CN111634891A - 一种方便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，具体涉及一种方便更换催化剂的氮气纯化器，包括工作台，工作台上安装有纯化罐和还原罐，纯化罐和还原罐结构相同，纯化罐和还原罐上均安装有进气口和排气口，纯化罐和还原罐之间还安装有环形连通管，环形连通管上开设有第一缺口和两个第二缺口，第一缺口位于纯化罐和还原罐以外，纯化筒呈弧形，多个纯化筒首尾相连呈环状，纯化筒可对环形连通管进行封堵，工作台上还安装有传动机构，传动结构与纯化筒传动连接。其可自动将纯化罐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罐中，从而避免了纯化芯表面被氧化结壳导致无法继续与纯化罐内气体进行反应的问题，提高纯化芯的利用率。

Description

一种方便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，具体涉及一种方便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：旨在提供一种方便更换催化剂的氮气纯化器，其可自动将纯化罐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罐中，从而避免了纯化芯表面被氧化结壳导致无法继续与纯化罐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：
一种方便更换催化剂的氮气纯化器，包括工作台，所述工作台上安装有纯化罐和还原罐，所述纯化罐和还原罐结构相同，所述纯化罐和还原罐上均安装有进气口和排气口，所述纯化罐和还原罐之间还安装有环形连通管，所述环形连通管上开设有第一缺口和两个第二缺口，所述第一缺口位于纯化罐和还原罐以外，两个所述第二缺口分别位于纯化罐内和还原罐内，所述环形连通管内滑动安装有多个纯化筒，所述纯化筒呈弧形，多个所述纯化筒首尾相连呈环状，所述纯化筒可对环形连通管进行封堵，所述工作台上还安装有传动机构，所述传动结构与纯化筒传动连接。
进一步限定，所述纯化筒包括容纳管和两个封堵头，所述封堵头固定安装在容纳管的两端，所述封堵头上开设有环形凹槽，所述环形凹槽内安装有密封圈，所述封堵头由两个可拆卸连接的半环构成，所述容纳管上开设有多个通孔。这样的结构设计，容纳管中空，两端开口，内置纯化芯，封堵头用于对容纳管两端的开口进行封堵，避免纯化芯从开口处掉落，同时配合密封圈对环形连通管进行封堵；通孔用于连通纯化罐与纯化芯、还原罐与纯化芯。
进一步限定，所述容纳管外壁安装有弧形齿条，所述弧形齿条位于两个封堵头之间，所述传动机构包括电机和两个扇形齿轮，所述电机的输出轴与两个扇形齿轮传动连接，两个所述扇形齿轮位于第一缺口内、且与弧形齿条啮合，两个所述扇形齿轮的转动方向相同。这样的结构设计，通过电机带动两个扇形齿轮同步转动，扇形齿轮在第一缺口处与弧形齿条啮合，从而带动纯化筒在环形连通管内移动，而纯化筒首尾相连，在其中一个纯化筒移动时，可推动其余纯化筒同步移动，进而在环形连通管内呈圆周运动，使得纯化筒内的纯化芯依次与纯化罐和还原罐内的气体接触；通过扇形齿轮的空缺处与封堵头部分的相互匹配，即通过扇形齿轮的空缺处对封堵头部分进行避让，避免扇形齿轮对封堵头造成挤压，进而造成的封堵头损坏，对环形连通管封堵不严密的问题。
进一步限定，所述传动机构包括安装架，所述安装架固定安装在工作台上，所述电机安装在安装架上，所述电机的输出轴固定安装有主动齿轮，所述安装架上还转动安装有两根转动轴，所述转动轴上固定安装有从动齿轮，所述主动齿轮同时与两个从动齿轮啮合，所述扇形齿轮固定安装在转动轴上。这样的结构设计，通过电机的输出轴带动主动齿轮转动，从而带动两个从动齿轮同步转动，进而通过转动轴带动两个扇形齿轮同步转动，结构简单，使用方便。
