一种批量配制混合气的气路管件的制作方法

本实用新型涉及一种批量配制混合气的气路管件，属于混合气体的配制领域。

背景技术：

近年来，光电子、光伏太阳能、IC等新材料技术领域的迅猛发展，牵引高纯气体、混合气体产生巨大需求。电子混合气体和计量学上的标准气体有许多不同，但也有许多相似的特点。电子混合气必须确保混匀的气体中杂质含量不能高于限值，标准气体并没有此项要求，但电子混合气和标准气体均要求保证配制浓度具有高精度。

目前批量配气是在充气汇流排上并联多个待配气瓶，在配气气瓶中同时充装各组分气，以大幅度提高混合气配制效率。充气汇流排通常是在一根主气路的一端或中部连接原料气，各待配气瓶依次连接在主气路上。原料气入口与各待配气气瓶间距离和结构的差异，导致进入各待配气瓶的瞬时组分气量不等，因此，无论采用分压法还是称量法配气，每充入一种组分都需要稳定一段时间以使各气瓶内气量平均。

技术实现要素：

针对现有批量配气法进入各待配气瓶的瞬时组分气量不等、需要稳定时间的缺点，本实用新型的目的在于提供一种批量配制混合气的气路管件，由于进气口与各待配气接口间气路完全相同，且进气气流转向90度变为紊态后通向各配气气瓶，确保进入各待配气瓶的瞬时组分气量相等，无需气瓶间平衡时间，既改善了批量配气的浓度一致性水平，又节约了配气时间。

本实用新型所述的批量配制混合气的气路管件，该气路管件包括进气管路、缓冲单元和配气管路；

其中，缓冲单元是一个中空的长方体，其上、下两个端面为正方形，其四个侧面为长方形或正方形，其壁厚均匀相等；缓冲单元的上端面的中心位置加工有进气口，每个侧面上与高度方向平行的中心线上加工有一个出气口，且四个侧面上加工的四个出气口位于同一水平面上；

进气管路的一端与缓冲单元上的进气口配合连接，且与缓冲单元的上端面垂直，另一端分别与原料气以及抽真空设备连接；一个配气管路的一端与缓冲单元的一个侧面上的出气口配合连接，且与该侧面垂直，另一端与待配气气瓶连接；四个配气管路的直径以及长度均相等，进气管路的直径D为配气管路的直径d的2倍以上，缓冲单元的体积V为(0.18～0.9)d²。

进一步地，采用分压法进行配气时，在进气管路或任意一个配气管路上安装一个压力表。

采用所述气路管件配气时：先连接气路，然后抽真空，再将混合气中的各组成成分依次充入各待配气气瓶中，一种成分充气完成后需要对气路管件先抽真空再进行下一种成分充气，而且每一种成分充气后无需气瓶间平衡时间。

有益效果：

(1)本实用新型所述气路管件，原料气经一个进气管路进入，可同时通向四个配气管路，无需逐瓶充装，简化了操作，提高了配气效率；

(2)本实用新型所述气路管件，进气口与各配气接口间管路完全相同，消除了气路差异，使得进入各待配气瓶的瞬时组分气量相等，改善了批量配气的浓度一致性；

(3)本实用新型所述气路管件，进气气流在缓冲单元中转向90度后变为紊流，消除了气流内部流速分布不均的现象，改善了批量配气的浓度一致性；

(4)采用本实用新型所气路管件进行配气时，待配气气瓶中充入各组分气后无需气瓶间平衡时间，节约了配气时间。

附图说明

图1为实施例中批量配制混合气的气路管件的俯视图。

图2为实施例中批量配制混合气的气路管件的侧视图。

图3为实施例中批量配制混合气的气路管件的侧视剖面图。

图中，1-进气管路，2-缓冲单元，31-配气管路Ⅰ，32-配气管路Ⅱ，33-配气管路Ⅲ，34-配气管路Ⅳ。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步阐述，其中，所述方法如无特别说明均为常规方法，所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。

以下实施例中采用分压法或称量法配制混合气体所采用的气路管件包括进气管路1、缓冲单元2和配气管路；

缓冲单元2是一个中空的长方体，其上、下两个端面为正方形，其四个侧面为长方形，其壁厚均匀相等；缓冲单元2的上端面的中心位置加工有进气口，每个侧面的中心位置加工有一个出气口，如图2所示；

