CN111948013B - 物理实验室用绝缘气体干燥及均匀混合装置 - Google Patents
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Abstract
物理实验室用绝缘气体干燥及均匀混合装置，包括支架，支架上设有上干燥部和下混合部，上干燥部包括垂直设置的干燥筒，干燥筒前侧和后侧均设有进气管接头，干燥筒上端和下端分别设有上筒盖和下筒盖，干燥筒内同轴线设有弧心角均为90°的左弧形板和右弧形板，干燥筒内设有转动连接在左弧形板和右弧形板外圆周的分子筛筒，下筒盖的中心开设有与下混合部的进气口连接的出气口。本发明原理科学，结构独特，即可单独对一种气体进行干燥处理，也可以对两种气体进行干燥合混合处理，本发明将干燥和混合功能组合为一体结构，干燥模块（硅铝多孔氧化物）采用旋转式更换方式，分别处于工作位和再生位，操作方便，具有干燥和混合效果好的优点。
Description
技术领域
本发明属于物理实验技术领域，具体涉及一种物理实验室用绝缘气体干燥及均匀混合装置。
背景技术
六氟化硫（SF6）是用于高压装置良好的绝缘气体，随着社会的不断发展，国家越来越重视环保和节能减排，在这个大时代背景下，SF6气体的温室效益逐渐被环保专家所重视。国内外展开了大量的研究以替换或减少SF6的用量，研究发现，SF6和N2的混合气体作为高压开关设备的绝缘气体较好的组合，从各项研究表明，SF6和N2混合气体在放电时并没有新的毒物生成，且对电极表面缺陷的敏感程度较小，因而具有良好的应用前景。
目前、在高校的物理实验室内对高压绝缘气体进行实验及检测的仪器是先进和齐全的，这些仪器包括六氟化硫纯度检测装置、微水测定装置、六氟化硫分解物测试装置和检漏装置等等，在对SF6和N2混合气体的性能参数进行测试前，需要先将SF6和N2进行干燥并均匀混合，现有的干燥装置和气体混合装置是分体结构，干燥后存储到容器，再从容器中释放到混合装置内进行混合，操作繁琐，且存在混入杂质气体的隐患，而且存在干燥和混合效果不佳的情况。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种方便操作、干燥及混合效果好、并可对干燥模块再生使用的物理实验室用绝缘气体干燥及均匀混合装置。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：物理实验室用绝缘气体干燥及均匀混合装置，包括支架，支架上设有上干燥部和下混合部，上干燥部包括垂直设置的干燥筒，干燥筒前侧和后侧分别设有呈矩形的透气孔，前侧的透气孔外部通过前四棱锥筒连接有第一进气管接头，后侧的透气孔外部通过后四棱锥筒连接有第二进气管接头，干燥筒上端和下端分别设有上筒盖和下筒盖，干燥筒内同轴线设有弧心角均为90°的左弧形板和右弧形板，左弧形板和右弧形板的结构相同且左右对称布置，上筒盖下表面和下筒盖上表面分别开设有两条左右对称的弧形定位槽，左弧形板和右弧形板的上端装配在上筒盖下表面左右两侧的弧形定位槽内，左弧形板和右弧形板的下端装配在下筒盖上表面左右两侧的弧形定位槽内，干燥筒内设有转动连接在左弧形板和右弧形板外圆周的分子筛筒，下筒盖的中心开设有与下混合部的进气口连接的出气口，出气口设置在左弧形板和右弧形板的下端之间。
分子筛筒包括四块垂直设置的隔板，隔板的高度等于干燥筒的高度，隔板的宽度等于弧形板外圆与干燥筒内圆之间沿径向方向的距离，相邻两块隔板的外侧边之间固定设有与干燥筒内圆滑动接触的外弧形网板，相邻两块隔板的内侧边之间固定设有与弧形板外圆滑动接触的内弧形网板，外弧形网板、内弧形网板和相邻两块隔板的上端部和下端部分别设有上环形网板和下环形网板，上环形网板下表面设有导电板，导电板上开设有若干个网孔，导电板与下环形网板之间竖向设有若干根电加热棒，电加热棒上端与导电板固定连接，电加热棒下端插设在下环形网板上表面预留的安装槽内，上筒盖左