一种含有恒温气化装置的低压液化气体检验用进样蒸发器

摘要

本发明涉及一种含有恒温气化装置的低压液化气体检验用进样蒸发器，该恒温气化装置由恒温铝套和伴热输送管组成，由恒温功能单元所需的控制系统和动力系统及相应的控制程序软件控制。本发明具有恒温气化和输送气化介质功能，可以实现气相蛋腔温度在不同温度之间的调节，输送高馏分时不易于产生吸附和再液化现象，使该设备能用于液化石油气等存在高镏分组分的低压液化气体及混合气体的检测。

说明书

技术领域

本发明涉及化工领域的一种低压液化气体及混合气体检测用制样设备，具体涉及一种含有恒温气化装置的低压液化气体检验用进样蒸发器，用于低压液化气体及混合气体(如丙烯、丙烷、二甲醚、溴化氢、氨、液化石油气等)检验中由液相转换成非饱和气相介质(即过热蒸汽)的制样设备。

背景技术

低压液化气体及混合气体现在已经广泛应用于生产和生活的各个方面，由于不同的使用环境对低压液化气体及混合气体的组分要求不同，准确快速地测定低压液化气体及混合气体的组分就显得十分必要，而准确快速测定低压液化气体及混合气体的组分首先就是要将液态低压液化气体及混合气体重新完全气化为常压或微正压非饱和气态低压液化气体及混合气体。现有的气化工艺一般为盘管加热式，改进型将盘管加热式改为毛细管加热式(如闪蒸仪等)，这些蒸发装置均是参照SH/T 0230-1992《液化石油气组成测定法(色谱法)》的气化工艺设计的，SH/T 0230-1992《液化石油气组成测定法(色谱法)》给定的气化工艺存在耗时长，阀门段和输入进样段无热源加温，阀门段结露严重，使C5组分气化困难，进样段再液化，使进样组分出现波动，造成重现性误差大，检验数据失真。其后国内外各科研机构研发了包括闪蒸仪在内的多种形式气化仪器，仍不能完全解决检不准的问题。通过了解国内外先进研究成果，积极请教业内专家，为解决样品气化前后化学组成一致，避免气化管路样品残留，确保检测结果的准确性和重复性等难题，本发明提出恒温气化低压液化气体及混合气体检验仪器用进样蒸发器的装置，确定了蒸发器研制工作的技术方向，有效地保证了仪器检验数据的准确性和重复性。

需要着重说明的是SH/T 0230-1992《液化石油气组成测定法(色谱法)》的气化工艺存在的缺陷，其中盘管加热式存在的问题是：气化后在阀门段和进样段因无热源加温出现结露和再液化现象，引起进样组分波动，造成重现性误差大，致使检验数据失真。

发明内容

本发明实施例公开了一种含有恒温气化装置的低压液化气体检验用进样蒸发器，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请实施例中的技术特征可相互结合。

本发明提供了一种含有恒温气化装置的低压液化气体检验用进样蒸发器，所述蒸发器包括一个获取液相介质样本的液相蛋和一个将样本气化并向检验仪器提供气相介质样本的气相蛋，以及相应的恒温、恒压、置换、清洁保养等相应功能单元所需的控制系统和动力系统及相应的控制程序软件组成。

所述恒温气化装置包括安装在蒸发器的气相蛋中的导热恒温铝套、气相介质伴热输送管、送气调节置换组合阀中伴热电阻及接电桩和组合阀支架以及所述气相蛋的活塞随动变容减压空间由上端盖、缸体总成、活塞总成构成的活塞上腔。其中铝合金材质的组合阀支架83起到在送气调节置换组合阀本体与上端盖安装座之间热传导作用，保障送气调节置换组合阀本体处于设定温度。

所述导热恒温铝套安装在所述气相蛋中，所述气相介质伴热输送管与所述送气调节置换组合阀相连接，所述活塞总成设置在所述缸体总成设置的内部，所述上端盖设置在所述缸体总成的顶部。

