用于产生连续的运载气体/蒸汽混合气流的方法和设备技术

本发明专利技术涉及用于产生连续的运载气体/蒸汽混合气流的方法，包括以下步骤：提供经计量的第一运载气体流并且在运载气体/蒸汽混合气流中的蒸汽份额需要设定成零的情况下作为运载气体/蒸汽混合气流；提供经计量的第二运载气体流，提供经计量的蒸汽饱和的运载气体/蒸汽混合气流，混合二者以提供第一气体状混合气流并且在运载气体/蒸汽混合气流中的蒸汽份额需要设定得相对较低的情况下作为运载气体/蒸汽混合气流；提供经计量的液体流并输送给蒸发/混合装置以蒸发液体并且与第一气体状混合气流混合从而提供第二气体状混合气流，并且在运载气体/蒸汽混合气流中的蒸汽份额需要设定得相对较高的情况下作为运载气体/蒸汽混合气流。

Method and equipment for producing continuous carrier gas / steam mixed air flow

The present invention relates to a method for generating steam gas mixture / continuous carrier gas, which comprises the following steps: providing the first carrier gas flow metering and carrier gas / steam steam mixture in the air to share is set to be zero under the condition as a carrier gas / steam mixture flow; second provided by the carrier gas flow measurement that provided by the carrier gas / steam metering saturated steam mixed gas, a mixture of the two to provide the first gaseous mixture flow and carrier gas / steam mixture flow in steam need to set a relatively low share of the case as the carrier gas / steam mixture flow; provide metered flow of liquid and piped to evaporation / mixing device for evaporation of liquid and gaseous air mixed with the first mixture to provide second gaseous mixture flow, and the carrier gas / steam mixture The share of steam in the closed air needs to be set as a carrier gas / steam mixture in a relatively high condition.

