專(zhuān)利名稱(chēng)：貯存和混合兩種氣體的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在壓力下貯存和混合兩種氣體或兩種氣體混合物的裝置。
更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種可將兩種氣體或兩種氣體混合物在壓力下貯存所需的時(shí)間并且在要使用氣體混合物時(shí)可使上述氣體或氣體混合物按規(guī)定的比例混合的裝置。
要制備和貯存含極少量例如十億分之幾(ppb)或百萬(wàn)分之幾(ppm)的活性氣體例如SO2或NOx是相當(dāng)困難的，并且有關(guān)將這些氣體混合物貯存在氣罐里和原位使用這些氣體混合物方面經(jīng)常出現(xiàn)問(wèn)題。
這就是為什么提出采用稀釋劑來(lái)制備上述氣體混合物的原因。為了實(shí)施這一技術(shù)，需要有一個(gè)待稀釋氣體的氣罐及其減壓閥、一個(gè)稀釋氣體的氣罐及其減壓閥、和一個(gè)稀釋混合器。如果考慮清洗連接上述各部件的循環(huán)通路所需的時(shí)間以及上述各部件的制造成本，那么，生產(chǎn)含極少量活性氣體的混合物便是一件代價(jià)甚高的事情。
本發(fā)明的目的之一是提出一種可貯存和混合兩種氣體或兩種氣體混合物的裝置，該裝置可在現(xiàn)場(chǎng)按各種組分的精確比例制備最終的混合氣體，該氣體混合物的質(zhì)量至少與現(xiàn)有技術(shù)的一樣好，并且可使某些氣體的含量很低(達(dá)到幾ppm或幾ppb的量級(jí))。
為了達(dá)到本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供了一種在壓力下貯存和混合兩種氣體或兩種氣體混合物的裝置具有一個(gè)充滿(mǎn)上述氣體中的第一種氣體并具有一個(gè)開(kāi)口的外室；一個(gè)置于上述外室的內(nèi)部并充滿(mǎn)第二種氣體且具有一個(gè)開(kāi)口的內(nèi)室；一個(gè)雙通閥，該閥具有一個(gè)氣密地固定在上述外室的開(kāi)口內(nèi)的閥體、一條具有與上述內(nèi)室的開(kāi)口相連接的內(nèi)端并具有一個(gè)外端且設(shè)置有第一可控關(guān)閉機(jī)構(gòu)的第一通道、和一條具有通向上述外室的第一內(nèi)端并具有一個(gè)第二外端且設(shè)置有第二可控關(guān)閉機(jī)構(gòu)的第二通道；第一和第二調(diào)節(jié)流量和壓力的機(jī)構(gòu)，每個(gè)機(jī)構(gòu)具有一個(gè)與上述雙通閥的一條通道的外出口相連接的入口和一個(gè)出口；和將上述的每個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的出口與上述貯存和混合氣體的裝置的單一出口相連接的第一和第二管子。
將會(huì)明白，待稀釋的活性氣休的混合物已在內(nèi)室中按允許的比例(例如百萬(wàn)分之幾的量級(jí))稀釋過(guò)，而外室則充滿(mǎn)稀釋氣體。如果給出內(nèi)室中的活性氣體的稀釋程度，那么稀釋的活性氣體一開(kāi)始就可以容易且精確地制成，而且這種氣體的貯存也不會(huì)出現(xiàn)任何特殊的問(wèn)題。要使用最終混合的氣體時(shí)，可以打開(kāi)兩個(gè)閥在原位將氣體混合，這就可以在本發(fā)明裝置的總出口處得到通過(guò)減壓閥和標(biāo)定孔調(diào)節(jié)的具有所需流量和所需壓力以及按所需比例混合的活性氣體混合物。
作為一個(gè)優(yōu)選方案，充入兩個(gè)室內(nèi)的氣體或氣體混合物具有相同的壓力，兩個(gè)室的容積之比等于要獲得最終氣體混合物時(shí)從兩個(gè)室中抽出的氣體或氣體混合物的量之比。
還必須強(qiáng)調(diào)，一旦內(nèi)室和雙通閥裝配到外室之內(nèi)，內(nèi)室和外室都可方便地通過(guò)雙通閥進(jìn)行調(diào)節(jié)和充氣。
通過(guò)閱讀下面結(jié)合非限定性實(shí)例對(duì)本發(fā)明最佳實(shí)施例的說(shuō)明將會(huì)更清楚地了解本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)，上述的說(shuō)明是參看附圖進(jìn)行的，附圖中

圖1是氣體貯存和混合裝置之上部的軸向剖視圖；和圖2是上述裝置的局部視圖，示出與雙通閥的每條通道相連接的減壓器的一個(gè)實(shí)施例。
首先參看圖1說(shuō)明整個(gè)貯存和混合裝置。
該裝置首先具有一個(gè)用于容納稀釋氣體或氣體混合物的耐壓外圓筒10。該圓筒10具有一個(gè)安裝雙通閥14的上開(kāi)口12，雙通閥14的閥體16氣密地固定在上述開(kāi)口12內(nèi)。雙通閥14實(shí)質(zhì)上具有兩條通道18和20，其第一端18a、20a與雙通閥閥體的下表面16a相通，而第二端18b、20b則與雙通閥閥體的凸臺(tái)22和24相通，每條通道的一部分(分別以標(biāo)號(hào)18c和20c表示)構(gòu)成由控制螺釘26和28形成的關(guān)閉件的支座。上述的控制螺釘26和28與支座18c和20c構(gòu)成on/off開(kāi)關(guān)構(gòu)件。
