本發(fā)明涉及氣體流量控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種氣體穩(wěn)流方法與一種氣體穩(wěn)流裝置。

背景技術(shù)：

在分析氣體樣品時，尤其是對氣體成份量值準確定量時，通常要嚴格控制被采集的氣體樣品流速的穩(wěn)定性。樣品氣體的流速波動大小直接影響分析結(jié)果的準確性。目前，在氣體分析實驗室范疇內(nèi)，對氣體流速的控制所使用的氣體穩(wěn)流器有針閥、隔膜閥和質(zhì)量流量計等。但這些氣體穩(wěn)流器有一個共同的特點，就是閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)中存在較大的死體積(0.01ml～1ml)。這種情況下在分析不同介質(zhì)的氣體樣品時，由于置換的不徹底，往往對分析結(jié)果產(chǎn)生干擾。

因此，如何提高氣體樣品的置換度，是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供一種氣體穩(wěn)流方法一種氣體穩(wěn)流裝置，用于提高氣體樣品的置換度，減小死體積。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

一種氣體穩(wěn)流方法，包括步驟：將氣源與氣體采樣裝置通過彈性合金鋼管連接，在所述彈性合金鋼管兩側(cè)設(shè)置用于擠壓所述彈性合金鋼管的擠壓裝置；接通氣源，利用所述擠壓裝置將所述彈性合金鋼管擠壓變形，當氣體穩(wěn)流后，鎖定所述擠壓裝置。

優(yōu)選地，在上述氣體穩(wěn)流方法中，所述彈性合金鋼管的內(nèi)徑為0.3mm。

一種氣體穩(wěn)流裝置，包括：

用于連接氣源的氣源連接卡件，所述氣源連接卡件密封連接有彈性合金鋼管；

環(huán)形結(jié)構(gòu)的閥芯固定圈，所述閥芯固定圈的周向設(shè)置有相對布置的第一穿孔和第二穿孔，所述閥芯固定圈通過固定裝置與所述氣源連接卡件相對固定連接；

螺旋調(diào)節(jié)桿，所述螺旋調(diào)節(jié)桿為中空結(jié)構(gòu)且外部與所述第二穿孔螺紋配合，所述彈性合金鋼管依次貫穿所述閥芯固定圈的第一穿孔和所述螺旋調(diào)節(jié)桿的軸向通孔；

位于所述彈性合金鋼管兩側(cè)的兩個壓輪，所述壓輪的外周與所述彈性合金鋼管的外壁和所述閥芯固定圈的內(nèi)壁接觸，所述螺旋調(diào)節(jié)桿位于所述閥芯固定圈內(nèi)圈的一端抵接于兩個所述壓輪的外周。

優(yōu)選地，在上述氣體穩(wěn)流裝置中，所述固定裝置為環(huán)繞在所述閥芯固定圈外部的環(huán)形結(jié)構(gòu)的閥體固定架，所述閥體固定架設(shè)有用于固定所述氣源連接卡件的固定孔以及用于供所述螺旋調(diào)節(jié)桿貫穿的調(diào)節(jié)孔，所述閥芯固定圈通過旋轉(zhuǎn)限位裝置固定于所述閥體固定架的內(nèi)圈。

優(yōu)選地，在上述氣體穩(wěn)流裝置中，所述調(diào)節(jié)孔與所述螺旋調(diào)節(jié)桿外周螺紋配合，所述旋轉(zhuǎn)限位裝置包括位于所述閥芯固定圈兩側(cè)的并固定于所述閥體固定架內(nèi)壁的限位卡板，所述限位卡板與所述閥芯固定圈的外周卡接固定以限制所述閥芯固定圈的翻轉(zhuǎn)。

優(yōu)選地，在上述氣體穩(wěn)流裝置中，所述閥芯固定圈為圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述第一穿孔的軸線和所述第二穿孔的軸線重合并且穿過所述閥芯固定圈的圓心。

優(yōu)選地，在上述氣體穩(wěn)流裝置中，所述壓輪為圓柱體結(jié)構(gòu)，且所述壓輪的軸線與所述閥芯固定圈的軸線平行布置，所述螺旋調(diào)節(jié)桿位于所述閥芯固定圈內(nèi)圈的一端設(shè)有用于抵接所述壓輪的擠壓觸頭，所述擠壓觸頭與所述壓輪抵接的部位為圓弧線形狀。

優(yōu)選地，在上述氣體穩(wěn)流裝置中，所述螺旋調(diào)節(jié)桿位于所述閥芯固定圈外部的一端設(shè)置有調(diào)節(jié)手柄。

