氦循環(huán)、凈化及儲(chǔ)存系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種氦循環(huán)、凈化及儲(chǔ)存系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于向系統(tǒng)中注入氦氣的壓力氣瓶、串接在壓力氣瓶的輸出端上的抽氣泵、串接在抽氣泵的輸出端的濾油過(guò)濾器、串接在濾油過(guò)濾器的輸出端的低溫過(guò)濾器、串接在低溫過(guò)濾器的輸出端的氫吸附器，氫吸附器的輸出端通過(guò)輸氣管路輸入待供應(yīng)氦氣的低溫恒溫器中，該系統(tǒng)還包括用于在低溫恒溫器停止工作時(shí)回收系統(tǒng)內(nèi)氦氣的儲(chǔ)氣罐，該儲(chǔ)氣罐的出氣口連接在所述抽氣泵的輸入端，進(jìn)氣口連接在濾油過(guò)濾器與低溫過(guò)濾器之間，本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通過(guò)本系統(tǒng)向低溫恒溫器中輸送的氦氣純度高，冷卻效果好，并通過(guò)儲(chǔ)氣罐可將氦氣回收，提高了氦氣的利用率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】氦循環(huán)、凈化及儲(chǔ)存系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種氦循環(huán)、凈化及儲(chǔ)存系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 氦氣無(wú)色、無(wú)味、無(wú)臭，常溫下為氣態(tài)惰性氣體。氦氣作為現(xiàn)在已知物質(zhì)中沸點(diǎn)最 低的特殊氣體，因?yàn)樗呐R界點(diǎn)相當(dāng)?shù)?，又最接近于理想氣體，常被應(yīng)用在超低溫技術(shù)、氣 體溫度計(jì)、氣體激光器以及氦氣的光譜研究與特殊生產(chǎn)行業(yè)上。
[0003] 在科研項(xiàng)目中現(xiàn)有的低溫恒溫器采用氦氣進(jìn)行降溫冷卻，而現(xiàn)有的氦氣冷卻系統(tǒng) 存在如下問(wèn)題，熱交換后直接排入大氣未能進(jìn)行循環(huán)利用造成冷卻成本高，而在冷卻過(guò)程 中管道內(nèi)可能存在的雜質(zhì)會(huì)隨氦氣進(jìn)入低溫制冷系統(tǒng)中，造成冷卻效果的降低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種純度高、利用率高的氦氣的循環(huán)、凈化及儲(chǔ)存系統(tǒng)。
[0005] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種氦循環(huán)、凈化及儲(chǔ)存系統(tǒng)，所述 系統(tǒng)包括：
[0006] 壓力氣瓶，用于向所述系統(tǒng)中注入氦氣；
[0007] 抽氣泵，所述抽氣泵串接在所述壓力氣瓶的輸出端上；
[0008] 濾油過(guò)濾器，用于去除通入其內(nèi)氦氣中油類(lèi)物質(zhì)，所述濾油過(guò)濾器串接在所述抽 氣泵的輸出端；
[0009] 低溫過(guò)濾器，用于過(guò)濾通入其內(nèi)氦中雜質(zhì)及有機(jī)物，所述低溫過(guò)濾器串接在所述 濾油過(guò)濾器的輸出端；
[0010] 氫吸附器，用于吸附通入其內(nèi)氦中混雜的氫，所述氫吸附器串接在所述低溫過(guò)濾 器的輸出端，所述氫吸附器的輸出端通過(guò)輸氣管路輸入待供應(yīng)氦氣的低溫恒溫器中，
[0011] 所述系統(tǒng)還包括用于在所述低溫恒溫器停止工作時(shí)回收所述系統(tǒng)內(nèi)氦氣的儲(chǔ)氣 罐，所述儲(chǔ)氣罐的出氣口連接在所述抽氣泵的輸入端，所述儲(chǔ)氣罐的進(jìn)氣口連接在所述濾 油過(guò)濾器與所述低溫過(guò)濾器之間。
[0012] 優(yōu)選地，所述低溫過(guò)濾器由液氮槽和設(shè)置在其內(nèi)腔中的活性炭吸附器組成。
[0013] 優(yōu)選地，在所述儲(chǔ)氣罐的進(jìn)氣口端上還設(shè)有用于防止所述系統(tǒng)超壓的安全閥。
[0014] 優(yōu)選地，所述抽氣泵的周外側(cè)還設(shè)有隔音箱。