在外室10內(nèi)安裝了一個(gè)耐壓的內(nèi)圓筒30，該圓筒的開(kāi)口32通過(guò)導(dǎo)管34與雙通閥的第一通道的端部18a相連接。上述導(dǎo)管34既可用于將內(nèi)室30與通道18相連接，又可用于將內(nèi)室30機(jī)械地固定到雙通閥體上。
雙通閥的與管道18和20相通的凸臺(tái)22和24分別設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)的減壓閥36和38。下面參看圖2說(shuō)明上述減壓閥36和38的具體實(shí)例。作為一個(gè)優(yōu)選方案，在減壓閥36和38的入口處即通道18和20的出口處放入一個(gè)過(guò)濾器40、減壓閥的出口處設(shè)有標(biāo)定孔41和42，這就可調(diào)節(jié)流過(guò)與減壓閥出口相連接的管子46和48的氣體的流量。
管子46遠(yuǎn)接到本身又與裝置52的總出口管相連接的T形接頭50上。作為一個(gè)優(yōu)選方案，上述的總出口管配置一個(gè)控制閥54。
下面參看圖1清楚說(shuō)明本發(fā)明裝置的應(yīng)用。首先，將固定到雙通閥體16上的內(nèi)室30裝配到外室10內(nèi)，并將雙通閥體16氣密地固定到外室的開(kāi)口12內(nèi)。通過(guò)上述通道18和20，對(duì)內(nèi)室30和外室10進(jìn)行調(diào)節(jié)和初步充氣，在這樣調(diào)節(jié)和初步充氣后，用控制螺釘26和28關(guān)閉內(nèi)室和外室。充入內(nèi)室30和外室10內(nèi)的氣體或氣體混合物在這種狀態(tài)下可貯存一段所需的時(shí)間。不消說(shuō)，內(nèi)室30的橫向尺寸最好小于外室10的開(kāi)口12的橫截面尺寸，以便能夠裝配到外室10內(nèi)。
當(dāng)要使用氣體混合物時(shí)，可調(diào)節(jié)減壓閥36和38，最好使兩種氣體的出口壓力一樣。而且將標(biāo)定孔41和42設(shè)定為可對(duì)兩個(gè)氣體形成所需的各自的流量，通過(guò)擰開(kāi)作為on/off開(kāi)關(guān)構(gòu)件的控制螺釘26和28，就可在管子50和46內(nèi)分別得到具有所需壓力的兩種氣體的流量。這樣，兩種氣體便可按照取決于每種氣體各自的流量和外室10及內(nèi)室30內(nèi)的氣體濃度的比例在出口管52內(nèi)混合之。
下面參看圖2說(shuō)明減壓閥的一個(gè)實(shí)施例。減壓閥38具有一個(gè)通過(guò)帶螺紋的環(huán)圈64固定到凸臺(tái)24上的本體60、62。在本體件60內(nèi)有一條穿通的軸向通道65，該通道65通過(guò)管子66延伸至端部66a。在由本體件62形成的空間內(nèi)，安裝一個(gè)盤(pán)件68，該盤(pán)件68可沿減壓閥的軸線(xiàn)作平移運(yùn)動(dòng)。該盤(pán)件68具有一個(gè)相對(duì)于減壓閥軸線(xiàn)(也相對(duì)于管子66)偏心的孔70，盤(pán)件68在其面對(duì)管子66的面上設(shè)置一個(gè)與管子66協(xié)同動(dòng)作并通過(guò)彈簧74與減壓閥的本體件相連接的套筒72。而且，盤(pán)件68的面向管子66的平面的一部分76構(gòu)成了管子66的端部66a的支座。
使用彈簧74可以限定氣體離開(kāi)減壓閥時(shí)的壓力，因?yàn)椋缈审w會(huì)到的，盤(pán)件68將根據(jù)減壓閥中的上述空間內(nèi)的氣體壓力而較大地或較少地移離管子66的端部，更具體地說(shuō)，當(dāng)氣體壓力低于設(shè)定值時(shí)，管子66便由支座76關(guān)閉，而當(dāng)氣體壓力升高時(shí)，盤(pán)件68便移動(dòng)而離開(kāi)端部66a，讓氣體再流出。
不消說(shuō)，其他類(lèi)型的減壓閥也可以使用。
在一個(gè)具體實(shí)施例中，外室10的容積為20升，內(nèi)室30的容積約為170cm3。內(nèi)圓筒30的高度約為750mm，外橫截面的直徑約為20mm，內(nèi)橫截面的直徑約為17mm。因此，內(nèi)室容積與外室容積之比值約為1％。如果需要將外室的氣體流量調(diào)為1000cm3/min，而內(nèi)室的要稀釋的氣體的流量調(diào)為10cm3/min，而且標(biāo)定孔入口處的出口絕對(duì)壓力約為2bar(巴)，那么，與內(nèi)室相連接的標(biāo)定孔41的直徑將是25μm，而與外室相連接的標(biāo)定孔42的直徑將是250μm。如果內(nèi)室和外室都加壓至150bar(巴)左右，那么本發(fā)明的裝置將可穩(wěn)定地使用約66小時(shí)。這種裝置可以形成如下的氣體濃度若外室內(nèi)活性氣體的濃度為1ppm(百萬(wàn)分之一)，其最終濃度可變成10ppb(十億分之一)，而內(nèi)室內(nèi)的濃度為10ppm的活性氣體，得到的最終濃度約為100ppb。
