气体混合稀释仪

技术领域

本申请涉及有机化合物气体分析技术领域，尤其是涉及一种气体混合稀释仪。

背景技术

目前，国内、国外标准气都是PPM(Part Per Million百万比浓度)级高浓度的气体，如TO-15标准混合气它的浓度是1PPM以上，属于高浓度气体， 而我们大自然中的大气浓度是20PPB(Part Per Billion十亿分比浓度)左右，它是属于低浓度气体，污染源排放口则属于高浓度气体。

实验室常用的静态配气技术有以下几种：1、大瓶子配气法；2、注射器配气法；3、塑料袋配气法等。以大瓶子配气法为例，其主要步骤是将大容积的玻璃瓶或聚乙烯塑料瓶洗净、烘干，充入干净空气代替瓶中原有气体后，抽成负压，再充入一定量的液体或原料气。若原料在常温下是气体，用气体定量管加入，充入干净空气至常压。若原料是挥发性液体，在一个小安培瓶中称取一定量的液体，放入大瓶中，抽气使成负压，再摇碎安培瓶，待液体挥发后，再充入干净空气到常压。

针对上述技术手段，气体样品进入量种类单一，能够同时稀释的气体种类有限。由于器壁的吸附作用，所配气体可能与容器壁接触发生化学反应或物理吸附，特别是配制低浓度和放置时间长的标准气时，常会引起很大的误差，数据偏离真实性，数据结果偏差大，线性、重现性不一致。

发明内容

为了在提高气体稀释种类的同时保证气体稀释的精度，本申请提供气体混合稀释仪。

本申请提供的气体混合稀释仪，采用如下的技术方案。

一种气体混合稀释仪，包括：

外壳机架，所述外壳机架内设置有加热炉；

标准进气组件，安装于所述外壳机架，所述标准进气组件具有多组用于连接标准进样罐的标准输入气咀；

第一稀释组件，安装于所述外壳机架，所述第一稀释组件具有用于连通氮气输入罐的第一输入氮气咀；

多通混合阀，安装于所述加热炉，所述多通混合阀具有多个混合输入口以及单个混合输出口，所述第一输入氮气咀以及多个所述标准输入气咀对应连通于所述多通混合阀的混合输入口；

稀释气输出组件，安装于所述外壳机架，所述稀释气输出组件包括多通输出阀以及用于连通稀释气收集罐的输出稀释气咀，所述多通输出阀的输入口连通所述多通混合阀的混合输出口，所述多通输出阀的输出口连通所述输出稀释气咀且所述多通输出阀的输出口连通有压力传感器。

通过采用上述技术方案，第一输入氮气咀通过连通氮气输入罐首先向气体混合稀释仪的管路内通入氮气实现对管路的清扫。标准进样罐为需要稀释的气体样品储存罐，通过将其与标准输入气咀连接，以将需要稀释的标准气输入到气体混合稀释仪中。由于第一输入氮气咀以及多个标准输入气咀对应连通多通混合阀的混合输入口，从而实现标准气的稀释。多通输出阀连通多通混合阀并连通有压力传感器，因此，通过监测压力传感器的压力值，从而达到监测并控制标准气的稀释程度。由于多通混合阀安装于加热炉，因此能够通过对多通混合阀进行加热，减少其吸附及残留，保证样品的回收率，提高稀释精度。由于标准输入气咀设置有多组，以使得该气体混合稀释仪能够通过程序控制，实现依次对连通各个标准输入气咀的各种标准气完成稀释并收集到同一个稀释气收集罐中，从而实现在提高气体稀释种类的同时保证气体稀释的精度。

可选的，还包括第二稀释组件，所述第二稀释组件安装于所述外壳机架，所述第二稀释组件具有连通氮气输入罐的第二输入氮气咀，所述第二输入氮气咀连通于所述多通输出阀的输入口。

