CN102425876B - 一种氦气循环冷却系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种氦气循环冷却系统，包括：氦气瓶、过滤减压单元、低压缓冲设备、增压装置、高压缓冲设备、待冷却设备和换热器，其中：所述氦气瓶的输出端经过所述过滤减压单元与低压缓冲设备氦气补给输入侧连接；所述换热器的冷气输出端与低压缓冲设备循环气体输入侧连接；所述低压缓冲设备、增压装置、高压缓冲设备依次连接对氦气并依次进行相应处理；所述待冷却设备热氦气输出端与所述换热器的气体输入端连接。本发明氦气在循环气路中循环使用，节约了氦气的使用量，降低了成本；所述氦气瓶设置为两个，一用一备保证了氦气的连续供应；气动阀和/或质量流量计的气体压力自检和压力调节，方便操作并提高调整及时性。
Description
技术领域
本发明涉及加工冷却技术领域，更具体地说，涉及一种氦气循环冷却系统。
背景技术
蓝宝石长晶是LED等器件常用的原材料之一，在进行蓝宝石长晶生产加工的过程中，需要对蓝宝石长晶设备的产热部位进行降温，例如，切割部位的温度在正常工作状态下可达到800℃以上，一般采用氦气进行降温。
现有的氦气降温冷却系统是氦气从氦气瓶中导出经过减压阀后与产热部位进行热交换，氦气带走热量后排入大气完成冷却。
然而，现有的氦气冷却系统至少存在如下缺点，由于氦气从高压氦气瓶中导出在进行了热交换以后排入大气未能循环利用而造成冷却成本高的问题，现有氦气冷却系统采用单瓶氦气供应模式，当氦气用尽时冷却系统需暂时停止工作进行氦气瓶更换，不能保证连续冷却。其次，现有进行氦气气路开/关操作均采用手动形式，在进行气路压力及温度调节时，由于不能及时自动调整，不仅给操作和加工带来了不便，且影响了蓝宝石长晶的加工质量。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种氦气循环冷却系统，以实现氦气冷却系统节约氦气、保证氦气连续供应和提高气流调整及时性的目的。
一种氦气循环冷却系统，包括：氦气瓶、过滤减压单元、低压缓冲设备、增压装置、高压缓冲设备、待冷却设备和换热器，其中：
所述氦气瓶的输出端经过所述过滤减压单元与低压缓冲设备氦气补给输入侧连接；
所述换热器的冷气输出端与低压缓冲设备循环气体输入侧连接；
所述低压缓冲设备、增压装置、高压缓冲设备依次连接对氦气并依次进行相应处理；
所述待冷却设备热氦气输出端与所述换热器的气体输入端连接。
为了完善上述方案：
所述氦气瓶设有两个，分别为第一氦气瓶和第二氦气瓶，所述第一氦气瓶和第二行氦气瓶气体输出端口分别与一过滤减压单元连接，其中一个氦气瓶进行当前供气，另一个备用。
所述过滤减压单元具体为按照氦气从所述氦气瓶中输出的方向依次连接的减压阀、压力表和过滤器。
所述系统还包括：
连接于所述低压缓冲设备与所述增压装置之间的压力传感器。
按照氦气从所述过滤减压单元到所述低压缓冲设备氦气补给输入侧的方向，在所述过滤减压单元和所述低压缓冲设备之间依次连接的补气阀和单向阀。
按照氦气从所述高压缓冲设备到所述待冷却设备输入侧的方向，依次连接于所述高压缓冲设备与所述待冷却设备之间的质量流量计和气动阀。
与所述质量流量计和气动阀组合并联的备用气动阀。
优选地：
所述补气阀具体为气动阀。
所述增压装置为增压泵。
所述低压缓冲设备和所述高压缓冲设备具体为低压缓冲罐和高压缓冲罐。
从上述的技术方案可以看出，将低压缓冲设备、增压装置、高压缓冲设备、待冷却设备和换热器组建为可重复利用的循环气路，所述氦气在经过低压缓冲、增压、高压缓冲、高温和换热冷却后在循环气路中循环使用，节约了氦气的使用量，降低了成本；所述氦气瓶设置为两个，一用一备保证了氦气的连续供应；所述系统中设置气动阀和/或质量流量计的气体压力自动检测及调整组合，不仅方便操作和加工并提高了气流调整的及时性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，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为本发明实施例公开的一种氦气循环冷却系统结构示意图；
图2为本发明又一实施例公开的一种氦气循环冷却系统结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种氦气循环冷却系统，以实现氦气冷却系统节约氦气、保证氦气连续供应和提高气流调整及时性的目的。
图1示出了一种氦气循环冷却系统，包括：
氦气瓶11、过滤减压单元12、低压缓冲设备13、增压装置14、高压缓冲设备15、待冷却设备16和换热器17，其中：
所述氦气瓶11的输出端经过所述过滤减压单元12与低压缓冲设备13氦气补给输入侧连接；
需要说明的是，所述过滤减压单元12具体为从所述氦气瓶11中输出的方向依次连接的减压阀、压力表和过滤器，当然上述组合形式并不局限。
所述换热器17的冷气输出端与低压缓冲设备13循环气体输入侧连接；
所述低压缓冲设备13、增压装置14、高压缓冲设备15依次连接并对氦气依次进行相应处理；
所述待冷却设备16热氦气输出端与所述换热器17的气体输入端连接。
该实施例将低压缓冲设备13、增压装置14、高压缓冲设备15、待冷却设备16和换热器17组建为可重复利用的循环气路，所述氦气在经过低压缓冲、增压、高压缓冲、高温和换热冷却后在循环气路中循环使用，节约了氦气的使用量，降低了成本。
