复合式氦气纯化装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种复合式氦气纯化装置，其包括：真空罩筒，其具有真空容纳腔，真空罩筒上安装有制冷机，制冷机具有伸入真空容纳腔内的一级冷头和二级冷头；第一纯化器，其位于真空容纳腔中，第一纯化器具有依次相连的第一换热器和第二换热器，第一换热器靠近一级冷头设置，第二换热器靠近二级冷头设置，第一换热器与第二换热器之间连接有第三换热器；第二纯化器，其位于真空容纳腔中，第二纯化器具有与一级冷头相连的吸附器安装筒，吸附器安装筒内挂接有吸附器，吸附器安装筒内填充有冷量传递介质。本发明专利技术的复合式氦气纯化装置，改变传统氦气纯化繁琐的步骤，同时有效提高氦气纯化效果。

Compound helium purification device

The invention provides a composite type helium purification device, which comprises: vacuum tube, the vacuum cavity, vacuum tube cover is installed on the refrigerator, the refrigeration machine has a cavity extending into the vacuum cold head and the two stage cold head; the first purifiers, which is located in the first vacuum holding cavity. With purification device comprises a first heat exchanger and a second heat exchanger, the heat exchanger is near a cold head set, second heat exchangers near two stage cold head is arranged, the first heat exchanger has third heat exchangers connected between the heat exchanger and second; second in the purification device, vacuum holding in the cavity second is connected with a purification adsorber cold head mounted cylinder, cylinder installed adsorber connected with the adsorber, adsorber filled with cold mounted cylinder transfer medium. The compound helium purification device of the invention changes the complicated procedure of purifying the traditional helium gas and effectively improves the purification effect of helium gas.

