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专利名称：用于气相色谱仪的管式差压流量控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种色谱仪的管式差压流量气阻装置，特别是一种用于气相色谱 仪的载气或辅气流量检测的管式差压流量控制系统。
背景技术：
目前，国内高档色谱仪器几乎全部依赖进口，为提升国产色谱仪器的技术水平及 竞争力，需要解决高档色谱仪器关键部件的技术难题，特别是自动流量控制系统这些关键 部件是制约国产色谱仪器技术发展的瓶颈之一，传统技术中气相色谱仪用于监控的载气或 辅气的流量特性大多都是采用针型阀或者是稳压管等元件，但这类大多都是单独的使用， 无法完成对载气和辅气的流量精确控制，而且，在色谱仪使用过程中，控制流量的针型阀是 连续可调系统，因此在实际应用中难免会多次调整的不重复缺陷，从而影响色谱仪的检测 准确性。鉴于此，改进技术中，人们使用了皮托管、文丘里管、孔板流量计来检测载气的流 量，这种皮托管、文丘里管、孔板流量计是根据伯努利方程设计的，基于检测件的差压与管 道内流体体积流量的平方成正比，附图1为文丘里管测算流速的原理图，它根据上述原理， 通过检测进气端压力Pl'与中间喉管P2'的气压差ΔΡ'即可推算出流道内的流量Q'。 在色谱仪载气的输送过程中，气体在流道中一般是为层流状态，而上述的压差与流量的平 方所成的正比关系主要是使用在流体的紊流状态下使用，在必将导致载气流量的计算复 杂，数据检测不够精确，进而影响色谱仪的检测精确性。另外，中国专利ZL022178287公开了一种用于气相色谱仪中流量控制的气阻装 置，该气阻装置结构十分复杂，一旦中间某个零部件出问题，进而就会影响整体的流量，而 且，由于该结构复杂，必将提高产品制造成本。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种检测精度高、结构简单用 于气相色谱仪的管式差压流量控制系统，它可实现保留时间、峰面积、峰高的优良重现性， 为色谱条件的再现、优化和自动化提供了更可靠更完善的支持。本实用新型的发明目的是这样实现的一种用于气相色谱仪的管式差压流量控制 系统，包括箱体及装于箱体内的控制电路板，箱体外设有用于导流气体的气阻管，气阻管的 一端为进气口，另一端为出气口，出气口与设在箱体后部的气源输入口连接，箱体的后部还 设有与由控制电路板控制的气源输出口，其特征在于所述气阻管为直管，气阻管外设有用 于检测气阻管流道方向同一水平高度的气流差压梯度的检压机构，检压机构上装有两个压 力传感探头，压力传感探头伸入到气阻管的流道并位于流道内的同一水平高度，检压机构 将检测到的压差梯度值通过数据线输出。通过检测流道内的气流压差梯度，应用流体在层 流状态下，基于管内流体流量与差压梯度成正比，通过差压的精确测量可以间接获得流体 的流量值，流量测算简单、数据精确。
3[0007]在上述技术方案的改进中，所述气阻管外侧设有用于固定安装检压机构的管壳， 可有效避免管内气体受到外部环境(包括温度、湿度等因素)的影响而导致气体的气压变 化，同时，利于检压机构的固定安装。对于上述技术方案的进一步改进，所述气阻管内的流道为圆管流道，更能利于气 体在流道内形成层流状态。在对上述技术方案的进一步完善中，所述检压机构设置在气阻管的侧壁，利于检 压机构的安装及对气流的压力检测。在本技术方案中，所述箱体的后部还设有流量采样编程口、流量数据传输串口、控 制电路板编程口、电源插头及电源开关，该设置有利于箱体的对外连接，实现对外器件的集 中连接。同时，所述箱体的前端面设有液晶屏及操控键盘，液晶显示及键盘操作，直观简 单，便于使用者控制操作。本实用新型与现有技术中气相色谱仪用于监控的载气或辅气的流量控制系统或 流量控制器件相比，具有以下优点本实用新型所述的控制系统采用管式差压流量气阻装置来检测气相色谱仪中载 气或辅气的流量特性，只需通过检压机构检测流道内同一水平高度的压差梯度，基于管内 流体流量与差压梯度成正比，通过差压的精确测量可以间接获得流体的流量值，流量测算 精度高、结构简单，摒弃了传统简单的流量计等缺点，它可实现保留时间、峰面积、峰高的优 良重现性，为色谱条件的再现、优化和自动化提供了更可靠更完善的支持。