權(quán)利要求
1.一種在壓力下貯存和混合兩種氣體或氣體混合物的裝置，它具有一個(gè)充滿(mǎn)上述氣體中的第一種氣體并具有一個(gè)開(kāi)口(12)和外室(10)；一個(gè)設(shè)置在上述外室(10)內(nèi)的充滿(mǎn)第二種氣體并具有一個(gè)開(kāi)口(32)的內(nèi)室(30)；一個(gè)雙通閥(14)，該閥具有一個(gè)氣密地固定在上述外室的開(kāi)口內(nèi)的閥體、一個(gè)具有與上述內(nèi)室開(kāi)口相連接的內(nèi)端并具有一個(gè)外端且設(shè)置有第一可控關(guān)閉機(jī)構(gòu)(26)的第一通道(18)、和一個(gè)具有通向上述外室的第一內(nèi)端并具有第二外端且設(shè)置有第二可控關(guān)閉機(jī)構(gòu)(28)的第二通道(20)；調(diào)節(jié)氣體流量和壓力的第一機(jī)構(gòu)和第二機(jī)構(gòu)(36，38)，每種機(jī)構(gòu)具有一個(gè)與上述雙通閥的一條通道的外出口相連接的入口并具有一個(gè)出口；和用于將每個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的出口與上述貯存和混合裝置的單一出口(52)相連接的第一和第二管子(46、48)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，上述內(nèi)室(30)的形狀要做成可通過(guò)上述的開(kāi)口(12)進(jìn)入上述的外室(10)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2中任一項(xiàng)的裝置，其特征在于，上述內(nèi)室(30)的開(kāi)口(32)通過(guò)套管(34)與上述雙通閥(14)的第一通道(18)的內(nèi)出口相連接，上述的套管(34)也構(gòu)成將上述內(nèi)室(30)支承和固定到上述雙通閥(14)上的機(jī)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)的裝置，其特征在于，每個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)具有一個(gè)減壓閥(36、38)和一個(gè)設(shè)置在該減壓閥的出口上的標(biāo)定孔(41，42)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，其特征在于，上述的兩種氣體在各自的容室(10、30)內(nèi)的壓力大致相同，其特征還在于，兩個(gè)減壓閥(41，42)實(shí)現(xiàn)同樣的減壓比。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的裝置，其特征在于，上述內(nèi)室(30)與外室(10)的容積之比大致為分別流過(guò)標(biāo)定孔(41，42)的第一氣體與第二氣體的流量比。
全文摘要
一種在壓力下貯存和混合兩種氣體或氣體混合物的裝置,它具有:一個(gè)充滿(mǎn)上述兩種氣體中的第一種氣體并設(shè)置有一個(gè)開(kāi)口(12)的外室(10);一個(gè)置于上述的外室之內(nèi)并充滿(mǎn)第二種氣體且設(shè)有開(kāi)口(32)的內(nèi)室(30);一個(gè)雙通閥(14),該雙通閥具有一個(gè)氣密地裝配在上述外室的開(kāi)口內(nèi)的閥體、一個(gè)具有與上述內(nèi)室相連接的端部并設(shè)置有第一可控關(guān)閉機(jī)構(gòu)(26)的第一通道(18)、和一個(gè)具有與上述外室相連接的第一端部且設(shè)置有第二可控關(guān)閉機(jī)構(gòu)(28)的第二通道(20);用于調(diào)節(jié)氣體流量和壓力并且分別與上述雙通閥的一條通道相連接的第一調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(36、41)和第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(38、42);和用于將上述各調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的出口與單一出口(52)相連接的第一和第二管子(46、48)。
文檔編號(hào)F17C13/04GK1329226SQ01121660
公開(kāi)日2002年1月2日 申請(qǐng)日期2001年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月20日
發(fā)明者弗朗西斯·布里塞爾布特 申請(qǐng)人:液體空氣喬治洛德方法利用和研究有限公司