【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及气体质量流量控制，具体涉及一种恒压式气体质量流量控制装置及其控制方法。
技术介绍
1、生物反应器，是为微生物或细胞提供生长环境的培养系统。在培养过程中，需要向反应器中通入氧气、氮气、二氧化碳等气体以维持环境；而通入气体的流量和质量需要人为控制在利于培养的条件下，这就需要控制气体的输入量，一般使用mfc（mass flowcontroller，气体质量流量控制器，简称mfc）来控制通入的气体质量流量。
2、但是，由于mfc的厂家不同，导致mfc出厂标定cf（conversion factor，气体转换系数，简称cf）不同，从而导致在输入的气体种类不同时，控制显示的数值与实际不符，还需进一步换算。另外，当需要输入的气体潮湿或具有腐蚀性时，可能会造成mfc通道损坏；此时需要额外对气体以及mfc管路系统进行干燥处理，操作较为繁琐。因此，以上问题亟需解决。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是提供一种恒压式气体质量流量控制装置及其控制方法，可直接有效控制输入气体的流量及质量，从而达到替换mfc气体质量流量控制器的作用。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采取如下技术方案：本专利技术的一种恒压式气体质量流量控制装置，其创新点在于：包括进气管、单向阀ⅰ、电磁换向阀ⅰ、气缸缸体、电磁换向阀ⅱ、单向阀ⅱ、蠕动泵和出气管；所述气缸缸体为水平横向设置的中空结构，且在其内部还竖直纵向设有与其相匹配的活塞板，所述活塞板在所述气缸缸体内沿其长度方向自由滑动，并将
3、优选的，在所述进气管与所述单向阀ⅰ连通的管路上还依次间隔连通设有减压阀和过滤器，且所述减压阀设置在靠进气管一侧，进而通过减压阀来调整进气压力，并通过过滤器来过滤气体中的杂质。
4、优选的，所述单向阀ⅰ的流通方向需确保经进气管进入的气体经电磁换向阀ⅰ控制流向所述气缸缸体的a腔室或b腔室，进而实现充气，并在此过程中防止气体逆流造成设备及管路损坏。
5、优选的，所述单向阀ⅱ的流通方向需确保经电磁换向阀ⅱ的出气口t出来的气体流向所述蠕动泵，进而实现排气，并在此过程中防止气体逆流造成设备及管路损坏。
6、优选的，在所述单向阀ⅱ与所述蠕动泵连通的管路上还依次间隔连通设有压力表ⅲ和电磁阀ⅲ，且所述压力表ⅲ设置在靠单向阀ⅱ一侧，并通过压力表ⅲ来测量排气压力；所述电磁阀ⅲ采用二位二通换向阀，且通过压力表ⅲ和电磁阀ⅲ的配合使用，在排气压力过高时释放管路中的气体，进而减少管路压力，防止造成设备及管路损坏。
7、优选的，在所述电磁换向阀ⅰ的工作口a与所述a腔室连通的管路上还连通设有用于检测a腔室内气体压力的压力表ⅰ，且在所述电磁换向阀ⅰ的工作口b与所述b腔室连通的管路上还连通设有用于检测b腔室内气体压力的压力表ⅱ；在所述气缸缸体的左内侧面偏上位置且位于a腔室内还设有红外测距传感器ⅰ，并通过红外测距传感器ⅰ来检测其与活塞板之间的距离；在所述气缸缸体的左内侧面偏下位置且位于a腔室内还设有温度探头ⅰ，并通过温度探头ⅰ来测量a腔室内的气体温度；在所述气缸缸体的右内侧面偏上位置且位于b腔室内还设有红外测距传感器ⅱ，并通过红外测距传感器ⅱ来检测其与活塞板之间的距离；在所述气缸缸体的右内侧面偏下位置且位于b腔室内还设有温度探头ⅱ，并通过温度探头ⅱ来测量b腔室内的气体温度。
8、优选的，还包括上壳体和下壳体；所述下壳体为水平设置的u形结构，且其开口端朝上设置，其开口槽沿水平纵向设置；所述进气管嵌入开设在所述下壳体的左侧面上，且所述出气管嵌入开设在所述下壳体的右侧面上；所述气缸缸体设置在所述下壳体的内底面靠右侧位置，且所述单向阀ⅰ、电磁换向阀ⅰ、压力表ⅰ、压力表ⅱ、电磁换向阀ⅱ、单向阀ⅱ、压力表ⅲ、电磁阀ⅲ、蠕动泵以及相互之间连通的管路均集成设置在所述下壳体的内部；所述上壳体为与下壳体相匹配的u形结构，且水平设置，所述上壳体的开口端朝下设置，且其开口槽沿水平横向设置，并与所述下壳体上下对接螺接，进而形成一整体式模块。
