CN111606310B - 一种可在线更换催化剂的氮气纯化器 - Google Patents

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Abstract

本发明属于气体纯化技术领域，具体涉及一种可在线更换催化剂的氮气纯化器，包括机架，所述机架上安装有纯化箱和还原箱，所述纯化箱和还原箱上均安装有进气口和排气口，所述纯化箱和还原箱之间还安装有两组以上的连通组，所述连通组连通纯化箱和还原箱，所述连通组内滑动安装有纯化筒，所述纯化筒可对连通组进行封堵，所述纯化筒上固定安装有连接杆，所述机架上还安装有运动机构，所述连接杆自由端穿过纯化箱外壁与运动机构活动连接。其可自动将纯化箱中被氧化的纯化芯换出，进行还原处理后，再将经过还原处理的纯化芯放入纯化箱中，从而避免了纯化芯表面被氧化结壳导致无法继续与纯化箱内气体进行反应的问题，提高纯化芯的利用率。

Description

一种可在线更换催化剂的氮气纯化器
技术领域
本发明属于气体纯化技术领域，具体涉及一种可在线更换催化剂的氮气纯化器。
背景技术
目前市场上的气体纯化筒，通常是用铝、镁、锆等“活泼金属”作为纯化芯，充当吸气剂。当氢气、氮气、惰性气体(氦、氖、氩、氪、氙)、还原性气体(砷化氢、磷化氢、氨气、硅化氢等)通过这些活泼金属时，其中的氧气、水、二氧化碳、一氧化碳被这些活泼金属吸收，气体得到纯化。
然而这些活泼金属都是固体，当固体的表面吸收含氧元素后，变成金属氧化物，在金属表面结成一层“壳”，这一层“壳”阻碍了固体内部的金属进一步吸收。
发明内容
本发明的目的是：旨在提供一种可在线更换催化剂的氮气纯化器，其可自动将纯化箱中被氧化的纯化芯换出，进行还原处理后，再将经过还原处理的纯化芯放入纯化箱中，从而避免了纯化芯表面被氧化结壳导致无法继续与纯化箱内气体进行反应的问题，提高纯化芯的利用率。
为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：
一种可在线更换催化剂的氮气纯化器，包括机架，所述机架上安装有纯化箱和还原箱，所述纯化箱和还原箱上均安装有进气口和排气口，所述纯化箱和还原箱之间还安装有两组以上的连通组，所述连通组连通纯化箱和还原箱，所述连通组内滑动安装有纯化筒，所述纯化筒可对连通组进行封堵，所述纯化筒上固定安装有连接杆，所述机架上还安装有运动机构，所述连接杆自由端穿过纯化箱外壁与运动机构活动连接。
进一步限定，所述纯化筒包括封头组和至少两个容纳管，所述封头组包括上封头、下封头和分隔头，所述分隔头固定连接两个容纳管，所述容纳管的外壁均匀开设有若干通孔，所述容纳管内放置有纯化芯，所述上封头和下封头分别位于纯化筒的上下两端，所述连接杆固定安装在上封头上，所述上封头、下封头和分隔头的外径尺寸与连通组的内径尺寸相匹配，所述纯化筒的长度尺寸的二分之一大于连通组的长度尺寸。这样的结构设计，可保证连通组在连通纯化箱和还原箱时，连通组内至少有一个封头，对纯化箱和还原箱进行分隔，不至于使得纯化箱和还原箱直接被连通，而导致纯化箱和还原箱内的气体相互混合。
进一步限定，所述封头组外壁开设有第二环形凹槽，所述第二环形凹槽内安装有密封圈。这样的结构设计，通过封堵头配合密封圈，对纯化箱和还原箱之间进行分割，减少纯化箱和还原箱之间通过直接连通的风险。
进一步限定，所述运动机构包括曲轴、电机和减速箱，所述电机和减速箱固定安装在机架上，所述电机通过减速箱与曲轴传动连接，所述曲轴包括主轴颈和两根以上的连杆轴颈，所述曲轴通过主轴颈转动安装在机架上，所述连杆轴颈上转动安装有曲柄臂，所述曲柄臂与连接杆自由端铰接。这样的结构设计，通过电机带动曲轴旋转，再通过曲柄臂带动连接杆上下移动，进而达到纯化筒在容纳管内上下移动，依次循环与纯化箱和还原箱内的气体接触的目的。
