色谱仪减压阀的作用和工作原理是什么

一、色谱减压阀的作用

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。  

减压阀的主要目标是两个：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。

二、色谱减压阀的结构

减压阀也称为减压表，下图是一个简单的减压表的结构示意图：

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。

三、色谱减压阀的工作原理

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。

引申阅读：换钢瓶时的做法

我们注意到，减压表正常工作下，弹簧压力都是调整到一个较大值的。因为钢瓶高压对提升针阀入口腔端有一个较大压力，或者从另一个角度说，出口和大气的压差是很大的，需要一个很大的弹簧压力来平衡。当我们换钢瓶的时候，如果不首先将压力放尽就断开钢瓶与减压表，减压表入口腔压力骤降将导致提升针阀快速下降开度增加。开度增加导致出口腔气体倒灌入口腔泄压并导致入口腔压力骤降，提升针阀将因此进一步快速增加开度。这种情况带来两个风险：1、快速的从入口泄压导致弹簧快速伸长，可能损坏减压阀的弹性金属膜片。2、如果没有关闭减压阀和管线的阀门，会导致色谱仪入口泄压，发生色谱故障。

从这一点看，换钢瓶时必须先断开减压阀和管线的连接，同时要避免快速从减压表入口降压，即应首先把弹簧压力降低。降低弹簧压力后，金属膜片受到向下的力减小，不会在泄压的过程中被大幅度快速向下压迫。但这样做带来另一个问题，弹簧压力降低后，出口腔压力将导致提升针阀关闭，入口腔和出口腔隔离。这样断开钢瓶和减压表的连接时，出口腔压力保持不变。当我们换好钢瓶要供气的时候，调整弹簧压力却看不到输出端压力表的变化情况，因此只好多调一点到指针有变化，导致每换一次钢瓶，出口端压力就增加一点。为了避免这一问题，我们需要对输出端降压。因此要断开减压表和管线的连接进行放气降压，以便于再次调整时能够看到调整情况。

另外，开阀低头是换钢瓶时要格外记住的安全措施，同时开阀要慢，也是最基本的安全保证。