專利名稱：用于氣相色譜儀的管式差壓流量控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種色譜儀的管式差壓流量氣阻裝置，特別是一種用于氣相色譜 儀的載氣或輔氣流量檢測的管式差壓流量控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)高檔色譜儀器幾乎全部依賴進口，為提升國產(chǎn)色譜儀器的技術(shù)水平及 競爭力，需要解決高檔色譜儀器關(guān)鍵部件的技術(shù)難題，特別是自動流量控制系統(tǒng)這些關(guān)鍵 部件是制約國產(chǎn)色譜儀器技術(shù)發(fā)展的瓶頸之一，傳統(tǒng)技術(shù)中氣相色譜儀用于監(jiān)控的載氣或 輔氣的流量特性大多都是采用針型閥或者是穩(wěn)壓管等元件，但這類大多都是單獨的使用， 無法完成對載氣和輔氣的流量精確控制，而且，在色譜儀使用過程中，控制流量的針型閥是 連續(xù)可調(diào)系統(tǒng)，因此在實際應(yīng)用中難免會多次調(diào)整的不重復(fù)缺陷，從而影響色譜儀的檢測 準(zhǔn)確性。鑒于此，改進技術(shù)中，人們使用了皮托管、文丘里管、孔板流量計來檢測載氣的流 量，這種皮托管、文丘里管、孔板流量計是根據(jù)伯努利方程設(shè)計的，基于檢測件的差壓與管 道內(nèi)流體體積流量的平方成正比，附圖1為文丘里管測算流速的原理圖，它根據(jù)上述原理， 通過檢測進氣端壓力Pl'與中間喉管P2'的氣壓差ΔΡ'即可推算出流道內(nèi)的流量Q'。 在色譜儀載氣的輸送過程中，氣體在流道中一般是為層流狀態(tài)，而上述的壓差與流量的平 方所成的正比關(guān)系主要是使用在流體的紊流狀態(tài)下使用，在必將導(dǎo)致載氣流量的計算復(fù) 雜，數(shù)據(jù)檢測不夠精確，進而影響色譜儀的檢測精確性。另外，中國專利ZL022178287公開了一種用于氣相色譜儀中流量控制的氣阻裝 置，該氣阻裝置結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，一旦中間某個零部件出問題，進而就會影響整體的流量，而 且，由于該結(jié)構(gòu)復(fù)雜，必將提高產(chǎn)品制造成本。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種檢測精度高、結(jié)構(gòu)簡單用 于氣相色譜儀的管式差壓流量控制系統(tǒng)，它可實現(xiàn)保留時間、峰面積、峰高的優(yōu)良重現(xiàn)性， 為色譜條件的再現(xiàn)、優(yōu)化和自動化提供了更可靠更完善的支持。本實用新型的發(fā)明目的是這樣實現(xiàn)的一種用于氣相色譜儀的管式差壓流量控制 系統(tǒng)，包括箱體及裝于箱體內(nèi)的控制電路板，箱體外設(shè)有用于導(dǎo)流氣體的氣阻管，氣阻管的 一端為進氣口，另一端為出氣口，出氣口與設(shè)在箱體后部的氣源輸入口連接，箱體的后部還 設(shè)有與由控制電路板控制的氣源輸出口，其特征在于所述氣阻管為直管，氣阻管外設(shè)有用 于檢測氣阻管流道方向同一水平高度的氣流差壓梯度的檢壓機構(gòu)，檢壓機構(gòu)上裝有兩個壓 力傳感探頭，壓力傳感探頭伸入到氣阻管的流道并位于流道內(nèi)的同一水平高度，檢壓機構(gòu) 將檢測到的壓差梯度值通過數(shù)據(jù)線輸出。通過檢測流道內(nèi)的氣流壓差梯度，應(yīng)用流體在層 流狀態(tài)下，基于管內(nèi)流體流量與差壓梯度成正比，通過差壓的精確測量可以間接獲得流體 的流量值，流量測算簡單、數(shù)據(jù)精確。
