CN104089183A - 氦循环、净化及储存系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氦循环、净化及储存系统，该系统包括用于向系统中注入氦气的压力气瓶、串接在压力气瓶的输出端上的抽气泵、串接在抽气泵的输出端的滤油过滤器、串接在滤油过滤器的输出端的低温过滤器、串接在低温过滤器的输出端的氢吸附器，氢吸附器的输出端通过输气管路输入待供应氦气的低温恒温器中，该系统还包括用于在低温恒温器停止工作时回收系统内氦气的储气罐，该储气罐的出气口连接在所述抽气泵的输入端，进气口连接在滤油过滤器与低温过滤器之间，本系统结构简单，通过本系统向低温恒温器中输送的氦气纯度高，冷却效果好，并通过储气罐可将氦气回收，提高了氦气的利用率。

Description

氦循环、净化及储存系统
技术领域
本发明涉及一种氦循环、净化及储存系统。
背景技术
氦气无色、无味、无臭，常温下为气态惰性气体。氦气作为现在已知物质中沸点最低的特殊气体，因为它的临界点相当低，又最接近于理想气体，常被应用在超低温技术、气体温度计、气体激光器以及氦气的光谱研究与特殊生产行业上。
在科研项目中现有的低温恒温器采用氦气进行降温冷却，而现有的氦气冷却系统存在如下问题，热交换后直接排入大气未能进行循环利用造成冷却成本高，而在冷却过程中管道内可能存在的杂质会随氦气进入低温制冷系统中，造成冷却效果的降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种纯度高、利用率高的氦气的循环、净化及储存系统。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种氦循环、净化及储存系统，所述系统包括：
压力气瓶，用于向所述系统中注入氦气；
抽气泵，所述抽气泵串接在所述压力气瓶的输出端上；
滤油过滤器，用于去除通入其内氦气中油类物质，所述滤油过滤器串接在所述抽气泵的输出端；
低温过滤器，用于过滤通入其内氦中杂质及有机物，所述低温过滤器串接在所述滤油过滤器的输出端；
氢吸附器，用于吸附通入其内氦中混杂的氢，所述氢吸附器串接在所述低温过滤器的输出端，所述氢吸附器的输出端通过输气管路输入待供应氦气的低温恒温器中，
所述系统还包括用于在所述低温恒温器停止工作时回收所述系统内氦气的储气罐，所述储气罐的出气口连接在所述抽气泵的输入端，所述储气罐的进气口连接在所述滤油过滤器与所述低温过滤器之间。
优选地，所述低温过滤器由液氮槽和设置在其内腔中的活性炭吸附器组成。
优选地，在所述储气罐的进气口端上还设有用于防止所述系统超压的安全阀。
优选地，所述抽气泵的周外侧还设有隔音箱。
优选地，所述系统中还设有用于监测系统内压力的若干压力表。
优选地，所述氢气吸附器为钯吸附器或铂吸附器。
进一步优选地，当需对所述系统进行抽真空时，将所述压力气瓶替换成真空泵。
进一步优选地，当需对所述系统进行检漏时，将所述压力气瓶替换成质谱检漏仪。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的氦循环、净化及储存系统，设备简单、易于操作，所提供的氦气纯度可达99.999％，通过循环利用，可降低冷却成本，同时可提高冷却效果。
附图说明
附图1为本发明的氦循环、净化及储存系统的结构示意图；
其中：1、压力气瓶；2、抽气泵；3、滤油过滤器；4、低温过滤器；41、液氮槽；42、活性炭吸附器；5、氢吸附器；6、储气罐；7、低温恒温器；81、82、83、84、85、86、87、88阀门；9、安全阀；10、隔音箱。
具体实施方式
下面结合附图来对本发明的技术方案作进一步的阐述。
参见图1所示，一种氦循环、净化及储存系统，该系统包括依次连接的压力气瓶1、抽气泵2、滤油过滤器3、低温过滤器4、氢气吸附器5，经过氢吸附器5后的氦气通过输气管路输入待供应氦气的低温恒温器7中。其中，压力气瓶1主要用于向系统内提供氦气；滤油过滤器3主要用于去除通过抽气泵2后的氦气中存在的油类物质；低温过滤器4主要用于去除通入其内的氦中可能存在的杂质、有机物类物质；氢吸附器5主要用于吸附氦中可能存在的氢。
参见图1所示，本系统还包括用于在低温恒温器7停止工作时回收系统内氦气的储气罐6，储气罐6的出气口连接在抽气泵2的输入端，进气口连接在滤油过滤器3与低温过滤器4之间。
在本实施例中，低温过滤器4由液氮槽41及位于其内腔中的活性炭吸附器42组成，通过低温过滤器4使得凝固点高于氦的杂质和有机物被凝固并被活性炭吸附器42吸附。通过低温过滤器4后的氦再经过氢吸附器5将氦中可能混合的氢进行吸附去除以确保向低温恒温器中提供的氦气的纯度，在本实施例中采用钯吸附器或铂吸附器作为氢吸附器5。
