CN113019079B - 一种实验室用有机气体膜分离设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种实验室用有机气体膜分离设备，其结构包括支撑架、抱箍、分离装置、进气管、出气管，支撑架前表面固定安装在抱箍，并且分离装置贯穿于抱箍内部，气体推动叶片进行转动，通过加热丝的旋转加热的方式，提高对密封环内部的空气中含有的水蒸气进行全面性干燥，气体与摆动片进行接触的过程中，对气体中的水蒸气进行阻流，提高压缩气体的干燥度，提高氮气的分离度，气体在进行流通时，产生一定的气压，使得伸缩软管进行伸缩，从而推动了高分子膜进行平稳的横向滑动，同时高分子膜在进行滑动时，通过挤压球的弹射挤压，使得高分子膜产生抖动，加快水珠的抖落，从而提高高分子膜进行气体分离的效果。

Description

一种实验室用有机气体膜分离设备
技术领域
本发明涉及生物膜分离设备领域，更具体地说，尤其是涉及到一种实验室用有机气体膜分离设备。
背景技术
实验室在制备氮气时，将压缩空气通入膜分离设备内部，压缩空气在通过高分子膜时，由于各种气体在膜中的溶解和扩散系数 的不同，氮气被富集在高压内侧，而其他气体被富集在低压外侧，从而实现气体的分离，但是由于压缩空气在通入膜分离设备内部后，经过压缩的空气内部含有一定的水蒸气，水蒸气在与高分子膜接触遇冷后，容易形成水珠，从而停留在高分子膜的表面，在高分子膜表面形成水膜，降低了其他气体被透过高分子膜，从而导致其他气体被富集在低压外侧的效果下降，容易跟随着氮气一起被富集在高压内侧，降低了气体的分离度。
发明内容
本发明实现技术目的所采用的技术方案是：该一种实验室用有机气体膜分离设备，其结构包括支撑架、抱箍、分离装置、进气管、出气管，所述支撑架前表面固定安装在抱箍，并且分离装置贯穿于抱箍内部，所述分离装置左上端与进气管嵌固安装并且相贯通，所述分离装置右下端嵌固安装有出气管并且相贯通，所述分离装置包括流通管、干燥装置、进口管、膜装置、出口管，所述流通管左上端设有进口管，并且进口管与进气管下端通过法兰连接，所述干燥装置嵌固安装在流通管左端内部，并且干燥装置上端与进口管下端相贯通，所述干燥装置右端与膜装置左端相连接，所述膜装置设在流通管内部中端，所述出口管嵌固安装在流通管右下端，并且出口管上端与膜装置右端相贯通，所述分离装置共设有三个，并且三个分离装置之间两两首尾贯通。
作为本发明的进一步改进，所述干燥装置包括密封环、进气嘴、转动杆、旋转加热机构、集水槽、挡水机构，所述密封环上端设有进气嘴，并且进气嘴与进口管下端相贯通，所述转动杆外侧端采用间隙配合安装在密封环内部，并且转动杆内侧端与旋转加热机构外侧表面相焊接，所述旋转加热机构位于集水槽正上方，并且集水槽嵌固安装在密封环内侧表面底部，所述挡水机构与密封环前端嵌固安装，所述转动杆共设有四个，呈环型等距分布在密封环内壁与旋转加热机构外侧表面之间。
作为本发明的进一步改进，所述旋转加热机构包括转动管、加热丝、叶片、通气孔、导流槽，所述转动管外侧表面与转动杆内侧端相焊接，并且转动管外侧表面焊接有叶片，所述加热丝安装在转动管内部，所述通气孔贯穿于叶片内部，所述导流槽嵌在叶片外侧表面，所述加热丝共设有二十个，并且四个位于一组，等距分布在转动管内部，并且每组上的四个加热丝外侧端位于四个叶片内部。
作为本发明的进一步改进，所述挡水机构包括缩口管、固定片、摆动片、扭力轴、通气板，所述缩口管与密封环前端嵌固安装，并且缩口管内壁焊接有固定片，所述摆动片上端安装在固定片内部，并且摆动片上端与扭力轴相铰接，所述通气板嵌固安装在缩口管前端，所述缩口管呈进口宽出口窄的空腔结构，所述固定片和摆动片均设有四个，呈环型等距分布在缩口管内壁。