进一步限定，所述容纳管两端的外壁均一体成型有环形凸台，所述半环内壁开设有环形卡槽，所述半环靠近容纳管一侧一体成型有第一支耳，所述第一支耳上固定安装有第一固定螺栓，所述半环远离容纳管一侧还开设有容纳槽，所述半环上一体成型有第二支耳，其中一个所述半环的第二支耳位于另一个半环的容纳槽内，所述第二支耳上穿设有第二固定螺栓，所述半环于容纳槽内开设有螺纹盲孔，所述第二固定螺栓螺接在螺纹盲孔内。这样的结构设计，通过环形凸台与环形凹槽的相互配合，可把两个封堵头固定卡设在容纳管上，两个半环靠近容纳管一侧，由第一支耳上的第一固定螺栓固定，两个半环远离容纳管的一侧，由第二支耳上穿设的第二固定螺栓固定，两个半环形成一个与容纳管连接紧密的封堵头，对容纳管和环形连通管形成封堵；第二支耳位于容纳腔内，第二固定螺栓的头部不凸出于半环外壁，可避免两个纯化筒上的第二固定螺栓相互干扰。
进一步限定，所述环形凸台上开设有卡口，所述半环于环形卡槽内一体成型有凸块，所述凸块位于卡口内。这样的结构设计，通过卡口与凸块的相互匹配，使得半环与容纳管之间形成相互定位，在容纳管上安装半环时，只需把凸块与卡扣对齐，即可完成半环与容纳管之间的相互定位，半环的安装更加方便。
进一步限定，所述纯化筒不少于七个，所述第一缺口和第二缺口的宽度尺寸均小于一个纯化筒的长度尺寸，两个所述第二缺口之间的间隔尺寸大于两个纯化筒的长度尺寸之和，所述第二缺口与第一缺口之间的间隔尺寸大于一个纯化筒的长度尺寸。这样的结构设计，当纯化筒在传动机构的作用下，在环形连通管内移动时，纯化罐和还原罐之间不至于通过纯化筒的容纳管形成连通，第一缺口和第二缺口不至于通过容纳管形成连通。
进一步限定，所述环形连通管上开设有截断口，所述截断口对环形连通管进行截断，所述截断口处可拆卸安装有弧形辅助管，所述弧形辅助管的内径尺寸与环形连通管的内径尺寸相等，所述弧形辅助管的中心线与环形连通管的中心线重合，所述弧形辅助管的长度尺寸大于一个纯化筒的长度尺寸，所述弧形辅助管由可拆卸连接的上下两个半管组成。这样的结构设计，在对纯化筒进行安装时，可先把所有的纯化筒从截断口处依次放入环形连通管，再把两个半管安装在环形连通管的截断口处，安装更加方便。
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，自动将纯化罐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罐中，从而避免了纯化芯表面被氧化结壳导致无法继续与纯化罐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，纯化罐中一直保持具有新的纯化筒，不影响纯化罐的正常使用；
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、扇形齿轮和弧形齿条的相互配合，使得纯化筒在环形连通管内做循环圆周运动，完成纯化芯在纯化罐和还原罐之间的循环交替；
5、通过扇形齿轮的空缺处与封堵头部分的相互匹配，即通过扇形齿轮的空缺处对封堵头部分进行避让，避免扇形齿轮对封堵头造成挤压，进而造成的封堵头损坏，对环形连通管封堵不严密的问题。
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为本发明一种方便更换催化剂的氮气纯化器实施例的结构示意图；
图2为本发明一种方便更换催化剂的氮气纯化器实施例的剖视结构示意图；
图3为图2中A处的放大结构示意图；