所述恒温气化装置由恒温功能单元所需的控制系统和动力系统及相应的控制程序软件控制。

所述导热恒温铝套可以自动调节气相蛋活塞上腔温度恒定在常温到99.9℃之间设定任一温度；

所述导热恒温铝套可以人工调节气相蛋活塞上腔温度最高达160℃。

所述气相介质伴热输送管可以调节气相介质输送温度恒定在常温到99.9℃之间设定温度；

所述伴热输送管由聚四氟乙烯管、内层发热膜导电环、外层发热膜导电环、导线、温度传感器数据线、伴热输送管温度传感器、内外层发热膜绝缘导热注塑膜、外绝缘保温注塑层组成。所述伴热输送管安装在所述送气调节置换组合阀和定量进样六通阀之间，将所述气相蛋活塞上腔中气相介质保温输送至所述定量进样六通阀的定量环中。

在所述聚四氟乙烯管外面依次设有所述内外层发热膜绝缘导热注塑膜，所述外绝缘保温注塑层，在所述内外层发热膜绝缘导热注塑膜上设有所述内层发热膜导电环，在所述外绝缘保温注塑层上设有所述外层发热膜导电环，所述内外层发热膜绝缘导热注塑膜，所述外绝缘保温注塑层均连接所述导线，所述伴热输送管温度传感器安装在所述外绝缘保温注塑层内部，与所述温度传感器数据线相连接。所述送气调节置换组合阀由磁扼滑套密封O形圈、磁控滑阀、伴热电阻及接电桩、阀芯隔膜垫圈、阀芯、手轮、阀杆、组合阀支架、阀芯隔膜垫圈压环、电磁铁线圈接电桩、阀体、磁扼滑套压紧盖密封O形圈、磁扼滑套压紧盖、电磁铁线圈组成。

所述气相蛋由下封头、导热恒温铝套、缸体总成、活塞总成、活塞装卸安全架、活塞温度传感器、活塞上腔、活塞上腔数字压力传感器、置换用载气输入管、气相介质伴热输送管、送气调节置换组合阀、送气调节置换组合阀置换气体输送管、送气调节置换组合阀与活塞上腔连通管、自闭锁置换输气管接头、活塞上腔压力传感器连通管、置换废气抽吸孔、液相蛋输入气相蛋试验液相介质入口、上端盖、活塞驱动力抽压气体接管、活塞下腔、活塞下腔数字压力传感器以及气相蛋内由大气平衡装置通大气开口、伸缩型空压软管、伸缩型空压软管压紧弯头、活塞总成上下密封O形圈间气体收集环槽、大气平衡管活塞内腔导气通道、大气平衡管下接头构成的大气平衡装置组成。

所述的活塞装卸安全架包含升降螺母导向杆、气相蛋安装基座板、上端盖安装座55；

所述的气相蛋活塞下腔由下封头、缸体总成、活塞总成、大气平衡装置组成；

所述气相蛋的活塞随动变容减压空间内衬全部采用PTFE F4防吸附涂层，并在活塞总成上端盖上分别设置了活塞PTEE F4防止吸附密封圈45和上端盖PTEE F4防止吸附密封圈；

所述气相蛋的活塞随动变容减压空间的微正压由所述介质压力传感器即活塞上腔数字压力传感器和活塞温度传感器及导热恒温铝套温度传感器反馈至主板中心控制所述主板来调整。

采用上述技术方案的有益效果：本发明具有恒温气化和输送气化介质功能，可以实现气相蛋腔温度在不同温度之间的调节，输送高馏分时不易于产生吸附和再液化现象，使该设备能用于液化石油气等存在高馏分组分的低压液化气体及混合气体的检测。

附图说明

图1蒸发器总图(气相蛋与液相蛋组合外形图)结构图；

图2气相蛋结构图；

图3蒸发器工作示意图；

图4A.样本输入定量环介质流向示意图；

图4B.载气带入定量环样本介质输入检验仪器流向示意图；

图5蒸发器工作流程图

图6气相介质伴热输送管结构图；

图7送气调节置换组合阀结构图

具体实施方式

部件附图标记指定

1.电源插座220VAC  10A                15.送气调节置换组合阀置换气体输送

2.自恢复保险丝240VAC  2A                管

3.驱动板                             16.自闭锁置换输气管接头

4.直流电源  DC19V 4.74A              17.液相蛋

5.升降电机                           18.排废气定形空压软管

6.温控开关 KSD301  105℃             19.储气罐数字压力传感器

7.导热恒温铝套                       20.主板(51单片机)