通过采用上述技术方案，不同于第一输入氮气咀连通于多通混合阀的混合输入口，第二稀释组件的第二输入氮气咀连通多通输出阀的输入口，以使得在对高浓度气体样品进行稀释的过程中，加快氮气的输入效率，缩短该气体混合稀释仪的稀释工作时间。同时，第二输入氮气咀连通氮气输入罐，同样能够对气体混合稀释仪内部的管路进行清扫，缩短该气体混合稀释仪在稀释工作前的准备时间，提高稀释效率。

可选的，所述标准进气组件还包括多组常闭设置的标准阀，所述标准阀的数量与所述标准输入气咀的数量相同且一一对应，所述标准阀的输入口连通所述标准输入气咀，所述标准阀的输出口连通所述多通混合阀。

通过采用上述技术方案，通过在多通混合阀与标准输入气咀之间设置标准阀，且标准阀设置为常闭，从而便于在更换标准进样罐时，保证该气体混合稀释仪内部管路的整洁。同时，多个标准阀能够集成控制，实现多个标准进样罐内标准气的自动依次进样，提高自动化程度。

可选的，所述第一稀释组件还包括常闭设置的氮气阀，所述氮气阀的输入口连通所述第一输入氮气咀，所述氮气阀的输出口连通所述多通混合阀。

通过采用上述技术方案，通过在多通混合阀与第一输入氮气咀之间设置标准阀，且标准阀设置为常闭，从而便于将氮气阀与标准阀集中控制，提高控制便利性。

可选的，所述稀释气输出组件还包括气体流量计，所述气体流量计的输入口通过管道连通所述多通混合阀的混合输出口，所述气体流量计的输出口通过管道连通所述多通输出阀的输入口。

通过采用上述技术方案，气体流量计为该气体混合稀释仪的流速偏差校准主部件，通过气体流量计能够监控标准阀和氮气阀通入的气体流速，从而保证标准气和氮气输入的稳定性。

可选的，所述多通输出阀以及连通所述多通输出阀和所述多通混合阀的管道均设置于所述加热炉内。

通过采用上述技术方案，将多通输出阀以及连通多通输出阀和多通混合阀的管道均设置于加热炉内，从而能够通过对多通输出阀以及相应的管道进行加热，减少其吸附及残留，保证样品的回收率，提高稀释精度。

可选的，所述外壳机架的内腔底部设置有钣金结构件，所述钣金结构件的上表面设置有用于控制所述标准阀以及所述氮气阀启闭的控制主板。

通过采用上述技术方案，将控制主板安装于外壳机架内腔底部的钣金结构件上，一方面提高控制主板的安装稳定性，另一方面能够便于控制主板的拆卸，从而提高控制主板的维护便利性。

可选的，所述外壳机架的侧面设置有显示面板安装槽，所述显示面板安装槽的侧壁设置有安装插入口以用于推入显示面板。

通过采用上述技术方案，将显示面板从安装插入口推入显示面板安装槽，从而使得显示面板的安装更加便利，同时，在不需要使用该气体混合稀释仪时便于对显示面板进行拆卸，从而便于该气体混合稀释仪的包装与运输。

可选的，所述显示面板安装槽远离所述安装插入口所在的侧面设置有取出避让槽。

通过采用上述技术方案，在显示面板安装槽远离安装插入口所在的侧面设置取出避让槽，以使得需要取出显示面板时能够通过取出避让槽将显示面板从安装插入口推出，提高拆卸便利性。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.能够稀释的气体种类更多。第一输入氮气咀以及多个标准输入气咀对应连通多通混合阀的混合输入口，从而实现标准气的稀释。多通输出阀连通多通混合阀并连通有压力传感器，因此，通过监测压力传感器的压力值，从而达到监测并控制标准气的稀释程度。由于标准输入气咀设置有多组，以使得该气体混合稀释仪能够通过程序控制，实现依次对连通各个标准输入气咀的各种标准气完成稀释并收集到同一个稀释气收集罐中。

2.气体残留少，稀释精度高。由于多通混合阀安装于加热炉，因此能够通过对多通混合阀进行加热。将多通输出阀以及连通多通输出阀和多通混合阀的管道均设置于加热炉内，从而能够通过对多通输出阀以及相应的管道进行加热，减少其吸附及残留，保证样品的回收率，提高稀释精度。

