預配混合氣體中底氣的體積分數(shù)；/^、/^2、…、/"_i是預配混合氣體中所有非 底氣組分的體積分數(shù)。
6. -類基于定量抽氣-充氣技術的剛性容器氣體置換裝置，其特征在于：所述基于剛 性容器氣體置換裝置包括自動和手動兩種類型；所述自動氣體置換裝置由剛性容器（1)、 抽氣和氣體混勻組件（2)、原料氣充入組件（3)、壓力傳感組件（4)、壓力平衡組件（5)、氣體 濃度傳感組件（6)和可編程邏輯控制器（7)構成；所述手動氣體置換裝置由剛性容器（1)、 抽氣和氣體混勻組件（2)、原料氣充入組件（3)、壓力檢測組件（4)構成。
7. 根據(jù)權利要求6所述基于定量抽氣-充氣技術的自動剛性容器氣體置換裝置，其特 征在于：所述抽氣和氣體混勻組件（2)包括氣泵（21)、抽氣管（22)、輸氣管（23)、三通電磁 氣閥（24)、排氣管（25)和氣體回輸管（26);所述抽氣管（22)-端與剛性容器（1)連通，另 一端與氣泵（21)的輸入端連通；氣泵（21)的輸出端經(jīng)輸氣管（23)連接三通電磁氣閥（24); 所述三通電磁氣閥（24)的兩個輸出端口分別連接排氣管（25)和氣體回輸管（26)，所述氣 體回輸管（26)與剛性容器（1)連接。
8. 根據(jù)權利要求6所述基于定量抽氣-充氣技術的自動剛性容器氣體置換裝置，其特 征在于：所述原料氣充入組件（3)包括兩組以上原料氣充入組件，每組原料氣充入組件包 括由管路依次串聯(lián)的儲氣罐（31)、減壓閥（32)、氣體過濾器（33)、和充氣電磁閥（34)，所述 充氣電磁閥（34)出口端與剛性容器（1)連通。
9.根據(jù)權利要求6所述基于定量抽氣-充氣技術的自動剛性容器氣體置換裝置，其特 征在于：所述壓力傳感組件（4)的壓力傳感器（41)安裝在剛性容器（1)上，用于檢測剛性容 器（1)內(nèi)氣壓。
10. 根據(jù)權利要求6所述基于定量抽氣-充氣技術的自動剛性容器氣體置換裝置，其特 征在于：所述壓力平衡組件（5)包括軟容器（51)、通氣管（52)和二通電磁氣閥（53)，軟容器(51)置于剛性容器（1)外，經(jīng)通氣管（52)與剛性容器（1)連接，二通電磁氣閥（53)裝在通 氣管（52)上。
11. 根據(jù)權利要求6所述基于定量抽氣-充氣技術的自動剛性容器氣體置換裝置，其 特征在于：所述氣體濃度傳感組件（6)包括兩種以上氣體傳感器（61、62)，所述氣體傳感器 (61、62)安裝在抽氣和氣體混勻組件（2)的輸氣管路上。
12. 根據(jù)權利要求6所述基于定量抽氣-充氣技術的自動剛性容器氣體置換裝置，其特 征在于：所述可編程邏輯控制器（7)的輸入端口的信號線連接壓力傳感器（41)，還連接所 述氣體傳感器（61、62);其輸出端口的信號線分別連接于氣泵（21)的電源開關、三通電磁氣 閥（24 )、充氣電磁閥（34 )和二通電磁氣閥（53 )。
13.根據(jù)權利要求1至4和6至12所述基于定量抽氣-充氣法的氣體置換方法和裝 置，其特征在于：使用所述自動剛性容器氣體置換裝置的步驟如下： 1) 如權利要求2所述，計算抽氣-充氣輪數(shù)如權利要求3所述，計算第7?次抽氣后 剛性容器內(nèi)如權利要求4所述，計算第7?次充氣的巧和乃； 2)在所述可編程邏輯控制器（7)上設定以下控制參數(shù)：①抽氣-充氣輪數(shù)/?，②每 輪抽氣和充氣開始和結束時剛性容器（1)內(nèi)氣壓，③每輪抽氣-充氣后的氣體循環(huán)混勻時 間，④第對欠充氣的的/^和⑤剛性容器（1)內(nèi)所需氣體的組分體積分數(shù) 3) 運行所述可編程邏輯控制器（7)，控制剛性容器（1)內(nèi)氣體置換自動完成。