8.导热恒温铝套温度传感器             21.触摸屏人机界面

9.气相蛋                             22.自闭锁置换输气管接头与储气罐接

10.置换用载气输入管                     管

11.活塞上腔数字压力传感器            23.储气罐至二位五通换向电磁阀接管

12.气相介质伴热输气管                24.储气罐

13.送气调节置换组合阀                25.DS18B20数字温度计数据线

14.送气调节置换组合阀与活塞上腔连    26.置换废气吸入管

  通管                               27.无油空压机

28.二位五通正负压力转换阀            59.下封头

29.3kPa排气背压阀                    60.大气平衡管下接头密封圈

30.活塞下腔数字压力传感器            61.废弃气相介质排放管

31.机箱内置AC220V电源线              62.转子流量计

32.船形开关  KCD3 AC250V 10A         63.定量进样六通阀；

33.置换废气排出管                    64.定量进样六通阀定量环

34.活塞驱动力抽压气体接管            65.定量进样六通阀载气接管

35.大气平衡装置通大气开口            66.仪器进样接管

36.活塞下腔                          67.检验分析仪器

37.电热管                            68.聚四氟乙烯管

38.缸体总成                          69.内层发热膜导电环

39.伸缩型空压软管                    70.外层发热膜导电环

40.伸缩型空压软管压紧弯头            71.导线

41.活塞总成                          72.温度传感器数据线

42.活塞下密封圈                      73.伴热输送管温度传感器

43.大气平衡管活塞内腔导气通道        74.内外层发热膜绝缘导热注塑膜

44.活塞上密封圈                      75.外绝缘保温注塑层

45.活塞PTEE F4防止吸附密封圈         76.磁扼滑套密封O形圈；

46.活塞装卸安全架                    77.磁控滑阀

47.活塞温度传感器                    78.伴热电阻及接电桩19V 60 Ω 6W；

48.活塞上腔                          79.阀芯隔膜垫圈

49.活塞上腔压力传感器连通管          80.阀芯

50.置换废气抽吸孔                    81.手轮

51.液相蛋输入气相蛋试验液相介质入    82.阀杆

   口                                83.组合阀支架

52.上端盖                            84.阀芯隔膜垫圈压环

53.上端盖密封圈                      85.电磁铁线圈接电桩

54.上端盖PTEE F4防止吸附密封圈       86.阀体

55.上端盖安装座                      87.磁扼滑套压紧盖密封O形圈

56.气相蛋安装基座板                  88.磁扼滑套压紧盖

57.活塞上下密封圈漏气收集导出环槽    89.电磁铁线圈

58.大气平衡管下接头

下面结合附图对本发明进一步说明，如图1所示，本发明提供了一种含有恒温气化装置的低压液化气体检验用进样蒸发器，包括一个获取液相介质样本的液相蛋和一个将样本气化并向检验仪器提供气相介质样本的气相蛋，以及相应的恒温、恒压、置换、清洁保养等相应功能单元所需的控制系统和动力系统及相应的控制程序软件组成。

控制系统由主板20、驱动板3、触摸屏人机界面21、温度、压力、电流、运动距离、计时传感器和预设的各单元工作时间、温度、距离、电压、电流数据组成。其中触摸屏人机界面21负责显示蒸发器各项工况信息，输入操作指令；主板20负责按既定程序处理各传感器发来的工况信息，对驱动板3发出执行指令；驱动板3按主板20发出的指令开启或关闭各操作单元工作，如开启电热管37加温、开启无油空压机27和二位五通正负压力转换阀结合时间参数控制活塞总成41在缸体总成38内按主板20发出的指令做功能性运动。

