一种持续测气体的装置的制作方法

本实用新型属于计量领域，具体涉及一种持续测气体的装置。

背景技术：

目前有很多测量气体的仪器和手段，但都有对气体流量和气体的洁净度有一定要求。如涡街流量计必须要求气体流量在0.3m³/h以上才能测量，浮子和转子流量计精度差，皂膜和质量流量计对气体纯度要求较高、易损坏等等。以上流量计很难实现对含杂质较多，流量较小的不溶气体进行精确测量。

申请号为201910127035.4的中国发明专利申请，公开了一种气体流量测量装置及测量方法，通过恒压气体来推动第一密闭容器内的液体流动至第二密闭容器内，第二密闭容器内的气体受到流入的液体的推动从出气管路排出；根据第一密闭容器或第二密闭容器内的液位变化换算成的液体体积的变化，进而得到从出气管路排出的气体的累计体积流量和流速。该发明所述测量装置操作容易，可测微流量的气体，测量精度高、量程大，但在测量杂质很多的气体流量过程中，杂质会在堆积在密闭容器内，并在排液过程中进入管道，对气体造成一定阻力，直接影响微流量气体的测量准确性，长期运行会导致管道堵塞，使得测量难以继续进行；且量程受限于容器体积和液面高度，无法满足体积差异大的不同气体的测量需求；此外装置在单次测量后需要进行两容器的液面恢复，才能进行后续测量，增加测量时间。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型提供一种持续测气体的装置，该装置结构简单，操作方便；可自动切换测量通路，能够进行气体的持续和累计测量，效率高；能够测量杂质多、流量小的气体，适用性强。

为达到上述目的，本实用新型采用的具体技术方案如下：

一种持续测气体的装置，包括第一密闭容器、第二密闭容器、进气管路、排液管和出气管路，所述进气管路包括连接在第一密闭容器的第一进气管、连接在第二密闭容器的第二进气管和主进气管，所述第一进气管/第二进气管用于向所述第一密闭容器/第二密闭容器内的液面上方区域通入待测气体；所述第一进气管和第二进气管通过第一三通阀与主进气管相连通；所述排液管连接第一密闭容器和第二密闭容器，用于将第一密闭容器/第二密闭容器内因受待测气体压力而排出的液体转移至第二密闭容器/第一密闭容器；所述出气管路包括连接在第一密闭容器的第一出气管、连接在第二密闭容器的第二出气管和主出气管，所述第一出气管/第二出气管用于释放所述第二密闭容器/第一密闭容器因接收转移的液体而排出的空气；所述第一出气管和第二出气管通过第二三通阀与主出气管相连通；所述第一进气管、排液管和第二出气管构成第一测量通路；所述第二进气管、排液管和第一出气管构成第二测量通路；通过液体转移过程中第一密闭容器或第二密闭容器的重量变化或者液位变化，结合转移时间，得到待测气体的流量和流速。

优选的，所述排液管包括正向排液管和反向排液管，第一密闭容器底部出液口和第二密闭容器顶部进液口通过所述正向排液管连接，第二密闭容器底部出液口和第一密闭容器顶部进液口通过所述反向排液管连接；所述正向排液管/反向排液管上设有第一截止阀/第二截止阀。

优选的，还包括液位检测器或液位开关，用于检测及反馈所述第一密闭容器和第二密闭容器内的液位，当液位低于设定值时即进行测量通路的切换。

进一步的，所述液位检测器或液位开关与控制器相连，所述控制器根据接收到的液位信息控制阀门的开闭，从而实现测量通路的切换，并通过软件集成控制，累计获得待测气体总气量以及实时流速。