3[0007]在上述技術(shù)方案的改進中，所述氣阻管外側(cè)設(shè)有用于固定安裝檢壓機構(gòu)的管殼， 可有效避免管內(nèi)氣體受到外部環(huán)境(包括溫度、濕度等因素)的影響而導(dǎo)致氣體的氣壓變 化，同時，利于檢壓機構(gòu)的固定安裝。對于上述技術(shù)方案的進一步改進，所述氣阻管內(nèi)的流道為圓管流道，更能利于氣 體在流道內(nèi)形成層流狀態(tài)。在對上述技術(shù)方案的進一步完善中，所述檢壓機構(gòu)設(shè)置在氣阻管的側(cè)壁，利于檢 壓機構(gòu)的安裝及對氣流的壓力檢測。在本技術(shù)方案中，所述箱體的后部還設(shè)有流量采樣編程口、流量數(shù)據(jù)傳輸串口、控 制電路板編程口、電源插頭及電源開關(guān)，該設(shè)置有利于箱體的對外連接，實現(xiàn)對外器件的集 中連接。同時，所述箱體的前端面設(shè)有液晶屏及操控鍵盤，液晶顯示及鍵盤操作，直觀簡 單，便于使用者控制操作。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)中氣相色譜儀用于監(jiān)控的載氣或輔氣的流量控制系統(tǒng)或 流量控制器件相比，具有以下優(yōu)點本實用新型所述的控制系統(tǒng)采用管式差壓流量氣阻裝置來檢測氣相色譜儀中載 氣或輔氣的流量特性，只需通過檢壓機構(gòu)檢測流道內(nèi)同一水平高度的壓差梯度，基于管內(nèi) 流體流量與差壓梯度成正比，通過差壓的精確測量可以間接獲得流體的流量值，流量測算 精度高、結(jié)構(gòu)簡單，摒棄了傳統(tǒng)簡單的流量計等缺點，它可實現(xiàn)保留時間、峰面積、峰高的優(yōu) 良重現(xiàn)性，為色譜條件的再現(xiàn)、優(yōu)化和自動化提供了更可靠更完善的支持。

附圖1為文丘里管測算流速的原理圖。附圖2為本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)外觀圖。附圖3為本實用新型實施例的箱體后部示意圖。附圖4為本實用新型實施例的剖開狀態(tài)圖。附圖5為本實用新型的氣阻管檢壓原理圖。附圖6為本實用新型所述裝有氣流差壓梯度檢壓機構(gòu)的氣阻管的外觀圖。附圖7為本實用新型所述裝有氣流差壓梯度檢壓機構(gòu)的氣阻管的剖面圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的描述。根據(jù)圖2至圖7所示，本實用新型所述用于氣相色譜儀的管式差壓流量控制系統(tǒng)， 該系統(tǒng)可簡稱為AFC流量控制系統(tǒng)，它包括箱體5及裝于箱體5內(nèi)的控制電路板6，箱體5 外設(shè)有用于導(dǎo)流氣體的氣阻管1，它主要用于氣相色譜儀的載氣或輔氣流量檢測，控制電路 板6用于收氣阻管1內(nèi)相應(yīng)的氣壓值，然后計算氣阻管1的流量，進而得到準(zhǔn)確的載氣或輔 氣的流量值，如圖2、圖3及圖4所示。箱體5外設(shè)有用于導(dǎo)流氣體的氣阻管1，氣阻管1 一 般需用氣密及隔熱能力較好的管子制得，該種用于氣相色譜儀檢測載氣或輔氣的管子大多 是用細長管為主，載氣或輔氣在氣阻管1內(nèi)為層流狀態(tài)。氣阻管1的一端為進氣口 11，進 氣口 11連通載氣或輔氣的氣源，另一端為出氣口 12，出氣口 12與設(shè)在箱體5后部的氣源輸入口 7連接，箱體5的后部還設(shè)有與由控制電路板6控制的氣源輸出口 8，氣源輸出口 8 輸出的流量為系統(tǒng)的控制流量。載氣或輔氣從出氣口 12輸出已和檢測氣體混合而進入色 譜儀內(nèi)的色譜分析機構(gòu)內(nèi)，如圖6和圖7所示。本實用新型對現(xiàn)有技術(shù)中氣相色譜儀的管 式差壓流量控制系統(tǒng)進行改進，將所述氣阻管1設(shè)計為直管，氣阻管1外設(shè)有用于檢測氣阻 管1流道方向同一水平高度的氣流差壓梯度的檢壓機構(gòu)2，檢壓機構(gòu)2上裝有兩個壓力傳感 探頭21，壓力傳感探頭21伸入到氣阻管1的流道并位于流道內(nèi)的同一水平高度，檢壓機構(gòu) 2將檢測到的壓差梯度值通過數(shù)據(jù)線3輸出，通過檢測流道內(nèi)的氣流壓差梯度，應(yīng)用流體在 層流狀態(tài)下，基于管內(nèi)流體流量與差壓梯度成正比，即壓差梯度的變化與流量之間是形成 線性關(guān)系，通過差壓的精確測量可以間接獲得流體的流量值，流量測算簡單、數(shù)據(jù)精確。