[0015] 優(yōu)選地，所述系統(tǒng)中還設(shè)有用于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)壓力的若干壓力表。
[0016] 優(yōu)選地，所述氫氣吸附器為鈀吸附器或鉬吸附器。
[0017] 進(jìn)一步優(yōu)選地，當(dāng)需對(duì)所述系統(tǒng)進(jìn)行抽真空時(shí)，將所述壓力氣瓶替換成真空泵。
[0018] 進(jìn)一步優(yōu)選地，當(dāng)需對(duì)所述系統(tǒng)進(jìn)行檢漏時(shí)，將所述壓力氣瓶替換成質(zhì)譜檢漏儀。
[0019] 由于上述技術(shù)方案的運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明的氦循 環(huán)、凈化及儲(chǔ)存系統(tǒng)，設(shè)備簡(jiǎn)單、易于操作，所提供的氦氣純度可達(dá)99. 999%，通過(guò)循環(huán)利 用，可降低冷卻成本，同時(shí)可提高冷卻效果。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020] 附圖1為本發(fā)明的氦循環(huán)、凈化及儲(chǔ)存系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 其中：1、壓力氣瓶；2、抽氣泵；3、濾油過(guò)濾器；4、低溫過(guò)濾器；41、液氮槽；42、活 性炭吸附器；5、氫吸附器；6、儲(chǔ)氣罐；7、低溫恒溫器；81、82、83、84、85、86、87、88閥門(mén)；9、 安全閥；10、隔音箱。

【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖來(lái)對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的闡述。
[0023] 參見(jiàn)圖1所示，一種氦循環(huán)、凈化及儲(chǔ)存系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括依次連接的壓力氣瓶1、 抽氣泵2、濾油過(guò)濾器3、低溫過(guò)濾器4、氫氣吸附器5,經(jīng)過(guò)氫吸附器5后的氦氣通過(guò)輸氣管 路輸入待供應(yīng)氦氣的低溫恒溫器7中。其中，壓力氣瓶1主要用于向系統(tǒng)內(nèi)提供氦氣；濾油 過(guò)濾器3主要用于去除通過(guò)抽氣泵2后的氦氣中存在的油類(lèi)物質(zhì)；低溫過(guò)濾器4主要用于 去除通入其內(nèi)的氦中可能存在的雜質(zhì)、有機(jī)物類(lèi)物質(zhì)；氫吸附器5主要用于吸附氦中可能 存在的氫。
[0024] 參見(jiàn)圖1所示，本系統(tǒng)還包括用于在低溫恒溫器7停止工作時(shí)回收系統(tǒng)內(nèi)氦氣的 儲(chǔ)氣罐6,儲(chǔ)氣罐6的出氣口連接在抽氣泵2的輸入端，進(jìn)氣口連接在濾油過(guò)濾器3與低溫 過(guò)濾器4之間。
[0025] 在本實(shí)施例中，低溫過(guò)濾器4由液氮槽41及位于其內(nèi)腔中的活性炭吸附器42組 成，通過(guò)低溫過(guò)濾器4使得凝固點(diǎn)高于氦的雜質(zhì)和有機(jī)物被凝固并被活性炭吸附器42吸 附。通過(guò)低溫過(guò)濾器4后的氦再經(jīng)過(guò)氫吸附器5將氦中可能混合的氫進(jìn)行吸附去除以確保 向低溫恒溫器中提供的氦氣的純度，在本實(shí)施例中采用鈀吸附器或鉬吸附器作為氫吸附器 5 〇
[0026] 如圖1所示，抽氣泵2的周外側(cè)還設(shè)有隔音箱10,以減少抽氣泵2運(yùn)行時(shí)引起的噪 首污染。
[0027] 如圖1所示，在儲(chǔ)氣罐6的進(jìn)氣口端還安裝有安全閥9,當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)壓力出現(xiàn)異常超 過(guò)設(shè)定的高線(xiàn)時(shí)，安全閥9自動(dòng)起跳，防止系統(tǒng)超壓。