優(yōu)選地，在上述氣體穩(wěn)流裝置中，所述壓輪的一側(cè)與所述螺旋調(diào)節(jié)桿的端部抵接且另一側(cè)與所述閥芯固定圈內(nèi)壁之間設(shè)有彈性墊塊。

優(yōu)選地，在上述氣體穩(wěn)流裝置中，所述氣源連接卡件固定連接有卡套，所述彈性合金鋼管的末端密封焊接有不銹鋼管，所述彈性合金鋼管通過所述不銹鋼管與所述卡套密封連接。

本發(fā)明提供的氣體穩(wěn)流方法，包括步驟：將氣源與氣體采樣裝置通過彈性合金鋼管連接，在彈性合金鋼管兩側(cè)設(shè)置用于擠壓彈性合金鋼管的擠壓裝置；接通氣源，利用擠壓裝置將彈性合金鋼管擠壓變形，彈性合金鋼管的內(nèi)部橫截面改變后，則氣體流速相應改變，當氣體穩(wěn)流后，鎖定擠壓裝置，則實現(xiàn)了氣體穩(wěn)流控制。

本發(fā)明提供的氣體穩(wěn)流裝置的工作原理如下：氣體從彈性合金鋼管中流過，旋轉(zhuǎn)螺旋調(diào)節(jié)桿，螺旋調(diào)節(jié)桿沿軸向相對閥芯固定圈做旋入或旋出移動，螺旋調(diào)節(jié)桿的端部則與兩個壓輪擠壓接觸，同時，兩個壓輪受到閥芯固定圈內(nèi)壁的限位作用。兩個壓輪隨著螺旋調(diào)節(jié)桿的擠壓作用相互靠近或遠離，從而壓緊或放松對彈性合金鋼管的擠壓，彈性合金鋼管受擠壓程度的大小改變著管內(nèi)橫截面的形狀和大小，不同的橫截面決定了氣體通過此段時的氣體流速。

由以上氣體穩(wěn)流方法和裝置可以看出，本方案利用彈性合金鋼管的橫截面變化來控制通過其截面的氣體流速，由于彈性合金鋼管的內(nèi)部橫截面積是連續(xù)變化的，因此，其死體積很小，氣體流量可連續(xù)調(diào)節(jié)，不同介質(zhì)的氣體樣品置換迅速且置換度高。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明具體實施例中的氣體穩(wěn)流裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1中：

1-螺旋調(diào)節(jié)桿、2-閥體固定架、3-擠壓觸頭、4-壓輪、5-硅膠墊、6-不銹鋼管、7-卡套、8-彈性合金鋼管、9-閥芯固定圈、10-限位卡板、11-固定銷、12-卡接軌道、13-穩(wěn)流后氣體導管、14-調(diào)節(jié)手柄、15-氣源連接卡件。

具體實施方式

本發(fā)明的核心在于提供一種氣體穩(wěn)流方法與一種氣體穩(wěn)流裝置，用于提高氣體樣品的置換度，減小死體積。

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

在一種具體實施例方案中，本發(fā)明提供了一種氣體穩(wěn)流方法，包括以下步驟：將氣源與氣體采樣裝置通過彈性合金鋼管連接，在彈性合金鋼管兩側(cè)設(shè)置用于擠壓彈性合金鋼管的擠壓裝置；接通氣源，利用擠壓裝置將彈性合金鋼管擠壓變形，彈性合金鋼管的內(nèi)部橫截面改變后，則氣體流速相應改變，當氣體穩(wěn)流后，鎖定擠壓裝置，則實現(xiàn)了氣體穩(wěn)流控制。

優(yōu)選地，本方案中的彈性合金鋼管8的內(nèi)徑為0.3mm，可以進一步減小死體積。

本氣體穩(wěn)流方法利用彈性合金鋼管的橫截面變化來控制通過其截面的氣體流速，由于彈性合金鋼管的內(nèi)部橫截面積是連續(xù)變化的，因此，其死體積很小，氣體流量可連續(xù)調(diào)節(jié)，不同介質(zhì)的氣體樣品置換迅速且置換度高。

本發(fā)明還提供了一種氣體穩(wěn)流裝置，該裝置具體包括：

用于連接氣源的氣源連接卡件15，氣源連接卡件15密封連接有彈性合金鋼管8；

環(huán)形結(jié)構(gòu)的閥芯固定圈9，閥芯固定圈9的周向設(shè)置有相對布置的第一穿孔和第二穿孔，閥芯固定圈9通過固定裝置與氣源連接卡件15相對固定連接；