图4为本发明一种方便更换催化剂的氮气纯化器实施例中纯化筒的爆炸结构示意图；
图5为本发明一种方便更换催化剂的氮气纯化器实施例中封堵头的爆炸结构示意图；
图6为本发明一种方便更换催化剂的氮气纯化器实施例中传动机构的爆炸结构示意图；
图7为本发明一种方便更换催化剂的氮气纯化器实施例中弧形辅助管的结构示意图；
主要元件符号说明如下：
纯化罐1、工作台10、进气口11、排气口12、
还原罐2、
环形连通管3、第一缺口31、第二缺口32、
纯化筒4、容纳管41、通孔410、环形凸台411、卡口4110、
半环42、环形凹槽420、环形卡槽421、凸块4210、第一支耳422、容纳槽423、螺纹盲孔4230、第二支耳424、弧形齿条43、
传动机构5、安装架50、电机51、扇形齿轮52、
主动齿轮53、转动轴54、从动齿轮540、
弧形辅助管6、半管60。
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7所示，本发明的一种方便更换催化剂的氮气纯化器，包括工作台10，工作台10上安装有纯化罐1和还原罐2，纯化罐1和还原罐2结构相同，纯化罐1和还原罐2上均安装有进气口11和排气口12，纯化罐1和还原罐2之间还安装有环形连通管3，环形连通管3上开设有第一缺口31和两个第二缺口32，第一缺口31位于纯化罐1和还原罐2以外，两个第二缺口32分别位于纯化罐1内和还原罐2内，环形连通管3内滑动安装有多个纯化筒4，纯化筒4呈弧形，多个纯化筒4首尾相连呈环状，纯化筒4可对环形连通管3进行封堵，工作台10上还安装有传动机构5，传动结构5与纯化筒4传动连接。
纯化筒4包括容纳管41和两个封堵头，封堵头固定安装在容纳管41的两端，封堵头上开设有环形凹槽420，环形凹槽420内安装有密封圈，封堵头由两个可拆卸连接的半环42构成，容纳管41上开设有多个通孔410。容纳管41中空，两端开口，内置纯化芯，封堵头用于对容纳管41两端的开口进行封堵，避免纯化芯从开口处掉落，同时配合密封圈对环形连通管3进行封堵；通孔410用于连通纯化罐1与纯化芯、还原罐2与纯化芯。
容纳管41外壁安装有弧形齿条43，弧形齿条43位于两个封堵头之间，传动机构5包括电机51和两个扇形齿轮52，电机51的输出轴与两个扇形齿轮52传动连接，两个扇形齿轮52位于第一缺口31内、且与弧形齿条43啮合，两个扇形齿轮52的转动方向相同。通过电机51带动两个扇形齿轮52同步转动，扇形齿轮52在第一缺口31处与弧形齿条43啮合，从而带动纯化筒4在环形连通管3内移动，而纯化筒4首尾相连，在其中一个纯化筒4移动时，可推动其余纯化筒4同步移动，进而在环形连通管3内呈圆周运动，使得纯化筒4内的纯化芯依次与纯化罐1和还原罐2内的气体接触；通过扇形齿轮52的空缺处与封堵头部分的相互匹配，即通过扇形齿轮52的空缺处对封堵头部分进行避让，避免扇形齿轮52对封堵头造成挤压，进而造成的封堵头损坏，对环形连通管3封堵不严密的问题。
传动机构5包括安装架50，安装架50固定安装在工作台10上，电机51安装在安装架50上，电机51的输出轴固定安装有主动齿轮53，安装架50上还转动安装有两根转动轴54，转动轴54上固定安装有从动齿轮540，主动齿轮53同时与两个从动齿轮540啮合，扇形齿轮52固定安装在转动轴54上。通过电机51的输出轴带动主动齿轮53转动，从而带动两个从动齿轮540同步转动，进而通过转动轴54带动两个扇形齿轮52同步转动，结构简单，使用方便。