侧和右侧分别设有一个固定电刷，上环形网板的内侧边左侧和右侧分别与左弧形板和右弧形板的外圆具有间隙，固定电刷的下端穿过间隙与导电板上表面接触，隔板上端开设有与间隙对应用于通过固定电刷的槽孔，固定电刷上端连接有供电导线，外弧形网板、内弧形网板、两块环形网板和两块隔板之间形成的扇形腔内填充有硅铝多孔氧化物，上筒盖的左侧和右侧设有与分子筛筒的左侧顶部和右侧顶部连接的抽风管，两个抽风管的出风口通过三通管连接有抽气泵，下筒盖的左侧和右侧分别设有与左侧和右侧的抽风管上下对应的透风网；相邻两块隔板的外侧边之间的距离等于透气孔在水平方向上的长度。
上筒盖的上表面中部设有步进电机，步进电机的主轴垂直朝下穿过上筒盖伸入到左弧形板和右弧形板之间，主轴下端安装有驱动齿轮，四块内弧形网板的内圆上部沿圆周方向固定设有一个内齿圈，驱动齿轮与内齿圈啮合；左弧形板和右弧形板之间的前后两侧均通过弧形连接板连接，弧形连接板、左弧形板和右弧形板的外径相等。
下混合部包括进气筒、混合筒、第一喷气系统、第二喷气系统、排气筒和储气罐，干燥筒、进气筒、混合筒和排气筒的中心线重合，进气筒的上端口为上大下小的喇叭口状结构，进气筒的下部为圆筒状结构，下筒盖中心处的出气口连接有出气筒，出气筒下端口与进气筒上端口连接，混合筒上端通过上轴承及上密封圈与出气筒上端部转动连接，混合筒下端通过下轴承及下密封圈与排气筒上端部转动连接，混合筒的外圆传动连接有带传动机构，混合筒的内壁沿竖向方向设有若干条螺旋槽，第一喷气系统的进气口与出气筒侧部连接，第一喷气系统的喷气口位于混合筒内朝上喷射，第二喷气系统设置在进气筒内，第二喷气系统的喷气口向下朝向混合筒喷射，排气筒下端与储气罐连接；排气筒上设有单向阀，储气罐连接有取样管，取样管上设有取样泵和取样阀。
带传动机构包括第一驱动电机、第一驱动轴、两个主动带轮和两个从动带轮，第一驱动电机垂直设置，第一驱动电机的主轴朝上并与第一驱动轴同轴线连接，两个主动带轮安装在第一驱动轴上，两个从动带轮安装在混合筒的外圆上，上部的主动带轮通过上传动带与上部的从动带轮传动连接，下部的主动带轮通过下传动带与下部的从动带轮传动连接。
第一喷气系统包括混合气泵、气阀、混合气管、空心盘和均匀设置在空心盘上表面的若干个第一喷头，混合气管的进气口连接在出气筒侧部，混合气泵和气阀均安装在混合气管上，气阀位于混合气泵和出气筒之间，混合气管的下部沿径向方向伸入到排气筒内并沿排气筒的中心向上折弯90°伸到混合筒内，空心盘的底部中心固定连接在排气筒的出气口。
第二喷气系统包括活塞柱、连杆、曲柄、第二驱动电机、第二驱动轴、底板和设置在底板上的若干个第二喷头，活塞柱滑动连接在进气筒下部圆筒状结构的内壁，第二驱动电机水平设置，第二驱动电机的主轴同轴线与第二驱动轴连接，第二驱动轴沿进气筒的径向方向伸入到进气筒内部，进气筒的外壁设有用于支撑第二驱动轴转动的轴承座，第二驱动轴的驱动端与曲柄的一端固定连接，连杆上端转动连接在活塞柱的底部中心处，连杆下端与曲柄另一端转动连接；活塞柱外圆中部沿开设有环形导气槽，活塞柱底部开设有连通环形导气槽和活塞柱下方空间的导气孔，活塞柱的圆周设有与进气筒下部内壁滑动配合的密封环，底板水平安装在进气筒的下端口处。
采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
（1）对绝缘气体的性能进行测试时，需要先对绝缘气体先干燥处理；若对一种绝缘气体进行干燥处理，先使用取样泵将储气罐以及整个装置内部进行抽真空，确保内部无其他气体。