进一步限定，所有的所述连杆轴颈的轴心线均处于以主轴颈的轴心线为圆心的同一圆周上、且等间距分布。当连杆轴颈为两个时，即连通组为两组时，两根连杆轴颈的轴心线与主轴颈的轴心线的连线呈180°；当连杆轴颈为三个时，相邻两根连杆轴颈的轴心线与主轴颈的轴心线的连线呈120°；这样的结构设计，纯化筒在电机和曲轴的作用下，依次上下运动，且保证在运动过程中，纯化箱和还原箱内均保持有纯化芯，纯化箱和还原箱内的工作不会因为缺乏纯化芯而无法顺利进行。
进一步限定，每组所述连通组包括多个呈线性排列的连通管，所述连通管内均滑动安装有纯化筒，每组所述连通组内的纯化筒同步运动。这样的结构设计，可增加纯化筒的数量，使得每次在纯化箱或还原箱中反应的纯化芯更多，提高纯化效率。
进一步限定，同一组所述连通组内所有的纯化筒的连接杆之间安装有一根同步杆。这样的结构设计，通过同步杆可带动同一组的纯化筒进行同步运动，结构简单，使用方便。
进一步限定，所述纯化箱上开设有多个通过孔，所述连接杆穿设在通过孔内，所述纯化箱于通过孔对应位置固定安装有密封筒，所述密封筒套设在连接杆上，所述密封筒内壁开设有第一环形凹槽，所述第一环形凹槽内也安装有密封圈。这样的结构设计，通过密封筒加大纯化箱与连接杆的接触面积，配合密封圈，对纯化箱与连接杆之间的缝隙进行密封，减少纯化箱内的气体从此缝隙处泄漏的风险。
采用上述技术方案的发明，具有如下优点：
1、通过传动机构对纯化筒进行自动更换，自动将纯化箱中被氧化的纯化芯换出，进行还原处理后，再将经过还原处理的纯化芯放入纯化箱中，从而避免了纯化芯表面被氧化结壳导致无法继续与纯化箱内气体进行反应的问题，提高纯化芯的利用率；
2、在纯化筒更换过程中，纯化箱中一直保持具有新的纯化筒，不影响纯化箱的正常使用；
3、纯化筒更换过程通过电机自动运作完成，使用方便，节约人工成本；
4、通过电机、曲轴、曲柄臂、连杆和纯化筒的相互匹配，实现相邻两组的纯化筒在连通管内交替上下移动，完成纯化芯在纯化罐和还原罐之间的循环交替；
5、通过上封头、下封头和分隔头的外径尺寸与连通组的内径尺寸相匹配，配合密封圈，可保证连通管在连通纯化箱和还原箱时，连通管内至少有一个封头，对纯化箱和还原箱进行分隔，不至于使得纯化箱和还原箱直接被连通，而导致纯化箱和还原箱内的气体相互混合。
附图说明
本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；
图1为本发明一种可在线更换催化剂的氮气纯化器实施例的结构示意图一；
图2为本发明一种可在线更换催化剂的氮气纯化器实施例的结构示意图二；
图3为图2中A处的放大结构示意图；
图4为本发明一种可在线更换催化剂的氮气纯化器实施例的剖视结构示意图；
图5为图4中B处的放大结构示意图；
图6为本发明一种可在线更换催化剂的氮气纯化器实施例中曲轴的结构示意图；
图7为本发明一种可在线更换催化剂的氮气纯化器实施例中纯化筒的结构示意图；
图8为本发明一种可在线更换催化剂的氮气纯化器实施例中曲柄臂的结构示意图；
主要元件符号说明如下：
纯化箱1、机架10、进气口11、排气口12、
还原箱2、
连通管3、
纯化筒4、连接杆40、上封头401、下封头402、分隔头403、容纳管41、通孔410、密封筒42、
曲轴5、电机50、减速箱501、主轴颈51、连杆轴颈52、曲柄臂53、同步杆530。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明，需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号，附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“前”、“后”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本发明的保护范围。