容纳管41两端的外壁均一体成型有环形凸台411，半环42内壁开设有环形卡槽421，半环42靠近容纳管41一侧一体成型有第一支耳422，第一支耳422上固定安装有第一固定螺栓，半环42远离容纳管41一侧还开设有容纳槽423，半环42上一体成型有第二支耳424，其中一个半环42的第二支耳424位于另一个半环42的容纳槽423内，第二支耳424上穿设有第二固定螺栓，半环42于容纳槽423内开设有螺纹盲孔4230，第二固定螺栓螺接在螺纹盲孔4230内。通过环形凸台411与环形凹槽421的相互配合，可把两个封堵头固定卡设在容纳管41上，两个半环42靠近容纳管41一侧，由第一支耳422上的第一固定螺栓固定，两个半环42远离容纳管41的一侧，由第二支耳424上穿设的第二固定螺栓固定，两个半环42形成一个与容纳管41连接紧密的封堵头，对容纳管41和环形连通管3形成封堵；第二支耳424位于容纳腔423内，第二固定螺栓的头部不凸出于半环42外壁，可避免两个纯化筒4上的第二固定螺栓相互干扰。
环形凸台411上开设有卡口4110，半环42于环形卡槽421内一体成型有凸块4210，凸块4210位于卡口4110内。通过卡口4110与凸块4210的相互匹配，使得半环42与容纳管41之间形成相互定位，在容纳管41上安装半环42时，只需把凸块4210与卡扣4110对齐，即可完成半环42与容纳管41之间的相互定位，半环42的安装更加方便。
纯化筒4不少于七个，第一缺口31和第二缺口32的宽度尺寸均小于一个纯化筒4的长度尺寸，两个第二缺口32之间的间隔尺寸大于两个纯化筒4的长度尺寸之和，第二缺口32与第一缺口31之间的间隔尺寸大于一个纯化筒4的长度尺寸。当纯化筒4在传动机构5的作用下，在环形连通管3内移动时，纯化罐1和还原罐2之间不至于通过纯化筒4的容纳管41形成连通，第一缺口31和第二缺口32不至于通过容纳管41形成连通。
环形连通管3上开设有截断口，截断口对环形连通管3进行截断，截断口处可拆卸安装有弧形辅助管6，弧形辅助管6的内径尺寸与环形连通管3的内径尺寸相等，弧形辅助管6的中心线与环形连通管3的中心线重合，弧形辅助管6的长度尺寸大于一个纯化筒4的长度尺寸，弧形辅助管6由可拆卸连接的上下两个半管60组成。在对纯化筒4进行安装时，可先把所有的纯化筒4从截断口处依次放入环形连通管3，再把两个半管60安装在环形连通管3的截断口处，安装更加方便。
本实施例中,使用时，在纯化罐1内通入需要纯化的气体，需要纯化的气体通过纯化罐1内的第二缺口32和通孔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；
在还原罐2内通入还原性气体，还原性气体通过还原罐2内的第二缺口32和通孔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，多个纯化筒4在传动机构5的作用下于环形连通管3内旋转，从而在纯化罐1和还原罐2之间交替，使得纯化筒4的纯化芯，在纯化罐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，通过环形连通管3和传动机构5输送到还原罐2中，被还原罐2中的还原性气体还原，然后被重新输送到纯化罐1中，重复利用。
以上对本发明提供的一种方便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 (8)

1.一种方便更换催化剂的氮气纯化器，其特征在于：包括工作台(10)，所述工作台(10)上安装有纯化罐(1)和还原罐(2)，所述纯化罐(1)和还原罐(2)结构相同，所述纯化罐(1)和还原罐(2)上均安装有进气口(11)和排气口(12)，所述纯化罐(1)和还原罐(2)之间还安装有环形连通管(3)，所述环形连通管(3)上开设有第一缺口(31)和两个第二缺口(32)，所述第一缺口(31)位于纯化罐(1)和还原罐(2)以外，两个所述第二缺口(32)分别位于纯化罐(1)内和还原罐(2)内，所述环形连通管(3)内滑动安装有多个纯化筒(4)，所述纯化筒(4)呈弧形，多个所述纯化筒(4)首尾相连呈环状，所述纯化筒(4)可对环形连通管(3)进行封堵，所述工作台(10)上还安装有传动机构(5)，所述传动结构(5)与纯化筒(4)传动连接。