【技术实现步骤摘要】
用于产生连续的运载气体/蒸汽混合气流的方法和设备
本专利技术涉及用于产生连续的运载气体/蒸汽混合气流的方法和设备，该运载气体/蒸汽混合气流包含份额可调节的(一方面)运载气体和(另一方面)液体的蒸汽。
技术介绍
这种方法和设备已由现有技术得知并且尤其能够应用在预先确定的环境条件以及必要时预先确定的环境条件可改变的情况下对材料特性的研究中。对此的示例是对材料样品的吸附能力、(例如热)线性膨胀、刚性、晶体结构等的研究，该材料样品布置在被运载气体/蒸汽混合气流流经的样品室中。运载气体可尤其为惰性气体(例如氮气、氦气、氩气等或稀有气体的混合物)。蒸汽状成分或液体(其蒸汽包含在运载气体/蒸汽混合气流中)大多为水，但是已知也有包括有机化合物、例如乙醇的蒸汽的混合物。在现有技术中提出以下的用于产生运载气体/蒸汽混合物的方法以实现产生预先确定的蒸汽浓度(等效于运载气体和蒸汽的预先确定的份额)：-蒸发液体并且提供运载气体，接下来使两种成分以气态计量/混合。-蒸发之前计量的液体流并且混入经计量的运载气体流(所谓的“直接蒸发法”)。-混合蒸汽状成分饱和的运载气体流以及纯的运载气体流。-产生蒸汽状成分饱和的运载气体流并且使多余蒸汽在热交换器表面上有针对性的冷凝。所有成分以气态计量具有很大的技术难点，因为必须进行质量流测量以避免在温度提高时的再凝结。在水作为蒸汽成分的情况下，温度例如必须大于100℃。由此多种可商业获得的质量流测量仪都被排除或必须为高的介质温度选择昂贵的特殊方案。在直接蒸发的方法中，由于液体成分的计量精确性限制了在达到蒸汽的目标浓度时的精确性。通常，例如液体质量流如此小，以致于该液体质量流不能足够精确地(“流动缓慢”)被计量和/或不能均匀地蒸发。直接蒸发的另一缺点是在经计量的液体量在零和不等于零的目标值之间变化时蒸汽浓度提升时间以及尤其下降时间比较长(通常在几分钟的范围中)。首先制造蒸汽状成分饱和的运载气体流的方法是不利的，因为基于运载气体的必要参与不会实现纯的蒸汽气氛(蒸汽浓度100％)，也不会实现几乎100％的浓度。将饱和的和无蒸汽的运载气体流混合的方法基本被限制在使用水作为蒸汽状成分，因为仅针对这种情况能够特别简单地确保对蒸汽浓度的测量(例如借助商业上可用的用于空气湿度的探测器)。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的上述缺点并且提供用于产生连续的运载气体/蒸汽混合气流的方法以及设备，借助其可以很小的延迟以及高的精确性在宽泛的范围中设定蒸汽成分的浓度。根据本专利技术，该目的通过根据权利要求1的方法或根据权利要求4的设备实现。从属权利要求涉及本专利技术的有利改进方案。本专利技术的基本思想在于：-在蒸汽成分的目标浓度为零时，使用特别为此提供的“经计量的第一运载气体流”作为待产生的运载气体/蒸汽混合气流；-在蒸汽成分的目标浓度相对较小时使用混合法(混合“经计量的第二运载气体流”与“经计量的饱和的运载气体/蒸汽混合气流”)；以及-在蒸汽成分的目标浓度相对较高的情况下使用直接蒸发法(在使用“经计量的液体流”的情况下，该液体流被蒸发并且与第一气体状混合气流混合，以便获得“第二气体状混合气流”)。蒸汽状成分或液体(其蒸汽包含在运载气体/蒸汽混合气流中)尤其例如可为水。概念“相对较低”可尤其例如意味着，虽然浓度大于零，但是小于(可替代地：小于等于)预先规定的、例如预先规定为不变的第一阈值。概念“相对较高”可尤其例如意味着，浓度大于等于(可替代地：大于)第二阈值，第二阈值例如可等于第一阈值。可替代地，第二阈值可设置成大于第一阈值。在一个实施方式中，使用预先规定在10-50％的范围中的第一阈值，和/或使用预先规定在30-70％的范围中的第二阈值。在需要将运载气体/蒸汽混合气流中的蒸汽份额设定得相对较低的情况下，“第一气体状混合气流”用作运载气体/蒸汽混合气流，其中，在该运行模式下，可以宽泛的范围调节蒸汽份额，即，从几乎为零(近似零)直至蒸汽饱和的运载气体的蒸汽份额。蒸汽份额的这种变化可通过相应地改变饱和的运载气体/蒸汽混合气流的剂量和/或改变经计量的第二运载气体流的剂量来确保。而在需要将运载气体/蒸汽混合气流中的蒸汽份额设定得相对较高的情况下，“第二气体状混合气流”用作运载气体/蒸汽混合气流，其中，在该运行模式下，原则上有两种实现方案用于改变蒸汽份额，这两种实现方案可单独地或彼此结合地使用：首先有这种方案，即，如已经阐述地那样改变第一气体状混合气流的组成。此外存在这种方案，即，改变液体流的剂量。在此为蒸汽成分的目标浓度所规定的所有百分比是“摩尔的蒸汽浓度”，即，运载气体/蒸汽混合气流的蒸汽量(物质量/颗粒数或标准化的体积)与总量(物质量/颗粒数或标准化的体积)的比例。借助本专利技术产生的运载气体/蒸汽混合气流的流速(每时间单位的质量或体积)优选是可调节的(通过相应地操控剂量)并且尤其例如可在从零至最大值的范围中调节，其中，该最大值例如可在50至5000ml/min的范围中。在一个实施方式中，用约1bar(约大气压)的压力制造运载气体/蒸汽混合气流。在一个实施方式中，用超压制造运载气体/蒸汽混合气流。也可考虑，该压力可在预先确定的范围中调节。该压力的产生和调节在此例如也可间接地通过以下方式实现，即，直接地产生或调节运载气体/蒸汽混合气流的确定的流量，并且之后根据流动阻力或在后置的构件(“目标系统”)上的压力损失得出该压力。在一个实施方式中规定，借助阀装置来实现使用经计量的第一运载气体、第一气体状混合气流或第二气体状混合气流作为运载气体/蒸汽混合气流，该阀装置为此被切换，使得在阀装置的有效出口处提供气流中的当前待使用的气流，而至少使气流中的当前无需使用的气流在阀装置的排气口处流出。代替排放到例如大气中，可规定，收集“废气”以便回收利用，例如从中回收运载气体(可用于再次应用于该设备中或其他目的)。在一个实施方式中规定，提供经计量的饱和的运载气体/蒸汽混合气流包括以下步骤：-提供经计量的第三运载气体流；-提供经计量的另一液体流；-将经计量的第三运载气体流和经计量的另一液体流输送给蒸发/饱和装置以用于蒸发液体并且与经计量的第三运载气体流混合。这里使用的概念“蒸发”应理解为从液态到气态的每一种过渡，即，尤其也理解为在通过绝对压力确定的沸点之下的温度中的“气化”。蒸发/饱和装置可以多种方式实现，例如作为泡罩塔、涤气器(例如“洗气瓶”)或润湿器。在根据本专利技术的提供的经计量的第一运载气体流、经计量的第二运载气体流和必要时的经计量的第三运载气体流中的每一个尤其可为经计量的惰性气体流(例如，空气、氮气、氦气、氩气等或例如稀有气体的混合物)。例如可使用热流量控制器(MFC)、科里奥利流量控制器或比例阀来进行计量。在本专利技术中“惰性的”首先且非常普遍地是指，与蒸汽不反应。但是，根据本专利技术使用的惰性气体流尤其也可为“在化学意义中的惰性”。在最简单的情况下，在混合腔中混合经计量的第二运载气体流和经计量的饱和的运载气体/蒸汽混合气流，在相应的入口处将所述气流输送给混合腔并且在出口处使得到的第一气体状混合气流从混合腔中排出。可以多种方式提供经计量的液体流以及必要时设置的经计量的另一液体流，例如在使用热流量控制器、比例阀、注射泵或隔膜泵的情况下。但是特别是对于“经计量本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于产生连续的运载气体/蒸汽混合气流(S)的方法，所述运载气体/蒸汽混合气流包含份额能调节的运载气体、尤其惰性气体；和液体、尤其水的蒸汽，所述方法包括以下步骤：‑提供经计量的第一运载气体流(tg1)，并且在所述运载气体/蒸汽混合气流(S)中的蒸汽份额需要设定成零的情况下使用所述第一运载气体流作为运载气体/蒸汽混合气流(S)；‑提供经计量的第二运载气体流(tg2)；‑提供经计量的、蒸汽饱和的运载气体/蒸汽混合气流(gtgd)；‑混合所述经计量的第二运载气体流(tg2)与经计量的饱和的运载气体/蒸汽混合气流(gtgd)以提供第一气体状混合气流(ms1)，并且在所述运载气体/蒸汽混合气流(S)中的蒸汽份额需要设定得相对较低的情况下使用所述第一气体状混合气流作为运载气体/蒸汽混合气流(S)；‑提供经计量的液体流(f)并且将其输送给蒸发/混合装置(24)以蒸发液体并且与所述第一气体状混合气流(ms1)混合从而提供第二气体状混合气流(ms2)，并且在所述运载气体/蒸汽混合气流(S)中的蒸汽份额需要设定得相对较高的情况下使用所述第二气体状混合气流作为运载气体/蒸汽混合气流(S)。

