一种混气设备

技术领域

本申请涉及气体混合设备的技术领域，尤其是涉及一种混气设备。

背景技术

特气柜是用于供应易燃、易爆、毒性或腐蚀性等特种气体的输送柜设备。在一种特气柜的工作场景下，需要通过混气设备将两种有效组分气体按照特定比例混合，得到多组分均匀分布的混合气体。

目前特气柜常用的混气设备主要由两路进气管、流量阀和气体混合罐等部件构成，两路进气管分别与气体混合罐连通，流量阀设有两个，并分别安装在两路进气管上。通过两路进气管分别向气体混合罐内通入两种不同组分的气体，使两种气体在气体混合罐内形成混合气体后，从气体混合罐的排气口排出使用，气体在进气管内流通时，通过两个流量阀分别对流经两路进气管的气体流量进行控制。

上述混气设备在气体混合过程中，当两个流量阀分别设定好流量值后，流量阀则控制进气管内的气体流量保持恒定，然而由于进入进气管内的气体纯度等因素，当进气管内的气体流量始终保持恒定后，从气体混合罐排气口最终排出的混合气体的组分配比精度容易发生偏差，从而影响混合气体的使用效果。

发明内容

本申请的目的是提供一种混气设备，用于解决相关技术中的混气设备产生的混合气体的组分配比精度容易发生偏差，从而影响混合气体使用效果的问题。

本申请提供的一种混气设备采用如下的技术方案：

一种混气设备，包括：

混气罐，所述混气罐包括罐体，所述罐体上设有进气口和出气口；

第一进气管，所述第一进气管与所述罐体的进气口连通，所述第一进气管上连通设有第一流量计；

第二进气管，所述第二进气管与所述罐体的进气口连通，所述第二进气管上连通设有第二流量计；

气体分析仪，所述气体分析仪与所述罐体的出气口连通；

控制器，所述控制器分别与所述气体分析仪、第一流量计和第二流量计电连接。

通过采用上述技术方案，通过气体分析仪对罐体出气口处的混合气体进行实时在线取样分析，得到实时在线分析取样数据，数据传回到控制器与原始设定的混合气体的混合标定值进行数据比对。当数据偏离时，混气设备通过控制器程序算法分析，并输出指令实时动态调节第一流量计的流量或/和第二流量计的流量大小，从而尽可能保证罐体出气口的混合气体的标定值是实时准确无误的，尽量避免混合气体的组分配比精度发生偏差，保证混合气体的使用效果。

可选的，所述罐体内部设有多片间隔排布的混流片，所述混流片上分别设有混流孔。

通过采用上述技术方案，当两种气体流过混流片的混流孔时，可对进入罐体内的两种气体进行混流，从而提高两种气体的混合均匀度。

可选的，还包括循环混合单元，所述循环混合单元包括壳体、循环电机、循环扇叶、第一弹性件和第一阀板，所述循环扇叶转动设于所述壳体内，所述循环电机固设于所述壳体上，并与所述循环扇叶连接，所述壳体上设有与所述进气口连通的入气管，以及与所述罐体内部连通的排气口，所述第一阀板可开闭封堵设于所述排气口处，所述第一弹性件设于所述壳体上，并作用于所述第一阀板上，所述第一弹性件用于提供推动所述第一阀板封堵于所述排气口处的弹力。

通过采用上述技术方案，当两种气体通过入气管进入到壳体内后，通过循环电机驱动循环扇叶转动，使两种气体在壳体内循环流动，对两种气体进行强制混合，当壳体内的气压增大到一定值后，在气压的作用下克服第一弹性件的弹力，推动第一阀板移动，将排气口打开，使壳体内的混合气体排入罐体内，从而延长两种气体在壳体内的混合时间。

可选的，所述循环混合单元还包括第二阀板，所述第二阀板可开闭封堵设于所述入气管处，并通过传动机构与所述第一阀板连接，当所述第一阀板打开时，所述第一阀板能够通过传动机构带动所述第二阀板关闭，当所述第一阀板关闭时，所述第一阀板能够通过传动机构带动所述第二阀板打开。