附图1为文丘里管测算流速的原理图。附图2为本实用新型实施例的结构外观图。附图3为本实用新型实施例的箱体后部示意图。附图4为本实用新型实施例的剖开状态图。附图5为本实用新型的气阻管检压原理图。附图6为本实用新型所述装有气流差压梯度检压机构的气阻管的外观图。附图7为本实用新型所述装有气流差压梯度检压机构的气阻管的剖面图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步的描述。根据图2至图7所示，本实用新型所述用于气相色谱仪的管式差压流量控制系统， 该系统可简称为AFC流量控制系统，它包括箱体5及装于箱体5内的控制电路板6，箱体5 外设有用于导流气体的气阻管1，它主要用于气相色谱仪的载气或辅气流量检测，控制电路 板6用于收气阻管1内相应的气压值，然后计算气阻管1的流量，进而得到准确的载气或辅 气的流量值，如图2、图3及图4所示。箱体5外设有用于导流气体的气阻管1，气阻管1 一 般需用气密及隔热能力较好的管子制得，该种用于气相色谱仪检测载气或辅气的管子大多 是用细长管为主，载气或辅气在气阻管1内为层流状态。气阻管1的一端为进气口 11，进 气口 11连通载气或辅气的气源，另一端为出气口 12，出气口 12与设在箱体5后部的气源输入口 7连接，箱体5的后部还设有与由控制电路板6控制的气源输出口 8，气源输出口 8 输出的流量为系统的控制流量。载气或辅气从出气口 12输出已和检测气体混合而进入色 谱仪内的色谱分析机构内，如图6和图7所示。本实用新型对现有技术中气相色谱仪的管 式差压流量控制系统进行改进，将所述气阻管1设计为直管，气阻管1外设有用于检测气阻 管1流道方向同一水平高度的气流差压梯度的检压机构2，检压机构2上装有两个压力传感 探头21，压力传感探头21伸入到气阻管1的流道并位于流道内的同一水平高度，检压机构 2将检测到的压差梯度值通过数据线3输出，通过检测流道内的气流压差梯度，应用流体在 层流状态下，基于管内流体流量与差压梯度成正比，即压差梯度的变化与流量之间是形成 线性关系，通过差压的精确测量可以间接获得流体的流量值，流量测算简单、数据精确。期 间，系统采用的压力传感器，主要考虑量程、精度、线性度、响应速度、稳定性、温度补偿。通 过反复测试，最终选择了美国一家公司生产的压力传感器。附图5为本实用新型的原理图，通过检测同一水平高度的压差梯度(压力差)ΔΡ = P1-P2，即可根据流体力学中的相应算法计算出流道内的流量Q。期间本实用新型所述的检压机构2内设置时两个压力传感探头21，为使流量检测 更为精确，探头的数量应可设置多个，检测多处的流量数值，通过数学分析方法可获得精确 流量数值，这应是本实用新型的等效衍生，应属于本实用新型的保护范围，在实际设计制造 过程中，基于在气流在层流状态下，压差梯度和流量是成正比关系，故可至少只需设置两个 压力传感探头21即可。同时，上述用于检测气阻管1流道方向同一水平高度的气流差压梯 度的检压机构2可直接采用压差计。在上述技术方案的改进中，所述气阻管1外侧设有用于固定安装检压机构2的管 壳4，可有效避免管内气体受到外部环境(包括温度、适度等)的影响而导致气体的气压变 化，同时，利于检压机构2的固定安装。同时，所述气阻管1内的流道为圆管流道，更能利于 气体在流道内形成层流状态；并且，所述检压机构2设置在气阻管1的侧壁，利于检压机构 2的安装及对气流的压力检测，上述结构的图示，详见图3和图4所示。另外，本实用新型所述的箱体5的后部还设有流量采样编程口 9、流量数据传输串 口 10、控制电路板编程口 11、电源插头12及电源开关13，该设置有利于箱体5的对外连接， 实现对外器件的集中连接。其中，它们的作用如下流量采样编程口 9 对流量采样板进行程序烧写。流量数据传输串口 10 对流量数据进行实时采样。