一种节能高效的氦气纯化装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种节能高效的氦气纯化装置，包括有具有真空夹层的真空桶体，所述真空筒体的上端安装有封头，其特征在于：所述真空桶体内的下方安装有由吸附子单元组成的吸附模块，所述吸附模块底端的真空桶体内连通有液氮导流管，所述真空桶体内吸附模块的上方架设有双套管节能器，所述双套管节能器由同心的内管和外管盘旋组成，其内管和外管同步缠绕，所述内管的上端口为脏氦气进气口，外管的上端口为纯氦气出气口，所述节能器内、外管的下端口分别与缠绕在吸附模块上的氦气管道连通。本发明专利技术结构设计合理，降低了氦气系统的能量损失，提高了氦气系统的工作效率，其装置易于安装，便于运行，可适用于不同型号的纯化系统。

An energy-saving and efficient helium purification device

The invention discloses a helium purification device of energy saving and high efficiency, which comprises a vacuum barrel body is provided with a vacuum interlayer, the upper end of the vacuum cylinder body is installed on the head, which is characterized in that the bottom of the barrel body is installed on the vacuum adsorption module consists of adsorption unit, wherein the bottom end of the vacuum adsorption module the barrel body is communicated with the liquid guiding pipe, a double tube economizer erected above the barrel vacuum adsorption module, the double tube economizer composed of concentric inner and outer tubes circling, the inner tube and the outer tube synchronous winding, the upper end of the inner tube mouth is dirty helium inlet port the outer tube is pure helium outlet, the economizer port under the inner pipe and the outer pipe are respectively communicated with the helium adsorption on the pipe winding on the module. The invention has reasonable structure design, reduces the energy loss of helium system, and improves the working efficiency of helium system. The device is easy to install and convenient for operation, and can be applied to different types of purification systems.

【技术实现步骤摘要】
一种节能高效的氦气纯化装置
：本专利技术涉及一种气体纯化装置，主要涉及一种节能高效的氦气纯化装置。
技术介绍