2.根据权利要求1所述的一种方便更换催化剂的氮气纯化器，其特征在于：所述纯化筒(4)包括容纳管(41)和两个封堵头，所述封堵头固定安装在容纳管(41)的两端，所述封堵头上开设有环形凹槽(420)，所述环形凹槽(420)内安装有密封圈，所述封堵头由两个可拆卸连接的半环(42)构成，所述容纳管(41)上开设有多个通孔(410)。
3.根据权利要求2所述的一种方便更换催化剂的氮气纯化器，其特征在于：所述容纳管(41)外壁安装有弧形齿条(43)，所述弧形齿条(43)位于两个封堵头之间，所述传动机构(5)包括电机(51)和两个扇形齿轮(52)，所述电机(51)的输出轴与两个扇形齿轮(52)传动连接，两个所述扇形齿轮(52)位于第一缺口(31)内、且与弧形齿条(43)啮合，两个所述扇形齿轮(52)的转动方向相同。
4.根据权利要求3所述的一种方便更换催化剂的氮气纯化器，其特征在于：所述传动机构(5)包括安装架(50)，所述安装架(50)固定安装在工作台(10)上，所述电机(51)安装在安装架(50)上，所述电机(51)的输出轴固定安装有主动齿轮(53)，所述安装架(50)上还转动安装有两根转动轴(54)，所述转动轴(54)上固定安装有从动齿轮(540)，所述主动齿轮(53)同时与两个从动齿轮(540)啮合，所述扇形齿轮(52)固定安装在转动轴(54)上。
5.根据权利要求2所述的一种方便更换催化剂的氮气纯化器，其特征在于：所述容纳管(41)两端的外壁均一体成型有环形凸台(411)，所述半环(42)内壁开设有环形卡槽(421)，所述半环(42)靠近容纳管(41)一侧一体成型有第一支耳(422)，所述第一支耳(422)上固定安装有第一固定螺栓，所述半环(42)远离容纳管(41)一侧还开设有容纳槽(423)，所述半环(42)上一体成型有第二支耳(424)，其中一个所述半环(42)的第二支耳(424)位于另一个半环(42)的容纳槽(423)内，所述第二支耳(424)上穿设有第二固定螺栓，所述半环(42)于容纳槽(423)内开设有螺纹盲孔(4230)，所述第二固定螺栓螺接在螺纹盲孔(4230)内。
6.根据权利要求5所述的一种方便更换催化剂的氮气纯化器，其特征在于：所述环形凸台(411)上开设有卡口(4110)，所述半环(42)于环形卡槽(421)内一体成型有凸块(4210)，所述凸块(4210)位于卡口(4110)内。
7.根据权利要求1所述的一种方便更换催化剂的氮气纯化器，其特征在于：所述纯化筒(4)不少于七个，所述第一缺口(31)和第二缺口(32)的宽度尺寸均小于一个纯化筒(4)的长度尺寸，两个所述第二缺口(32)之间的间隔尺寸大于两个纯化筒(4)的长度尺寸之和，所述第二缺口(32)与第一缺口(31)之间的间隔尺寸大于一个纯化筒(4)的长度尺寸。
8.根据权利要求1所述的一种方便更换催化剂的氮气纯化器，其特征在于：所述环形连通管(3)上开设有截断口，所述截断口对环形连通管(3)进行截断，所述截断口处可拆卸安装有弧形辅助管(6)，所述弧形辅助管(6)的内径尺寸与环形连通管(3)的内径尺寸相等，所述弧形辅助管(6)的中心线与环形连通管(3)的中心线重合，所述弧形辅助管(6)的长度尺寸大于一个纯化筒(4)的长度尺寸，所述弧形辅助管(6)由可拆卸连接的上下两个半管(60)组成。
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