控制电路板编程口 11 主板程序烧写。电源插头12 交流电220V 50HZ供电插座。电源开关13 控制电路板6等仪器电源开关。同时，所述箱体5的前端面设有液晶屏14及操控键盘14，液晶显示及键盘操作，直 观简单，便于使用者控制操作。本实用新型所述气相色谱仪的管式差压流量控制系统(AFC流量控制系统)，它的 特点和功能(1)数字化将流量测量转化为数字值直接显示，方便用户的准确测量。(2)高精度利用高精度传感器和AD转换器对流量进行测量与转化，测量精度可 达 0. 01mL/mino[0036](3)高效简单的操作性AFC采用了简单的菜单操作，大大降低了用户设置操作步
马聚ο(4)实时性Windows环境下，通过RS232串口进行数据的实时采集，可对采样数据 实时进行分析，存储。(5)高稳定性AFC控制流量稳定性达到了 0. OlmL/min,甚至载气流量稳定性达到 了 0. 003mL/min。(6)良好的重复性由于采用了高精度传感器，AFC拥有高精度的分辨率。从而保 障了控制的良好重复性。AFC的重复性达0. 005mL/min。至此，本实用新型采用管式差压流量气阻装置来检测气相色谱仪中载气或辅气的 流量特性，只需通过检压机构2检测流道内同一水平高度的压差梯度，即可精确测量可以 间接获得流体的流量值，流量测算精度高、结构简单，摒弃了传统简单的流量计等缺点，它 可实现保留时间、峰面积、峰高的优良重现性，为色谱条件的再现、优化和自动化提供了更 可靠更完善的支持。
权利要求一种用于气相色谱仪的管式差压流量控制系统，包括箱体(5)及装于箱体(5)内的控制电路板(6)，箱体(5)外设有用于导流气体的气阻管(1)，气阻管(1)的一端为进气口(11)，另一端为出气口(12)，出气口(12)与设在箱体(5)后部的气源输入口(7)连接，箱体(5)的后部还设有与由控制电路板(6)控制的气源输出口(8)，其特征在于所述气阻管(1)为直管，气阻管(1)外设有用于检测气阻管(1)流道方向同一水平高度的气流差压梯度的检压机构(2)，检压机构(2)上装有两个压力传感探头(21)，压力传感探头(21)伸入到气阻管(1)的流道并位于流道内的同一水平高度，检压机构(2)将检测到的压差梯度值通过数据线(3)输出。
2.根据权利要求1所述用于气相色谱仪的管式差压流量控制系统，其特征在于所述 气阻管(1)外侧设有用于固定安装检压机构(2)的管壳(4)。
3.根据权利要求2所述用于气相色谱仪的管式差压流量控制系统，其特征在于所述 气阻管(1)内的流道为圆管流道。
4.根据权利要求3所述用于气相色谱仪的管式差压流量控制系统，其特征在于所述 检压机构(2)设置在气阻管(1)的侧壁。
5.根据权利要求1所述用于气相色谱仪的管式差压流量控制系统，其特征在于所述 箱体(5)的后部还设有流量采样编程口(9)、流量数据传输串口(10)、控制电路板编程口(II)、电源插头(12)及电源开关(13)。
6.根据权利要求5所述用于气相色谱仪的管式差压流量控制系统，其特征在于所述 箱体(5)的前端面设有液晶屏(14)及操控键盘(15)。
专利摘要本实用新型公开了一种用于气相色谱仪的管式差压流量控制系统，包括箱体及装于箱体内的控制电路板，箱体外设有用于导流气体的气阻管，气阻管的一端为进气口，另一端为出气口，出气口与设在箱体后部的气源输入口连接，箱体的后部还设有与由控制电路板控制的气源输出口，该气阻管为直管，气阻管外设有用于检测气阻管流道方向同一水平高度的气流差压梯度的检压机构，检压机构上装有两个压力传感探头，压力传感探头伸入到气阻管的流道并位于流道内的同一水平高度，检压机构通过检测流道内的气流压差梯度即可测算流量值，精度高、结构简单，可实现保留时间、峰面积、峰高的优良重现性，为色谱条件的再现、优化和自动化提供了更可靠更完善的支持。
文档编号G01N30/32GK201662567SQ20102013289
公开日2010年12月1日 申请日期2010年3月16日 优先权日2010年3月16日
发明者郭廷福 申请人:浙江福立分析仪器有限公司