图2示出了又一种氦气循环冷却系统，包括：两个氦气瓶，包括：第一氦气瓶21和第二氦气瓶22，所述第一氦气瓶21和第二氦气瓶22气体输出端口分别与一过滤减压单元连接，其中一个氦气瓶进行当前供气，另一个备用，图中所标识的是第一氦气瓶21进行供气，第二氦气瓶22备用。
如图所示：
在所述氦气瓶(以第一氦气瓶21为例)与过滤减压单元(所述低压缓冲设备具体为从所述氦气瓶21中输出的方向依次连接的减压阀211、压力表212和过滤器213，并在第一氦气瓶和第二氦气瓶气体输出口出安装有压力表、过滤器GF和开关阀HPG，以便更为精确控制进行压力和气路流畅：
打开第一氦气瓶21中开关阀及其连接的HPI(L)阀，氦气流过垫片式过滤器GF(L)(垫片式过滤器)，减压阀211入口端，经过减压后向低压缓冲设备24补充氦气。当第一氦气瓶21氦气用完(在循环过程中会有气体泄露或损耗，以及通路氦气的整体更换)后，关闭第一氦气瓶21开关阀和连接的HPI(L)阀，打开第二氦气瓶22的开关及其连接的HPI(R)阀，继续进入减压阀211入口端，从而保证了气源的连续供应。
按照氦气从所述过滤减压单元到所述低压缓冲设备24氦气补给输入侧的方向，在所述过滤减压单元与低压缓冲设备24之间依次连接的补气阀214单向阀215、所述补气阀214和单向阀215，上述阀门与连接于所述低压缓冲设备24与增压装置25之间的压力传感器216配合使用：
当压力传感器216压力值低于设定的下限压力值时，所述补气阀214打开进行氦气的补充，直至压力传感器216压力值高于上限设定值后关闭，从而保证循环系统内氦气充足。
按照氦气从高压缓冲设备26到所述待冷却设备27输入侧的方向，依次连接于所述高压缓冲设备26与所述待冷却设备27之间的质量流量计217和动阀218从图中可见与所述质量流量计217气动阀218和并联的备用气动阀219。
所述质量流量计217以实时检测流量及配合气动阀218调节流量，可以根据待冷却设备27运行不同阶段自动调整氦气流量，使操作人员操作更简单方便；
所述换热器28的冷气输出端与低压缓冲设备24循环气体输入侧连接。
需要说明的是，在本实施例中：
阀门、阀件可选择VCR卡套接头以提高密封性及不锈钢316L材质以提高表面光洁度；
所述增压装置为增压泵。
所述低压缓冲设备和所述高压缓冲设备具体为低压缓冲罐和高压缓冲罐。
当然，上述具体实现形式作为优选，在本实施例中的系统中选用，但并不局限于上述列举形式，即可根据实际系统组件形式进行调整和替换。
综上所述：
本发明实施例将低压缓冲设备、增压装置、高压缓冲设备、待冷却设备和换热器组建为可重复利用的循环气路，所述氦气在经过低压缓冲、增压、高压缓冲、高温和换热冷却后在循环气路中循环使用，节约了氦气的使用量，降低了成本；所述氦气瓶设置为两个，一用一备保证了氦气的连续供应；所述系统中设置气动阀和/或质量流量计的气体压力自动检测及调整组合，不仅方便操作和加工并提高了气流调整的及时性。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种氦气循环冷却系统，其特征在于，包括：氦气瓶、过滤减压单元、低压缓冲设备、增压装置、高压缓冲设备、质量流动计、气动阀、待冷却设备和换热器，其中：
所述氦气瓶的输出端经过所述过滤减压单元与低压缓冲设备氦气补给输入侧连接；
所述换热器的冷气输出端与低压缓冲设备循环气体输入侧连接；
所述低压缓冲设备、增压装置、高压缓冲设备依次连接对氦气并依次进行相应处理；
所述待冷却设备热氦气输出端与所述换热器的气体输入端连接；
所述质量流动计和气动阀按照氦气从所述高压缓冲设备到所述待冷却设备输入侧的方向，依次连接于所述高压缓冲设备与所述待冷却设备之间；
所述氦气瓶设有两个，分别为第一氦气瓶和第二氦气瓶，所述第一氦气瓶和第二行氦气瓶气体输出端口分别与一过滤减压单元连接，其中所述第一氦气瓶进行当前供气，所述第二氦气瓶备用。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述过滤减压单元具体为按照氦气从所述氦气瓶中输出的方向依次连接的减压阀、压力表和过滤器。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：连接于所述低压缓冲设备与所述增压装置之间的压力传感器。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，还包括：按照氦气从所述过滤减压单元到所述低压缓冲设备氦气补给输入侧的方向，在所述过滤减压单元和所述低压缓冲设备之间依次连接的补气阀和单向阀。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述补气阀具体为气动阀。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括与所述质量流量计和气动阀组合并联的备用气动阀。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述增压装置为增压泵。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述低压缓冲设备具体为低压缓冲罐；所述高压缓冲设备具体为高压缓冲罐。
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