[0028] 本系統(tǒng)使用如，需對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行抽真空、檢漏。抽真空時(shí)，將閥門(mén)88關(guān)閉，其余閥門(mén) 打開(kāi)，將壓力氣瓶1拆卸下來(lái)，將真空泵安裝在壓力氣瓶1所在位置，運(yùn)行真空泵及抽氣泵 2,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行抽真空，當(dāng)系統(tǒng)處于真空狀態(tài)時(shí)，停運(yùn)真空泵與抽氣泵2。而后進(jìn)行系統(tǒng)檢漏 操作，將真空泵拆卸，將質(zhì)譜檢漏儀安裝在真空泵所在位置，在本實(shí)施例中，主要采用氦質(zhì) 譜檢漏儀或氫質(zhì)譜檢漏儀進(jìn)行檢漏，保持閥門(mén)88關(guān)閉、其余閥門(mén)打開(kāi)，運(yùn)行抽氣泵2,通過(guò) 質(zhì)譜檢漏儀及管道上的壓力表觀(guān)察系統(tǒng)中是否有漏點(diǎn)，如無(wú)漏點(diǎn)，則開(kāi)始對(duì)系統(tǒng)注氣。
[0029] 向系統(tǒng)內(nèi)注氣。將閥門(mén)82、84、88關(guān)閉，其余閥門(mén)打開(kāi)，打開(kāi)壓力氣瓶1的出口閥， 向系統(tǒng)內(nèi)及低溫恒溫器7內(nèi)注入氦氣。當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)的氦氣量滿(mǎn)足低溫恒溫器7的工作需求時(shí)， 關(guān)閉壓力氣瓶1的出口閥，打開(kāi)閥門(mén)81、82、83、85，關(guān)閉其余閥門(mén)，運(yùn)行抽氣泵2，將系統(tǒng)中 的氦氣輸送至低溫恒溫器7內(nèi)并進(jìn)行循環(huán)利用。
[0030] 在低溫恒溫器7運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，系統(tǒng)向其輸送的氦氣量不能滿(mǎn)足低溫恒溫器7的工 作需求時(shí)，關(guān)閉閥門(mén)86、87、88，確認(rèn)其余閥門(mén)打開(kāi)，釋放儲(chǔ)氣罐6內(nèi)的氦氣至系統(tǒng)中，調(diào)節(jié) 系統(tǒng)內(nèi)的氦氣量以滿(mǎn)足低溫恒溫器7的工作需求；當(dāng)系統(tǒng)向低溫恒溫器7輸送的氦氣量超 過(guò)低溫恒溫器7的工作需求時(shí)，關(guān)閉閥門(mén)84、87、88，確認(rèn)其余閥門(mén)打開(kāi)，使得低溫恒溫器7 內(nèi)多余的氦氣回流至儲(chǔ)氣罐6內(nèi)。
[0031] 當(dāng)?shù)蜏睾銣仄?停止工作時(shí)，將閥門(mén)81、84、87、88關(guān)閉，其他閥門(mén)處于打開(kāi)狀態(tài)， 運(yùn)行抽氣泵2,將低溫恒溫器7中的氦氣回收至儲(chǔ)氣罐6內(nèi)；而后再關(guān)閉閥門(mén)83,停運(yùn)抽氣 泵2,使整個(gè)系統(tǒng)停運(yùn)下來(lái)。
[0032] 當(dāng)系統(tǒng)輸出的氦純度下降時(shí)，需對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行過(guò)濾處理。過(guò)濾時(shí)，將壓力氣瓶1拆卸 下來(lái)，更換成內(nèi)腔中帶螺紋管的液氦槽，通過(guò)液氦槽內(nèi)的螺紋管的兩個(gè)出口分別與閥門(mén)87、 88兩端出口的管道對(duì)接，打開(kāi)閥門(mén)81、83、85、87、88，其余閥門(mén)關(guān)閉，啟動(dòng)抽氣泵2，使低溫 恒溫器7中的氦氣在液氦槽的螺紋管內(nèi)流通，通過(guò)與液氦槽內(nèi)的液氦進(jìn)行換熱，將氦氣中 的雜質(zhì)冷卻下來(lái)，當(dāng)系統(tǒng)輸出的氦純度恢復(fù)至99. 999%時(shí)，可停運(yùn)抽氣泵2,將液氦槽重新 更換成壓力氣瓶1，向低溫恒溫器7中供氣。
[0033] 綜上所述，通過(guò)本發(fā)明的氦循環(huán)、凈化及儲(chǔ)存系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可防止其他雜質(zhì)氣 體進(jìn)入低溫恒溫裝置內(nèi)，降低冷卻效果，通過(guò)儲(chǔ)氣罐可調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)的壓力，并在低溫恒溫裝 置使用結(jié)束后，將氦氣進(jìn)行儲(chǔ)存，提高了氦氣的使用率。
