CN109718631A - 一种组件式吸附解吸装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种组件式吸附解吸装置，包括壳体及位于壳体内部的吸附柱单元；吸附柱单元包括N级相互串联且并排设置的吸附柱；各吸附柱外壁缠绕加热丝；各吸附柱柱体上开有进气口与出气口，进气口和出气口均位于柱体的一端；相邻两个吸附柱中，上一级吸附柱的出气口与下一级吸附柱的进气口连通；第一级吸附柱的进气口及第N级吸附柱的出气口通过气管与外界连通；还包括与加热丝连接并设置于壳体上的插座。解决了现有的吸附柱加热效率低、产品化程度较低、集成在氙富集系统中造成的体积大、成本高等的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种组件式吸附解吸装置，可应用于大气氙取样系统中。
背景技术
空气中稀有气体氙的体积分数为8.7×10-8(V/V)，其中放射性氙同位素的含量更低，难以直接分析。放射性气体氙取样是从环境大气中分离富集氙同位素，并使其达到氙分析仪器的定量检测灵敏度及放射性测量仪器对放射性氙同位素含量的要求，因此必须从大量的空气中将氙高效浓缩到一个很小的体积中。
常规浓缩过程中一般采用不同规格的吸附柱常温吸附高温解吸，实现逐级浓缩。现有的吸附柱的结构通常为直通的圆柱体，进气口和出气口处于柱子的两端。在使用时，需要将其置于特制的可控恒温腔体中，目的是执行解吸功能时，可以将柱内的吸附剂迅速加热至设定温度；同时吸附柱腔体需具备良好的散热功能，目的是便于吸附柱在室温下执行下一个吸附流程。
该结构具有以下缺点：
1、通过腔体加热，能耗较大且要使柱内吸附剂受热均匀耗时较长；
2、散热时腔体需装备较好的热风排散系统，成本高；
3、进气口和出气口分处柱子两端，在系统集成时，不利于外部气路的连接，且因一级吸附柱的体积较大，使得可控恒温箱的体积更大，在系统集成时，导致系统体积大；
4、产品化程度较低。
发明内容
为了解决现有的吸附柱加热效率低、产品化程度较低、集成在氙富集系统中造成的体积大、成本高等的问题，本发明提供一种组件式吸附解吸装置。
本发明的技术解决方案是提供一种组件式吸附解吸装置，其特殊之处在于：包括壳体及位于壳体内部的吸附柱单元；
上述吸附柱单元包括N级相互串联且并排设置的吸附柱；
各吸附柱外壁缠绕加热丝；各吸附柱柱体上开有进气口与出气口，所述进气口和出气口均位于柱体的一端；相邻两个吸附柱中，上一级吸附柱的出气口与下一级吸附柱的进气口连通；
第一级吸附柱的进气口及第N级吸附柱的出气口通过气管与外界连通；
还包括与加热丝连接并设置于壳体上的插座。
进一步地，上述壳体包括内壳体及包裹内壳体的外壳体；内壳体与外壳体之间设有隔热组件；上述吸附柱单元位于内壳体内部。
进一步地，该组件式吸附解吸装置还包括设置在外壳体内部内壳体外部的降温装置；降温装置与插座连接。
上述进气口上连接有进气管，上述进气管位于柱体内部且进气管的端部靠近柱体的底部。
进一步地，外壳内沿长度方向的一端部设有第一端板与第二端板，上述降温装置位于第一端板与第二端板之间，上述第二端板靠近内箱体设置，为了能够快速降温，第二端板上开有出风口，内箱体与上述出风口相对的侧壁上开有第一窗口，上述降温装置为电风扇。
进一步地，第一窗口上设置有能够开合的第二挡板；
内箱盖开有第二窗口，第二窗口上设置有能够开合的第一挡板；
上部外壳体上开有与第二窗口相通的第三窗口；
电风扇开启，热空气扰动，会掀起内箱盖第二窗口上的第一挡板，热空气散出并从外箱的第三窗口排出；电风扇不启动时，第一挡板自动密封第二窗口。
进一步地，为了便于组合安装，外壳体包括上部外壳体与下部外壳体，上部外壳体与下部外壳体以可拆卸的方式相互扣合；
内壳体包括内箱体及内箱盖，吸附柱单元位于内箱体内部，内箱盖以可拆卸的方式扣合在内箱体的开口部。
进一步地，为了实时采集主体温度，该组件式吸附解吸装置还包括设置于加热丝与柱体之间的温度传感器。
进一步地，为了提高氙的富集效率，吸附柱柱体内填充碳分子筛。
进一步地，碳分子筛为圆柱体颗粒，碳分子筛的直径为1.3～1.8mm，碳分子筛的高度为2.5mm。
本发明的有益效果是：
1、本发明结构简单体积小，集成在氙富集系统中使得整个系统结构更为紧凑，且易于实现组件的产品化，便于后期的整体性维护。
进气口与出气口同处柱体一端，便于碳分子筛填充柱在应用系统中的集成，使氙富集气路连接更为整齐、方便；N级填充柱相互串联，保证实施吸附解吸的同时减小体积。
2、加热散热效率高；
加热丝直接缠绕于碳分子筛填充柱外壁，较采用传统的炉腔结构，加热效率更高；加热丝与柱子的接触，直接增加了散热面积，提高降温速率；降温时，开启电风扇进一步提高降温速率。
3、采用一种经过性能筛选的碳分子筛作为吸附剂，氙的富集效率大幅提高。
附图说明
图1为本发明结构爆炸图；
图中附图标记为：