通过采用上述技术方案，在第一阀板打开时，通过传动机构带动第二阀板关闭，避免在通过排气口排气时未混合的气体进入壳体内，从而尽量避免此时从入气管进入壳体内的气体未经充分混合就从排气口排出。

可选的，所述壳体内设有支板，所述支板上设有柱体，所述排气口设于所述柱体上，所述第一阀板滑动套设于所述柱体上，所述第一阀板上设有传动杆，所述传动杆上设有挡板，所述第一阀板和挡板分别位于支板的两侧，所述第一弹性件为第一弹簧，所述第一弹簧套设于所述传动杆上，所述第一弹簧的两端分别与所述支板和挡板抵接。

通过采用上述技术方案，第一弹性件采用第一弹簧，将第一弹簧套设于传动杆上，并将第一弹簧的两端分别与支板和挡板抵接，在第一弹簧的弹力作用下可推动第一阀板沿柱体滑动，同时排气口设于柱体上，从而提供推动第一阀板封堵于排气口处的弹力。

可选的，所述传动机构包括第一齿轮，所述传动杆上设有第一齿条，所述入气管上设有阀槽，所述第二阀板滑动插设于所述阀槽，所述第二阀板上设有第二齿条，所述第一齿轮转动设于所述入气管上，所述第一齿条和第二齿条分别与所述第一齿轮啮合。

通过采用上述技术方案，当第一阀板相对于壳体滑动对排气口进行开闭时，带动传动杆和第一齿条移动，第一齿条通过第一齿轮带动第二齿条滑动，从而带动第二阀板沿阀槽滑动，对入气管进行开闭，实现第一阀板和第二阀板的联动开闭。

可选的，所述排气口包括沿轴向设于所述柱体上的第一气道，以及沿径向设于所述柱体上的第二气道，所述第二气道沿所述柱体周向均布，所述第一气道与所述第二气道连通。

通过采用上述技术方案，壳体内的气体在排出壳体进入罐体内时，需要流经第二气道和第一气道，从而在流经第二气道和第一气道时对两种气体再次起到一定的混流效果，有效提高混合后的气体的均匀度。

可选的，所述循环混合单元还包括锁定机构，所述锁定机构设于所述壳体上，当所述第一阀板打开时，所述传动杆能够与所述锁定机构连接，以限制所述传动杆相对于所述壳体滑动，所述循环混合单元设有两组，两组所述循环混合单元上的锁定机构相互连接，当其中一组所述循环混合单元的传动杆与所述锁定机构连接时，另一组所述循环混合单元的传动杆与所述锁定机构分离。

通过采用上述技术方案，当其中一组循环混合单元的第一阀板打开后，传动杆与锁定机构锁定连接，第一阀板保持打开状态，此时另一组循环混合单元的第一阀板处于关闭状态。当另一组循环混合单元的第一阀板打开后，通过传动杆作用于锁定机构，使其中一组循环混合单元的第一阀板关闭，从而实现两组循环混合单元第一阀板的交替开闭。

可选的，所述锁定机构包括基座、楔形块、第二弹性件、触发柱、第三齿条和第二齿轮，所述基座固设于所述壳体上，所述触发柱可伸缩设于所述基座上，所述基座上设有插接槽，所述传动杆能够与所述插接槽插接，并能够与所述触发柱抵接，所述楔形块可伸缩设于所述基座上，所述传动杆上设有能够与所述楔形块卡接的锁槽，所述第二弹性件设于所述基座上，并作用于所述楔形块上，所述楔形块上设有第四齿条，所述第三齿条滑动设于所述基座上，所述第二齿轮转动设于所述基座上，所述第三齿条和第四齿条与所述第二齿轮啮合，两组所述循环混合单元的第三齿条和触发柱通过连接杆连接。

