精确可控的供气系统的制作方法

本实用新型涉及测试设备领域，尤其是一种提供温度可控、湿度可控、流量可控的精确可控的供气系统。

背景技术：

现有部分高低温试验或者耐腐蚀试验需要在精确控制温度、湿度和流量的条件下进行，因而需要测试气体供气系统提供温度、湿度和流量可控的气体。但目前供气系统通常是设置两路并联的热气和冷气管路以控制温度，根据目标温度分别开启加热或者制冷管路，但是由于气源温度不稳定，因此控制系统可能需要切换加热或者制冷管路工作，气路以及控制系统复杂，而且在切换过程中，气体温度波动不稳定。现有的控制湿度的设备直接加热水产生水蒸气，与干燥气体混合得到一定湿度的气体，但是由于蒸发得到的水蒸气不稳定，需要随时调节干燥气体与水蒸气的流量才能得到湿度稳定的气体，导致难以得到流量、湿度同时精确可控的气体。

技术实现要素：

本申请人针对现有气体控制系统无法提供精确可控温度、湿度与流量气体的缺点，设计一种气路结构合理的精确可控的供气系统，可同时精确控制气体的温度、湿度和流量。

本实用新型所采用的技术方案如下：

一种精确可控的供气系统，至少包括串联连接的流量控制模块与温度控制模块，所述流量控制模块包括依次串联的精密过滤器、电气比例阀与质量流量控制器；所述温度控制模块包括串联连接的制冷蒸发器与加热器，制冷蒸发器连接制冷系统；加热器出气端的管道上安装有侦测模块。

作为上述技术方案的进一步改进：

还包括设置于流量控制模块之前的干燥模块，干燥模块的粗效过滤器的进气端连接外部气源，出气端通过细效过滤器和手动减压阀连接到无热吸附式干燥器。

还包括湿度控制模块，所述质量流量控制器的出气端管路上安装三通分流阀，三通分流阀将气体分别两路，一路气体流过所述的温度控制模块；另一路气体管路通入湿度控制模块的加湿桶，加湿桶内部安装水位开关、加热管和水温传感器，加湿桶出气口管道通过疏水阀与加热器出气口管道汇合。

所述加湿桶出气口连接疏水阀进气口，疏水阀的排水口通过管道连通返回加湿桶。

所述精密过滤器之前的气体管路上分出一路通过单向阀连接至补水水箱，补水水箱依次通过针阀、先导式电磁阀连接到所述加湿桶底部。

所述侦测模块包括控温传感器、第二超温保护传感器、压力传感器或湿度传感器的一种或多种。

所述流量控制模块之前还设置有储气罐；所述侦测模块之前还设置有第二储气罐。

所述加热器上安装有超温保护传感器。

所述制冷蒸发器后的管路上包覆有保温材料。

所述制冷蒸发器后的管路以及加湿模块的管路上包覆有保温材料。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型中精确可控的供气系统的制冷蒸发器和加热器安装在同一管路，经过干燥处理的气体经质量流量控制器控制流量后依次通过制冷蒸发器和加热器，得到温度和流量可控的气体，气路结构简单且控制精确。

本实用新型在温度流量可控的基础上，利用三通分流阀将经过质量流量控制器控制的一定流量的干燥气体分为两路，一路通过制冷蒸发器和加热器控制温度，另一路经过加湿模块加湿，两路气体混合后得到温度、湿度和流量同时精确可控的气体。

附图说明

图1为本实用新型的控温气体系统结构示意图。

图2为增加湿度控制的本实用新型结构示意图。

图中：1、粗效过滤器；2、细效过滤器；3、手动减压阀；4、无热吸附式干燥器；5、储气罐；6、精密过滤器；7、电气比例阀；8、质量流量控制器；9、制冷蒸发器；10、制冷系统；11、加热器；12、超温保护传感器；13、控温传感器；14、第二超温保护传感器；15、压力传感器；16、湿度传感器；17、三通分流阀；18、第二储气罐；19、疏水阀；20、加湿桶；21、水位开关；22、加热管；23、水温传感器；24、针阀；25、先导式电磁阀；26、补水水箱；27、单向阀；28、保温材料。

具体实施方式：

下面结合附图，说明本实用新型的具体实施方式。

实施例一：

如图1所示，本实用新型的精确可控的供气系统包括依次串联的干燥模块、流量控制模块、温度控制模块和侦测模块。所述干燥模块的粗效过滤器1的进气端连接外部气源，出气端连接细效过滤器2，再经过手动减压阀3连接到无热吸附式干燥器4，干燥后的气体进入储气罐5。储气罐5出气端通过流量控制模块的精密过滤器6和电气比例阀7连接到质量流量控制器8。质量流量控制器8的出气端依次连接温度控制模块的制冷蒸发器9与加热器11，制冷蒸发器9还连接制冷系统10，加热器11上安装有超温保护传感器12。加热器11出气端的管道上安装有侦测模块的控温传感器13、第二超温保护传感器14与压力传感器15。在制冷蒸发器9之后至系统出气口之间的管路上全部包覆有保温材料28，保证气体流动过程中温度稳定。