然后使用一个堵盖将第二进气管接头封堵，将第一进气管接头通过一节软管连接绝缘气体高压罐的连接口，将混合气管上的气阀关闭，启动第二驱动电机，绝缘气体通过与第一进气管接头对应的外弧形网板、硅铝多孔氧化物和内弧形网板进入到左弧形板和右弧形板内部，硅铝多孔氧化物对绝缘气体内的水分进行物理吸附，被干燥后的绝缘气体向下经排气筒进入到进气筒上部的喇叭口结构内，此时第二驱动电机的主轴带动第二驱动轴转动，第二驱动轴带动曲柄旋转，曲柄向上转动时，通过连杆推动活塞柱沿进气筒内壁向上移动，当活塞柱的上侧边进入到进气筒上部的喇叭口结构内时，活塞柱的上部外圆周与喇叭口结构的内壁形成环形间隙，绝缘气体进入到环形导气槽内，然后曲柄向下转动，通过连杆推动活塞柱沿进气筒内壁向下移动，将进气筒下部的绝缘气体通过第二喷头喷射到混合筒内，绝缘气体经过排气筒、单向阀储存到储气罐内。第二驱动电机带动活塞柱的上下往复运动可持续不断地将绝缘气体不停地注入到储气罐内。当需要使用或测试储气罐内的气体时，可开启取样泵，打开取样阀，将干燥的绝缘气体通过取样管抽取到测试瓶或便携式气罐内。
若对两种绝缘气体（六氟化硫和氮气）进行干燥并混合测试时，先使用取样泵将储气罐以及整个气体干燥及均匀混合装置内部进行抽真空，确保内部无其他气体。然后将第一进气管接头通过一节软管连接六氟化硫气体高压罐的连接口，将第二进气管接头通过一节软管连接氮气高压罐的连接口，根据预先设定的混合比例调节六氟化硫气体高压罐和氮气高压罐的流量，打开混合气管上的气阀，启动第一驱动电机、第二驱动电机和混合气泵，六氟化硫气体通过与第一进气管接头对应的外弧形网板、硅铝多孔氧化物和内弧形网板进入到左弧形板和右弧形板内部，氮气通过与第二进气管接头对应的外弧形网板、硅铝多孔氧化物和内弧形网板进入到左弧形板和右弧形板内部，六氟化硫和氮气初步接触混合并一同进入到排气筒内，六氟化硫和氮气内的水分被硅铝多孔氧化物进行物理吸附，在排气筒内混合气体被分为两条路径，其中一条路径混合气体通过混合气泵抽出，通过混合气管进入到混合筒内的空心盘中，由空心盘顶部的第一喷头向上喷出，另一条路径混合气体向下经排气筒进入到进气筒上部的喇叭口结构内，此时第二驱动电机的主轴带动第二驱动轴转动，第二驱动轴带动曲柄旋转，曲柄向上转动时，通过连杆推动活塞柱沿进气筒内壁向上移动，当活塞柱的上侧边进入到进气筒上部的喇叭口结构内时，活塞柱的上部外圆周与喇叭口结构的内壁形成环形间隙，绝缘气体进入到环形导气槽内，然后曲柄向下转动，通过连杆推动活塞柱沿进气筒内壁向下移动，将进气筒下部的绝缘气体通过第二喷头喷射到混合筒内，第二驱动电机带动活塞柱的上下往复运动可持续不断地将混合气体不停地向下输送，第一喷头向上和第二喷头向下喷射的混合气体上下对喷，在混合筒内的上部进行第二次混合，混合气体在混合筒内继续向下流动，此过程中，第一驱动电机带动其第一驱动轴旋转，第一驱动轴上的主动带轮通过传动带传动混合筒上的从动带轮，混合筒持续高速转动，混合筒内壁上的螺旋槽便会混合气体进一步旋转混合，形成第三次混合，旋转驱动混合气体形成涡流，起到向下增压输出气流的效果，使混合气体进入排气筒内也持续混合，从而达到最优混合均匀度，最后经过排气筒、单向阀储存到储气罐内。当需要使用或测试储气罐内的气体时，可开启取样泵，打开取样阀，将干燥的绝缘气体通过取样管抽取到测试瓶或便携式气罐内。
与第一进气管接头和第二进气管接头对应的扇形腔内的硅铝多孔氧化物在吸附水分达到饱和后（通过微水测定装置对取样管抽出储气罐内的绝缘气体的测试），此时可启动上筒盖上设置的步进电机，步进电机的主轴旋转90°后停止，驱动齿轮驱动内齿圈，与内齿圈固定连接的内弧形网板转动，整个分子筛筒也围绕左弧形板和右弧形板的外圆旋转90°，这样就使两个吸附水分饱和的硅铝多孔氧化物旋转到左弧形板的左侧和右弧形板的右侧，另两个盛装硅铝多孔氧化物的扇形腔分别转动到分别与第一进气管接头和第二进气管接头对应，接着对上筒盖左侧和右侧的固定电刷通电，同时启动抽气泵，固定电刷通过导电板为左侧扇形腔和右侧扇形腔内的电加热棒供电，电加热棒对硅铝多孔氧化物进行加热，水分温度升高后变为水蒸气被抽气泵抽出，从而实现硅铝多孔氧化物的再生。此时，也不影响另两个分别与第一进气管接头和第二进气管接头对应的硅铝多孔氧化物进行气体干燥作业。