动力系统由电源插座220VAC 10A1、自恢复保险丝240VAC 2A2、机箱内置AC220V电源线31、船形开关KCD3 AC250V 10A32、直流电源DC19V 4.74A4、导热恒温铝套7、升降电机5、储气罐24、ZTP82无油空气压缩机27，双机头，其中一个机头作真空泵用于置换废气抽吸，另一个机头与二位五通正负压力转换阀28配合驱动活塞上下运动、二位五通正负压力转换阀28、3kPa排气背压阀29、送气调节置换组合阀13、驱动板3、活塞驱动力抽压气体接管34及动力气体管线置换用载气输入管10、排废气定形空压软管18、自闭锁置换输气管接头与储气罐接管22、储气罐至二位五通换向电磁阀接管23、置换废气吸入管26、置换废气排出管33和送气调节置换组合阀13、二位五通正负压力转换阀28组成。其中恒温铝套7中含有电热管37。其中AC220V交流电源为对蒸发器供电总电源，船形开关32控制其通断，驱动板3上电热管37继电器、无油空压机27继电器直接通过船形开关32输入AC220V交流电带动电热管37、无油空压机27工作；直流电源DC19V 4.74A4在船形开关32后接入AC220V交流电源转换为DC19V电源对按主板20和驱动板3中升降电机5控制电路、气相介质伴热输送管／送气调节置换组合阀13伴热继电器、3kPa排气背压阀29继电器、二位五通正负压力转换阀28继电器供电，主板20对温度传感器和压力传感器供电；温度传感器包括导热恒温铝套温度传感器8和活塞温度传感器47；压力传感器包括活塞上腔数字压力传感器11、储气罐数字压力传感器19以及活塞下腔数字压力传感器30；储气罐24获取压缩载气，通过储气罐至二位五通换向电磁阀接管23输送至二位五通正负压力转换阀28，在二位五通正负压力转换阀28中电磁阀配合下按主板20发出的指令推动二位五通正负压力转换阀28转换阀对气体回路换向。

如图2所示气相蛋由下封头59、导热恒温铝套7、缸体总成38、活塞总成41、活塞装卸安全架46、活塞温度传感器47、活塞上腔48、活塞上腔数字压力传感器11、置换用载气输入管10、气相介质伴热输送管12、送气调节置换组合阀13、送气调节置换组合阀置换气体输送管15、送气调节置换组合阀与活塞上腔连通管14、自闭锁置换输气管接头16、活塞上腔压力传感器连通管49、置换废气抽吸孔50、液相蛋输入气相蛋试验液相介质入口51、上端盖52、活塞驱动力抽压气体接管34、活塞下腔36、活塞下腔数字压力传感器30以及气相蛋内由大气平衡装置通大气开口35、伸缩型空压软管39、伸缩型空压软管压紧弯头40、活塞总成41上下密封O形圈间气体收集环槽、大气平衡管活塞内腔导气通道43、大气平衡管下接头58构成的大气平衡装置组成。

如图2所示气相蛋9活塞随动变容减压空间简称活塞上腔48由上端盖52、缸体总成38、活塞总成41构成，形成3～10kPa微正压气化后低压液化气体及混合气体蒸汽容腔，内衬全部采用PTFE F4防吸附涂层。气相蛋的活塞随动变容减压空间的微正压由由所述介质压力传感器即活塞上腔数字压力传感器11和活塞温度传感器47及导热恒温铝套温度传感器8反馈至主板中心控制所述主板20来调整。在气相蛋活塞随动减压过程中介质蒸汽压推动活塞总成41下行，容腔体积扩大导致蒸汽压力下降，直至蒸汽压力下降到与活塞运动阻力平衡为止活塞阻力仅为活塞与缸体内壁的摩擦力，此时蒸汽压力下降到3～10kPa微正压，此压力为气相介质的输送的最适宜压力。若压力不在此范围内，介质压力传感器即活塞上腔数字压力传感器11将数据传至蒸发器主板PLC或MCU自动启动恒压系统调节压力，当介质压力大于10kPa时，对活塞下腔36减压使活塞总成41下行；当介质压力小于3kPa时，对活塞下腔36增压使活塞总成上行；直至气相介质的压力3～10kPa微正压内。气相蛋活塞下腔36由下封头59、缸体总成38、活塞总成41、大气平衡装置组成。