优选的，所述第一密闭容器或第二密闭容器内装有的液体与待测气体不溶。

优选的，所述第一密闭容器和第二密闭容器侧表面设有刻度或/和底部设有称重部件。

优选的，所述第一密闭容器和第二密闭容器内设有过滤组件，用于截留并收集待测气体中的固体杂质。

本实用新型所述持续测气体的装置，将待测气体通入一密闭容器，该密闭容器装有与待测气体不溶的液体，液体受挤压后排出至另一密闭容器，通过测量密闭容器液位的变化或者重量的变化，计算得到气体的流量和流速；该装置设有两条测量通路，能够进行无限切换，不必受限于容器量程，测量能够持续进行。具体的，两个密闭容器分别连有进气管和出气管，两个密闭容器的进气管通过一三通阀与主进气管相连通，两个密闭容器的出气管通过另一三通阀与主出气管相连通，两个密闭容器之间设有排液管；向装有液体的第一密闭容器通待测气体，液体受压经排液管进入第二密闭容器，受挤压的空气由第二密闭容器的出气管排出，此为第一测量通路；当液体全部进入第二密闭容器时，改变进气管路和出气管路上三通阀的阀向和排液管流向，使得待测气体通入第二密闭容器，液体受压经排液管进入第一密闭容器，受挤压的空气由第一密闭容器的出气管排出，第二测量通路连通；当液体全部进入第一密闭容器时，再切换至第一测量通路，如此循环实现气体流量的持续测量。对于大体积流量的气体可以通过切换测量通路累计测量，不受容器体积限制，适用范围广；相比于单通路测量，不必进行液面恢复，不必另设压力平衡通道，不同气体的测量衔接时间短，快速高效。

本实用新型通过液位检测器或液位开关将密闭容器内的液位变化实时传送给控制器，一方面根据液位变化量计算待测气体流量和流速，也可以累计获得总气量，另一方面，当监测到液位达到下限时，改变三通阀阀向，调整气路和水路走向，及时自动切换测量通路；液位检测器或液位开关能监测到微小的液位变化，灵敏度高，控制器响应速度快，相比于常用的流量计，本实用新型可测量流量较小的气体，精度高。此外，也可通过称重部件得到的重量变化得到气体流量和流速，当密闭容器同时设有液位检测器/液位开关或者称重部件时，可通过两者获得的数据比对，确认测量的准确性，及时发现问题。对于杂质含量较多的气体测量，常用的流量计容易发生机械损坏、部件卡死等问题，本实用新型由于流通面积大，结构简单，部件不易损坏，运行所受影响不大，但若长期运作，杂质会在容器底部以及排液管堆积，影响气体流速检测。为避免该问题，本实用新型首先可针对两条测量通路对应设置正向和反向两个排液管，当一个排液管杂质堆积时，切换测量通路，使用另一个排液管，确保不影响当次测量；更加优化的，在两个密闭容器内部设置过滤组件，对于杂质多且流量小的气体测量，可以避免杂质堆积在容器底部或者进入排液管道，提高测量的准确性，且过滤组件易拆卸，杂质可以得到及时彻底的清理，不影响装置后续运行。

本实用新型的有益效果如下：

所述持续测气体的装置包括两个密闭容器、进气管路、排液管和出气管路，通过切换三通阀的阀向即可切换测量通路，结构简单，操作方便；两条测量通路能够进行无限切换，使得测量持续进行，大体积流量气体可通过累计测量，不必受限于容器量程，适用性强；不同气体的测量衔接时间短，快速高效。控制器接收液位变化信息及时切换测量通路，并计算待测气体流量和流速，响应速度快，测量精度高。针对气体流量小杂质多的气体，通过设置正向和反向排液管以及过滤组件，减少杂质影响，提高测量的准确性。

附图说明

图1：本实用新型实施例1的结构示意图。

图2：本实用新型实施例2的结构示意图。

图中：1-第一密闭容器，2-第二密闭容器，3-第一三通阀，4-第二三通阀，5-第一截止阀，6-第二截止阀，7-双向排液管，31-第一进气管，32-第二进气管，33-主进气管，41-第一出气管，42-第二出气管，43-主出气管，51-正向排液管，61-反向排液管。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本实用新型进行进一步的说明。