（2）左弧形板和右弧形板的弧心角均为90°，起到封闭位于左侧和右侧的内弧形网板的作用，使处于干燥作业的前后两侧的内弧形网板与出气筒对应连通。左弧形板及右弧形板的上端和下端分别插设在上筒盖和下筒盖上设置的弧形定位槽内，可避免分子筛筒在转动时，左弧形板及右弧形板保持良好的稳定性。
（3）在干燥作业时，为了进一步提高气体在干燥筒内的密封性，在下筒盖的左侧和右侧的透风网外部均设置密封盖，同时在抽风管上也设置阀门，并将阀门关闭。当对硅铝多孔氧化物再生作业时，再打开密封盖。
（4）本发明中的气体干燥及均匀混合装置中的部件涉及到转动连接的部位均设置密封结构，确保干燥及混合作业时气体不泄漏。
（5）本发明中的第二喷气系统采用活塞柱沿进气筒内壁向上移动时环形导气槽带入气体，向下移动推出气体的方式，循环不断地为气体提供向下流动的动力。
（6）上筒盖和下筒盖均通过螺栓与干燥筒连接，当需要更换硅铝多孔氧化物时，可将上筒盖和下筒盖打开后进行更换。
综上所述，本发明原理科学，结构独特，即可单独对一种气体进行干燥处理，也可以对两种气体进行干燥合混合处理，本发明将干燥和混合功能组合为一体结构，干燥模块（硅铝多孔氧化物）采用旋转式更换方式，分别处于工作位和再生位，操作方便，具有干燥和混合效果好的优点。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2是图1中上干燥部的横截面结构图；
图3是图1中上干燥部的放大图；
图4是图1中下混合部的放大图；
图5是上筒盖的仰视图；
图6是左弧形板和右弧形板的侧视图。
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做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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1-图6所示，本发明的物理实验室用绝缘气体干燥及均匀混合装置，包括支架37（图中仅仅示意出一部分），支架37上设有上干燥部12和下混合部13，上干燥部12包括垂直设置的干燥筒14，干燥筒14前侧和后侧分别设有呈矩形的透气孔15，前侧的透气孔15外部通过前四棱锥筒16连接有第一进气管接头17，后侧的透气孔15外部通过后四棱锥筒18连接有第二进气管接头19，干燥筒14上端和下端分别设有上筒盖20和下筒盖21，干燥筒14内同轴线设有弧心角均为90°的左弧形板22和右弧形板23，左弧形板22和右弧形板23的结构相同且左右对称布置，上筒盖20下表面和下筒盖21上表面分别开设有两条左右对称的弧形定位槽24，左弧形板22和右弧形板23的上端装配在上筒盖20下表面左右两侧的弧形定位槽24内，左弧形板22和右弧形板23的下端装配在下筒盖21上表面左右两侧的弧形定位槽24内，干燥筒14内设有转动连接在左弧形板22和右弧形板23外圆周的分子筛筒，下筒盖21的中心开设有与下混合部13的进气口连接的出气口，出气口设置在左弧形板22和右弧形板23的下端之间。
分子筛筒包括四块垂直设置的隔板25，隔板25的高度等于干燥筒14的高度，隔板25的宽度等于弧形板外圆与干燥筒14内圆之间沿径向方向的距离，相邻两块隔板25的外侧边之间固定设有与干燥筒14内圆滑动接触的外弧形网板26，相邻两块隔板25的内侧边之间固定设有与弧形板外圆滑动接触的内弧形网板27，外弧形网板26、内弧形网板27和相邻两块隔板25的上端部和下端部分别设有上环形网板28和下环形网板29，上环形网板28下表面设有导电板30，导电板30上开设有若干个网孔，导电板30与下环形网板29之间竖向设有若干根电加热棒31，电加热棒31上端与导电板30固定连接，电加热棒31下端插设在下环形网板29上表面预留的安装槽内，上筒盖20左侧和右侧分别设有一个固定电刷32，上环形网板28的内侧边左侧和右侧分别与左弧形板22和右弧形板23的外圆具有间隙，固定电刷32的下端穿过间隙与导电板30上表面接触，隔板25上端开设有与间隙对应用于通过固定电刷32的槽孔，固定电刷32上端连接有供电导线，外弧形网板26、内弧形网板27、两块环形网板和两块隔板25之间形成的扇形腔内填充有硅铝多孔氧化物33，上筒盖20的左侧和右侧设有与分子筛筒的左侧顶部和右侧顶部连接的抽风管34，两个抽风管34的出风口通过三通管35连接有抽气泵36，下筒盖21的左侧和右侧分别设有与左侧和右侧的抽风管34上下对应的透风网38；相邻两块隔板25的外侧边之间的距离等于透气孔15在水平方向上的长度。