螺旋調(diào)節(jié)桿1，螺旋調(diào)節(jié)桿1為中空結(jié)構(gòu)且外部與第二穿孔螺紋配合，彈性合金鋼管8依次貫穿閥芯固定圈9的第一穿孔和螺旋調(diào)節(jié)桿1的軸向通孔；

位于彈性合金鋼管8兩側(cè)的兩個壓輪4，壓輪4的外周與彈性合金鋼管8的外壁和閥芯固定圈9的內(nèi)壁接觸，螺旋調(diào)節(jié)桿1位于閥芯固定圈9內(nèi)圈的一端抵接于兩個壓輪4的外周。

其中，彈性合金鋼管8是供氣體經(jīng)過的管，并且是控制氣體流速的主要部件。閥芯固定圈9、螺旋調(diào)節(jié)桿1以及兩個壓輪4是用于改變彈性合金鋼管8的橫截面的三個主要部件，利用螺旋調(diào)節(jié)桿1與閥芯固定圈9的相對移動來擠壓兩個壓輪4，從而使兩個壓輪4相互靠近或遠離，進而壓緊或放松夾在兩個壓輪4中間的彈性合金鋼管8，以改變彈性合金鋼管8的橫截面。

該氣體穩(wěn)流裝置的工作原理如下：氣體從彈性合金鋼管8中流過，旋轉(zhuǎn)螺旋調(diào)節(jié)桿1，螺旋調(diào)節(jié)桿1沿軸向相對閥芯固定圈9做旋入或旋出移動，螺旋調(diào)節(jié)桿1的端部則與兩個壓輪4擠壓接觸，同時，兩個壓輪4受到閥芯固定圈9內(nèi)壁的限位作用。兩個壓輪4隨著螺旋調(diào)節(jié)桿1的擠壓作用相互靠近或遠離，從而壓緊或放松對彈性合金鋼管8的擠壓，彈性合金鋼管8受擠壓程度的大小改變著管內(nèi)橫截面的形狀和大小，不同的橫截面決定了氣體通過此段時的氣體流速。穩(wěn)定后的氣體從穩(wěn)流后氣體導管13導出。

該氣體穩(wěn)流裝置利用彈性合金鋼管8的橫截面變化來控制通過其截面的氣體流速，由于彈性合金鋼管8的內(nèi)部橫截面積是連續(xù)變化的，因此，其死體積很小，氣體流量可連續(xù)調(diào)節(jié)，不同介質(zhì)的氣體樣品置換迅速且置換度高。

需要說明的是，閥芯固定圈9可以通過多種結(jié)構(gòu)形式的固定裝置與氣源連接卡件15相對固定連接，例如可以通過連接桿焊接固定，或者通過限位裝置限制兩者的相對運動等等。優(yōu)選地，本方案中的固定裝置為環(huán)繞在閥芯固定圈9外部的環(huán)形結(jié)構(gòu)的閥體固定架2，閥體固定架2設(shè)有用于固定氣源連接卡件15的固定孔以及用于供螺旋調(diào)節(jié)桿1貫穿的調(diào)節(jié)孔，閥芯固定圈9通過旋轉(zhuǎn)限位裝置固定于閥體固定架2的內(nèi)圈。具體的，氣源連接卡件15固定設(shè)置在閥體固定架2的固定孔中，螺旋調(diào)節(jié)桿1穿過閥體固定架2的調(diào)節(jié)孔，閥芯固定圈9便可以通過旋轉(zhuǎn)限位裝置固定于閥體固定架2內(nèi)圈，從而實現(xiàn)了閥芯固定圈9與氣源連接卡件15的相對固定連接。

需要說明的是，上述旋轉(zhuǎn)限位裝置也可以有多種結(jié)構(gòu)形式，例如通過銷釘固定，或者通過限位塊結(jié)構(gòu)固定等等，優(yōu)選地，本方案中的旋轉(zhuǎn)限位裝置包括位于閥芯固定圈9兩側(cè)的并固定于閥體固定架2內(nèi)壁的限位卡板10，限位卡板10與閥芯固定圈9的外周卡接固定以限制閥芯固定圈9相對閥體固定架2的翻轉(zhuǎn)。具體的，可以在閥芯固定圈9的外圈設(shè)置有環(huán)形凹槽，在限位卡板10上設(shè)置有用于與環(huán)形凹槽卡接配合的卡接軌道12，兩側(cè)的卡接軌道12就可以保證閥芯固定圈9不能相對閥體固定架2轉(zhuǎn)動。同時，閥體固定架2的調(diào)節(jié)孔與螺旋調(diào)節(jié)桿1的外周螺紋配合，如此設(shè)置，由于螺旋調(diào)節(jié)桿1均與閥芯固定圈9和閥體固定架2螺紋配合連接，在旋轉(zhuǎn)螺旋調(diào)節(jié)桿1的過程中，閥芯固定圈9和閥體固定架2均不能旋轉(zhuǎn)，因此，閥芯固定圈9與閥體固定架2之間的螺旋調(diào)節(jié)桿1的螺紋間距是固定的，即保證了閥芯固定圈9在沿螺旋調(diào)節(jié)桿1軸向上相對于閥體固定架2固定，進而保證了閥芯固定圈9與氣源連接卡件15的相對固定連接。