如图1所示，抽气泵2的周外侧还设有隔音箱10，以减少抽气泵2运行时引起的噪音污染。
如图1所示，在储气罐6的进气口端还安装有安全阀9，当系统内压力出现异常超过设定的高线时，安全阀9自动起跳，防止系统超压。
本系统使用前，需对系统进行抽真空、检漏。抽真空时，将阀门88关闭，其余阀门打开，将压力气瓶1拆卸下来，将真空泵安装在压力气瓶1所在位置，运行真空泵及抽气泵2，对系统进行抽真空，当系统处于真空状态时，停运真空泵与抽气泵2。而后进行系统检漏操作，将真空泵拆卸，将质谱检漏仪安装在真空泵所在位置，在本实施例中，主要采用氦质谱检漏仪或氢质谱检漏仪进行检漏，保持阀门88关闭、其余阀门打开，运行抽气泵2，通过质谱检漏仪及管道上的压力表观察系统中是否有漏点，如无漏点，则开始对系统注气。
向系统内注气。将阀门82、84、88关闭，其余阀门打开，打开压力气瓶1的出口阀，向系统内及低温恒温器7内注入氦气。当系统内的氦气量满足低温恒温器7的工作需求时，关闭压力气瓶1的出口阀，打开阀门81、82、83、85，关闭其余阀门，运行抽气泵2，将系统中的氦气输送至低温恒温器7内并进行循环利用。
在低温恒温器7运转过程中，系统向其输送的氦气量不能满足低温恒温器7的工作需求时，关闭阀门86、87、88，确认其余阀门打开，释放储气罐6内的氦气至系统中，调节系统内的氦气量以满足低温恒温器7的工作需求；当系统向低温恒温器7输送的氦气量超过低温恒温器7的工作需求时，关闭阀门84、87、88，确认其余阀门打开，使得低温恒温器7内多余的氦气回流至储气罐6内。
当低温恒温器7停止工作时，将阀门81、84、87、88关闭，其他阀门处于打开状态，运行抽气泵2，将低温恒温器7中的氦气回收至储气罐6内；而后再关闭阀门83，停运抽气泵2，使整个系统停运下来。
当系统输出的氦纯度下降时，需对系统进行过滤处理。过滤时，将压力气瓶1拆卸下来，更换成内腔中带螺纹管的液氦槽，通过液氦槽内的螺纹管的两个出口分别与阀门87、88两端出口的管道对接，打开阀门81、83、85、87、88，其余阀门关闭，启动抽气泵2，使低温恒温器7中的氦气在液氦槽的螺纹管内流通，通过与液氦槽内的液氦进行换热，将氦气中的杂质冷却下来，当系统输出的氦纯度恢复至99.999％时，可停运抽气泵2，将液氦槽重新更换成压力气瓶1，向低温恒温器7中供气。
综上所述，通过本发明的氦循环、净化及储存系统，结构简单，可防止其他杂质气体进入低温恒温装置内，降低冷却效果，通过储气罐可调节系统内的压力，并在低温恒温装置使用结束后，将氦气进行储存，提高了氦气的使用率。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种氦循环、净化及储存系统，其特征在于，所述系统包括：
压力气瓶，用于向所述系统中注入氦气；
抽气泵，所述抽气泵串接在所述压力气瓶的输出端上；
滤油过滤器，用于去除通入其内氦气中油类物质，所述滤油过滤器串接在所述抽气泵的输出端；
低温过滤器，用于过滤通入其内氦中杂质及有机物，所述低温过滤器串接在所述滤油过滤器的输出端；
氢吸附器，用于吸附通入其内氦中混杂的氢，所述氢吸附器串接在所述低温过滤器的输出端，所述氢吸附器的输出端通过输气管路输入待供应氦气的低温恒温器中，
所述系统还包括用于在所述低温恒温器停止工作时回收所述系统内氦气的储气罐，所述储气罐的出气口连接在所述抽气泵的输入端，所述储气罐的进气口连接在所述滤油过滤器与所述低温过滤器之间。
2.根据权利要求1所述的氦循环、净化及储存系统，其特征在于：所述低温过滤器由液氮槽和设置在其内腔中的活性炭吸附器组成。
3.根据权利要求1所述的氦循环、净化及储存系统，其特征在于：在所述储气罐的进气口端上还设有用于防止所述系统超压的安全阀。
4.根据权利要求1所述的氦循环、净化及储存系统，其特征在于：所述抽气泵的周外侧还设有隔音箱。
5.根据权利要求1所述的氦循环、净化及储存系统，其特征在于：所述系统中还设有用于监测系统内压力的若干压力表。
6.根据权利要求1所述的氦循环、净化及储存系统，其特征在于：所述氢吸附器为钯吸附器或铂吸附器。
7.根据权利要求1至6任一所述的氦循环、净化及储存系统，其特征在于：当需对所述系统进行抽真空时，将所述压力气瓶替换成真空泵。
8.根据权利要求1至6任一所述的氦循环、净化及储存系统，其特征在于：当需对所述系统进行检漏时，将所述压力气瓶替换成质谱检漏仪。
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