实施例1

一种持续测气体的装置，如图1所示，包括第一密闭容器1、第二密闭容器2、进气管路、排液管和出气管路，所述进气管路包括连接在第一密闭容器1的第一进气管31、连接在第二密闭容器2的第二进气管32和主进气管33，所述第一进气管31/第二进气管32用于向所述第一密闭容器1/第二密闭容器2内的液面上方区域通入待测气体；所述第一进气管31和第二进气管32通过第一三通阀3与主进气管33相连通。所述排液管包括正向排液管51和反向排液管61，第一密闭容器1底部出液口和第二密闭容器2顶部进液口通过所述正向排液管51连接，第二密闭容器2底部出液口和第一密闭容器1顶部进液口通过所述反向排液管61连接；所述正向排液管51上设有第一截止阀5，所述反向排液管61上设有第二截止阀6。所述出气管路包括连接在第一密闭容器1顶部的第一出气管41、连接在第二密闭容器顶部的第二出气管42和主出气管，所述第一出气管41和第二出气管42通过第二三通阀4与主出气管43相连通。所述第一进气管31、正向排液管51和第二出气管42构成第一测量通路；所述第二进气管32、反向排液管61和第一出气管41构成第二测量通路。所述持续测气体的装置还包括液位检测器或液位开关，用于检测及反馈所述第一密闭容器1和第二密闭容器2内的液位，当液位低于设定值时即进行测量通路的切换。所述液位检测器或液位开关与控制器相连，所述控制器根据接收到的液位信息调整截止阀的开闭和三通阀的阀向，从而实现测量通路的切换，并通过软件集成控制，累计获得待测气体总气量以及实时流速。所述第一密闭容器1和第二密闭容器2侧表面设有刻度，底部设有称重部件，用于检测第一密闭容器1和第二密闭容器2的液位变化及重量变化。

所述装置具体工作流程如下：

待测气体为氢气，将第一密闭容器1装满水，第二密闭容器2保持空箱，第一三通阀3为左开路，第二三通阀4为右开路，第一截止阀5开启，第二截止阀6关闭，此时第一进气管31、正向排液管51和第二出气管42构成的第一测量通路连通。主气管33进气，气体由第一进气管31进入第一密闭容器1内液面上方，第一密闭容器1内水被气体挤压后从底部连接的正向排液管51排出至第二密闭容器2，第二密闭容器2内的气体通过第二出气管42进入主出气管43排出。整个装置可收集记录第一密闭容器1中待测气体的总体积，而且可以计算得到某个时段的气体流速。气体流速计算公式如下：

v=δv/δt或者v=δm/δt

v--流速

δt--需要记录的某段时间

δv--某段时间内收集的气体体积差

δm--某段时间内水箱排水的重量差

（气体体积差根据液位刻度变化和容器截面积计算得到，排水重量差由容器底部称重部件记录）

一段时间后，第一密闭容器1的水都进入第二密闭容器2，液位检测器或液位开关将液位信息传至控制器，控制器自动切换第一三通阀3为右开路，第二三通阀4为左开路，第一截止阀5关闭，第二截止阀6开启，此时第二进气管32、反向排液管61和第一出气管41构成的第二测量通路连通。主气管33进气，气体由第二进气管32进入第二密闭容器2内液面上方，第二密闭容器2内水被气体挤压后从底部连接的反向排液管61排出至第一密闭容器1，第一密闭容器1内的气体通过第一出气管41进入主出气管43排出。这个过程可实现进入第二密闭容器2的待测气体流量测量，后续可进行无限切换，保证测量持续进行。

实施例2

一种持续测气体的装置，如图2所示，基本构造同实施例1，区别在于排液管只有一双向排液管7，所述双向排液管7两端管口伸入第一密闭容器1和第二密闭容器2内部液面以下，具体伸入深度可根据体积流量大小调节。当待测气体进入第一密闭容器1时，双向排液管7将第一密闭容器1受压挤出的水转移至第二密闭容器2，直至管口与液面持平，达到单通路检测上限，然后通过改变第一三通阀3和第二三通阀4阀向切换测量通路，待测气体进入第二密闭容器2，双向排液管7将第二密闭容器2受压挤出的水转移至第一密闭容器1，直至管口与液面持平，再次进行测量通路的切换，如此循环，保证测量持续进行。三通阀的切换方式、气体流量和流速计算方法同实施例1。

实施例3

装置结构和工作流程同实施例1，区别在于所述第一密闭容器1和第二密闭容器2内部还设有用于截留并收集待测气体中的固体杂质的过滤组件，适用于杂质多且流量小的待测气体。装置运行时，杂质被截留在第一密闭容器1和第二密闭容器2的过滤组件内，使其不会堆积在容器底部或者进入排液管道而影响测量的准确性，提高装置运行的安全性。此外，过滤组件可拆卸，方便清理。

实施例4

装置结构和工作流程同实施例1，区别在于待测气体为二氧化碳，第一密闭容器或第二密闭容器装有丙酮。

本具体实施方式仅仅是对本实用新型的解释，并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读了本实用新型的说明书之后所做的任何改变，只要在本实用新型权利要求书的范围内，都将受到专利法的保护。