需要說明的是，上述限位卡板10可以通過固定銷11固定在閥體固定架2的內(nèi)部，當然，本領(lǐng)域技術(shù)人員也可以通過卡扣或其他鎖緊裝置將限位卡板10固定在閥體固定架2的內(nèi)圈。

需要說明的是，本方案中的閥芯固定圈9可以為圓環(huán)形、橢圓環(huán)形或其他環(huán)形結(jié)構(gòu)，優(yōu)選地，本具體實施例方案中的閥芯固定圈9為圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，第一穿孔的軸線和第二穿孔的軸線重合并且穿過閥芯固定圈9的圓心，也就是說，第一穿孔和第二穿孔的中心位于閥芯固定圈9的圓周的一條直徑的兩端，如此設(shè)置，可以使彈性合金鋼管8沿閥芯固定圈9的對稱線穿過，使兩個壓輪4對稱分布在彈性合金鋼管8的兩側(cè)，保證兩個壓輪4施加相等的擠壓力，也更加便于加工制造和裝配。

需要說明的是，本方案中的壓輪4可以為圓柱體、橢圓柱體或其他柱體結(jié)構(gòu)，優(yōu)選地，本具體實施例方案中的壓輪4為圓柱體結(jié)構(gòu)，且壓輪4的軸線與閥芯固定圈9的軸線平行布置，如圖1所示，彈性合金鋼管8的兩側(cè)對稱分布有兩個結(jié)構(gòu)相同的圓柱形的壓輪4，圓柱體結(jié)構(gòu)的壓輪4便于在閥芯固定圈9的內(nèi)圈進行滾動，進而便于對彈性合金鋼管8施加擠壓力。螺旋調(diào)節(jié)桿1位于閥芯固定圈9內(nèi)圈的一端設(shè)有用于抵接壓輪4的擠壓觸頭3，擠壓觸頭3與壓輪4抵接的部位為圓弧線形狀，可連續(xù)接觸滑行，氣體流量可連續(xù)調(diào)節(jié)。圓弧形的接觸部位可以使擠壓觸頭3在擠壓壓輪4時起到緩沖推壓的作用，從而緩慢擠壓彈性合金鋼管8，不僅可以平穩(wěn)改變氣體流速，而且可以維護彈性合金鋼管8的彈性使用壽命。一般情況下，擠壓觸頭3脫離于壓輪4的接觸時，這兩個壓輪4處于閥芯固定圈9內(nèi)側(cè)的中間位置，且這對壓輪4的垂直中心線與閥芯固定圈9的內(nèi)側(cè)垂直中心線相重合。

優(yōu)選地，螺旋調(diào)節(jié)桿1位于閥芯固定圈9外部的一端還設(shè)置有調(diào)節(jié)手柄14，通過調(diào)節(jié)手柄14可以更加方便地旋轉(zhuǎn)螺旋調(diào)節(jié)桿1。更優(yōu)選地，本方案還可以在閥芯固定圈9外部設(shè)置用于鎖定螺旋調(diào)節(jié)桿1的位置的鎖緊機構(gòu)，以此來保證氣流穩(wěn)定在同一流速狀態(tài)。

優(yōu)選地，壓輪4的一側(cè)與螺旋調(diào)節(jié)桿1的端部抵接且另一側(cè)與閥芯固定圈9內(nèi)壁之間設(shè)有彈性墊塊，彈性墊塊可以在擠壓觸頭3回退時，及時將壓輪4彈回到放松彈性合金鋼管8的位置，提高調(diào)節(jié)的靈敏度。優(yōu)選地，彈性墊塊優(yōu)先選用硬質(zhì)的硅膠墊5，當然，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以選用其他材料的彈性墊塊，此處不再贅述。