期 間，系統(tǒng)采用的壓力傳感器，主要考慮量程、精度、線性度、響應(yīng)速度、穩(wěn)定性、溫度補償。通 過反復(fù)測試，最終選擇了美國一家公司生產(chǎn)的壓力傳感器。附圖5為本實用新型的原理圖，通過檢測同一水平高度的壓差梯度(壓力差)ΔΡ = P1-P2，即可根據(jù)流體力學(xué)中的相應(yīng)算法計算出流道內(nèi)的流量Q。期間本實用新型所述的檢壓機構(gòu)2內(nèi)設(shè)置時兩個壓力傳感探頭21，為使流量檢測 更為精確，探頭的數(shù)量應(yīng)可設(shè)置多個，檢測多處的流量數(shù)值，通過數(shù)學(xué)分析方法可獲得精確 流量數(shù)值，這應(yīng)是本實用新型的等效衍生，應(yīng)屬于本實用新型的保護范圍，在實際設(shè)計制造 過程中，基于在氣流在層流狀態(tài)下，壓差梯度和流量是成正比關(guān)系，故可至少只需設(shè)置兩個 壓力傳感探頭21即可。同時，上述用于檢測氣阻管1流道方向同一水平高度的氣流差壓梯 度的檢壓機構(gòu)2可直接采用壓差計。在上述技術(shù)方案的改進中，所述氣阻管1外側(cè)設(shè)有用于固定安裝檢壓機構(gòu)2的管 殼4，可有效避免管內(nèi)氣體受到外部環(huán)境(包括溫度、適度等)的影響而導(dǎo)致氣體的氣壓變 化，同時，利于檢壓機構(gòu)2的固定安裝。同時，所述氣阻管1內(nèi)的流道為圓管流道，更能利于 氣體在流道內(nèi)形成層流狀態(tài)；并且，所述檢壓機構(gòu)2設(shè)置在氣阻管1的側(cè)壁，利于檢壓機構(gòu) 2的安裝及對氣流的壓力檢測，上述結(jié)構(gòu)的圖示，詳見圖3和圖4所示。另外，本實用新型所述的箱體5的后部還設(shè)有流量采樣編程口 9、流量數(shù)據(jù)傳輸串 口 10、控制電路板編程口 11、電源插頭12及電源開關(guān)13，該設(shè)置有利于箱體5的對外連接， 實現(xiàn)對外器件的集中連接。其中，它們的作用如下流量采樣編程口 9 對流量采樣板進行程序燒寫。流量數(shù)據(jù)傳輸串口 10 對流量數(shù)據(jù)進行實時采樣?？刂齐娐钒寰幊炭?11 主板程序燒寫。電源插頭12 交流電220V 50HZ供電插座。電源開關(guān)13 控制電路板6等儀器電源開關(guān)。同時，所述箱體5的前端面設(shè)有液晶屏14及操控鍵盤14，液晶顯示及鍵盤操作，直 觀簡單，便于使用者控制操作。本實用新型所述氣相色譜儀的管式差壓流量控制系統(tǒng)(AFC流量控制系統(tǒng))，它的 特點和功能(1)數(shù)字化將流量測量轉(zhuǎn)化為數(shù)字值直接顯示，方便用戶的準(zhǔn)確測量。(2)高精度利用高精度傳感器和AD轉(zhuǎn)換器對流量進行測量與轉(zhuǎn)化，測量精度可 達 0. 01mL/mino[0036](3)高效簡單的操作性AFC采用了簡單的菜單操作，大大降低了用戶設(shè)置操作步
馬聚ο(4)實時性Windows環(huán)境下，通過RS232串口進行數(shù)據(jù)的實時采集，可對采樣數(shù)據(jù) 實時進行分析，存儲。(5)高穩(wěn)定性AFC控制流量穩(wěn)定性達到了 0. OlmL/min,甚至載氣流量穩(wěn)定性達到 了 0. 003mL/min。(6)良好的重復(fù)性由于采用了高精度傳感器，AFC擁有高精度的分辨率。從而保 障了控制的良好重復(fù)性。AFC的重復(fù)性達0. 005mL/min。至此，本實用新型采用管式差壓流量氣阻裝置來檢測氣相色譜儀中載氣或輔氣的 流量特性，只需通過檢壓機構(gòu)2檢測流道內(nèi)同一水平高度的壓差梯度，即可精確測量可以 間接獲得流體的流量值，流量測算精度高、結(jié)構(gòu)簡單，摒棄了傳統(tǒng)簡單的流量計等缺點，它 可實現(xiàn)保留時間、峰面積、峰高的優(yōu)良重現(xiàn)性，為色譜條件的再現(xiàn)、優(yōu)化和自動化提供了更 可靠更完善的支持。