通过采用上述技术方案，当其中一组循环混合单元的第一阀板打开时，传动杆随第一阀板向上移动插入插接槽内，直至抵接并顶推触发柱，触发柱通过连接杆带动另一组的第三齿条上移，并通过第二齿轮和第四齿条带动另一组的楔形块缩入锁槽内，将传动杆解锁，使另一组的第一阀板在第一弹簧的弹力作用下关闭。同时另一组上的触发柱失去传动杆的抵接，使得其中一组的楔形块在第二弹簧的弹力作用下与锁槽卡接，对传动杆进行锁定，使其中一组的第一阀板处于打开状态，从而实现两组循环混合单元的第一阀板交替开闭。

可选的，还包括混气电机和转盘，所述罐体的底部设有外筒体，所述外筒体内设有环形板，所述外筒体与所述环形板之间围合形成进气腔，所述环形板上设有第一气孔，所述环形板内设有内筒体，所述内筒体上设有第二气孔，所述内筒体与所述环形板之间围合形成环形腔，所述罐体内设有与两组所述循环混合单元的入气管连通的中间腔，所述罐体上设有与所述中间腔和环形腔连通的通气槽，所述进气口包括设于外筒体上的第一进气口以及设于所述内筒体上的第二进气口，所述混气电机固设于所述外筒体上，所述转盘设于所述环形板内，并与所述混气电机的输出轴固接，所述转盘上设有沿环形排布的叶板。

通过采用上述技术方案，气体A通过第一进气口进入进气腔内，并通过第一气孔进入环形腔内，气体B通过第二进气口进入内筒体内，并通过第二气孔进入环形腔内，通过混气电机驱动叶板转动，使气体A和气体B在环形腔内进行混合，混合后的气体通过通气槽进入中间腔，再通过入气管进入壳体内，从而提高两种气体的混合效果。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1、通过气体分析仪对罐体出气口处的混合气体进行实时在线取样分析，得到实时在线分析取样数据，数据传回到控制器与原始设定的混合气体的混合标定值进行数据比对。当数据偏离时，混气设备通过控制器程序算法分析，并输出指令实时动态调节第一流量计的流量或/和第二流量计的流量大小，从而尽可能保证罐体出气口的混合气体的标定值是实时准确无误的，尽量避免混合气体的组分配比精度发生偏差，保证混合气体的使用效果。

2、两种气体进入环形腔内，通过混气电机驱动叶板转动对两种气体进行一次混合，接着气体通过中间腔和入气管进入壳体内，通过循环电机驱动循环扇叶转动，对两种气体进行二次混合。当壳体内的气压达到一定值后，第一阀板打开第二阀板关闭，壳体内的气体通过排气口进入罐体内，通过混流片进行三次混合，从而大幅提高了气体混合效果。

附图说明

图1为本申请实施例1中混气设备的结构示意图；

图2为本申请实施例2中混气罐的结构示意图；

图3为本申请实施例2中循环风扇的结构示意图；

图4为图3中N部分的局部放大示意图；

图5为图2中B部分的局部放大示意图；

图6为图2中C部分的局部放大示意图；

图7为图2中A部分的局部放大示意图；

图8为图2中M部分的局部放大示意图；

图9为图2中D部分的局部放大示意图。

附图标记说明：

10、罐体；11、进气口；111、第一进气口；112、第二进气口；12、出气口；13、第一手阀；14、混流片；141、混流孔；

15、外筒体；16、环形板；161、第一气孔；17、进气腔；18、内筒体；181、第二气孔；19、环形腔；110、中间腔；113、通气槽；

20、第一进气管；21、第一流量计；22、第二手阀；23、第三手阀；

30、第二进气管；31、第二流量计；32、第四手阀；33、第五手阀；

40、气体分析仪；41、取样管；50、控制器；60、HMI触摸屏；

70、循环混合单元；71、壳体；711、支板；7111、通槽；

712、柱体；713、限位凸台；714、第一气道；715、第二气道；

72、循环电机；73、循环扇叶；74、第一弹簧；

75、第一阀板；751、滑槽；752、传动杆；7521、锁槽；753、挡板；754、第一齿条；

76、入气管；761、阀槽；77、第二阀板；771、第二齿条；78、第一齿轮；

79、锁定机构；791、基座；7911、竖向槽；7912、插接槽；7913、导向槽；7914、通孔；7915、齿条槽；792、楔形块；7921、第四齿条；7922、滑杆；793、第二弹簧；794、触发柱；795、第三齿条；796、第二齿轮；797、连接杆；