[〇〇34] 上述實(shí)施例只為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人 士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并加以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡根據(jù)本發(fā)明 精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種氦循環(huán)、凈化及儲(chǔ)存系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括： 壓力氣瓶，用于向所述系統(tǒng)中注入氦氣； 抽氣泵，所述抽氣泵串接在所述壓力氣瓶的輸出端上； 濾油過(guò)濾器，用于去除通入其內(nèi)氦氣中油類(lèi)物質(zhì)，所述濾油過(guò)濾器串接在所述抽氣泵 的輸出端； 低溫過(guò)濾器，用于過(guò)濾通入其內(nèi)氦中雜質(zhì)及有機(jī)物，所述低溫過(guò)濾器串接在所述濾油 過(guò)濾器的輸出端； 氫吸附器，用于吸附通入其內(nèi)氦中混雜的氫，所述氫吸附器串接在所述低溫過(guò)濾器的 輸出端，所述氫吸附器的輸出端通過(guò)輸氣管路輸入待供應(yīng)氦氣的低溫恒溫器中， 所述系統(tǒng)還包括用于在所述低溫恒溫器停止工作時(shí)回收所述系統(tǒng)內(nèi)氦氣的儲(chǔ)氣罐，所 述儲(chǔ)氣罐的出氣口連接在所述抽氣泵的輸入端，所述儲(chǔ)氣罐的進(jìn)氣口連接在所述濾油過(guò)濾 器與所述低溫過(guò)濾器之間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氦循環(huán)、凈化及儲(chǔ)存系統(tǒng)，其特征在于：所述低溫過(guò)濾器由液 氮槽和設(shè)置在其內(nèi)腔中的活性炭吸附器組成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氦循環(huán)、凈化及儲(chǔ)存系統(tǒng)，其特征在于：在所述儲(chǔ)氣罐的進(jìn)氣 口端上還設(shè)有用于防止所述系統(tǒng)超壓的安全閥。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氦循環(huán)、凈化及儲(chǔ)存系統(tǒng)，其特征在于：所述抽氣泵的周外側(cè) 還設(shè)有隔音箱。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氦循環(huán)、凈化及儲(chǔ)存系統(tǒng)，其特征在于：所述系統(tǒng)中還設(shè)有用 于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)壓力的若干壓力表。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氦循環(huán)、凈化及儲(chǔ)存系統(tǒng)，其特征在于：所述氫吸附器為鈀吸 附器或鉬吸附器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6任一所述的氦循環(huán)、凈化及儲(chǔ)存系統(tǒng)，其特征在于：當(dāng)需對(duì)所述 系統(tǒng)進(jìn)行抽真空時(shí)，將所述壓力氣瓶替換成真空泵。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至6任一所述的氦循環(huán)、凈化及儲(chǔ)存系統(tǒng)，其特征在于：當(dāng)需對(duì)所述 系統(tǒng)進(jìn)行檢漏時(shí)，將所述壓力氣瓶替換成質(zhì)譜檢漏儀。
【文檔編號(hào)】F17D3/01GK104089183SQ201410292661
【公開(kāi)日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月26日
【發(fā)明者】張磊 申請(qǐng)人:蘇州衡微儀器科技有限公司