為了便于連接彈性合金鋼管8，優(yōu)選地，本方案還在氣源連接卡件15固定連接有卡套7，卡套7與彈性合金鋼管8密封連接。如圖1所示，卡套7與閥體固定架2也相對固定連接。優(yōu)選地，卡套7為不銹鋼材質(zhì)。

優(yōu)選地，彈性合金鋼管8的末端還密封焊接有不銹鋼管6，彈性合金鋼管8通過該不銹鋼管6與卡套7密封連接。不銹鋼管6的作用是將氣源連接卡件15內(nèi)出來的氣體引導至彈性合金鋼管8內(nèi)，相當于氣體導管，另一個作用是便于與卡套7連接固定。

下面介紹該氣體穩(wěn)流裝置的安裝過程：

首先，將閥芯固定圈9外圈的凹槽與限位卡板10的卡接軌道12卡接配合，然后，通過固定銷11將限位卡板10固定在閥體固定架2的內(nèi)側(cè)。將螺旋調(diào)節(jié)桿1從閥體固定架2的調(diào)節(jié)孔旋入，直至通過第二穿孔旋入到閥芯固定圈9的內(nèi)圈，螺旋調(diào)節(jié)桿1位于閥體固定架2外部的一端連接調(diào)節(jié)手柄14，將焊接好后的不銹鋼管6和彈性合金鋼管8與卡套7密封連接，并依次穿過閥體固定架2的固定孔、閥芯固定圈9的第一穿孔、螺旋調(diào)節(jié)桿1的軸向通孔，直至穿出調(diào)節(jié)手柄14的中心孔，彈性合金鋼管8的末端連接有穩(wěn)流后氣體導管13，最后，將一對壓輪4壓在彈性合金鋼管8的上下兩側(cè)，鑲在閥芯固定圈9的內(nèi)圈。將一對硅膠墊5鑲?cè)雺狠?與閥芯固定圈9之間，調(diào)節(jié)好彈性合金鋼管8在閥芯固定圈9內(nèi)的準確位置后，緊固卡套7，就可以開始工作了。

在一個具體實施例方案中，上文中所述的各部件的材料及尺寸規(guī)格可以按如下文所述進行設(shè)置：螺旋調(diào)節(jié)桿1可以選用硬質(zhì)合金材料；閥體固定架2可以選用鋁質(zhì)圓環(huán)結(jié)構(gòu)，其外徑41.8mm，內(nèi)徑36mm，厚度12mm；擠壓觸頭3可以選用鋁質(zhì)材料；壓輪4為直徑為8mm的鋁質(zhì)圓柱體；彈性墊塊選用硬質(zhì)彈性的硅膠墊5，具體為條形的硅膠墊卷成卷狀結(jié)構(gòu)；不銹鋼管6的外徑1.58mm，內(nèi)徑0.5mm；彈性合金鋼管8的外徑0.79mm，內(nèi)徑0.3mm；閥芯固定圈9為鋁質(zhì)圓環(huán)結(jié)構(gòu)，外徑22.75mm，內(nèi)徑16.6mm，厚度為9.8mm。上述各部件規(guī)格僅是一種優(yōu)選方案，當然，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以設(shè)置其他規(guī)格。

需要說明的是，擠壓觸頭3的推進的行程與彈性合金鋼管8的彈性大小有關(guān)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以選用不同材質(zhì)的彈性合金材料來制作彈性合金鋼管8，優(yōu)選地，本方案選用可復型等級為萬次等級的彈性合金鋼材料來制作彈性合金鋼管8。該裝置的死體積與彈性合金鋼管8的直徑有關(guān)，優(yōu)選地，本方案中的彈性合金鋼管8的內(nèi)徑為0.3mm，可以進一步減小死體積。另外，為了進一步減小死體積，本方案將彈性合金鋼管8與不銹鋼管6的連接的內(nèi)壁處進行平滑過渡處理，平滑度越高則死體積越小。

本發(fā)明提供的氣體穩(wěn)流裝置主要用于實驗室采用分析儀器對氣體樣品成分分析時對氣體樣品采集量的控制，一般在小于200ml的氣體穩(wěn)流范圍內(nèi)使用，當然，也適用于其他嚴格控制氣體流量的電子工業(yè)、分析儀器、科研等氣體流量控制系統(tǒng)。該氣體穩(wěn)流裝置完全不同于現(xiàn)有的穩(wěn)流器，其結(jié)構(gòu)簡單，死體積小于0.2μL，不同介質(zhì)的氣體樣品置換迅速且徹底。

對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。