80、混气电机；90、转盘；91、叶板。

具体实施方式

以下结合附图1-附图9，对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种混气设备。

实施例1

参照图1，一种混气设备，包括混气罐、第一进气管20、第二进气管30、气体分析仪40、控制器50和HMI触摸屏60，混气罐包括罐体10，罐体10上设有进气口11和出气口12，罐体10的出气口12处连通设有第一手阀13，气体分析仪40通过取样管41与罐体10的出气口12连通。罐体10内部设有多片间隔排布的混流片14，混流片14上分别设有混流孔141。

第一进气管20与罐体10的进气口11连通，第一进气管20上连通设有第一流量计21，第一流量计21两端的第一进气管20上分别连通设有第二手阀22和第三手阀23。第二进气管30与罐体10的进气口11连通，第二进气管30上连通设有第二流量计31，第二流量计31两端的第二进气管30上分别连通设有第四手阀32和第五手阀33。

控制器50分别与气体分析仪40、第一流量计21和第二流量计31电连接，控制器50可采用PLC控制器，HMI触摸屏60与PLC控制器电连接，通过HMI触摸屏60可对PLC控制器的相关参数进行设置。

通过本实施例的混气设备进行气体混合的实施原理为：通过在HMI触摸屏60上设置气体A的比例值、气体B的比列值以及混合气体C的混合标定值，设置数据存储在PLC控制器内。

按照系统设置的混合气体C的混合标定值，混气设备通过PLC控制器程序算法分析。PLC控制器输出指令控制第一流量计21的流量大小，打开第二手阀22和第三手阀23，使气体A通过第一进气管20进入到罐体10中。同时PLC控制器输出指令控制第二流量计31的流量大小，打开第四手阀32和第五手阀33，使气体B通过第二进气管30进入到罐体10中。气体A和气体B同时按照固定比例和固定流量进入到罐体10底部，经底部由下而上的气体通过混流片14使得气体在罐体10中充分均匀混合，在罐体10的出气口12得到混合气体C。

同时气体分析仪40通过取样管41对出气口12处的混合气体C进行实时在线取样分析，得到实时在线分析取样数据。数据传回到PLC控制器与原始设定的混合气体C的混合标定值进行数据比对。当数据偏离时，混气设备通过PLC控制器程序算法分析，并输出指令实时动态调节第一流量计21的流量或/和第二流量计31的流量大小，从而尽可能保证罐体10出气口12的混合气体C的标定值是实时准确无误的，尽量避免混合气体C的组分配比精度发生偏差，保证混合气体的使用效果。

实施例2

参照图2、图3和图4，一种混气设备，本实施例与实施例1的区别在于，还包括循环混合单元70，循环混合单元70包括壳体71、循环电机72、循环扇叶73、第一弹性件、第一阀板75和第二阀板77，壳体71固设于罐体10内，并位于混流片14下方，循环扇叶73转动设于壳体71内，循环电机72固设于壳体71上，并与循环扇叶73连接，壳体71上设有与进气口11连通的入气管76，以及与罐体10内部连通的排气口，第一阀板75可开闭封堵设于排气口处，第一弹性件设于壳体71上，并作用于第一阀板75上，第一弹性件用于提供推动第一阀板75封堵于排气口处的弹力。

第二阀板77可开闭封堵设于入气管76处，并通过传动机构与第一阀板75连接，当第一阀板75打开时，第一阀板75能够通过传动机构带动第二阀板77关闭，当第一阀板75关闭时，第一阀板75能够通过传动机构带动第二阀板77打开。