上筒盖20的上表面中部设有步进电机39，步进电机39的主轴垂直朝下穿过上筒盖20伸入到左弧形板22和右弧形板23之间，主轴下端安装有驱动齿轮40，四块内弧形网板27的内圆上部沿圆周方向固定设有一个内齿圈41，驱动齿轮40与内齿圈41啮合；左弧形板22和右弧形板23之间的前后两侧均通过弧形连接板42连接，弧形连接板42、左弧形板22和右弧形板23的外径相等。
下混合部13包括进气筒43、混合筒44、第一喷气系统、第二喷气系统、排气筒45和储气罐46，干燥筒14、进气筒43、混合筒44和排气筒45的中心线重合，进气筒43的上端口为上大下小的喇叭口状结构，进气筒43的下部为圆筒状结构，下筒盖21中心处的出气口连接有出气筒47，出气筒47下端口与进气筒43上端口连接，混合筒44上端通过上轴承及上密封圈与出气筒47上端部转动连接，混合筒44下端通过下轴承及下密封圈与排气筒45上端部转动连接，混合筒44的外圆传动连接有带传动机构，混合筒44的内壁沿竖向方向设有若干条螺旋槽48，第一喷气系统的进气口与出气筒47侧部连接，第一喷气系统的喷气口位于混合筒44内朝上喷射，第二喷气系统设置在进气筒43内，第二喷气系统的喷气口向下朝向混合筒44喷射，排气筒45下端与储气罐46连接；排气筒45上设有单向阀49，储气罐46连接有取样管，取样管上设有取样泵和取样阀。
带传动机构包括第一驱动电机52、第一驱动轴53、两个主动带轮54和两个从动带轮55，第一驱动电机52垂直设置，第一驱动电机52的主轴朝上并与第一驱动轴53同轴线连接，两个主动带轮54安装在第一驱动轴53上，两个从动带轮55安装在混合筒44的外圆上，上部的主动带轮54通过上传动带与上部的从动带轮55传动连接，下部的主动带轮54通过下传动带与下部的从动带轮55传动连接；
第一喷气系统包括混合气泵56、气阀57、混合气管58、空心盘59和均匀设置在空心盘59上表面的若干个第一喷头60，混合气管58的进气口连接在出气筒47侧部，混合气泵56和气阀57均安装在混合气管58上，气阀57位于混合气泵56和出气筒47之间，混合气管58的下部沿径向方向伸入到排气筒45内并沿排气筒45的中心向上折弯90°伸到混合筒44内，空心盘59的底部中心固定连接在排气筒45的出气口。
第二喷气系统包括活塞柱61、连杆62、曲柄63、第二驱动电机64、第二驱动轴65、底板66和设置在底板66上的若干个第二喷头67，活塞柱61滑动连接在进气筒43下部圆筒状结构的内壁，第二驱动电机64水平设置，第二驱动电机64的主轴同轴线与第二驱动轴65连接，第二驱动轴65沿进气筒43的径向方向伸入到进气筒43内部，进气筒43的外壁设有用于支撑第二驱动轴65转动的轴承座，第二驱动轴65的驱动端与曲柄63的一端固定连接，连杆62上端转动连接在活塞柱61的底部中心处，连杆62下端与曲柄63另一端转动连接；活塞柱61外圆中部沿开设有环形导气槽68，活塞柱61底部开设有连通环形导气槽68和活塞柱61下方空间的导气孔69，活塞柱61的圆周设有与进气筒43下部内壁滑动配合的密封环70，底板66水平安装在进气筒43的下端口处。
本发明中的电机、齿轮、泵、阀、电机减速机、硅铝多孔氧化物、密封结构等均为现有技术，具体构造不再赘述。
本发明的具体工作过程、工作原理以及相关技术效果如下：