1-上部外壳体，2-沉头螺钉，3-电风扇，4-第一端板，5-第二端板，6-隔热棉，7-第二挡板，8-下部外壳体，9-插座，11-内箱体，12-加热丝，16-盘头螺钉，17-吸附柱单元，18-内箱盖，19-第一挡板，21-第三窗口。
图2为本发明吸附柱单元结构示意图；
图中附图标记为：71-进气口，72-出气口，73-进气管。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步的描述。
从图1可以看出，本发明组件式吸附解吸装置包括外壳体、内壳体及吸附柱单元17，外壳体包括上部外壳体1及与上部外壳体1相互扣合的下部外壳体8，二者扣合后用沉头螺钉2紧固。内壳体包括内箱体11与内箱盖18，内箱盖18扣合在内箱体11上，并通过盘头螺钉16紧固。内壳体设置于外壳体内部，且二者之间设置有隔热棉6。
吸附柱单元17包括N级相互串联的吸附柱，N级相互串联的吸附柱并排设置于内箱体11内，在各个吸附柱的同一端设置有进气口71与出气口72，进气口71上连接有进气管73，进气管73位于柱体内部且进气管73的端部靠近柱体的底部，相邻两个吸附柱中上一级吸附柱的出气口72与下一级吸附柱的进气口71连通；第一级吸附柱的进气口及第N级吸附柱的出气口通过气管与外界连通。
各吸附柱外壁缠绕加热丝12，外壳体上设有与加热丝连接的插座9(该插座9同时与下述的电风扇连接)；同时为了加速散热，在沿外壳体内部长度方向的一端设置第二端板5及第一端板4，在第二端板5及第一端板4之间安装电风扇3，第二端板5靠近内箱体11，且第二端板5上开有出风口，内箱体11相对于出风口的位置处开有第一窗口，降温时，开启电风扇，冷却气流通过第一窗口进入内箱体11，对柱体降温。在第一窗口上还可以安装第二挡板7，降温时，冷却气流将第二挡板7掀起，关闭电风扇时，第二挡板7自动落下，对第一窗口密封。在内箱盖18上开有第二窗口，该第二窗口上安装有能够开合的第一挡板19，上部外壳体1上开有与第二窗口相通的第三窗口21，电风扇开启，热空气扰动，会掀起内箱盖18第二窗口上的第一挡板19，热空气散出并从第三窗口21排出；电风扇不启动时，第一挡板19自动密封第二窗口。
在柱体与加热丝之间设有温度传感器，利用该温度传感器便可以实时监测柱体温度。
为了提高氙的富集效率，该吸附柱柱体内填充碳分子筛，碳分子筛为圆柱体颗粒，碳分子筛的直径为1.3～1.8mm，碳分子筛的高度为2.5mm。
Claims (9)
1.一种组件式吸附解吸装置，其特征在于：包括壳体及位于壳体内部的吸附柱单元(17)；
所述吸附柱单元(17)包括N级相互串联且并排设置的吸附柱；
各吸附柱外壁缠绕加热丝(12)；各吸附柱柱体上开有进气口(71)与出气口(72)，所述进气口(71)和出气口(72)均位于柱体的一端；相邻两个吸附柱中，上一级吸附柱的出气口(72)与下一级吸附柱的进气口(71)连通；
第一级吸附柱的进气口(71)及第N级吸附柱的出气口(72)通过气管与外界连通；
还包括与加热丝(12)连接并设置于壳体上的插座(9)。
2.根据权利要求1所述的组件式吸附解吸装置，其特征在于：所述壳体包括内壳体及包裹内壳体的外壳体；内壳体与外壳体之间设有隔热组件；所述吸附柱单元(17)位于内壳体内部。
3.根据权利要求2所述的组件式吸附解吸装置，其特征在于：还包括设置在外壳体内部内壳体外部的降温装置；降温装置与插座(9)连接；
所述进气口(71)上连接有进气管(73)，所述进气管(73)位于柱体内部且进气管(73)的端部靠近柱体的底部。
4.根据权利要求3所述的组件式吸附解吸装置，其特征在于：所述降温装置为电风扇(3)，外壳内沿长度方向的一端部设有第一端板(4)与第二端板(5)，所述电风扇(3)位于第一端板(4)与第二端板(5)之间；
所述第二端板(5)靠近内箱体设置，第二端板(5)上开有出风口，内箱体与所述出风口相对的侧壁上具有第一窗口。
5.根据权利要求4所述的组件式吸附解吸装置，其特征在于：第一窗口上设置有能够开合的第二挡板(7)；
内箱盖开有第二窗口，第二窗口上设置有能够开合的第一挡板(19)；
外壳体上开有与第二窗口相通的第三窗口(21)。
6.根据权利要求5所述的组件式吸附解吸装置，其特征在于：外壳体包括上部外壳体(1)与下部外壳体(8)，上部外壳体(1)与下部外壳体(8)以可拆卸的方式相互扣合；
内壳体包括内箱体(11)及内箱盖(18)，吸附柱单元(17)位于内箱体(11)内部，内箱盖(18)以可拆卸的方式扣合在内箱体(11)的开口部。
7.根据权利要求1所述的组件式吸附解吸装置，其特征在于：还包括设置于加热丝(12)与吸附柱体之间的温度传感器。
8.根据权利要求1-7任一所述的组件式吸附解吸装置，其特征在于：吸附柱柱体内填充碳分子筛。
9.根据权利要求8所述的组件式吸附解吸装置，其特征在于：碳分子筛为圆柱体颗粒，碳分子筛的直径为1.3～1.8mm，碳分子筛的高度为2.5mm。
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