3.自行校准，自动化程度高。用户可自行校准压力传感器和流速，可恢复出厂设置。自动检测标准进样罐的初始压力、具备样品加压功能，可将采样后的标准进样罐加至正压；自动计算实际的稀释因子和计算配比、控制流量和流速，可通过固定的稀释因子进行加压稀释，操作简便；记录过程数据，可报告打印支持质控。

附图说明

图1绘示了本申请实施例中气体混合稀释仪的整体轴侧视图，其隐藏了左侧板；

图2绘示了本申请实施例中气体混合稀释仪另一视角的整体轴侧视图，其隐藏了右侧板；

图3绘示了本申请实施例中气体混合稀释仪的原理图。

附图标记说明：

100、外壳机架；110、部件安装板；120、加热炉；130、钣金结构件；140、控制主板；150、显示面板安装槽；151、安装插入口；152、取出避让槽；200、标准进气组件；210、标准输入气咀；

220、标准阀；

300、第一稀释组件；310、第一输入氮气咀；320、氮气阀；

400、第二稀释组件；410、第二输入氮气咀；

500、多通混合阀；

600、稀释气输出组件；610、多通输出阀；620、气体流量计；630、输出稀释气咀；640、压力传感器。

具体实施方式

以下结合附图对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开气体混合稀释仪。

参照图1，气体混合稀释仪包括外壳机架100以及安装于外壳机架100的标准进气组件200、第一稀释组件300、第二稀释组件400、多通混合阀500以及稀释气输出组件600。外壳机架100大体呈长方体钣金壳状设置，在外壳机架100的中部设置有部件安装板110，部件安装板110的上表面安装有加热炉120。在本实施例中，加热炉120由铝合金折弯制成，且在内部布设加热丝(图中未示出)，从而能够根据需要在加热炉120内部形成高温环境。

参照图1，外壳机架100的侧面设置有显示面板安装槽150，显示面板安装槽150的左侧壁设置有安装插入口151，从而便于将显示面板推入显示面板安装槽150内，在不需要使用该气体混合稀释仪时便于对显示面板进行拆卸，从而便于该气体混合稀释仪的包装与运输。为了便于显示面板的推出，在显示面板安装槽150远离安装插入口151所在的侧面设置有取出避让槽152，从而提高显示面板的拆卸便利性。

参照图1和图2，标准进气组件200包括多组标准输入气咀210以及多组常闭设置的标准阀220，标准输入气咀210安装于外壳机架100的侧边，更换标准进样罐方便快捷，标准阀220安装于加热炉120的顶部，从而便于对标准阀220内的气体进行加热。标准阀220的数量与标准输入气咀210的数量相同且一一对应。在本实施例中，标准输入气咀210与标准阀220的数量均设置为5组。标准输入气咀210用于连接标准进样罐以完成标准气输入，标准阀220的输入口连通标准输入气咀210，标准阀220的输出口连通多通混合阀500。通过在多通混合阀500与标准输入气咀210之间设置常闭标准阀220从而便于在更换标准进样罐时，保证该气体混合稀释仪内部管路的整洁。同时，多个标准阀220能够集成控制，实现多个标准进样罐内标准气的自动依次进样，提高自动化程度。

参照图1和图3，第一稀释组件300包括第一输入氮气咀310和常闭设置的氮气阀320，第一输入氮气咀310安装于外壳机架100远离标准输入气咀210所在的侧面以用于连通氮气输入罐，氮气阀320安装于加热炉120的顶部，从而便于对氮气阀320内的气体进行加热。氮气阀320的输入口连通第一输入氮气咀310，氮气阀320的输出口连通多通混合阀500，通过在多通混合阀500与第一输入氮气咀310之间设置标准阀220，且标准阀220设置为常闭，从而便于将氮气阀320与标准阀220集中控制，提高控制便利性。