（1）在对绝缘气体的性能进行测试时，需要先对绝缘气体先干燥处理；若对一种气体进行干燥处理，先使用取样泵将储气罐46以及整个气体干燥及均匀混合装置4内部进行抽真空，确保内部无其他气体。然后使用一个堵盖将第二进气管接头19封堵，将第一进气管接头17通过一节软管连接绝缘气体高压罐的连接口，将混合气管58上的气阀57关闭，启动第二驱动电机64，绝缘气体通过与第一进气管接头17对应的外弧形网板26、硅铝多孔氧化物33和内弧形网板27进入到左弧形板22和右弧形板23内部，硅铝多孔氧化物33对绝缘气体内的水分进行物理吸附，被干燥后的绝缘气体向下经排气筒45进入到进气筒43上部的喇叭口结构内，此时第二驱动电机64的主轴带动第二驱动轴65转动，第二驱动轴65带动曲柄63旋转，曲柄63向上转动时，通过连杆62推动活塞柱61沿进气筒43内壁向上移动，当活塞柱61的上侧边进入到进气筒43上部的喇叭口结构内时，活塞柱61的上部外圆周与喇叭口结构的内壁形成环形间隙，绝缘气体进入到环形导气槽68内，然后曲柄63向下转动，通过连杆62推动活塞柱61沿进气筒43内壁向下移动，将进气筒43下部的绝缘气体通过第二喷头67喷射到混合筒44内，绝缘气体经过排气筒45、单向阀49储存到储气罐46内。第二驱动电机64带动活塞柱61的上下往复运动可持续不断地将绝缘气体不停地注入到储气罐46内。当需要使用或测试储气罐46内的气体时，可开启取样泵，打开取样阀，将干燥的绝缘气体通过取样管抽取到测试瓶或便携式气罐内。
若对两种绝缘气体（六氟化硫和氮气）进行干燥并混合测试时，先使用取样泵将储气罐46以及整个气体干燥及均匀混合装置4内部进行抽真空，确保内部无其他气体。然后将第一进气管接头17通过一节软管连接六氟化硫气体高压罐的连接口，将第二进气管接头19通过一节软管连接氮气高压罐的连接口，根据预先设定的混合比例调节六氟化硫气体高压罐和氮气高压罐的流量，打开混合气管58上的气阀57，启动第一驱动电机52、第二驱动电机64和混合气泵56，六氟化硫气体通过与第一进气管接头17对应的外弧形网板26、硅铝多孔氧化物33和内弧形网板27进入到左弧形板22和右弧形板23内部，氮气通过与第二进气管接头19对应的外弧形网板26、硅铝多孔氧化物33和内弧形网板27进入到左弧形板22和右弧形板23内部，六氟化硫和氮气初步接触混合并一同进入到排气筒45内，六氟化硫和氮气内的水分被硅铝多孔氧化物33进行物理吸附，在排气筒45内混合气体被分为两条路径，其中一条路径混合气体通过混合气泵56抽出，通过混合气管58进入到混合筒44内的空心盘59中，由空心盘59顶部的第一喷头60向上喷出，另一条路径混合气体向下经排气筒45进入到进气筒43上部的喇叭口结构内，此时第二驱动电机64的主轴带动第二驱动轴65转动，第二驱动轴65带动曲柄63旋转，曲柄63向上转动时，通过连杆62推动活塞柱61沿进气筒43内壁向上移动，当活塞柱61的上侧边进入到进气筒43上部的喇叭口结构内时，活塞柱61的上部外圆周与喇叭口结构的内壁形成环形间隙，绝缘气体进入到环形导气槽68内，然后曲柄63向下转动，通过连杆62推动活塞柱61沿进气筒43内壁向下移动，将进气筒43下部的绝缘气体通过第二喷头67喷射到混合筒44内，第二驱动电机64带动活塞柱61的上下往复运动可持续不断地将混合气体不停地向下输送，第一喷头60向上和第二喷头67向下喷射的混合气体上下对喷，在混合筒44内的上部进行第二次混合，混合气体在混合筒44内继续向下流动，此过程中，第一驱动电机52带动其第一驱动轴53旋转，第一驱动轴53上的主动带轮54通过传动带传动混合筒44上的从动带轮55，混合筒44持续高速转动，混合筒44内壁上的螺旋槽48便会混合气体进一步旋转混合，形成第三次混合，旋转驱动混合气体形成涡流，起到向下增压输出气流的效果，使混合气体进入排气筒45内也持续混合，从而达到最优混合均匀度，最后经过排气筒45、单向阀49储存到储气罐46内。当需要使用或测试储气罐46内的气体时，可开启取样泵，打开取样阀，将干燥的绝缘气体通过取样管抽取到测试瓶或便携式气罐内。取样泵、取样阀和取样管在图中未示出。