：氦气是低温系统的必不可少的工作媒介，制冷机可实现氦气的液化，并且为科学研究以及航空航天等重要领域提供极低温的实验条件。氦气是有限的稀缺资源，氦气的循环使用是保持可持续发展的必要手段。氦气液化系统对氦气的纯度要求较高，具体如下：氢含量，ppm≤0.1、氧氩含量，ppm≤0.5、氮含量，ppm≤1、一氧化碳，ppm≤0.1、二氧化碳，ppm≤0.2、水分含量，ppm≤1。工艺流程中被污染的氦气，若继续使用对系统有很大的安全隐患，甚至导致设备报废等风险，如果将污染的氦气直接排放大气，对企业来说也是一种巨大的浪费。若有一种高效的氦气纯化装置即可解决上述的问题。研究表明，在液氮的温区可降低物质的化学活性，避免化学吸附；有利于加快吸附速率并避免氦气的二次污染。虽然液氮温区对氦气的纯化有积极作用，但纯化后的氦气温度接近77k，可能使得氦气的回收系统结冰。针对上述情况，本专利技术不仅实现了氦气在液氮温区的纯化，同时保证了纯化后的氦气温度接近常温，较好的保护氦气纯化系统的管道和设备。此节能高效的氦气纯化装置可广泛应用于军工、科研、石化、制冷、医疗、半导体、管道检漏、超导实验、金属制造、深海潜水、高精度焊接、光电子产品生产等重要领域。
技术实现思路
：本专利技术目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种节能高效的氦气纯化装置，便于安装、运行成本低，提高纯氦系统的回收率。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种节能高效的氦气纯化装置，包括有具有真空夹层的真空桶体，所述真空筒体的上端安装有封头，其特征在于：所述真空桶体内的下方安装有由吸附子单元组成的吸附模块，所述吸附模块底端的真空桶体内连通有液氮导流管，所述真空桶体内吸附模块的上方架设有双套管节能器，所述双套管节能器由同心的内管和外管盘旋组成，其内管和外管同步缠绕，所述内管的上端口为脏氦气进气口，外管的上端口为纯氦气出气口，所述节能器内、外管的下端口分别与缠绕在吸附模块上的氦气管道连通。所述的真空桶体由内桶壁和外桶壁以及其之间的真空夹层组成，所述真空桶的内壁上包裹有绝热材料，所述真空夹层内连通有抽空嘴，所述抽空嘴通过管道与真空泵连接，所述封头为圆形封头，其可拆卸安装在真空桶体的上端部。所述的真空桶体侧壁上安装有液位计。所述的双套管节能器通过刚性拉丝悬挂在封头下方，所述封头上设有内管和外管的进出口，且其内管和外管盘旋的圈数可调。所述的双套管节能器中的内管和外管的管径之比为1:1.6。所述双套管节能器中的外管外包裹有绝热材料。所述的吸附子单元均包括有筒体，所述筒体内填充有吸附材料。所述的吸附材料为氧化铝或活性炭。所述的与内管连接的氦气管道缠绕从上至下间隔式缠绕在吸附模块上，缠绕至底端后氦气管道依次穿过每个吸附单元的筒体内，穿过最后一个吸附单元后的氦气管道与外管连通。其原理是：通过液氮导流管向桶内输液氮将吸附模块浸泡在液氮内，液氮输入量通过液位计控制。脏氦气通过双套管节能器的内管进入吸附模块，纯氦气通过双套管节能器的外管输出。常温的脏氦气通过节能器的内管，即可与节能器外管中逆流的低温纯氦气进行热量交换，使得脏氦气进入吸附模块前的温度接近77k，同时使得纯氦气出节能器的温度接近常温，既保证了吸附效率，又解决了纯化系统管道和设备的结冰问题。本专利技术的优点是：1本专利技术提供一种节能高效的氦气纯化装置，利用双套管节能器管道盘旋圈数可调性，实现脏氦气和纯氦气的充分换热，提高纯化效率且保护设备安全，大幅度降低液氮的蒸发率，减少液氦的用量。2此装置降低氦气系统的能量损失、提高氦气系统的工作效率，装置易于安装，便于运行，可适用于不同型号的纯化系统。附图说明：图1为本专利技术的主视图。图2为本专利技术的右视图。图3为本专利技术的俯视图。具体实施方式：参见附图。一种节能高效的氦气纯化装置，包括有具有真空夹层的真空桶体，所述真空筒体的上端安装有封头1，所述真空桶体内的下方安装有由吸附子单元11组成的吸附模块14，所述吸附模块14底端的真空桶体内连通有液氮导流管12，所述真空桶体内吸附模块14的上方架设有双套管节能器13，所述双套管节能器13由同心的内管7和外管8盘旋组成，其内管7和外管8同步缠绕，所述内管7的上端口为脏氦气进气口，外管的上端口为纯氦气出气口，所述节能器内、外管7、8的下端口分别与缠绕在吸附模块14上的氦气管道连通。