一个压力表；第二支路和第三支路之间连接有至少一个微量气体转移管；微量气体转移管的两端均设有一个阀门；第四支路贯穿管道，位于管道一侧的部分串接有阀门P7，位于管道另一侧的部分串接有阀门P6和真空泵；第五支路上串接有阀门P4和组分原料气瓶；每个平衡气瓶与阀门P5之间均连接有一个阀门；组分混合气瓶、组分原料气瓶和平衡气瓶上也设有相应阀门。所述第二支路和第三支路之间连接有多个相互并联的微量气体转移管。微量气体转移管的两端分别安装有快速接头；靠近两个快速接头的位置的管体上均设有一个阀门。多个平衡气瓶之间相互并联。本专利技术所述的微量气体转移方法是采用以下技术方案实现的：一种微量气体转移方法，根据需要制备的混合气体的摩尔比以及气体总质量获得微量气体的质量，再根据采用的微量气体转移管的容积以及温度计算出微量气体充入微量气体转移管后的气体压力bMpa；Y1、Y2、Y3、Y4阀门连接的四个压力表分别为高压压力表、中压压力表、低压压力表和微压压力表；所述方法包括如下步骤：（1）关闭所有气瓶阀门和阀门Y1~Y3，打开连接在平衡气瓶与阀门P5之间的阀门以及P4~P8、微量气体转移管两端的阀门、Y4，启动真空泵，将管道里的压力抽到1pa以下；（2）关闭P7、Y4，打开设在平衡气瓶上的阀门，将管道里充满平衡气后，关闭设在平衡气瓶上的阀门；（3）打开P7，将管道里的平衡气放空，再关闭P7，打开Y4，启动真空泵将管道里的压力抽到1pa以下；（4）关闭P5、P6、P7、Y4，开启设在组分原料气瓶上的阀门并观察该气瓶压力，再根据气瓶上的减压阀上显示的压力，决定其打开低、中、高压的压力表的阀门和微压压力表的阀门；（5）缓慢打开阀门P4，并观察低压压力表的压力变化，当达到aMpa时左右时，通过旋转阀门P4，调小组分原料气的输入气量，此时观察微压压力表的变化，当微压压力变化到bMpa时，关闭阀门P4及组分原料气瓶阀门，观察微压表变化情况，当微压表示值稳定，关闭微量气体转移管两端的阀门，此时，再观察微压压力表，如果微压压力表变化小于100pa，认为关闭微量气体转移管两端的阀门没有影响管道里的压力；所述a<b是为了由小到大的调节气体流量，便于控制；（6）确保关闭微量气体转移管两端的阀门，打开P7、P6放空管道里的组分原料气体，关闭P7，启动真空泵，将管道里的压力抽到1Pa以下；（7）将预先称量过的组分混合气瓶放置在高载荷天平上；（8）关闭P4、P6，P7，Y2、Y3、Y4，打开高压压力表的阀门Y1和组分混合气瓶阀门，打开平衡气瓶的阀门，按先后顺序打开连接在平衡气瓶与阀门P5之间的阀门、P5、微量气体转移管一端的阀门、微量气体转移管另一端的阀门；（9）由于平衡气瓶里的气体压力将微量气体转移管中的定量的气体充进组分混合气瓶中；（10）观察组分混合气瓶中高载荷天平增加的气体的读数，当增加量为气体总质量的数值时，关闭组分混合气瓶上的阀门；（11）然后关闭平衡气瓶上的阀门以及连接在平衡气瓶与阀门P5之间的阀门，打开P7，将管道里的高压气体放出；组分混合气瓶中就得到了制备好的混合气体。进一步的，步骤（3）结束后再重复步骤（2）和步骤（3）至少两次；步骤（6）结束后，关闭微量气体转移管两端的阀门，重复步骤（2）和步骤（3）至少两次，将管道里残留组分气体清洗干净。本专利技术将原有称量多级稀释制备低浓度的混合气体方法，改为将微量气体充入到一定容量的管道里，通过控制气体压力来控制微量气体的质量，达到减少制备环节，提高生产效率的目标。本专利技术相比于现有技术，不需要复杂的稀释流程，且制备过程容易操作，结果准确可靠。附图说明图1本专利技术所述微量气体转移装置的结构示意图。图2本专利技术所述微量气体转移管的结构示意图。图3制备混合气体时的稀释流程图。1-高压压力表，2-中压压力表，3-低压压力表，4-微压压力表，5-第一平衡气瓶，6-第二平衡气瓶，7-第三平衡气瓶，8-组分原料气瓶，9-真空泵，10-组分混合气瓶，11-快速接头。