9、本专利技术的一种恒压式气体质量流量控制装置的控制方法，其创新点在于包括以下步骤：
10、（1）排气过程
11、（1.1）首先电磁换向阀ⅰ的阀芯左移，使得电磁换向阀ⅰ的进气口p与其工作口a连通，同时电磁换向阀ⅱ的阀芯右移，使得电磁换向阀ⅱ的出气口t与其工作口b连通，再将电磁阀ⅲ打开；
12、（1.2）然后所需气体从进气管进入减压阀进行压力调整后，送入至过滤器滤除气体中的杂质；
13、（1.3）过滤后的气体经电磁换向阀ⅰ向a腔室进行充气，使得活塞板向b腔室方向滑动，进而将b腔室内的气体推向电磁换向阀ⅱ，再通过电磁阀ⅲ排出；
14、（1.4）当红外测距传感器ⅱ测距为0时则表明b腔室排气完成；然后电磁换向阀ⅰ的阀芯右移，使得电磁换向阀ⅰ的进气口p与其工作口b连通，同时电磁换向阀ⅱ的阀芯左移，使得电磁换向阀ⅱ的出气口t与其工作口a连通；
15、（1.5）然后所需气体经电磁换向阀ⅰ向b腔室进行充气，使得活塞板向a腔室方向滑动，进而将a腔室内的气体推向电磁换向阀ⅱ，再通过电磁阀ⅲ排出；
16、（1.6）当红外测距传感器ⅰ测距为0时则表明a腔室排气完成；此时气缸缸体排气完成；
17、（2）通气运行
18、（2.1）然后电磁换向阀ⅰ的阀芯左移，使得电磁换向阀ⅰ的进气口p与其工作口a连通，同时将电磁换向阀ⅱ的阀芯右移，使得电磁换向阀ⅱ的出气口t与其工作口b连通，再将电磁阀ⅲ关闭；
19、（2.2）设定压力表ⅰ和压力表ⅱ的压力值相同，然后经电磁换向阀ⅰ向a腔室充气，使活塞板向b腔室方向滑动，直至a腔室和b腔室的气体压力相同为止，此时活塞板为静止状态；
20、（2.3）然后蠕动泵启动，并按设定流量值抽取气体，此时b腔室内的气体减少，a腔室内气体压力按设定值维持恒定，由于活塞板会受两侧压强变化向低压方向移动，来保持a腔室和b腔室的压力相同，所以活塞板向b腔室方向滑动，然后通过红外测距传感器ⅱ实时测量活塞板朝b腔室移动的距离，并通过该移动距离实时计算出抽出气体的体积；
21、（2.4）通过温度探头ⅱ测得b腔室内的气体温度，再根据公式便可计算出输出气体质量，且其公式为m=ρ*v=(p*v)/(r*t)；
22、式中，m表示单位体积内的气体质量；ρ表示气体密度；v表示气体体积；p表示气体压强；r表示气体常数；t表示本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种恒压式气体质量流量控制装置，其特征在于：包括进气管、单向阀Ⅰ、电磁换向阀Ⅰ、气缸缸体、电磁换向阀Ⅱ、单向阀Ⅱ、蠕动泵和出气管；所述气缸缸体为水平横向设置的中空结构，且在其内部还竖直纵向设有与其相匹配的活塞板，所述活塞板在所述气缸缸体内沿其长度方向自由滑动，并将气缸缸体左右分割成互不连通的A腔室和B腔室；所述电磁换向阀Ⅰ和电磁换向阀Ⅱ均为二位三通电磁换向阀，且所述进气管通过管路经单向阀Ⅰ与所述电磁换向阀Ⅰ的进气口P连通，所述电磁换向阀Ⅰ的工作口A经气缸缸体左侧面偏上位置与所述A腔室连通，且其工作口B经气缸缸体右侧面偏上位置与所述B腔室连通；电磁换向阀Ⅱ的工作口A经气缸缸体左侧面偏下位置与所述A腔室连通，且其工作口B经气缸缸体右侧面偏下位置与所述B腔室连通，其出气口T通过管路依次经单向阀Ⅱ、蠕动泵与所述出气管连通。
2.根据权利要求1所述的一种恒压式气体质量流量控制装置，其特征在于：在所述进气管与所述单向阀Ⅰ连通的管路上还依次间隔连通设有减压阀和过滤器，且所述减压阀设置在靠进气管一侧，进而通过减压阀来调整进气压力，并通过过滤器来过滤气体中的杂质。
3.