所述的真空桶体由内桶壁2和外桶壁3以及其之间的真空夹层4组成，所述真空桶的内壁上包裹有绝热材料，所述真空夹层4内连通有抽空嘴6，所述抽空嘴6通过管道与真空泵连接，所述封头1为圆形封头，其可拆卸安装在真空桶体的上端部。所述的真空桶体侧壁上安装有液位计5。所述的双套管节能器13通过刚性拉丝悬挂在封头1下方，所述封头1上设有内管和外管的进出口16、17，且其内/7和外管8盘旋的圈数可调。所述的双套管节能器13中的内管和外管的管径之比为1:1.6。所述双套管节能器13中的外管外包裹有绝热材料。所述的吸附子单元11均包括有筒体，所述筒体内填充有吸附材料。所述的吸附材料为氧化铝或活性炭。所述的与内管7连接的氦气管道缠绕从上至下间隔式缠绕在吸附模块14上，缠绕至底端后氦气管道依次穿过每个吸附单元的筒体内，穿过最后一个吸附单元后的纯氦气管道与外管8连通。通过液氮导流管12向桶内输液氮将吸附模块14浸泡在液氮内，液氮输入量通过液位计5控制。脏氦气9通过双套管节能器13的内管7进入吸附模块，纯氦气10通过双套管节能器13的外管8输出。常温的脏氦气通过节能器的内管，即可与节能器外管中逆流的低温纯氦气进行热量交换，使得脏氦气进入吸附模块前的温度接近77k，同时使得纯氦气出节能器的温度接近常温，既保证了吸附效率，又解决了纯化系统管道和设备的结冰问题。利用双套管节能器13管道盘旋圈数可调性，实现脏氦气和纯氦气的充分换热，提高纯化效率且保护设备安全，大幅度降低液氮的蒸发率，减低液氦的用量。双套管节能器的内管和外管的管径之比为1:1.6，内管输入常温的气体，外管和内管夹层的环形流道中输出低温气体，环形流道使进气体剧烈扰动，提高二者的换热效率。本专利技术的节能高效氦气纯化装置，降低氦气系统的能量损失、提高氦气系统的工作效率，装置易于安装，便于运行，可适用于不同型号的纯化系统。在本实施例中，双套管节能器13的圈数，可根据纯化氦气流量的变化而调整，从而确保纯化氦气的温度接近常温。节能器通过刚性拉丝悬挂方与封头下方，拉丝保持一定的伸缩余量应对温度形变。同时在节能器套外管8包裹绝热材料，防止套管和内桶壁2磨损，破坏节能器的铜管。抽空嘴6要严格密封，夹层内真空度4的下降会导致大量冷量损失，真空的内桶需要包裹绝热材料，降低辐射传热。液氮导入过程需要受过培训的专业人员，以免造成不必要的经济损失和人员“烫伤”。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种节能高效的氦气纯化装置，包括有具有真空夹层的真空桶体，所述真空筒体的上端安装有封头，其特征在于：所述真空桶体内的下方安装有由吸附子单元组成的吸附模块，所述吸附模块底端的真空桶体内连通有液氮导流管，所述真空桶体内吸附模块的上方架设有双套管节能器，所述双套管节能器由同心的内管和外管盘旋组成，其内管和外管同步缠绕，所述内管的上端口为脏氦气进气口，外管的上端口为纯氦气出气口，所述节能器内、外管的下端口分别与缠绕在吸附模块上的氦气管道连通。

【技术特征摘要】
1.一种节能高效的氦气纯化装置，包括有具有真空夹层的真空桶体，所述真空筒体的上端安装有封头，其特征在于：所述真空桶体内的下方安装有由吸附子单元组成的吸附模块，所述吸附模块底端的真空桶体内连通有液氮导流管，所述真空桶体内吸附模块的上方架设有双套管节能器，所述双套管节能器由同心的内管和外管盘旋组成，其内管和外管同步缠绕，所述内管的上端口为脏氦气进气口，外管的上端口为纯氦气出气口，所述节能器内、外管的下端口分别与缠绕在吸附模块上的氦气管道连通。2.根据权利要求1所述的节能高效的氦气纯化装置，其特征在于：所述的真空桶体由内桶壁和外桶壁以及其之间的真空夹层组成，所述真空桶的内壁上包裹有绝热材料，所述真空夹层内连通有抽空嘴，所述抽空嘴通过管道与真空泵连接，所述封头为圆形封头，其可拆卸安装在真空桶体的上端部。3.根据权利要求1所述的节能高效的氦气纯化装置，其特征在于：所述的真空桶体侧壁上安装有液位计。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：石玉洋，欧阳峥嵘，李俊杰，石磊，匡大志，艾鑫，陈旭恒，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽,34