与第一进气管接头17和第二进气管接头19对应的扇形腔内的硅铝多孔氧化物33在吸附水分达到饱和后（通过微水测定装置对取样管抽出储气罐46内的绝缘气体的测试），此时可启动上筒盖20上设置的步进电机39，步进电机39的主轴旋转90°后停止，驱动齿轮40驱动内齿圈41，与内齿圈41固定连接的内弧形网板27转动，整个分子筛筒也围绕左弧形板22和右弧形板23的外圆旋转90°，这样就使两个吸附水分饱和的硅铝多孔氧化物33旋转到左弧形板22的左侧和右弧形板23的右侧，另两个盛装硅铝多孔氧化物33的扇形腔分别转动到分别与第一进气管接头17和第二进气管接头19对应，接着对上筒盖20左侧和右侧的固定电刷32通电，同时启动抽气泵36，固定电刷32通过导电板30为左侧扇形腔和右侧扇形腔内的电加热棒31供电，电加热棒31对硅铝多孔氧化物33进行加热，水分温度升高后变为水蒸气被抽气泵36抽出，从而实现硅铝多孔氧化物33的再生。此时，也不影响另两个分别与第一进气管接头17和第二进气管接头19对应的硅铝多孔氧化物33进行气体干燥作业。
（2）左弧形板22和右弧形板23的弧心角均为90°，起到封闭位于左侧和右侧的内弧形网板27的作用，使处于干燥作业的前后两侧的内弧形网板27与出气筒47对应连通。左弧形板22及右弧形板23的上端和下端分别插设在上筒盖20和下筒盖21上设置的弧形定位槽24内，可避免分子筛筒在转动时，左弧形板22及右弧形板23保持良好的稳定性。
（3）在干燥作业时，为了进一步提高气体在干燥筒14内的密封性，在下筒盖21的左侧和右侧的透风网38外部均设置密封盖，同时在抽风管34上也设置阀门，并将阀门关闭。当对硅铝多孔氧化物33再生作业时，再打开密封盖。
（4）本发明中的气体干燥及均匀混合装置4中的部件涉及到转动连接的部位均设置密封结构，确保干燥及混合作业时气体不泄漏。
（5）本发明中的第二喷气系统采用活塞柱61沿进气筒43内壁向上移动时环形导气槽68带入气体，向下移动推出气体的方式，循环不断地为气体提供向下流动的动力。
（6）上筒盖20和下筒盖21均通过螺栓与干燥筒14连接，当需要更换硅铝多孔氧化物33时，可将上筒盖20和下筒盖21打开后进行更换。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.物理实验室用绝缘气体干燥及均匀混合装置，其特征在于：包括支架，支架上设有上干燥部和下混合部，上干燥部包括垂直设置的干燥筒，干燥筒前侧和后侧分别设有呈矩形的透气孔，前侧的透气孔外部通过前四棱锥筒连接有第一进气管接头，后侧的透气孔外部通过后四棱锥筒连接有第二进气管接头，干燥筒上端和下端分别设有上筒盖和下筒盖，干燥筒内同轴线设有弧心角均为90°的左弧形板和右弧形板，左弧形板和右弧形板的结构相同且左右对称布置，上筒盖下表面和下筒盖上表面分别开设有两条左右对称的弧形定位槽，左弧形板和右弧形板的上端装配在上筒盖下表面左右两侧的弧形定位槽内，左弧形板和右弧形板的下端装配在下筒盖上表面左右两侧的弧形定位槽内，干燥筒内设有转动连接在左弧形板和右弧形板外圆周的分子筛筒，下筒盖的中心开设有与下混合部的进气口连接的出气口，出气口设置在左弧形板和右弧形板的下端之间。