14. 根據(jù)權利要求6所述基于定量抽氣-充氣技術的手動剛性容器氣體置換裝置，其特 征在于：所述抽氣和氣體混勻組件（2)包括氣體注射器（27)和氣體過濾器（28);氣體注射 器（27)經(jīng)氣體過濾器（28)與所述四通氣閥（14)連接。
15. 根據(jù)權利要求6所述定量抽氣-充氣技術的手動剛性容器氣體置換裝置，其特征 在于：所述原料氣充入組件（3)包括貯氣袋（35)、二通氣閥（36)、輸氣管（37)和氣體過濾 器（38 );貯氣袋（35 )連接二通氣閥（36 )，所述二通氣閥（36 )經(jīng)輸氣管（37 )和氣體過濾器 (38)與所述四通氣閥（14)連接。
16. 根據(jù)權利要求6所述定量抽氣-充氣技術的手動剛性容器氣體置換裝置，其特征在 于：所述壓力檢測組件（4)包括檢壓計（42)、連接管（43)和氣體過濾器（44)，檢壓計（42) 通過連接管（43 )和氣體過濾器（44)與所述四通氣閥（14)連接。
17.根據(jù)權利要求1至3、5、14至17所述基于定量抽氣-充氣法的氣體置換方法和裝 置，其特征在于：使用所述手動剛性容器氣體置換裝置的步驟如下： 1) 如權利要求2所述，計算抽氣-充氣輪數(shù)吊如權利要求3所述，計算廊漱抽氣 后剛性容器內(nèi)如權利要求5所述，計算第7?次充氣所用預配混合氣體的 2) 按所述式W和式W算得各種組分氣體的體積分數(shù)/在氣體流量計的控制下，將各 種組分氣體集裝在所述貯氣袋（35)內(nèi)； 3) 通過手動操作，首先進行所述7? - 1輪抽氣-充氣，每次充入需配混合氣體的底氣或 某種高純氣體；接著第次抽氣；再將預配混合氣體一次充入所述剛性容器（1)。
18. 根據(jù)權利要求17所述手動剛性容器氣體置換裝置的使用，其特征在于：在完成所 述步驟3)后，可從剛性容器（1)內(nèi)抽取氣體，檢測其組分濃度，根據(jù)需要調(diào)整所述預配混合 氣體的組分配比，使重新進行的氣體置換滿足需要。
【專利摘要】？本發(fā)明公開了基于定量抽氣-充氣技術的剛性容器氣體置換方法和裝置。所述氣體置換方法以壓強為定量指標，一次從剛性容器內(nèi)抽出該容器內(nèi)1/2的氣體，接著向容器內(nèi)充入與抽出氣體等量的原料氣，所述原料氣的組分與抽出氣體不同，或組分配比不同。通過所述一輪或多輪抽氣-充氣，使剛性容器內(nèi)氣體組分達到一定量值，然后微調(diào)補充氣體組分，能在剛性容器的氣相空間內(nèi)充滿所需組分濃度的混合氣體或某種高純氣體。所述氣體置換方法適用于各種性狀、不同大小的剛性容器、特別是耐壓性較低剛性容器內(nèi)氣體的置換。所述氣體置換裝置包括自動和手動兩種類型，由剛性容器、抽氣和氣體混勻組件、原料氣充入組件、壓力檢測或傳感組件等基本組件構成。
【IPC分類】F17C5-06, F17C13-04, F17C7-00, F17C13-02
【公開號】CN104565808
【申請?zhí)枴緾N201410821286
【發(fā)明人】汪保和, 熊蕾, 李璟, 潘軒, 張君, 唐文峴
【申請人】湖南師范大學
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月26日