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新钢瓶中的气体都在10个MPa以上,但用到末期,大约只有不到1MPa了。我们都知道气体钢瓶使用的时候,不能把气体完全用尽。那么,最后应该保留多少压强的余气呢?希望有经验的朋友来谈谈这个问题,说说自己习惯保留的压力余量,和自己保留这么多的根据所在。
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从这里也可以看出,钢瓶使用初期和末期的压强变化很大。而且本身压强也很高,不适合色谱仪使用。因此必须有这样一个装置,来把高压的气瓶气体降压到色谱仪需要的0.6MPa左右的压强。并且要能够在钢瓶压力很大幅度变化的情况下,保持输出压力基本稳定。这一个装置,就是减压阀了。减压阀的主要目标是2个,1、降低气体压力。2、在输入压力大幅度变化的情况下,保持输出压力基本稳定。这一目标和色谱仪上稳压阀和稳流阀的工作目标并不相同。
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减压阀的结构是什么样的?我有时候也称减压阀为减压表,如氧气表,氢气表等。这里我找了一个简单的减压表的结构示意图。实际上减压表有很多种,结构也不完全一致,性能差距也很大。很多能够同时完成减压和精细稳压双重功能。不过我们常用的国产减压表似乎都是这个结构,因此这个图还是很有代表性的。
图中7是高压气瓶与减压阀的连接口,气体经针阀4进入装有调节隔膜的出口腔5,出口压力是靠调节手柄1调节。顺时针拧紧,针阀逐渐打开,出口压力升高;反时针旋松,出口压力减小。
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要理解它的工作原理,首先要尝试对隔膜进行相应的受力分析。这个隔膜收到外面大气压向下的压力和弹簧向下的压力,当然这个弹簧压力是我们能够调节的。同时收到出口腔内压强向上的压力,和入口腔内压强对提升针阀下平面造成的压力。正常工作中,我们通过调整弹簧压力控制出口腔压强到合适的输出值。当钢瓶压力发生变化时,例如载气将要用尽,入口腔压力下降时,入口腔对提升针阀的下平面造成的压力减小,隔膜受到的向上的力减小,隔膜将向下移动,导致提升针阀开度加大。同时,入口腔压力下降,导致出口腔和入口腔之间的压差减小,从入口腔进入出口腔的气体量减小。在稳定用气的情况下,出口腔供气不足,将造成压强下降。当出口腔压强下降后,出口腔压强对隔膜的压力就下降了,隔膜将向下移动,导致提升针阀开度加大。开度加大后,入口腔和出口腔之间的气体阻力减小,会有更多的气体可以到达出口腔,稳定了出口腔的压力。