当气体A和气体B通过入气管76进入到壳体71内后，通过循环电机72驱动循环扇叶73转动，使气体A和气体B在壳体71内循环流动，对气体A和气体B进行强制混合，当壳体71内的气压增大到一定值后，在气压的作用下克服第一弹性件的弹力，推动第一阀板75移动，将排气口打开，使壳体71内的混合气体排入罐体10内，接着混合气体经过混流片14再次混合后，从出气口12排出。

在第一阀板75打开时，通过传动机构带动第二阀板77关闭，避免在通过排气口排气时气体A和气体B进入壳体71内，从而尽量避免此时从入气管76进入壳体71内的气体未经充分混合就从排气口排出。当壳体71内的气体排出后气压减少，此时受到第一弹性件的弹性作用力，第一阀板75复位关闭，同时通过传动机构带动第二阀板77打开，再次通过入气管76向壳体71内通气。

参照图2、图5和图6，在一可选实施例中，第一阀板75与壳体71的具体连接关系，以及与排气口的具体对应关系如下：

壳体71内设有支板711，支板711上设有通槽7111，支板711上设有柱体712，排气口设于柱体712上，更具体地，排气口包括沿轴向设于柱体712上的第一气道714，以及沿径向设于柱体712上的第二气道715，第二气道715沿柱体712周向均布，第一气道714与第二气道715连通；

第一阀板75上设有滑槽751，第一阀板75通过滑槽751滑动套设于柱体712上，当第一阀板75位于第二气道715下方时，第二气道715无法与第一阀板75与壳体71内壁之间的空腔连通，第一阀板75关闭，当第一阀板75位于第二气道715上方时，第二气道715能够与第一阀板75与壳体71内壁之间的空腔连通，第一阀板75打开；

壳体71的内壁上设有能够与第一阀板75抵接的限位凸台713，第一阀板75上设有传动杆752，传动杆752滑动穿设于支板711，传动杆752上设有挡板753，第一阀板75和挡板753分别位于支板711的两侧，第一弹性件可采用第一弹簧74，第一弹簧74套设于传动杆752上，第一弹簧74的两端分别与支板711和挡板753抵接。

参照图2、图5和图6，在一可选实施例中，传动机构的具体结构，以及传动机构与第一阀板75和第二阀板77的具体连接关系如下：

传动机构包括第一齿轮78，传动杆752滑动穿设于壳体71，传动杆752上设有第一齿条754，入气管76上设有阀槽761，第二阀板77滑动插设于阀槽761，第二阀板77上设有第二齿条771，第一齿轮78转动设于入气管76上，第一齿条754和第二齿条771分别与第一齿轮78啮合。

当第一阀板75相对于壳体71滑动对排气口进行开闭时，带动传动杆752和第一齿条754移动，第一齿条754通过第一齿轮78带动第二齿条771滑动，从而带动第二阀板77沿阀槽761滑动，对入气管76进行开闭。

参照图2、图7和图8，在一可选实施例中，循环混合单元70设有两组，两组循环混合单元70通过锁定机构79等结构相互作用，从而实现第一阀板75的交替开闭，其具体作用原理如下：

锁定机构79设于壳体71上，当第一阀板75打开时，传动杆752能够与锁定机构79连接，以限制传动杆752相对于壳体71滑动，两组循环混合单元70上的锁定机构79相互连接，当其中一组循环混合单元70的传动杆752与锁定机构79连接时，另一组循环混合单元70的传动杆752与锁定机构79分离。

当其中一组循环混合单元70的第一阀板75打开后，传动杆752与锁定机构79锁定连接，第一阀板75保持打开状态，此时另一组循环混合单元70的第一阀板75处于关闭状态。当另一组循环混合单元70的第一阀板75打开后，通过传动杆752作用于锁定机构79，使其中一组循环混合单元70的第一阀板75关闭，从而实现两组循环混合单元70的第一阀板75交替开闭。