实际工作时，外部高压气体依次流过粗效过滤器1和细效过滤器2，有效去除气体中的水分、油和杂质，洁净气体通过手动减压阀3减压稳定后进入无热吸附式干燥器4脱水，经脱水干燥的气体的露点温度达到-65度，脱水后的气体进入储气罐5，储备并稳定高压气体的压力。储气罐5稳压后的气体经过精密过滤器6再次去除杂质，控制系统PLC控制电气比例阀7将去除杂质后的气体减压进入质量流量控制器8，PLC根据目标流量值输出信号给质量流量控制器8，自动控制气体流量至目标值。稳定流量的气体依次流过制冷蒸发器9和加热器11，PLC比较目标温度与控温传感器13测得的实际温度，通过PID（比例-积分-微分）方式计算后输出信号控制制冷系统10和加热器11，调整气体温度至目标值：设定温度低于37.3度时，制冷系统10工作，制冷蒸发器9将气体温度降到零下50度，PLC再控制加热器11加热气体达到目标温度；设定温度高于37.3度时，制冷系统10停止工作，加热器11加热气体至目标温度。超温保护传感器12监控加热器11的温度，第二超温保护传感器14监控系统出气端温度，压力传感器15监控气体压力，如果温度和压力超出一定范围，设备停机，避免发生异常。本系统的温度控制模块结构简单，而且有效避免加热和制冷系统切换导致的温度控制不稳定，得到温度精确可控的气体。

实施例二：

如图2所示，本实用新型的精确可控的供气系统在流量控制模块之后，利用三通分流阀17分为两路气体分别通过温度控制模块和湿度控制模块后，汇合成一路气体流过侦测模块，输出流量、温度和湿度全部精确可控的气体。本实施例中干燥模块与实施例一中的干燥模块相同，分别由依次串联的粗效过滤器1、细效过滤器2、手动减压阀3、无热吸附式干燥器4与储气罐5组成（图中未示出）。储气罐5的出气端一路连接流量控制模块，包括依次连接的精密过滤器6、电气比例阀7与质量流量控制器8；另一路通过单向阀27连接至补水水箱26的上部。质量流量控制器8出气端管路上安装三通分流阀17，三通分流阀17将气体分别两路，一路气体依次流过温度控制模块的制冷蒸发器9和加热器11，制冷蒸发器9还连接制冷系统10；另一路气体管路连通湿度控制模块的加湿桶20底部，加湿桶20内部安装水位开关21、加热管22和水温传感器23，加湿桶20出气口连接疏水阀19进气口，疏水阀19的排水口通过管道连通至加湿桶20，疏水阀19出气口管道与加热器11出气口管道汇合后连接第二储气罐18。第二储气罐18出气端的管道上依次安装侦测模块的控温传感器13、压力传感器15和湿度传感器16。补水水箱26底部依次通过针阀24、先导式电磁阀25连接到加湿桶20下部。在制冷蒸发器9之后至系统出气口之间的管路，以及加湿模块的管路上全部包覆有保温材料28，保证气体流动过程中温度稳定。

实际工作时，经过干燥模块干燥的气体流过流量控制模块得到目标流量值的气体，该定量气体经过三通分流阀17分为两路，其中一路干燥气体依次流过制冷蒸发器9和加热器11得到温度可控的气体；另一路气体通过管道进入湿度控制模块的加湿桶20底部，气体从水中穿过后携带水汽进入疏水阀19，其中的液态水经疏水阀19过滤，从疏水阀19排水口连接的管道回流到加湿桶20。疏水阀19输出的加湿气体与加热器11输出的控温气体汇合为一路进入第二储气罐18，储备并稳定气体压力。湿度传感器16测量实际湿度以及水温传感器23测量水温后反馈给PLC，PLC比较实际湿度和目标湿度，通过PID方式计算输出信号给三通分流阀17和加热管22，通过加热管22调整加湿桶20的水温，改变气体携带水汽的含量，同时通过三通分流阀17调整干燥气体和加湿气体的流量比例，最终使混合后的气体湿度达到目标值。PLC比较目标温度与控温传感器13测得的实际温度，通过PID方式控制制冷系统10和加热器11工作，使经过控温模块的干燥气体与经过加湿模块加湿的气体混合后的气体温度达到目标值，最终得到温度、湿度和流量同时精确可控的气体。

水位开关21侦测加湿桶20中的水位，当低液位报警时，PLC控制打开先导式电磁阀25，由于补水水箱26直接连接前部高压气源，压力大于加湿桶20中气体压力，高压气体将补水水箱26中的水沿先导式电磁阀25、针阀24的路径，补充注入加湿桶20中；当补水至高液位报警时，PLC关闭先导式电磁阀25，完成补液。补水水箱26连接外部气源的管道上安装有单向阀27，可以避免水箱中的水进入气体管路。

以上描述是对本实用新型的解释，不是对实用新型的限定，在不违背本实用新型精神的情况下，本实用新型可以作任何形式的修改。