参照图1和图3，多通混合阀500大体呈圆柱状设置并安装于加热炉120的顶部，多通混合阀500具有多个混合输入口以及单个混合输出口。在本实施例中，混合输入口设置有6个并均匀分布于多通混合阀500的外圆周面，混合输出口位于多通混合阀500的底部并伸入加热炉120内。第一输入氮气咀310以及5组标准输入气咀210通过各自对应的控制阀对应连通于多通混合阀500的混合输入口，从而实现多组标准气的连续或同时输入。

参照图1和图3，稀释气输出组件600包括气体流量计620、多通输出阀610、压力传感器640以及输出稀释气咀630。气体流量计620安装于部件安装板110的上表面，其为该气体混合稀释仪的流速偏差校准主部件，通过气体流量计620能够监控标准阀220和氮气阀320通入的气体流速，从而保证标准气和氮气输入的稳定性。气体流量计620的输入口通过管道连通多通混合阀500的混合输出口，气体流量计620的输出口通过管道连通多通输出阀610的输入口。

参照图1和图3，多通输出阀610大体呈长方体设置，其固定安装于加热炉120的内顶壁。在本实施例中，多通输出阀610为四通，两个为输入口，另外两个为输出口。多通输出阀610的第一输入口连通多通混合阀500的混合输出口，多通输出阀610的第一输出口连通输出稀释气咀630，多通输出阀610的第二输出口连通压力传感器640。输出稀释气咀630用于连通稀释气收集罐以对稀释后的气体进行收集，通过监测压力传感器640的压力值，从而达到监测并控制标准气的稀释程度。多通输出阀610以及连通多通输出阀610和多通混合阀500的管道均设置于加热炉120内，从而能够通过对多通输出阀610以及相应的管道进行加热，减少其吸附及残留，保证样品的回收率，提高稀释精度。

参照图1和图3，为了提高稀释效率，第二稀释组件400包括第二输入氮气咀410和常闭设置的氮气阀320，第二输入氮气咀410和第一输入氮气咀310的结构相同。不同之处在于，第二输入氮气咀410连通于多通输出阀610的第二输入口，以使得在对高浓度气体样品进行稀释的过程中，加快氮气的输入效率，缩短该气体混合稀释仪的稀释工作时间。同时，第二输入氮气咀410连通氮气输入罐，同样能够对气体混合稀释仪内部的管路进行清扫，缩短该气体混合稀释仪在稀释工作前的准备时间，提高稀释效率。

参照图1，外壳机架100的内腔底部设置有钣金结构件130，钣金结构件130的上表面设置有控制主板140。控制主板140用于控制标准阀220以及氮气阀320启闭，一方面提高控制主板140的安装稳定性，另一方面能够便于控制主板140的拆卸，从而提高控制主板140的维护便利性。

值的注意的是，图3表示的该气体混合稀释仪的原理图，并不作为具体的结构限定。例如在原理图中，标准阀220、多通混合阀500、气体流量计620、多通输出阀610以及压力传感器640表示于加热炉120中，在此表示的是加热关系，并不限定各个部件的安装关系。

该气体混合稀释仪将高浓度的气体标准稀释成用户所需的使用标准是根据稀释前后气体的物质的量不变的稀释原理，推导出本稀释仪的工作原理如下：V(标)=P×V×C2/(14.7×C1)。其中，V(标)代表高浓度标准气体的体积(单位ml)，P代表目标容器的最终绝对压力(单位psi)，V代表目标容器的体积(单位L)，C2代表稀释后的目标浓度(单位ppb)，C1代表高浓度的标准气体浓度(ppm)。

该气体混合稀释仪将气体样品按用户的要求用稀释气加压至指定的压力值，并自动计算出稀释因子。计算公式为：DF=P2/P1。其中，DF代表样品的浓度稀释因子，P1代表样品的初始绝对压力，P2代表样品浓缩指定的压力。