【技术特征摘要】
2016.09.15 DE 102016117333.9;2017.02.08 DE 10201711.用于产生连续的运载气体/蒸汽混合气流(S)的方法，所述运载气体/蒸汽混合气流包含份额能调节的运载气体、尤其惰性气体；和液体、尤其水的蒸汽，所述方法包括以下步骤：-提供经计量的第一运载气体流(tg1)，并且在所述运载气体/蒸汽混合气流(S)中的蒸汽份额需要设定成零的情况下使用所述第一运载气体流作为运载气体/蒸汽混合气流(S)；-提供经计量的第二运载气体流(tg2)；-提供经计量的、蒸汽饱和的运载气体/蒸汽混合气流(gtgd)；-混合所述经计量的第二运载气体流(tg2)与经计量的饱和的运载气体/蒸汽混合气流(gtgd)以提供第一气体状混合气流(ms1)，并且在所述运载气体/蒸汽混合气流(S)中的蒸汽份额需要设定得相对较低的情况下使用所述第一气体状混合气流作为运载气体/蒸汽混合气流(S)；-提供经计量的液体流(f)并且将其输送给蒸发/混合装置(24)以蒸发液体并且与所述第一气体状混合气流(ms1)混合从而提供第二气体状混合气流(ms2)，并且在所述运载气体/蒸汽混合气流(S)中的蒸汽份额需要设定得相对较高的情况下使用所述第二气体状混合气流作为运载气体/蒸汽混合气流(S)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，借助阀装置(18)实现使用所述经计量的第一运载气体(tg1)、所述第一气体状混合气流(ms1)或所述第二气体状混合气流(ms2)作为运载气体/蒸汽混合气流(S)，所述阀装置为此被切换，使得在所述阀装置(18)的有效出口(18-3)处提供气流中的当前待使用的气流，而使气流中的当前无需使用的气流在所述阀装置(18)的排气口(18-4)处流出。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，提供经计量的饱和的运载气体/蒸汽混合气流(gtgd)包括以下步骤：-提供经计量的第三运载气体流(tg3)，-提供经计量的另一液体流(f)，-将所述经计量的第三运载气体流(tg3)和所述经计量的另一液体流(f)输送给蒸发/饱和装置(26)以用于蒸发液体(f)并且与经计量的第三运载气体流(tg3)混合。4.用于产生连续的运载气体/蒸汽混合气流(S)的设备(10)，所述运载气体/蒸汽混合气流包含份额能调节的运载气体、尤其惰性气体；和液体、尤其水的蒸汽，所述设备包括：-用于提供经计量的第一运载气体流(tg1)的器件(12-1、14-1)；-用于提供经计量的第二运载气体流(tg2)的器件(12-2、14-2)；-用于提供经计量的蒸汽饱和的运载气体/蒸汽混合气流(gtgd)的器件(14-3、28、30-1、26)；-用于使经计量的第二运载气体流(tg2)与经计量的饱和的运载气体/蒸汽混合气流(gtgd)混合的器件(20)，从而提供第一气体状混合气流(ms1)；-用于提供经计量的液体流(f)的器件(28、30-2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·登纳，G·施托希，A·祖博，C·施密特，J·汉斯，T·希尔博特，
申请(专利权)人：耐驰仪器制造有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE