一种液氙冷却、氙气再液化撬装装置及其方法制造方法及图纸

一种液氙冷却、氙气再液化撬装装置，该装置将液氙使用场合蒸发氙气和剩余液氙作为原料，生产循环液氙，所述液氙使用场合剩余液氙出口连接剩余液氙截止阀进口，剩余液氙截止阀出口分别连接回真空贮槽截止阀进口、压缩泵进口截止阀进口，回真空贮槽截止阀出口连接真空贮槽进液口，压缩泵进口截止阀出口连接压缩泵进口，本发明专利技术装置可实现液氙的循环使用，减少了贵重稀有气体氙的损失。

【技术实现步骤摘要】
一种液氙冷却、氙气再液化撬装装置及其方法
本专利技术涉及的一种液氙冷却、氙气再液化撬装装置及其方法，属于再生气体

技术介绍
氙气是一种贵重稀有气体，在大气中含量极低（小于1ppm），因此氙气价格十分昂贵。目前，氙气已经广泛用于国民经济各个领域，包括电子、光电源工业、气体激光器和等离子流等。用氙气充的灯泡与相同功率的充氩灯泡相比具有发光率高、体积小、寿命长、省电等优点。氙气也被用作屏蔽X射线。此外，在原子核反应堆和高能物理方面也有很多用途。氙气不但在民用领域得到了广泛应用，在国防、科研等领域也具有意义深远的应用。本专利技术装置可实现液氙的循环使用，通过将液氙使用场合中的剩余液氙直接输送回真空储槽；或是剩余液氙加压后通过斯特林制冷机过冷，过冷后液氙与来自真空储槽液氙混合，与GM制冷机一起，为蒸发氙气液化提供冷量；或是剩余液氙加压后直接与来自真空储槽液氙混合，与GM制冷机一起，为蒸发氙气液化提供冷量，上述三种方式减少稀有气体氙的损失，本专利技术装置还可以利用液氮冷井，将瓶装氙气纯化，纯化后氙气既可作为系统氙气补充，也可以调整液氙出真空储槽压力。
技术实现思路
本专利技术公开了一种液氙冷却、氙气再液化技术及撬装装置，本专利技术将液氙使用场合中的剩余液氙直接输送回真空储槽；或是剩余液氙加压后通过斯特林制冷机过冷，过冷后液氙与来自真空储槽液氙混合，与GM制冷机一起，为蒸发氙气液化提供冷量；或是剩余液氙加压后直接与来自真空储槽液氙混合，与GM制冷机一起，为原料氙气蒸发氙气液化提供冷量；本专利技术装置还可以利用液氮冷井，将瓶装氙气纯化，纯化后氙气既可作为系统氙气补充，也可以调整液氙出真空储槽压力。本专利技术装置可实现液氙的循环使用，减少了贵重稀有气体氙的损失。为实现本专利技术的目的：一种液氙冷却、氙气再液化撬装装置，该装置将液氙使用场合蒸发氙气和剩余液氙作为原料，生产循环液氙，所述液氙使用场合剩余液氙出口连接剩余液氙截止阀进口，剩余液氙截止阀出口分别连接回真空贮槽截止阀进口、压缩泵进口截止阀进口，回真空贮槽截止阀出口连接真空贮槽进液口，压缩泵进口截止阀出口连接压缩泵进口，剩余液氙截止阀出口与回真空贮槽截止阀进口之间设置温度计和压力表，所述压缩泵出口分别连接截止阀进口、换热器热端进口，所述压缩泵出口与截止阀进口之间设置温度计和压力表，截止阀出口分别连接出真空储槽液氙截止阀出口和换热器冷端进口，出真空储槽液氙截止阀进口连接真空储槽出液口。作为优选：所述换热器热端出口分别连接过滤器进口、截止阀进口。换热器冷端进口连接截止阀出口，截止阀进口连接斯特林制冷机冷头出口。换热器冷端出口连接斯特林制冷机冷端进口，所述过滤器出口和截止阀出口共同连接出真空储槽液氙截止阀出口、换热器冷端进口。过滤器和截止阀共同出口设置温度计。换热器热端出口分别连接换热器冷端出口、真空贮槽进液截止阀进口、液氙使用场合进液口。换热器热端进口分别连接液氙使用场合蒸发氙气出口、氙气截止阀出口。真空贮槽进液截止阀出口连接真空贮槽进液口。作为优选：所述换热器冷端进口分别连接出真空储槽液氙截止阀出口、过滤器出口、截止阀出口，出真空储槽液氙截止阀出口设置压力表，换热器冷端出口设置温度计，液氙使用场合蒸发氙气出口设置温度计，所述换热器冷端进口连接截止阀出口，截止阀进口连接GM制冷机冷头出口，GM制冷机冷头进口连接换热器冷端出口。作为优选：所述真空贮槽气体出口分别连接着氙气截止阀进口和截止阀出口，所述截止阀进口连接低温吸附器出口，低温吸附器进口连接截止阀出口，截止阀进口连接原料氙气出口。作为优选：所述低温吸附器放置于液氮杜瓦内。液氮罐出口连接液氮截止阀进口，液氮截止阀出口连接液氮杜瓦液氮进口，液氮杜瓦氮气出口分别连接氮气安全阀进口、氮气排空阀进口。氮气安全阀出口连接大气，氮气排空阀出口连接大气。一种液氙冷却、氙气再液化方法为：步骤1：启动前，需对整个装置管道抽真空，保证系统真空度不大于1Pa。抽真空完成后，关闭系统所有阀门。测试系统仪表，保证测量的准确性。步骤2：液氙使用场合使用液氙，蒸发氙气和剩余液氙作为本专利技术装置的循环原料主要来源。缓慢打开阀门，液氙使用场合的剩余液氙进入本专利技术装置。根据剩余液氙的温度和压力，存在两条流路：①当剩余液氙温度、压力变化较小时，缓慢打开阀门，剩余液氙回真空储槽；②当剩余液氙温度上升较大、压力减小较大时，阀门保持关闭，缓慢打开阀门，启动压缩泵，剩余液氙加压；步骤3：开启斯特林制冷机，打开阀门，为换热器提供冷量。加压剩余液氙出压缩机后，有两条流路：①当加压剩余液氙温度上升不大时，可缓慢打开阀门，部分加压剩余液氙不经过换热器，直接进入换热器冷端进口；②当加压剩余液氙温度上升显著时，保持阀门关闭，剩余液氙通过换热器热端冷却。步骤4：冷却后加压剩余液氙存在两条流路：①冷却后加压剩余液氙纯度合格，缓慢打开阀门，冷却后加压剩余液氙直接进入换热器冷端进口；②冷却后加压剩余液氙纯度下降，保持阀门关闭，冷却后加压剩余液氙通过低温过滤器纯化后直接进入换热器冷端进口。步骤5：，阀门（或者低温过滤器）出口设置温度计用来监控冷却后加压剩余液氙温度。缓慢打开阀门，真空储槽液氙，与冷却后加压剩余液氙（或者冷却后加压剩余液氙与经过阀门的加压液氙）汇流，进入换热器冷端进口。阀门出口温度计监控真空储槽液氙温度。步骤6：打开阀门，启动GM制冷机，给换热器提供冷量。真空储槽液氙，与冷却后加压剩余液氙（或者冷却后加压剩余液氙与经过阀门的加压液氙）的汇流液经过换热器冷却后从换热器冷端出口流出，出口温度由温度计计量。与此同时，液氙使用场合蒸发氙气（温度由温度计监测）进入换热器热端进口，冷却液化后出换热器热端出口。液氙使用场合蒸发氙气液化后与出换热器冷端出口的液氙汇流，而后分成两股流路：一股返回液氙使用场合；另一股进入真空储槽。需要指出，阀门控制进入真空储槽的液氙量，当液氙使用场合所需液氙量下降时，可增大阀门阀口开度，进入真空储槽的液氙量随着增大；反之，可减小阀门阀口开度直至关闭，以减小进入真空储槽的液氙量。步骤7：当需要补充系统液氙量时，打开阀门，原料氙气进入低温吸附器，纯化原料氙气。缓慢打开阀门和阀门，纯化后原料氙气分为两股，一股进入真空储槽，另一股通过阀门与液氙使用场合蒸发氙气汇流，共同进入换热器热端进口。步骤8：纯化后原料氙气进入真空储槽有两个作用：1.一方面真空储槽可作为氙气缓冲罐，缓冲来自原料钢瓶的高压氙气；2.可增加出真空储槽液氙的压力。本专利技术公开了一种液氙冷却、氙气再液化技术及撬装装置，本专利技术将液氙使用场合中的剩余液氙直接输送回真空储槽；或是剩余液氙加压后通过斯特林制冷机过冷，过冷后液氙与来自真空储槽液氙混合，与GM制冷机一起，为蒸发氙气液化提供冷量；或是剩余液氙加压后直接与来自真空储槽液氙混合，与GM制冷机一起，为蒸发氙气液化提供冷量；本专利技术装置还可以利用液氮冷井，将瓶装氙气纯化，纯化后氙气既可作为系统氙气补充，也可以调整液氙出真空储槽压力。本专利技术装置可实现液氙的循环使用，减少了贵重稀有气体氙的损失。...

【技术保护点】
1.一种液氙冷却、氙气再液化撬装装置，该装置将液氙使用场合蒸发氙气和剩余液氙作为原料，生产循环液氙,其特征在于所述液氙使用场合（1）剩余液氙出口连接剩余液氙截止阀（2）进口，剩余液氙截止阀（2）出口分别连接回真空贮槽截止阀（4）进口、压缩泵进口截止阀（3）进口，回真空贮槽截止阀（4）出口连接真空贮槽（35）进液口，压缩泵进口截止阀（3）出口连接压缩泵（5）进口，剩余液氙截止阀（2）出口与回真空贮槽截止阀（4）进口之间设置温度计（27）和压力表（28），所述压缩泵（5）出口分别连接截止阀（9）进口、换热器（8）热端进口，所述压缩泵（5）出口与截止阀（9）进口之间设置温度计（30）和压力表（29），截止阀（9）出口分别连接出真空储槽液氙截止阀（12）出口和换热器（14）冷端进口（37），出真空储槽液氙截止阀（12）进口连接真空储槽出液口。/n

【技术特征摘要】
1.一种液氙冷却、氙气再液化撬装装置，该装置将液氙使用场合蒸发氙气和剩余液氙作为原料，生产循环液氙,其特征在于所述液氙使用场合（1）剩余液氙出口连接剩余液氙截止阀（2）进口，剩余液氙截止阀（2）出口分别连接回真空贮槽截止阀（4）进口、压缩泵进口截止阀（3）进口，回真空贮槽截止阀（4）出口连接真空贮槽（35）进液口，压缩泵进口截止阀（3）出口连接压缩泵（5）进口，剩余液氙截止阀（2）出口与回真空贮槽截止阀（4）进口之间设置温度计（27）和压力表（28），所述压缩泵（5）出口分别连接截止阀（9）进口、换热器（8）热端进口，所述压缩泵（5）出口与截止阀（9）进口之间设置温度计（30）和压力表（29），截止阀（9）出口分别连接出真空储槽液氙截止阀（12）出口和换热器（14）冷端进口（37），出真空储槽液氙截止阀（12）进口连接真空储槽出液口。


2.根据权利要求1所述的液氙冷却、氙气再液化撬装装置，其特征在于所述换热器（8）热端出口分别连接过滤器（11）进口、截止阀（10）进口，换热器（8）冷端进口连接截止阀（7）出口，截止阀（7）进口连接斯特林制冷机（6）冷头出口，换热器（8）冷端出口连接斯特林制冷机（6）冷端进口，所述过滤器（11）和截止阀（10）共同出口连接出真空储槽液氙截止阀（12）出口、换热器（14）冷端进口（37），过滤器（11）出口和截止阀（10）共同出口设置温度计（34），换热器（14）热端出口（36）分别连接换热器（14）冷端出口（38）、真空贮槽进液截止阀（13）进口、液氙使用场合（1）进液口，换热器（14）热端进口（39）分别连接液氙使用场合（1）蒸发氙气出口、氙气截止阀（17）出口，真空贮槽进液截止阀（13）出口连接真空贮槽（35）进液口。


3.根据权利要求2所述的液氙冷却、氙气再液化撬装装置，其特征在于所述换热器（14）冷端进口（37）分别连接出真空储槽液氙截止阀（12）出口、过滤器（11）出口、截止阀（10）出口，出真空储槽液氙截止阀（12）出口设置压力表（33），换热器（14）冷端出口（38）设置温度计（31），液氙使用场合（1）蒸发氙气出口设置温度计（32），所述换热器（14）冷端进口连接截止阀（16）出口，截止阀（16）进口连接GM制冷机（15）冷头出口，GM制冷机（15）冷头进口连接换热器（14）冷端出口。


4.根据权利要求2所述的液氙冷却、氙气再液化撬装装置，其特征在于所述真空贮槽（35）气体出口分别连接着氙气截止阀（17）进口和截止阀（18）出口，所述截止阀（18）进口连接低温吸附器（21）出口，低温吸附器（21）进口连接截止阀（20）出口，截止阀（20）进口连接原料氙气（19）出口。


5.根据权利要求4所述的液氙冷却、氙气再液化撬装装置，其特征在于所述低温吸附器（21）放置于液氮杜瓦（26）内，液氮罐（22）出口连接液氮截止阀（23）进口，液氮截止阀（23）出口连接液氮杜瓦（26）液氮进口，液氮杜瓦（26）氮气出口分别连接氮气安全阀（25）进口、氮气排空阀（24）进口，氮气安全阀（25）出口连接大气，氮气排空阀（24）出口连接大气。


6.一种根据权利要求1-5任意一项权利要求所述的液氙冷却、氙气再液化方...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁士豪，朱程浩，何晖，李冬锋，李剑锋，康玉茹，包汉波，韩小磊，汪晗，孙潇，吴秀杰，蒋澎，孔芬霞，
申请(专利权)人：杭州制氧机集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33