一种氧氮混合高精度配比装置及方法与流程

本发明涉及一种氧氮混合高精度配比装置及方法。

背景技术：

煤自燃是由于煤与氧接触，发生了氧化作用。煤裂隙中的漏风风流携带着氧气，随着向煤内部进入，氧浓度会因被煤所吸附而降低，当氧浓度降低到一定值时，煤氧化产生的热量都给散了出去，煤体温度不再升高，这时的氧浓度称之为下限氧浓度。研究煤在不同氧气浓度下的氧化特性，确定煤自燃临界氧浓度，对防治煤炭自燃，保证安全生产具有极其重要的意义。

利用煤自然发火模拟装置，给煤样通入不同浓度的氧气进行升温氧化试验，研究煤样在不同氧浓度条件下气体产物的生成规律，分析氧浓度对煤自燃进程的影响，可以确定煤层自燃临界氧浓度。但现有技术中还没有一种能够实现氮氧高精度配比，精确确定氧气浓度的装置及方法。

技术实现要素：

为了能够提供高精度氧浓度的氧氮混合物给煤自燃发火模拟装置，以精确确定煤自燃临界氧浓度，本发明提供了一种氧氮混合高精度配比装置及方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种氧氮混合高精度配比装置，包括氧气瓶、氮气瓶、氧气质量流量控制器、氮气质量流量控制器和配比仓；在工作状态下，所述氧气瓶输出氧气，经过所述氧气质量流量控制器调整流量后，氧气输送到所述配比仓内，同时，所述氮气瓶输出氮气，经过所述氮气质量流量控制器调整流量后，氮气输送到所述配比仓内，氧气和氮气经所述配比仓混合配比后输出；所述配比仓包括一个圆柱形封闭管，仅设置有输入口和输出口，分别供氧气和氮气输入及混合配比后的气体输出，内置一段圆柱形网，长度为200-240mm，直径为28-36mm，网眼直径为0.03-0.12mm。

在上述氧氮混合高精度配比装置中，所述圆柱形网长度为235mm，直径为30mm，网眼直径为0.1mm。

在上述氧氮混合高精度配比装置中，所述氮气质量流量控制器和所述氧气质量流量控制器量程均为500 ml。

在上述氧氮混合高精度配比装置中，所述氧气瓶和所述氧气质量流量控制器之间还装配有氧气稳压阀，所述氮气瓶和所述氮气质量流量控制器之间还装配有氮气稳压阀。

在上述氧氮混合高精度配比装置中，所述氧气瓶和所述氧气质量流量控制器之间还装配有氧气稳流阀，所述氮气瓶和所述氮气质量流量控制器之间还装配有氮气稳流阀。

在上述氧氮混合高精度配比装置中，所述氧气瓶和所述氧气质量流量控制器之间还装配有氧气气阻，所述氮气瓶和所述氮气质量流量控制器之间还装配有氮气气阻。所述气阻是在气体管路中设置的一截铝合金圆柱体。

在上述氧氮混合高精度配比装置中，所述氧气瓶和所述氮气瓶均为高压气瓶，所述氧气瓶和所述氧气质量流量控制器之间还装配有氧气减压阀，所述氮气瓶和所述氮气质量流量控制器之间还装配有氮气减压阀。

一种氧氮混合高精度配比方法，采用上述氧氮混合高精度配比装置进行配比，步骤包括：

（a）根据供气流量和实验所需氧浓度，计算出实验所需氧气与氮气的流量；

（b）根据氧气与氮气的流量，结合所述氧气质量流量控制器和所述氮气质量流量控制器的量程，分别计算氧气和氮气的控制比例，控制所述氧气质量流量控制器的氧气输出流量和所述氮气质量流量控制器的氮气输出流量；