如图1～图8所示，本发明的一种可在线更换催化剂的氮气纯化器，包括机架10，机架10上安装有纯化箱1和还原箱2，纯化箱1和还原箱2上均安装有进气口11和排气口12，纯化箱1和还原箱2之间还安装有两组以上的连通组，连通组连通纯化箱1和还原箱2，连通组内滑动安装有纯化筒4，纯化筒4可对连通组进行封堵，纯化筒4上固定安装有连接杆40，机架10上还安装有运动机构，连接杆40自由端穿过纯化箱1外壁与运动机构活动连接。
纯化筒4包括封头组和至少两个容纳管41，封头组包括上封头401、下封头402和分隔头403，分隔头403固定连接两个容纳管41，容纳管41的外壁均匀开设有若干通孔410，容纳管41内放置有纯化芯，上封头401和下封头402分别位于纯化筒4的上下两端，连接杆40固定安装在上封头401上，上封头401、下封头402和分隔头403的外径尺寸与连通组的内径尺寸相匹配，纯化筒4的长度尺寸的二分之一大于连通组的长度尺寸。可保证连通组在连通纯化箱1和还原箱2时，连通组内至少有一个封头，对纯化箱1和还原箱2进行分隔，不至于使得纯化箱1和还原箱2直接被连通，而导致纯化箱1和还原箱2内的气体相互混合。
封头组外壁开设有第二环形凹槽，第二环形凹槽内安装有密封圈。通过封堵头配合密封圈，对纯化箱1和还原箱2之间进行分割，减少纯化箱1和还原箱2之间通过直接连通的风险。
运动机构包括曲轴5、电机50和减速箱501，电机50和减速箱501固定安装在机架10上，电机50通过减速箱501与曲轴5传动连接，曲轴5包括主轴颈51和两根以上的连杆轴颈52，曲轴5通过主轴颈51转动安装在机架10上，连杆轴颈52上转动安装有曲柄臂53，曲柄臂53与连接杆40自由端铰接。通过电机50带动曲轴5旋转，再通过曲柄臂53带动连接杆40上下移动，进而达到纯化筒4在容纳管41内上下移动，依次循环与纯化箱1和还原箱2内的气体接触的目的。
所有的连杆轴颈52的轴心线均处于以主轴颈51的轴心线为圆心的同一圆周上、且等间距分布。当连杆轴颈52为两个时，即连通组为两组时，两根连杆轴颈52的轴心线与主轴颈51的轴心线的连线呈180°；当连杆轴颈52为三个时，相邻两根连杆轴颈52的轴心线与主轴颈51的轴心线的连线呈120°；纯化筒4在电机50和曲轴5的作用下，依次上下运动，且保证在运动过程中，纯化箱1和还原箱2内均保持有纯化芯，纯化箱1和还原箱2内的工作不会因为缺乏纯化芯而无法顺利进行。
每组连通组包括多个呈线性排列的连通管3，连通管3内均滑动安装有纯化筒4，每组连通组内的纯化筒4同步运动。可增加纯化筒4的数量，使得每次在纯化箱1或还原箱2中反应的纯化芯更多，提高纯化效率。
同一组连通组内所有的纯化筒4的连接杆40之间安装有一根同步杆530。通过同步杆530可带动同一组的纯化筒4进行同步运动，结构简单，使用方便。
纯化箱1上开设有多个通过孔，连接杆40穿设在通过孔内，纯化箱1于通过孔对应位置固定安装有密封筒42，密封筒42套设在连接杆40上，密封筒42内壁开设有第一环形凹槽，第一环形凹槽内也安装有密封圈。通过密封筒42加大纯化箱1与连接杆40的接触面积，配合密封圈，对纯化箱1与连接杆40之间的缝隙进行密封，减少纯化箱1内的气体从此缝隙处泄漏的风险。
本实施例中，使用时，在纯化箱1内通入需要纯化的气体，需要纯化的气体通过纯化箱1内容纳管41的通孔410，与纯化芯接触，纯化芯作为吸气剂，对其中的氧气、水、二氧化碳、一氧化碳进行吸收，从而完成对气体的纯化；
在还原箱2内通入还原性气体，还原性气体通过还原箱2内容纳管41通孔410，与纯化芯接触，对纯化芯表面的金属氧化物进行还原；
工作过程中，多组纯化筒4在运动机构的作用下上下移动，从而在纯化箱1和还原箱2之间交替，使得纯化筒4的纯化芯，在纯化箱1中被需要纯化的气体中的氧气、水、二氧化碳、一氧化碳氧化，在纯化芯表面形成金属金属氧化物外壳后，通过连通管3和运动机构输送到还原箱2中，被还原箱2中的还原性气体还原，然后被重新输送到纯化箱1中，重复利用。