權(quán)利要求一種用于氣相色譜儀的管式差壓流量控制系統(tǒng)，包括箱體(5)及裝于箱體(5)內(nèi)的控制電路板(6)，箱體(5)外設(shè)有用于導(dǎo)流氣體的氣阻管(1)，氣阻管(1)的一端為進氣口(11)，另一端為出氣口(12)，出氣口(12)與設(shè)在箱體(5)后部的氣源輸入口(7)連接，箱體(5)的后部還設(shè)有與由控制電路板(6)控制的氣源輸出口(8)，其特征在于所述氣阻管(1)為直管，氣阻管(1)外設(shè)有用于檢測氣阻管(1)流道方向同一水平高度的氣流差壓梯度的檢壓機構(gòu)(2)，檢壓機構(gòu)(2)上裝有兩個壓力傳感探頭(21)，壓力傳感探頭(21)伸入到氣阻管(1)的流道并位于流道內(nèi)的同一水平高度，檢壓機構(gòu)(2)將檢測到的壓差梯度值通過數(shù)據(jù)線(3)輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于氣相色譜儀的管式差壓流量控制系統(tǒng)，其特征在于所述 氣阻管(1)外側(cè)設(shè)有用于固定安裝檢壓機構(gòu)(2)的管殼(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述用于氣相色譜儀的管式差壓流量控制系統(tǒng)，其特征在于所述 氣阻管(1)內(nèi)的流道為圓管流道。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述用于氣相色譜儀的管式差壓流量控制系統(tǒng)，其特征在于所述 檢壓機構(gòu)(2)設(shè)置在氣阻管(1)的側(cè)壁。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于氣相色譜儀的管式差壓流量控制系統(tǒng)，其特征在于所述 箱體(5)的后部還設(shè)有流量采樣編程口(9)、流量數(shù)據(jù)傳輸串口(10)、控制電路板編程口(II)、電源插頭(12)及電源開關(guān)(13)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述用于氣相色譜儀的管式差壓流量控制系統(tǒng)，其特征在于所述 箱體(5)的前端面設(shè)有液晶屏(14)及操控鍵盤(15)。
專利摘要本實用新型公開了一種用于氣相色譜儀的管式差壓流量控制系統(tǒng)，包括箱體及裝于箱體內(nèi)的控制電路板，箱體外設(shè)有用于導(dǎo)流氣體的氣阻管，氣阻管的一端為進氣口，另一端為出氣口，出氣口與設(shè)在箱體后部的氣源輸入口連接，箱體的后部還設(shè)有與由控制電路板控制的氣源輸出口，該氣阻管為直管，氣阻管外設(shè)有用于檢測氣阻管流道方向同一水平高度的氣流差壓梯度的檢壓機構(gòu)，檢壓機構(gòu)上裝有兩個壓力傳感探頭，壓力傳感探頭伸入到氣阻管的流道并位于流道內(nèi)的同一水平高度，檢壓機構(gòu)通過檢測流道內(nèi)的氣流壓差梯度即可測算流量值，精度高、結(jié)構(gòu)簡單，可實現(xiàn)保留時間、峰面積、峰高的優(yōu)良重現(xiàn)性，為色譜條件的再現(xiàn)、優(yōu)化和自動化提供了更可靠更完善的支持。
文檔編號G01N30/32GK201662567SQ20102013289
公開日2010年12月1日 申請日期2010年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月16日
發(fā)明者郭廷福 申請人:浙江福立分析儀器有限公司