配气管路包括四个直径以及长度均相等的管路，即配气管路Ⅰ31、配气管路Ⅱ32、配气管路Ⅲ33以及配气管路Ⅳ34，如图1所示；

进气管路1的一端与缓冲单元2上的进气口配合连接，且与缓冲单元2的上端面垂直，另一端分别与原料气以及抽真空设备连接，如图2和图3所示；一个配气管路的一端与缓冲单元2的一个侧面上的出气口配合连接，且与该侧面垂直，另一端与待配气气瓶连接，如图1和图3所示；进气管路1的直径D为配气管路的直径d的2倍，缓冲单元2的体积V为(0.18～0.9)d²。

实施例1

基于本实用新型所述气路管件，采用分压法配制4％H2/N2混合气(即混合气体中H2的体积分数为4％)，压力要求为14MPa(20℃)的具体操作如下：

(1)分别将氢气气源和氮气气源连接到进气管路1上，四个待配气气瓶与配气管路Ⅰ31、配气管路Ⅱ32、配气管路Ⅲ33以及配气管路Ⅳ34一一对应连接，并在其中一个配气管路上安装一个压力表，根据压力表确定充气量；

(2)先对装配好的气路管件抽真空，然后充入H2，并根据配气气瓶外壁温度换算使充入的氢气压力为0.56MPa(20℃)，H2充完后无需气瓶间平衡时间；

(3)H2充完后，先对气路管件进行抽真空，再充入N2，并根据配气气瓶外壁温度换算使充入的H2和N2的总压力为14MPa(20℃)，N2充完后无需气瓶间平衡时间；

(4)从气路管件中取下配气气瓶，并将其放置在混匀机上混匀，然后对配气气瓶中混合气中的氢气浓度，以及氧、甲烷、二氧化碳、一氧化碳、水等杂质含量进行检测；若所有检测项目均满足要求，所配制的混合气合格，若检测项目中有一项以上不满足要求，则所配制的混合气需要进行回收利用。

氢含量采用具备热导检测器的色谱仪检测，色谱柱为分子筛柱；微量总烃(以甲烷计)、一氧化碳、二氧化碳含量采用氦离子化色谱仪测定；微量氧含量采用微量氧分析仪测定；微量水含量采用微量水分析仪测定。本实施例中所配制的混合气体的检测结果：氢气的体积分数为4.02％，二氧化碳、一氧化碳、氧以及非甲烷总烃(以甲烷计)的含量均<0.01ppm，水的含量为0.09ppm。

实施例2

基于本实用新型所述气路管件，采用称量法配制10％CH4/Ar混合气(即混合气体中CH4的体积分数为10％)，压力要求为14MPa(20℃)的操作如下：

(1)分别将甲烷气源和氩气气源连接到进气管路1上，四个待配气气瓶与配气管路Ⅰ31、配气管路Ⅱ32、配气管路Ⅲ33以及配气管路Ⅳ34一一对应连接，四个待配气气瓶的容积均为47L，并将任意一个配气气瓶放置在天平上，根据天平实数确定充气量；

(2)先对装配好的气路管件抽真空，然后充入439.76g甲烷，甲烷充完后无需气瓶间平衡时间，并将天平调零；

(3)再对气路管件进行抽真空，然后充入9857.66g氩气，氩气充完后无需气瓶间平衡时间；

(4)从气路管件中取下配气气瓶，并将其放置在混匀机上混匀，然后对配气气瓶中混合气中的甲烷浓度，以及氢、氧、氮、二氧化碳、一氧化碳、乙烷、丙烷、水等杂质含量进行检测；若所有检测项目均满足要求，所配制的混合气合格，若检测项目中有一项以上不满足要求，则所配制的混合气需要进行回收利用。

甲烷含量采用具备热导检测器的色谱仪检测，色谱柱为分子筛柱；微量氢、氮、乙烷、丙烷、一氧化碳、二氧化碳含量采用氦离子化色谱仪测定；微量氧含量采用微量氧分析仪测定；微量水含量采用露点仪的测定。本实施例所配制的混合气体的检测结果：甲烷的体积分数为10.06％，二氧化碳、一氧化碳、氧、氢、乙烷、丙烷的含量均<0.01ppm，氮的含量为0.08ppm，水的含量为0.03ppm。

综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。