本发明专利技术公开了一种用于测量超低气体流的测量装置1，其通过液体置换的原理工作，其中所述测量装置1包括至少一个池2，至少一个池2包括气体流入设备3、具有预先确定的内部几何物理容积和有效容积的气体隔间设备4，所述气体隔间设备4具有一个气体积聚端5和一个提升端6，所述气体隔间设备4还在气体填充循环期间界定在所述气体隔间设备4的内部的几何气体收集点，所述几何气体收集点在所述气体填充循环期间逐渐远离所述气体积聚端5向所述提升端6运动，并且其中所述池2包括保持设备7，所述保持设备7具有枢轴转动元件8，所述枢轴转动元件8使所述气体隔间设备4能够在所述几何气体收集点被定位在所述提升端6处并且在所述提升端6处提升力大于下压力时向上枢轴转动，由此释放在所述气体隔间设备4中积聚的气体的全部，并且然后枢轴转动回至其初始待命位置，以在另一个气体填充循环期间进行气体的新的接收和储存直到下一个释放序列，并且其中所述池2还包括传感器设备9，所述传感器设备9被设置以在所述气体隔间设备4不在其初始待命位置时产生信号和/或改变信号的状态，其中所述气体隔间设备4的内部的气体储存容量在所述气体积聚端5处比在所述提升端6处大，并且其中在初始待命位置处所述气体积聚端5具有比所述提升端6高的竖直位置。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于测量超低气体流的通过液体置换的原理工作的装置，特别是用于测量来自生物样品的生物气体和生物甲烷气体流的测量装置。
技术介绍
目前存在通过液体置换的原理工作的测量装置，例如在例如厌氧生物降解过程中测量例如生物气体流时使用的。在厌氧生物降解过程中，气体流速和甲烷含量是用于评价工艺性能的关键参数。在实验室规模实验中，生物反应器体积通常是相当小的，经常仅有几升。生物气体产量还是低的，特别是在起始时期期间，经常是几毫升每小时。因此，精确地测量生物气体的这样的低流速不是容易的任务。可商购获得的气体流量计通常不适合于测量这样的具有低流速的少量气体。为了解决这一实际问题，已经设计了多种气体测量系统。 这些系统的大多数基于液体置换的原理。被浸泡在流体中的气体样品的体积通过测量被置换的流体的体积而测定。虽然报道和/或商品化了基于液体置换技术和压力分析技术的气体流量计，但是这些流量计的设计和构建仍然是过于复杂的。因此，这些流量计的成本是过于高的，这使其难以广泛地实施。这样的已知的装置的一个实例是在美国专利4，064，750中描述的测量装置，其公开了具有一对气体截留隔间的反转桶，该一对气体截留隔间被可选择地定位在被淹没在液体的主体内的入口导管的气体排放端上。桶通过由预设置的量的被积聚的气体施加的浮力在其工作位置之间枢轴地位移。气体被积聚在一个隔间中，而之前被积聚在其他隔间中的气体逸出。桶的位移被记数机构检测和记录。在美国专利4，064，750中公开的装置的缺点中的一个是其中公开的装置包括相当复杂且高成本的部件。此外，用于测量气体流的计数器系统是非常陈旧且复杂的系统，通常是机械计数器系统。在美国专利4，064，750中公开的装置非常相似于在专利DE 4006508 中公开的装置，至少在功能性和工作原理方面相似。此外，这种装置是复杂的并且包括高成本的部件。又另外的测量装置在美国专利5，325，725中公开，其公开了上下颠倒地安装在枢轴上的测量杯。该装置具有用于将气体导向杯下方的位置使得气体在杯中积聚的设备。当足够的气体被聚集在杯下方时，杯和气体的组合的浮力将使杯旋转，由此预确定的量的气体，即气体的全部或仅一部分，将被从杯释放至出口。美国专利5，325，725中公开的装置的缺点是装置不提供足够的精确度。首先，测量杯的设计使得其不响应于足够小的量的过量的气体。第二，全部气体的同时的释放不被特别地促进，因为设计使得气体的部分释放仅是良好的，当考虑装置的用途时。另一个类型的测量装置在美国专利5，092，181中公开。美国专利5，092，181公开了用于测量小气体流和/或积聚的方法和装置，其中气体流被鼓泡穿过以分离的形式的被限定的路径并且传感器被用于检测和计数每个气泡。气泡计数信号可以被用于计算气体积聚，或用于计算气体流速，如果在被限定的时间期间进行的话，或用于计量向使用点的气体的流量。根据美国专利5，092，181的装置具有某些缺点。如从上文理解的，装置是光学气泡计数器系统的设备。这样的系统的一个可能的问题是它们的不精确。