【技术实现步骤摘要】
复合式氦气纯化装置
本专利技术有关于一种氦气纯化装置，尤其有关于一种制冷与低温工程领域中应用的复合式氦气纯化装置。
技术介绍
作为不可再生的稀有气体，氦气广泛应用于军工、医疗、半导体以及低温超导等领域，氦气的价格非常昂贵，对其回收再利用是当前的热门，对回收氦气的纯化更是氦气再利用的重点工作。传统的氦气纯化有两种方式，其中一种方式是利用液氮作冷源，采用高压低温吸附的方法去除氦气中的杂质气体，一般采用两套纯化器，两台之间相互切换。纯化过程中需要不断向纯化器中补充液氮，并且当吸附饱和时，需要将液氮排出后进行升温活化再生，这使得纯化工作相当繁琐，另外由于吸附只在77K进行，吸附效果不是很好。另外一种方式是利用低温制冷机作为了冷源，采用一级液化，二级固化的方式实现氦气中杂质气体的分离，气体再生过程中，则需要将制冷机停机，导致纯化过程中断，无法实现纯化过程的连续进行。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种复合式氦气纯化装置，改变传统氦气纯化繁琐的步骤，同时有效提高氦气纯化效果。本专利技术的上述目的可采用下列技术方案来实现：本专利技术提供一种复合式氦气纯化装置，其包括：真空罩筒，其具有真空容纳腔，所述真空罩筒上安装有制冷机，所述制冷机具有伸入所述真空容纳腔内的一级冷头和二级冷头；第一纯化器，其位于所述真空容纳腔中，所述第一纯化器具有依次相连的第一换热器和第二换热器，所述第一换热器靠近所述一级冷头设置，所述第二换热器靠近所述二级冷头设置，所述第一换热器与所述第二换热器之间连接有第三换热器；第二纯化器，其位于所述真空容纳腔中，所述第二纯化器具有与所述一级冷头相连的吸附器安装筒，所述吸附器安装筒内挂接有吸附器，所述吸附器安装筒内填充有冷量传递介质。在本专利技术的实施方式中，所述第一纯化器还具有加热器，所述加热器设置在所述第三换热器的一侧。在本专利技术的实施方式中，所述第三换热器具有外壳体及设置在所述外壳体内的换热管，所述换热管与所述外壳体之间形成有进气通道，所述换热管具有出气通道，所述第一换热器与所述第二换热器通过所述进气通道相连通。在本专利技术的实施方式中，所述第一纯化器还具有第一入口换热器，所述第一入口换热器具有第一入口换热管及套设在所述第一入口换热管外部的第一入口壳体，所述第一入口换热管与所述第一入口壳体之间形成有第一入口进气通道，所述第一入口换热管具有第一入口出气通道，所述进气通道与所述第一入口出气通道相连通，所述第一入口进气通道与所述第一换热器相连通。在本专利技术的实施方式中，所述第一换热器与所述第三换热器之间连接有第一气液分离器。在本专利技术的实施方式中，所述吸附器安装筒具有与所述一级冷头相连的冷量传递板，所述冷量传递板的下方密封连接有筒体，所述吸附器位于所述筒体内并通过多根支撑杆连接在所述冷量传递板上。在本专利技术的实施方式中，所述第二纯化器还具有第二入口换热器，所述第二入口换热器具有第二入口换热管及套设在所述第二入口换热管外部的第二入口壳体，所述第二入口换热管与所述第二入口壳体之间形成有第二入口进气通道，所述第二入口换热管具有第二入口出气通道，所述吸附器的进气端与所述第二入口进气通道相连通，所述吸附器的出气端与所述第二入口出气通道相连通。在本专利技术的实施方式中，所述第二入口进气通道与所述吸附器的入口端之间连接有第二气液分离器。在本专利技术的实施方式中，所述第一换热器为盘管换热器或翅片管换热器；所述第二换热器为盘管换热器或翅片管换热器。在本专利技术的实施方式中，所述冷量传递介质为氦气。本专利技术的复合式氦气纯化装置的特点及优点是：1.由于采用制冷机提供冷源，省去了传统纯化需要补冲液氮以及再生时排空液氮的繁琐步骤；2.由于该专利技术充分利用了制冷机一级冷头和二级冷头的冷量，使得污氦中更多的杂质气体被固化，氦气纯化效果更好；3.该专利技术中采用可交替工作的第一纯化器和第二纯化器，再生活化只需在复合式氦气纯化装置的内部进行，该制冷机可以持续开机，纯化可以持续进行；另外，该复合式氦气纯化装置的结构流程简单，系统紧凑，运行可靠；4.当通入复合式氦气纯化装置内的氦气纯度高于99％时，则可以取消第一气液分离器和/或第二气液分离器，从而使得复合式氦气纯化装置的整体结构更加紧凑。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的复合式氦气纯化装置的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本专利技术提供一种复合式氦气纯化装置，其包括：真空罩筒1、第一纯化器2和第二纯化器3，其中：真空罩筒1具有真空容纳腔11，所述真空罩筒1上安装有制冷机4，所述制冷机4具有伸入所述真空容纳腔11内的一级冷头41和二级冷头42；第一纯化器2位于所述真空容纳腔11中，所述第一纯化器2具有依次相连的第一换热器21和第二换热器22，所述第一换热器21靠近所述一级冷头41设置，所述第二换热器22靠近所述二级冷头42设置，所述第一换热器21与所述第二换热器22之间连接有第三换热器23；第二纯化器3位于所述真空容纳腔11中，所述第二纯化器3具有与所述一级冷头41相连的吸附器安装筒31，所述吸附器安装筒31内挂接有吸附器32，所述吸附器安装筒31内填充有冷量传递介质。本专利技术的复合式氦气纯化装置，改变了传统氦气纯化的繁琐步骤，同时有效提高了氦气纯化效果。具体的，真空罩筒1大体为一密闭壳体，其具有真空容纳腔11，该真空容纳腔11可通过外部抽真空设备实现真空容纳腔11的真空状态。该真空罩筒1可以减小整体系统的漏热，在工作时，该真空容纳腔11内始终保持真空状态。制冷机4安装在真空罩筒1的外侧，在本专利技术中，该制冷机4可为GM制冷机或脉管制冷机，该制冷机4具有依次相连的一级冷头41和二级冷头42，一级冷头41与二级冷头42之间可通过非传热材料制成的连接件相连，该一级冷头41和二级冷头42均位于真空容纳腔11中。在本专利技术中，一级冷头41的温度为63K～68K(K为开尔文，其中1K＝-272.15℃)，优选的，本实施例中的一级冷头41的温度为65K；该二级冷头42的温度为20K～35K，优选的，本实施例中的二级冷头42的温度为25K。第一纯化器2设置在真空容纳腔11中，其具有依次相连的第一换热器21、第三换热器23和第二换热器22，其中，在本专利技术中，第一换热器21可为盘管换热器或翅片管换热器；第二换热器22可为盘管换热器或翅片管换热器，也即第一换热器21和第二换热管可为盘管或翅片管，二者可采用相同的换热器，也可采用不同的换热器，在此不做限制。该第一换热器21设置在一级冷头41的一侧，以便能够吸收一级冷头41产生的冷量；该第二换热器22设置在二级冷头42的一侧，以便能够吸收二级冷头42产生的冷量。在本专利技术中，第三换热器23具有外壳体231及设置在外壳体231内的换热管232本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合式氦气纯化装置，其特征在于，包括：真空罩筒，其具有真空容纳腔，所述真空罩筒上安装有制冷机，所述制冷机具有伸入所述真空容纳腔内的一级冷头和二级冷头；第一纯化器，其位于所述真空容纳腔中，所述第一纯化器具有依次相连的第一换热器和第二换热器，所述第一换热器靠近所述一级冷头设置，所述第二换热器靠近所述二级冷头设置，所述第一换热器与所述第二换热器之间连接有第三换热器；第二纯化器，其位于所述真空容纳腔中，所述第二纯化器具有与所述一级冷头相连的吸附器安装筒，所述吸附器安装筒内挂接有吸附器，所述吸附器安装筒内填充有冷量传递介质。

【技术特征摘要】
1.一种复合式氦气纯化装置，其特征在于，包括：真空罩筒，其具有真空容纳腔，所述真空罩筒上安装有制冷机，所述制冷机具有伸入所述真空容纳腔内的一级冷头和二级冷头；第一纯化器，其位于所述真空容纳腔中，所述第一纯化器具有依次相连的第一换热器和第二换热器，所述第一换热器靠近所述一级冷头设置，所述第二换热器靠近所述二级冷头设置，所述第一换热器与所述第二换热器之间连接有第三换热器；第二纯化器，其位于所述真空容纳腔中，所述第二纯化器具有与所述一级冷头相连的吸附器安装筒，所述吸附器安装筒内挂接有吸附器，所述吸附器安装筒内填充有冷量传递介质。2.如权利要求1所述的复合式氦气纯化装置，其特征在于，所述第一纯化器还具有加热器，所述加热器设置在所述第三换热器的一侧。3.如权利要求1所述的复合式氦气纯化装置，其特征在于，所述第三换热器具有外壳体及设置在所述外壳体内的换热管，所述换热管与所述外壳体之间形成有进气通道，所述换热管具有出气通道，所述第一换热器与所述第二换热器通过所述进气通道相连通。4.如权利要求3所述的复合式氦气纯化装置，其特征在于，所述第一纯化器还具有第一入口换热器，所述第一入口换热器具有第一入口换热管及套设在所述第一入口换热管外部的第一入口壳体，所述第一入口换热管与所述第一入口壳体之间形成有第一入口进气通道，所述第一入口换热管具...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘大猛，张晨辉，王婷，雒建斌，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11