2.根据权利要求1所述的物理实验室用绝缘气体干燥及均匀混合装置，其特征在于：分子筛筒包括四块垂直设置的隔板，隔板的高度等于干燥筒的高度，隔板的宽度等于弧形板外圆与干燥筒内圆之间沿径向方向的距离，相邻两块隔板的外侧边之间固定设有与干燥筒内圆滑动接触的外弧形网板，相邻两块隔板的内侧边之间固定设有与弧形板外圆滑动接触的内弧形网板，外弧形网板、内弧形网板和相邻两块隔板的上端部和下端部分别设有上环形网板和下环形网板，上环形网板下表面设有导电板，导电板上开设有若干个网孔，导电板与下环形网板之间竖向设有若干根电加热棒，电加热棒上端与导电板固定连接，电加热棒下端插设在下环形网板上表面预留的安装槽内，上筒盖左侧和右侧分别设有一个固定电刷，上环形网板的内侧边左侧和右侧分别与左弧形板和右弧形板的外圆具有间隙，固定电刷的下端穿过间隙与导电板上表面接触，隔板上端开设有与间隙对应用于通过固定电刷的槽孔，固定电刷上端连接有供电导线，外弧形网板、内弧形网板、两块环形网板和两块隔板之间形成的扇形腔内填充有硅铝多孔氧化物，上筒盖的左侧和右侧设有与分子筛筒的左侧顶部和右侧顶部连接的抽风管，两个抽风管的出风口通过三通管连接有抽气泵，下筒盖的左侧和右侧分别设有与左侧和右侧的抽风管上下对应的透风网；相邻两块隔板的外侧边之间的距离等于透气孔在水平方向上的长度。
3.根据权利要求2所述的物理实验室用绝缘气体干燥及均匀混合装置，其特征在于：上筒盖的上表面中部设有步进电机，步进电机的主轴垂直朝下穿过上筒盖伸入到左弧形板和右弧形板之间，主轴下端安装有驱动齿轮，四块内弧形网板的内圆上部沿圆周方向固定设有一个内齿圈，驱动齿轮与内齿圈啮合；左弧形板和右弧形板之间的前后两侧均通过弧形连接板连接，弧形连接板、左弧形板和右弧形板的外径相等。
4.根据权利要求1-3任一项所述的物理实验室用绝缘气体干燥及均匀混合装置，其特征在于：下混合部包括进气筒、混合筒、第一喷气系统、第二喷气系统、排气筒和储气罐，干燥筒、进气筒、混合筒和排气筒的中心线重合，进气筒的上端口为上大下小的喇叭口状结构，进气筒的下部为圆筒状结构，下筒盖中心处的出气口连接有出气筒，出气筒下端口与进气筒上端口连接，混合筒上端通过上轴承及上密封圈与出气筒上端部转动连接，混合筒下端通过下轴承及下密封圈与排气筒上端部转动连接，混合筒的外圆传动连接有带传动机构，混合筒的内壁沿竖向方向设有若干条螺旋槽，第一喷气系统的进气口与出气筒侧部连接，第一喷气系统的喷气口位于混合筒内朝上喷射，第二喷气系统设置在进气筒内，第二喷气系统的喷气口向下朝向混合筒喷射，排气筒下端与储气罐连接；排气筒上设有单向阀，储气罐连接有取样管，取样管上设有取样泵和取样阀。
5.根据权利要求4所述的物理实验室用绝缘气体干燥及均匀混合装置，其特征在于：带传动机构包括第一驱动电机、第一驱动轴、两个主动带轮和两个从动带轮，第一驱动电机垂直设置，第一驱动电机的主轴朝上并与第一驱动轴同轴线连接，两个主动带轮安装在第一驱动轴上，两个从动带轮安装在混合筒的外圆上，上部的主动带轮通过上传动带与上部的从动带轮传动连接，下部的主动带轮通过下传动带与下部的从动带轮传动连接。
6.根据权利要求5所述的物理实验室用绝缘气体干燥及均匀混合装置，其特征在于：第一喷气系统包括混合气泵、气阀、混合气管、空心盘和均匀设置在空心盘上表面的若干个第一喷头，混合气管的进气口连接在出气筒侧部，混合气泵和气阀均安装在混合气管上，气阀位于混合气泵和出气筒之间，混合气管的下部沿径向方向伸入到排气筒内并沿排气筒的中心向上折弯90°伸到混合筒内，空心盘的底部中心固定连接在排气筒的出气口。
7.根据权利要求6所述的物理实验室用绝缘气体干燥及均匀混合装置，其特征在于：第二喷气系统包括活塞柱、连杆、曲柄、第二驱动电机、第二驱动轴、底板和设置在底板上的若干个第二喷头，活塞柱滑动连接在进气筒下部圆筒状结构的内壁，第二驱动电机水平设置，第二驱动电机的主轴同轴线与第二驱动轴连接，第二驱动轴沿进气筒的径向方向伸入到进气筒内部，进气筒的外壁设有用于支撑第二驱动轴转动的轴承座，第二驱动轴的驱动端与曲柄的一端固定连接，连杆上端转动连接在活塞柱的底部中心处，连杆下端与曲柄另一端转动连接；活塞柱外圆中部沿开设有环形导气槽，活塞柱底部开设有连通环形导气槽和活塞柱下方空间的导气孔，活塞柱的圆周设有与进气筒下部内壁滑动配合的密封环，底板水平安装在进气筒的下端口处。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20230407 |