4.根据权利要求1所述的一种恒压式气体质量流量控制装置，其特征在于：所述单向阀Ⅱ的流通方向需确保经电磁换向阀Ⅱ的出气口T出来的气体流向所述蠕动泵，进而实现排气，并在此过程中防止气体逆流造成设备及管路损坏。
5.根据权利要求2所述的一种恒压式气体质量流量控制装置，其特征在于：在所述单向阀Ⅱ与所述蠕动泵连通的管路上还依次间隔连通设有压力表Ⅲ和电磁阀Ⅲ，且所述压力表Ⅲ设置在靠单向阀Ⅱ一侧，并通过压力表Ⅲ来测量排气压力；所述电磁阀Ⅲ采用二位二通换向阀，且通过压力表Ⅲ和电磁阀Ⅲ的配合使用，在排气压力过高时释放管路中的气体，进而减少管路压力，防止造成设备及管路损坏。
6.根据权利要求5所述的一种恒压式气体质量流量控制装置，其特征在于：在所述电磁换向阀Ⅰ的工作口A与所述A腔室连通的管路上还连通设有用于检测A腔室内气体压力的压力表Ⅰ，且在所述电磁换向阀Ⅰ的工作口B与所述B腔室连通的管路上还连通设有用于检测B腔室内气体压力的压力表Ⅱ；在所述气缸缸体的左内侧面偏上位置且位于A腔室内还设有红外测距传感器Ⅰ，并通过红外测距传感器Ⅰ来检测其与活塞板之间的距离；在所述气缸缸体的左内侧面偏下位置且位于A腔室内还设有温度探头Ⅰ，并通过温度探头Ⅰ来测量A腔室内的气体温度；在所述气缸缸体的右内侧面偏上位置且位于B腔室内还设有红外测距传感器Ⅱ，并通过红外测距传感器Ⅱ来检测其与活塞板之间的距离；在所述气缸缸体的右内侧面偏下位置且位于B腔室内还设有温度探头Ⅱ，并通过温度探头Ⅱ来测量B腔室内的气体温度。
7.根据权利要求6所述的一种恒压式气体质量流量控制装置，其特征在于：还包括上壳体和下壳体；所述下壳体为水平设置的U形结构，且其开口端朝上设置，其开口槽沿水平纵向设置；所述进气管嵌入开设在所述下壳体的左侧面上，且所述出气管嵌入开设在所述下壳体的右侧面上；所述气缸缸体设置在所述下壳体的内底面靠右侧位置，且所述单向阀Ⅰ、电磁换向阀Ⅰ、压力表Ⅰ、压力表Ⅱ、电磁换向阀Ⅱ、单向阀Ⅱ、压力表Ⅲ、电磁阀Ⅲ、蠕动泵以及相互之间连通的管路均集成设置在所述下壳体的内部；所述上壳体为与下壳体相匹配的U形结构，且水平设置，所述上壳体的开口端朝下设置，且其开口槽沿水平横向设置，并与所述下壳体上下对接螺接，进而形成一整体式模块。
8.根据权利要求1~7任意一项所述的一种恒压式气体质量流量控制装置的控制方法，其特征在于包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种恒压式气体质量流量控制装置，其特征在于：包括进气管、单向阀ⅰ、电磁换向阀ⅰ、气缸缸体、电磁换向阀ⅱ、单向阀ⅱ、蠕动泵和出气管；所述气缸缸体为水平横向设置的中空结构，且在其内部还竖直纵向设有与其相匹配的活塞板，所述活塞板在所述气缸缸体内沿其长度方向自由滑动，并将气缸缸体左右分割成互不连通的a腔室和b腔室；所述电磁换向阀ⅰ和电磁换向阀ⅱ均为二位三通电磁换向阀，且所述进气管通过管路经单向阀ⅰ与所述电磁换向阀ⅰ的进气口p连通，所述电磁换向阀ⅰ的工作口a经气缸缸体左侧面偏上位置与所述a腔室连通，且其工作口b经气缸缸体右侧面偏上位置与所述b腔室连通；电磁换向阀ⅱ的工作口a经气缸缸体左侧面偏下位置与所述a腔室连通，且其工作口b经气缸缸体右侧面偏下位置与所述b腔室连通，其出气口t通过管路依次经单向阀ⅱ、蠕动泵与所述出气管连通。
2.根据权利要求1所述的一种恒压式气体质量流量控制装置，其特征在于：在所述进气管与所述单向阀ⅰ连通的管路上还依次间隔连通设有减压阀和过滤器，且所述减压阀设置在靠进气管一侧，进而通过减压阀来调整进气压力，并通过过滤器来过滤气体中的杂质。
3.根据权利要求1所述的一种恒压式气体质量流量控制装置，其特征在于：所述单向阀ⅰ的流通方向需确保经进气管进入的气体经电磁换向阀ⅰ控制流向所述气缸缸体的a腔室或b腔室，进而实现充气，并在此过程中防止气体逆流造成设备及管路损坏。
4.根据权利要求1所述的一种恒压式气体质量流量控制装置，其特征在于：所述单向阀ⅱ的流通方向需确保经电磁换向阀ⅱ的出气口t出来的气体流向所述蠕动泵，进而实现排气，并在此过程中防止气体逆流造成设备及管路损坏。
5.根据权利要求2所述的一种恒压式气体质量流量控制装置，其特征在于：在所述单向阀ⅱ与所述蠕动泵连通的管路上还依次间隔连通设有压力表ⅲ和电磁阀ⅲ，且所述压力表ⅲ设置在靠单向阀ⅱ一侧，并通过压...
【专利技术属性】
技术研发人员：张宇鹏，明小涛，
申请(专利权)人：百林科制药装备科技江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：
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