一种用于发酵罐的自动置换气体的计量装置的制作方法

1.本实用新型属于计量装置技术领域，尤其涉及一种用于发酵罐的自动置换气体的计量装置。


背景技术：

2.厌氧发酵实验经常需要测量产生的沼气。在实验中，生物气体的产量通常较低，一般低于5ml/min。市售流量计因体积太大而不能应用在这种特定的实验室中，并且，由于常规流量计对生物气体的湿度和腐蚀性成分很敏感，通常的做法是设置一个简单的液体置换系统或容量袋收集系统。
3.但是，这些措施和手段均需要人工再填充，并且如果操作许多发酵罐时，需定期监督，不仅工作量大，还耗费时间。


技术实现要素：

4.本实用新型就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种用于发酵罐的自动置换气体的计量装置。
5.为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，包括套设的两标准量筒：外量筒及设置于外量筒内的内量筒；其中，外量筒与内量筒固连为一体式结构；且内量筒顶部密封。
6.所述一体式结构顶部设置有连接管路一及连接管路二，连接管路一的一端与内量筒相连通，连接管路一的另一端与发酵罐相连，连接管路一上设置有夹管阀一；连接管路二的一端与内量筒相连通，连接管路二的另一端敞开或与气体回收器皿相连通，连接管路二上设置有夹管阀二。
7.内量筒下部设置有贯通的连通孔，使得外量筒与内量筒形成连通器。
8.外量筒外壁、连通孔的上方设置有液位传感器。
9.进一步地，所述液位传感器采用液位光学传感器。
10.进一步地，所述一体式结构内放置有液体。
11.更进一步地，所述液体为盐溶液。
12.进一步地，所述外量筒与内量筒共用同一筒底，且外量筒顶部与内量筒顶部平齐，外量筒顶部与内量筒顶部通过支架固连为一体，且内量筒顶部设置有密封盖；连接管路一与连接管路二均设置于该密封盖上。
13.更进一步地，所述外量筒与内量筒间形成环形隔间。
14.更进一步地，所述密封盖上设置有两个螺纹孔，连接管路一与连接管路二通过各自的螺纹孔与密封盖螺纹连接。
15.与现有技术相比本实用新型有益效果。
16.本实用新型易于操作，可以应用于大多数实验室中，可以长时间自动运行。尤其适用于厌氧发酵的实验室所进行的实验，在这类实验中，操作是自动的，省时省力。
附图说明
17.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。本实用新型保护范围不仅局限于以下内容的表述。
18.图1是具体实施例用于发酵罐的自动置换气体的计量装置的结构示意图。
19.图2是用于发酵罐的自动置换气体的计量装置主视图。
20.图3是用于发酵罐的自动置换气体的计量装置侧视图。
21.图4是用于发酵罐的自动置换气体的计量装置与控制模块相连示意图。
22.图5是控制模块具体实施例的电路示意图。
23.图中，1为内量筒、2为外量筒、3为液位传感器、4为夹管阀一、5为夹管阀二、6为支架、7为环形隔间、8为液体、9为连通孔、10为计数器、11为控制模块、12为重置按钮。
具体实施方式
24.如图1-5所示，具体实施例：包括套设的两标准量筒：外量筒及设置于外量筒内的内量筒；其中，外量筒与内量筒固连为一体式结构；且内量筒顶部密封。内外两量筒之间的环形隔间顶部不密封。用于存储液体及显示液体。
25.所述一体式结构顶部设置有连接管路一及连接管路二，连接管路一的一端与内量筒相连通，连接管路一的另一端与发酵罐相连，连接管路一上设置有夹管阀一；连接管路二的一端与内量筒相连通，连接管路二的另一端敞开或与气体回收器皿相连通，连接管路二上设置有夹管阀二。内量筒下部设置有贯通的连通孔，使得外量筒与内量筒形成连通器；外量筒外壁、连通孔的上方设置有液位传感器b。
26.优选地，所述外量筒与内量筒共用同一筒底，且外量筒顶部与内量筒顶部平齐，外量筒顶部与内量筒顶部通过支架固连为一体，且内量筒顶部设置有密封盖；连接管路一与连接管路二均设置于该密封盖上。所述外量筒与内量筒间形成环形隔间。所述密封盖上设置有两个螺纹孔，连接管路一与连接管路二通过各自的螺纹孔与密封盖螺纹连接。
27.优选地，所述夹管阀一、夹管阀二、液位传感器均与一控制模块相连，该控制模块还与一计数器及重置按钮相连。控制模块与外部vdc电源相连。此为常规技术手段，在此不赘述。
28.其中，内量筒作为内部气体室g，外量筒与内量筒间形成环形隔间的作为外部空气室a，夹管阀一与夹管阀二由2+2通夹管阀c构成充当；夹管阀一与夹管阀二中一个常开一个常闭。计数器具有重置功能。
29.运行过程：
30.在正常(未激活)情况下，夹管阀c从气体室g到发酵罐打开，并对大气排放的阀门关闭。
31.气体流到气体室g，将液体置换到空气室a，并在两个室之间形成液柱。当收集到100毫升气体时，气室中的液位达到最大值，此时，液位传感器b启动由控制模块e控制的再生循环。夹管阀启动约15秒，允许气体排出，并在气体供应关闭时平衡液柱。同时，激活计数器d以记录循环，系统恢复正常，准备接收更多气体。
32.在一个循环中，收集的气体量(0至100毫升)可以在空气室a的刻度上读取。通过复位计数器来启动再生循环，进行复位。
33.主体：
34.主体由两个不同尺寸的标准tpx量筒制成，分别为250ml(直径47mm)和1000ml(直径71mm)，均切割为高度180mm。
35.小内量筒放在大外量筒内，这样就形成了两个隔间：气体隔间(内圆筒)和空气隔间(两个圆筒之间的环形空间)。在内筒顶部加工两个螺纹孔m5，用于2mm管接头。
36.夹管阀、重置按钮和气管适配器入口安装在内量筒顶部的有机玻璃制成的小脚上，两个量筒用两根m4螺纹金属棒连接在一起。
37.夹管阀：
38.选择的夹管阀是适用于2毫米内径硅胶管的低功率电磁阀，可通过电子电路直接激活。
39.液位传感器：
40.液位传感器选择honeywell旗下的ll101000型光学液位传感器。该传感器用于检测流体。
41.计数器：选用电子机械4位12vdc计数器，带有重置按钮。
42.控制模块的实现方法为现有技术，在此不赘述；具体可举个具体实施例，如图5所示。图5中，控制模块由标准元件制成，具体由单稳态触发器组成，具有可调脉冲周期约15s，一个晶体管输出级来驱动阀门和计数器，主要用于激活电磁阀，复位计数器及重新启动。其中，r1：10kω；r2：1kω；r5：1kω；r3：27kω；r7：1mω；r8：4.7mωvar；r4：2.7kω；r6：2.7kω；r9220ω；r10 470ω；r11：470ω。d1、d2、d3 1n5392；led1，绿色指示灯；led2，红色指示灯；c1：2.0pf/20v；c2：100nf；c3：0.47pf/20v；t1：bc547b；t2：bc337；图中集成芯片ic的型号为lm311n comparator。
43.校准过程：
44.组装完毕后，通过用水填充气量计并用塑料注射器将空气注入气体室来校准气量计。调节水的量，直到在注入的空气正好为100ml时通过液位传感器激活电子电路。将平衡的液位标记为零，并通过重复注入空气对空气室上的刻度进行标定。
45.准确性：
46.流量计的精度取决于校准过程中的注意事项。通过多次测试，发现重复能力约为
±
1ml(即
±
1％)。由于流量计中的液体会逐渐蒸发，因此长期运行期间的精度取决于定期检查和重新填充液体含量。其中可以对照刻度的零标记位置检查均衡的液位。通过使用盐溶液作为液体，可以使蒸发速率达到最小化。
47.总体工作过程简述：比如，打开夹管阀一，发酵罐内的气体进入内量筒，将液体挤入外量筒；随着气体进入，液体于环形隔间内上升，直至到达液体传感器高度，液体传感器将到达信号传递给控制模块，控制模块通知计数器计数1，并复位，控制夹管阀一关闭，夹管阀二开启，量筒内气体释放至大气或气体回收容器；同时，开启第二轮气体收集，以此循环往复。且外量筒及内量筒的筒壁均有刻度，液体未达到液位传感器的位置时，也可通过前后液位差读数来确定气体进入量。假设每次触发液位传感器并复位时，气体进入量为100ml，计数器读数为n，最后一次液位读数为xml，则总气体量为：(100n+x)ml。
48.可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以
对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。