（c）分别将所述氧气质量流量控制器与所述氮气质量流量控制器调零，然后开启所述氧气瓶和所述氮气瓶，输出气体；

（d）将氧气和氮气经过所述配比仓进行混合配比，然后输出。

在上述氧氮混合高精度配比方法中，所述氧气瓶内氧气和所述氮气瓶内氮气纯度均为99.999%，所述实验所需的氧浓度大于3%，小于等于21%。

在上述氧氮混合高精度配比方法中，所述氧气质量流量控制器和所述氮气质量流量控制器输出的氧气和氮气压力控制在0.35-0.55MPa。

在上述氧氮混合高精度配比方法中，所述氧气质量流量控制器和所述氮气质量流量控制器输出的氧气和氮气压力控制在0.4MPa。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明提供的控制氧氮混合配比装置及方法，由于使用气体质量流量控制器和采用网眼直径为0.03-0.12mm圆柱形网，因此，本发明能够精确控制氮氧的配比，为煤自然发火模拟装置提供氧浓度大于3%，小于等于21%的高纯度氧氮混合气体。

本发明提供的控制氧氮混合配比装置及方法，由于通过高压氮气瓶、高压氧气瓶、稳压阀和稳流阀供气，因此，本发明工艺简单，维护成本低和气源稳定。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明一种氧氮混合高精度配比装置结构示意图；

图2是本发明一种氧氮混合高精度配比装置中配比仓的横截面示意图。

图中标记为： 1-氧气瓶，2-氮气瓶，3-氧气质量流量控制器，4-氮气质量流量控制器，5-配比仓，6-氧气稳压阀，7-氮气稳压阀，8-氧气稳流阀，9-氮气稳流阀，10-氧气气阻，11-氮气气阻，12-氧气减压阀，13-氮气减压阀。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1和图2显示的是本发明一种氧氮混合高精度配比装置及方法的优选实施例。

实施例一

所述氧氮混合高精度配比装置，包括氧气瓶1、氮气瓶2、氧气质量流量控制器3、氮气质量流量控制器4和配比仓5；在工作状态下，所述氧气瓶1输出氧气，经过所述氧气质量流量控制器3调整流量后，氧气输送到所述配比仓5内，同时，所述氮气瓶2输出氮气，经过所述氮气质量流量控制器4调整流量后，氮气输送到所述配比仓5内，氧气和氮气经所述配比仓5混合配比后输出。

所述氧气瓶1和所述氧气质量流量控制器3之间还装配有氧气稳压阀6、氧气稳流阀8和氧气气阻10，所述氮气瓶2和所述氮气质量流量控制器4之间还装配有氮气稳压阀7、氮气稳流阀9和氮气气阻11。

所述氮气质量流量控制器3和所述氧气质量流量控制器4量程均为500 ml。

所述配比仓5包括一个圆柱形封闭管，仅设置有输入口和输出口，分别供氧气和氮气输入及混合配比后的气体输出，内置一段圆柱形网，长度为200-240mm，直径为28-36mm，网眼直径为0.03-0.12mm。

所述氧氮混合高精度配比方法，采用本实施例中的氧氮混合高精度配比装置进行配比，步骤包括：

（a）根据供气流量和实验所需氧浓度，计算出实验所需氧气与氮气的流量；

（b）根据氧气与氮气的流量，结合所述氧气质量流量控制器3和所述氮气质量流量控制器4的量程，分别计算氧气和氮气的控制比例，控制所述氧气质量流量控制器3的氧气输出流量和所述氮气质量流量控制器4的氮气输出流量；

（c）分别将所述氧气质量流量控制器3与所述氮气质量流量控制器4调零，然后开启所述氧气瓶1和所述氮气瓶2，输出气体；

（d）将氧气和氮气经过所述配比仓5进行混合配比，然后输出。

将实验气体流速乘以实验所需氧气（或氮气）浓度即为实验所需的氧气（或氮气）流速，氧气（或氮气）流速除以所述氧气质量流量控制器3（或所述氮气质量流量控制器4）的量程所得的百分比即为氧气（或氮气）的控制比例。

实施例二

与实施例一区别在于：

所述圆柱形网长度为235mm，直径为30mm，网眼直径为0.1mm。

实施例三

与实施例一区别在于：

所述氧气瓶1和氮气瓶2均为高压气瓶，所述氧气瓶1和所述氧气质量流量控制器3之间还装配有氧气减压阀12，所述氮气瓶2和所述氮气质量流量控制器4之间还装配有氮气减压阀13。

实施例四

与实施例一区别在于：

所述氧气瓶1内氧气和所述氮气瓶2内氮气纯度均为99.999%，所述实验所需的氧浓度大于3%，小于等于21%。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。