当仅仅计数气泡并且然后测量气体流时，作出不同的气泡的体积相同的假设，这是不正确的。在气体流是低的和恒定的时，这一假设是良好地适用的。然而，气泡的尺寸可以随流动速度变化，并且因此，由于这些变化，这一假设可能导致对于大多数流的不精确的流量测定。根据美国专利 5，092，181，不同的气泡的体积据说是基本上相等的，但是这可以因此实际上是误差源。本专利技术的目的中的一个是提供通过液体置换的原理工作的气体测量装置，其是有效的，给予精确的流量测定，并且在材料成本和生产成本两方面都是低成本生产的。本专利技术的其他目的将从下文的专利技术概述和详细描述成为明显的。专利技术概述上文的目的通过用于测量超低气体流的测量装置解决，该测量装置通过液体置换的原理工作，其中所述测量装置包括至少一个池(cell)，所述至少一个池包括气体流入设备、具有预先确定的内部几何物理容积和有效容积的气体隔间设备，所述气体隔间设备具有一个气体积聚端和一个提升端，所述气体隔间设备还在气体填充循环期间界定在所述气体隔间设备的内部的几何气体收集点，所述几何气体收集点在所述气体填充循环期间逐渐远离所述气体积聚端向所述提升端运动，并且其中所述池包括保持设备，所述保持设备具有枢轴转动元件，所述枢轴转动元件使所述气体隔间设备能够在所述几何气体收集点被定位在所述提升端处并且在所述提升端处提升力大于下压力时向上枢轴转动，由此释放在所述气体隔间设备中积聚的气体的全部，并且然后枢轴转动回至其初始待命位置，以在另一个气体填充循环期间进行气体的新的接收和储存直到下一个释放序列(releasing sequence)，并且其中所述池还包括传感器设备，所述传感器设备被设置以在所述气体隔间设备不在其初始待命位置时产生信号和/或改变信号的状态，其中所述气体隔间设备的内部的气体储存容量在所述气体积聚端处比在所述提升端处大，并且其中在初始待命位置处所述气体积聚端具有比所述提升端高的竖直位置。根据本专利技术的池的工作原理如以下的。 池被置于液体浴中，这样的液体浴例如容纳水，使池的隔间设备的气体填充空间紧贴液体浴的底部面向。可能地，液体可以是任何具有低粘度且对待监测的目标气体化学上惰性的液体。使正被测量的气体通过气体流入设备流入隔间设备中。隔间设备被气体连续地填充， 直到气体的提升力大至足以确保隔间设备向上枢轴转动。根据本专利技术的隔间设备的设计可以是完全不同的，但是设计的一个共有的性质是气体积聚端和提升端。当隔间设备被填充时，气体积聚端具有大于隔间设备的提升端的气体储存容量。本专利技术的高气体测量精确度通过非常相似于杠杆作用的原理而确保。在填充阶段结束时被收集的气体具有较大的枢轴转动力以提升隔间设备。这是由于几何气体收集点在每个气体填充循环期间从积聚端朝向提升端运动。因为气体收集点在每个填充循环期间逐渐远离枢轴转动元件，所以提升力的作用在填充阶段的结束时高得多。这一性质对于确保本专利技术的高气体测量精确度来说是重要的，本专利技术的高气体测量精确度通过以下事实获得，即在隔间设备几乎充满时仅需要非常小的另外的气体体积以产生用于隔间设备的枢轴转动力。在其初始待命位置上，传感器设备不产生信号，或传送指示其待命位置的信号。当隔间设备充满并且在提升端处的提升力正在产生向上的枢轴转动作用时，传感器设备产生信号和/或改变在初始待命位置处产生的信号，直到隔间设备已经返回至其初始待命位置。这些信号可以例如被配置为分别在初始待命位置处和在枢轴转动循环期间的假和真。 由于根据本专利技术的池的具有气体积聚端和提升端的设计，隔间设备在充满时的枢轴转动是相当大的和迅速的，被隔间设备容纳的积聚的气体的全部被迅速地从隔间设备释放并且然后隔间设备返回至其初始待命位置。重要的是理解，本专利技术的测量装置的设计确保积聚的气体的全部在隔间设备正在向上枢轴转动时被迅速地和完全地释放。换句话说，当隔间设备在气体已经被释放之后返回至其初始待命位置时，则隔间设备没有气体。池的隔间设备被认为具有内部几何物理容积以及有效容积。几何物理容积是隔间设备的内部空间的实际容积。对于根据本专利技术的一个池来说，该容积是预先确定的并且不能够被调整，除了通过产生具有其隔间设备的另一几何物本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘京，
申请(专利权)人：碧普瑞典有限公司，
类型：发明
国别省市：
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