参照图2、图7和图8，在一可选实施例中，锁定机构79的具体结构，以及两组循环混合单元70之间的锁定机构79的具体连接关系如下：

锁定机构79包括基座791、楔形块792、第二弹性件、触发柱794、第三齿条795和第二齿轮796，基座791固设于壳体71上，基座791上设有竖向槽7911，触发柱794可伸缩插设于基座791的竖向槽7911内，基座791上设有插接槽7912，传动杆752能够与插接槽7912插接，并能够与触发柱794抵接，楔形块792可伸缩设于基座791上，楔形块792上设有第四齿条7921，更具体地，基座791上设有依次连通的导向槽7913、通孔7914和齿条槽7915，楔形块792上设有滑杆7922，第四齿条7921设于滑杆7922上，楔形块792滑动卡设于导向槽7913内，滑杆7922穿设于通孔7914内，第四齿条7921滑动卡设于齿条槽7915内；

传动杆752上设有能够与楔形块792卡接的锁槽7521，第二弹性件设于基座791上，并作用于楔形块792上，第二弹性件可采用第二弹簧793，更具体地，第二弹簧793套设于滑杆7922，第二弹簧793的两端分别与楔形块792和导向槽7913的内壁抵接；

第三齿条795滑动设于基座791上，第二齿轮796转动设于基座791上，第三齿条795和第四齿条7921与第二齿轮796啮合，两组循环混合单元70的第三齿条795和触发柱794通过连接杆797连接。

两组循环混合单元70在工作时，其中一组的传动杆752与插接槽7912插接，楔形块792与锁槽7521卡接，此组的第一阀板75处于打开状态，另一组的传动杆752与插接槽7912分离，此组的第一阀板75处于关闭状态。

当其中一组循环混合单元70的第一阀板75打开时，传动杆752随第一阀板75向上移动插入插接槽7912内，直至抵接并顶推触发柱794，触发柱794通过连接杆797带动另一组的第三齿条795上移，并通过第二齿轮796和第四齿条7921带动楔形块792缩入锁槽7521内，将另一组的传动杆752解锁，使另一组的第一阀板75在第一弹簧74的弹力作用下关闭。同时另一组上的触发柱794失去传动杆752的抵接，使得其中一组的楔形块792在第二弹簧793的弹力作用下与锁槽7521卡接，对传动杆752进行锁定，使其中一组的第一阀板75处于打开状态，从而实现两组循环混合单元70第一阀板75的交替开闭。

参照图2和图9，罐体10的底部设有外筒体15，外筒体15内设有环形板16，外筒体15与环形板16之间围合形成进气腔17，环形板16上设有第一气孔161，环形板16内设有内筒体18，内筒体18上设有第二气孔181，内筒体18与环形板16之间围合形成环形腔19，罐体10内设有与两组循环混合单元70的入气管76连通的中间腔110，罐体10上设有与中间腔110和环形腔19连通的通气槽113，进气口11包括设于外筒体15上的第一进气口111以及设于内筒体18上的第二进气口112，外筒体15上固设有混气电机80，环形板16内转动设有转盘90，转盘90与混气电机80的输出轴固接，转盘90上设有沿环形排布的叶板91。

气体A通过第一进气口111进入进气腔17内，并通过第一气孔161进入环形腔19内，气体B通过第二进气口112进入内筒体18内，并通过第二气孔181进入环形腔19内，通过混气电机80驱动叶板91转动，使气体A和气体B在环形腔19内进行混合，混合后的气体通过通气槽113进入中间腔110，再通过入气管76进入壳体71内。

本实施例一种混气设备的实施原理为：气体A和气体B进入环形腔19内，通过混气电机80驱动叶板91转动对两种气体进行一次混合，接着通过中间腔110和入气管76进入壳体71内，通过循环电机72驱动循环扇叶73转动，对两种气体进行二次混合。

当壳体71内的气压达到一定值后，第一阀板75打开第二阀板77关闭，壳体71内的气体通过排气口进入罐体10内，通过混流片14进行三次混合，从而大幅提高了气体混合效果。通过设置两组循环混合单元70，并使两组循环混合单元70的第一阀板75交替开闭，从而尽可能地实现连续供气。

本具体实施方式的实施例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。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。