以上对本发明提供的一种可在线更换催化剂的氮气纯化器进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种可在线更换催化剂的氮气纯化器，其特征在于：包括机架(10)，所述机架(10)上安装有纯化箱(1)和还原箱(2)，所述纯化箱(1)和还原箱(2)上均安装有进气口(11)和排气口(12)，所述纯化箱(1)和还原箱(2)之间还安装有两组以上的连通组，所述连通组连通纯化箱(1)和还原箱(2)，所述连通组内滑动安装有纯化筒(4)，所述纯化筒(4)可对连通组进行封堵，所述纯化筒(4)上固定安装有连接杆(40)，所述机架(10)上还安装有运动机构，所述连接杆(40)自由端穿过纯化箱(1)外壁与运动机构活动连接，所述纯化筒(4)包括封头组和至少两个容纳管(41)，所述封头组包括上封头(401)、下封头(402)和分隔头(403)，所述分隔头(403)固定连接两个容纳管(41)，所述容纳管(41)的外壁均匀开设有若干通孔(410)，所述容纳管(41)内放置有纯化芯，所述上封头(401)和下封头(402)分别位于纯化筒(4)的上下两端，所述连接杆(40)固定安装在上封头(401)上，所述上封头(401)、下封头(402)和分隔头(403)的外径尺寸与连通组的内径尺寸相匹配，所述纯化筒(4)的长度尺寸的二分之一大于连通组的长度尺寸，所述运动机构包括曲轴(5)、电机(50)和减速箱(501)，所述电机(50)和减速箱(501)固定安装在机架(10)上，所述电机(50)通过减速箱(501)与曲轴(5)传动连接，所述曲轴(5)包括主轴颈(51)和两根以上的连杆轴颈(52)，所述曲轴(5)通过主轴颈(51)转动安装在机架(10)上，所述连杆轴颈(52)上转动安装有曲柄臂(53)，所述曲柄臂(53)与连接杆(40)自由端铰接，所有的所述连杆轴颈(52)的轴心线均处于以主轴颈(51)的轴心线为圆心的同一圆周上、且等间距分布。
2.根据权利要求1所述的一种可在线更换催化剂的氮气纯化器，其特征在于：所述封头组外壁开设有第二环形凹槽，所述第二环形凹槽内安装有密封圈。
3.根据权利要求1所述的一种可在线更换催化剂的氮气纯化器，其特征在于：每组所述连通组包括多个呈线性排列的连通管(3)，所述连通管(3)内均滑动安装有纯化筒(4)，每组所述连通组内的纯化筒(4)同步运动。
4.根据权利要求3所述的一种可在线更换催化剂的氮气纯化器，其特征在于：同一组所述连通组内所有的纯化筒(4)的连接杆(40)之间安装有一根同步杆(530)。
5.根据权利要求1所述的一种可在线更换催化剂的氮气纯化器，其特征在于：所述纯化箱(1)上开设有多个通过孔，所述连接杆(40)穿设在通过孔内，所述纯化箱(1)于通过孔对应位置固定安装有密封筒(42)，所述密封筒(42)套设在连接杆(40)上，所述密封筒(42)内壁开设有第一环形凹槽，所述第一环形凹槽内也安装有密封圈。
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Denomination of invention: A Nitrogen Purifier with On line Catalyst Replacement

Effective date of registration: 20221213

Granted publication date: 20211217

Pledgee: Zhejiang Tailong Commercial Bank Co.,Ltd. Hangzhou Fuyang sub branch

Pledgor: HANGZHOU BODA PURIFYING EQUIPMENT Co.,Ltd.

Registration number: Y2022980027005