第一输入氮气咀310通过连通氮气输入罐首先向气体混合稀释仪的管路内通入氮气实现对管路的清扫。标准进样罐为需要稀释的气体样品储存罐，通过将其与标准输入气咀210连接，以将需要稀释的标准气输入到气体混合稀释仪中。由于第一输入氮气咀310以及多个标准输入气咀210对应连通多通混合阀500的混合输入口，从而实现标准气的稀释。多通输出阀610连通多通混合阀500并连通有压力传感器640，因此，通过监测压力传感器640的压力值，从而达到监测并控制标准气的稀释程度。由于多通混合阀500安装于加热炉120，因此能够通过对多通混合阀500进行加热，减少其吸附及残留，保证样品的回收率，提高稀释精度。由于标准输入气咀210设置有多组，以使得该气体混合稀释仪能够通过程序控制，实现依次对连通各个标准输入气咀210的各种标准气完成稀释并收集到同一个稀释气收集罐中，完成多组标准气的稀释。

该气体混合稀释仪的流速校准方法：气体流量计620为该气体混合稀释仪流速偏差校准主部件。当需要启用该功能时，勾选该气体混合稀释仪显示屏的流速校准选项，将流速校准偏差值校零恢复仪器出厂状态，再测定各设定流速实际值，计算偏差填入，即可完成校准。

测定理论流速实际值的具体操作如下：在外壳机架100右侧的1号标准输入气咀210接上高纯氮气，在外壳机架100左侧的输出稀释气咀630接上皂膜流量计(量程为0-100ml/min)。在显示屏进入软件按下按钮，进入参数设置界面设定控制参数。按如下条件设定不同的最终稀释浓度(1，3，5，10)，则实际转移的高浓度流速依次为10，30，60，90ml/min四个档位的流速，用皂膜流量计测试3次，记录实际流速的平均值，减去理论值可得流速偏差。设定好各个参数后，点击载按钮就可以将参数下载到仪器中。

该气体混合稀释仪的压力校准方法：压力传感器640为稀释仪的压力传感器640校准主部件。当需要启用该功能时，勾选该气体混合稀释仪显示屏的压力校准选项，将系数A和截距B分别调回1和0，恢复仪器出厂状态，再测定各设定压力实际值，通过理论值和实际值生成一次方程曲线，得到系数A和截距B的准确值，填入即可完成校准。

压力传感器640实际值测定操作如下：将清洗干净的真空钢罐(真空度75毫托以下)接上1/4三通，通过三通连接外壳机架100左侧的输出稀释气咀630和电子压力表，依次从低到高设定2，4，6，8，10，14.7，20，25，30，35，40，45，49.7psi不同的最终压力，并纪录实际压力。再将实际值和理论值生成一次方程曲线，得到系数A和截距B的准确值。设定好各个参数后，点击显示屏的下载按钮就可以将参数下载到仪器中。

标准气体稀释步骤如下：

第一步:点击显示面板主界面工具栏里面的参数按钮，进入参数设置界面设定控制参数。只在设置界面设置P，V，C2，C1等四个参数软件会自动计算出需稀释的高浓度气体的体积。

第二步：关闭参数设置界面返回主界面，选择工作的进样口。如果选择将多种高浓度气体稀释到一个罐内，那么就需要选择多个进样口，程序也会顺序执行完各端口的气体稀释到一个罐中。

第三步：点击显示面板主界面上的标准按钮进行高浓度气体稀释，此时该气体混合稀释仪会按之前设定参数来稀释气体，最终得到用户所需的使用标准气体的浓度。

样品气体稀释步骤如下：

第一步，点击显示面板主界面的稀释气收集罐按钮读取稀释气收集罐的初始压力，读取完后软件会根据在参数设定中所设定的终止压力值自动计算出DF值并显示在界面的表格中。将气体样品按用户的要求用稀释气加压至指定的压力值，并自动计算出稀释因子。

第二步：点击工具栏中的样品按钮，系统就会自动执行，同时软件同步显示执行情况。

系统清洗步骤：

点击系统清洗按钮就会以100ml/min的流速对管道清洗设定的时间，同时加热炉120对多通输出阀610等进行加热烘烤。时间设定详见标准稀释中的参数设定部分，如不更改就以默认的60分钟执行。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围。其中，相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，上面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。