如图3所示本发明的工作示意图首先通过液相蛋17取样获取液相样本介质2～5ml，将液相输入气相蛋9，经气相蛋气化后获取与液相相同组分的恒温微压过热气相样本介质，产生的样本介质气相通过自闭锁置换输气管接头16连接到置换用载气输入管1；由送气调节置换组合阀与活塞上腔连通管14和送气调节置换组合阀置换气体输送管15连接到送气调节置换组合阀，经相介质伴热输气管12输出到定量进样六通阀定量环63，如图4A所示为样本输入定量环介质流向示意图，开启定量进样六通阀63将样本输入定量环介质由定量进样六通阀定量环64，经转子流量计62将产生的废气由废弃气相介质排放管61排出；待达到规定的时间后将定量进样六通阀工作状态调至载气带入定量环样本介质输入检验仪器流向位置，图4B为载气带入定量环样本介质输入检验仪器流向示意图，由定量进样六通阀载气接管65通过定量进样六通阀定量环64，按做样程序将定量进样六通阀工作调至样本输入定量环介质流向位置，然后载气将定量环中已定量的样本介质由仪器进样接管66输入到检测分析仪器67中。如图5所示为本发明的工作流程图。

如图6所示伴热输送管由聚四氟乙烯管68、内层发热膜导电环69、外层发热膜导电环70、导线71、温度传感器数据线72、伴热输送管温度传感器73、内外层发热膜绝缘导热注塑膜74、外绝缘保温注塑层75组成。伴热输送管安装在送气调节置换组合阀13和定量进样六通阀63之间，将气相蛋活塞上腔48中气相介质保温输送至定量进样六通阀63的定量环64中。

恒温气化装置安装在蒸发器的气相蛋中，恒温气化装置包括安装在蒸发器的气相蛋中的导热恒温铝套7、气相介质伴热输送管12、送气调节置换组合阀13中6W伴热电阻及接电桩76和组合阀支架83以及气相蛋的活塞随动变容减压空间由上端盖52、缸体总成38、活塞总成41构成的活塞上腔48。其中铝合金材质的组合阀支架83起到在送气调节置换组合阀13本体与上端盖安装座55之间热传导作用，保障送气调节置换组合阀13本体处于设定温度。恒温气化装置由恒温功能单元所需的控制系统和动力系统及相应的控制程序软件控制。

恒温气化装置具有恒温气化和输送气化介质功能，其导热恒温铝套7、送气调节置换组合阀13和气相介质伴热输送管12以及活塞上腔48，可以实现本体温度在常温到99.9℃之间调节，输送高馏分时不易于产生吸附和再液化现象，使该设备能用于液化石油气等存在高馏分组分的低压液化气体及混合气体的检测。在采取防止烫伤的安全措施后，气相蛋腔最高温度允许人工控制工作至160℃，以满足特殊情况下检验工作的需要。

如图7所示送气调节置换组合阀13由磁扼滑套密封O形圈76、磁控滑阀77、伴热电阻及接电桩19V 60Ω 6W78、阀芯隔膜垫圈79、阀芯80、手轮81、阀杆82、组合阀支架83、阀芯隔膜垫圈压环84、电磁铁线圈接电桩85、阀体86、磁扼滑套压紧盖密封O形圈87、磁扼滑套压紧盖87、电磁铁线圈89组成。

本发明使用时，蒸发器进入工作状态，首次工作或更换不同检验介质需重新设定温度参数时，由控制系统和动力系统来调节，点击设置温度功能菜单，输入温度参数，返回后蒸发器自动化执行输入的温度参数，导热恒温铝套7、送气调节置换组合阀13和气相介质伴热输送管12开始本体加热并按设定温度自动恒温。

当然，以上图示仅为本发明较佳实施方式，并非以此限定本发明的使用范围，以此，凡采用本发明所公开的发明构思、等同替换或等效变换的技术方案包含在本发明的保护范围内。