具体实施方式如图1所示为一种微量气体转移装置，包括一个管道；还包括连接在管道一端的组分混合气瓶以及连接在管道另一端的至少一个平衡气瓶；沿管道由组分混合气体瓶向平衡气瓶方向出发，依次安装有阀门P8、连接有第一支路、第二支路、第三支路、第四支路、第五支路以及安装有阀门P5；第一支路上并联有Y1、Y2、Y3、Y4四个阀门，Y1、Y2、Y3、Y4四个阀门的另一端分别连接有一个压力表（Y1、Y2、Y3、Y4的一端与第一支路连接；四个压力表分别是高压压力表，中压压力表，低压压力表，微压压力表）；第二支路和第三支路之间连接有至少一个微量气体转移管；微量气体转移管的两端均设有一个阀门；第四支路贯穿管道，位于管道一侧的部分串接有阀门P7（P7另一侧与空气连通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微量气体转移装置，包括一个管道；其特征在于，还包括连接在管道一端的组分混合气瓶以及连接在管道另一端的至少一个平衡气瓶；沿管道由组分混合气体瓶向平衡气瓶方向出发，依次安装有阀门P8、连接有第一支路、第二支路、第三支路、第四支路、第五支路以及安装有阀门P5；第一支路上并联有Y1、Y2、Y3、Y4四个阀门，Y1、Y2、Y3、Y4四个阀门的另一端分别连接有一个压力表；第二支路和第三支路之间连接有至少一个微量气体转移管；微量气体转移管的两端均设有一个阀门；第四支路贯穿管道，位于管道一侧的部分串接有阀门P7，位于管道另一侧的部分串接有阀门P6和真空泵；第五支路上串接有阀门P4和组分原料气瓶；每个平衡气瓶与阀门P5之间均连接有一个阀门；组分混合气瓶、组分原料气瓶和平衡气瓶上也设有相应阀门。

【技术特征摘要】
1.一种微量气体转移装置，包括一个管道；其特征在于，还包括连接在管道一端的组分混合气瓶以及连接在管道另一端的至少一个平衡气瓶；沿管道由组分混合气体瓶向平衡气瓶方向出发，依次安装有阀门P8、连接有第一支路、第二支路、第三支路、第四支路、第五支路以及安装有阀门P5；第一支路上并联有Y1、Y2、Y3、Y4四个阀门，Y1、Y2、Y3、Y4四个阀门的另一端分别连接有一个压力表；第二支路和第三支路之间连接有至少一个微量气体转移管；微量气体转移管的两端均设有一个阀门；第四支路贯穿管道，位于管道一侧的部分串接有阀门P7，位于管道另一侧的部分串接有阀门P6和真空泵；第五支路上串接有阀门P4和组分原料气瓶；每个平衡气瓶与阀门P5之间均连接有一个阀门；组分混合气瓶、组分原料气瓶和平衡气瓶上也设有相应阀门。2.如权利要求1所述的微量气体转移装置，其特征在于，所述第二支路和第三支路之间连接有多个相互并联的微量气体转移管。3.如权利要求2所述的微量气体转移装置，其特征在于，微量气体转移管的两端分别安装有快速接头；靠近两个快速接头的位置的管体上均设有一个阀门。4.如权利要求1~3任一项所述的微量气体转移装置，其特征在于，多个平衡气瓶之间相互并联。5.一种微量气体转移方法，采用如权利要求1~4任一项所述的装置来实现；根据需要制备的混合气体的摩尔比以及气体总质量获得微量气体的质量，再根据采用的微量气体转移管的容积以及温度计算出微量气体充入微量气体转移管后的气体压力bMpa；Y1、Y2、Y3、Y4阀门连接的四个压力表分别为高压压力表、中压压力表、低压压力表和微压压力表；其特征在于，所述方法包括如下步骤：（1）关闭所有气瓶阀门和阀门Y1~Y3，打开连接在平衡气瓶与阀门P5之间的阀门以及P4~P8、微量气体转移管两端的阀门、Y4，启动真空泵，将管道里的压力抽到1pa以下；（2）关闭P7、Y4，打开设在平衡气瓶上的阀门，将管道里充满平衡气后，关闭设在平衡气...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋福胜，李爱伟，田丹，刘凯雄，
申请(专利权)人：山西省计量科学研究院，
类型：发明
国别省市：山西,14