作为本发明的进一步改进，所述膜装置包括密封管、伸缩软管、高分子膜、抖动机构，所述密封管安装在流通管内部中端，所述密封管左端内部设有伸缩软管，所述伸缩软管与高分子膜左端相贯通，所述高分子膜采用间隙配合贯穿于抖动机构内部，并且抖动机构外侧表面嵌固安装在密封管内壁，所述伸缩软管共设有两个，安装在密封管内部的左右两端，并且与高分子膜的左右两端进行连接贯通，伸缩软管采用橡胶材质，具有一定的回弹性。
作为本发明的进一步改进，所述抖动机构包括固定环、滑球、支撑片、挤压球，所述固定环外侧表面嵌固安装在密封管内壁，所述滑球位于固定环内侧，并且滑球滑动安装在高分子膜外侧内部，所述支撑片固定安装在固定环内壁，并且支撑片内侧表面设有挤压球，所述挤压球与高分子膜外侧表面相抵触，所述滑球共设有四个，均设在高分子膜外侧，所述支撑片与挤压球之间通过弹簧进行连接，并且挤压球采用橡胶材质，具有一定的回弹性。
本发明的有益效果在于：
1.气体推动叶片进行转动，通过加热丝的加热，将热量传导进入到叶片内部，通过旋转加热的方式，提高对密封环内部的空气中含有的水蒸气进行全面性干燥，气体与摆动片进行接触的过程中，对气体中的水蒸气进行阻流，提高压缩气体的干燥度，提高氮气的分离度。
2.气体在进行流通时，产生一定的气压，使得伸缩软管进行伸缩，从而推动了高分子膜进行平稳的横向滑动，同时高分子膜在进行滑动时，通过挤压球的弹射挤压，使得高分子膜产生抖动，加快水珠的抖落，从而提高高分子膜进行气体分离的效果。
附图说明
图1为本发明一种实验室用有机气体膜分离设备的结构示意图。
图2为本发明一种分离装置的内部结构示意图。
图3为本发明一种干燥装置的侧视内部结构示意图。
图4为本发明一种旋转加热机构的内部透视结构示意图。
图5为本发明一种挡水机构的内部透视结构示意图。
图6为本发明一种膜装置的局部内部结构示意图。
图7为本发明一种抖动机构的内部结构示意图。
图中：支撑架-1、抱箍-2、分离装置-3、进气管-4、出气管-5、流通管-31、干燥装置-32、进口管-33、膜装置-34、出口管-35、密封环-331、进气嘴-332、转动杆-333、旋转加热机构-334、集水槽-335、挡水机构-336、转动管-34a、加热丝-34b、叶片-34c、通气孔-34d、导流槽-34e、缩口管-36a、固定片-36b、摆动片-36c、扭力轴-36d、通气板-36e、密封管-341、伸缩软管-342、高分子膜-343、抖动机构-344、固定环-44a、滑球-44b、支撑片-44c、挤压球-44d。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步描述：
实施例1：
如附图1至附图5所示：
本发明一种实验室用有机气体膜分离设备，其结构包括支撑架1、抱箍2、分离装置3、进气管4、出气管5，所述支撑架1前表面固定安装在抱箍2，并且分离装置3贯穿于抱箍2内部，所述分离装置3左上端与进气管4嵌固安装并且相贯通，所述分离装置3右下端嵌固安装有出气管5并且相贯通，所述分离装置3包括流通管31、干燥装置32、进口管33、膜装置34、出口管35，所述流通管31左上端设有进口管33，并且进口管33与进气管4下端通过法兰连接，所述干燥装置32嵌固安装在流通管31左端内部，并且干燥装置32上端与进口管33下端相贯通，所述干燥装置32右端与膜装置34左端相连接，所述膜装置34设在流通管31内部中端，所述出口管35嵌固安装在流通管31右下端，并且出口管35上端与膜装置34右端相贯通，所述分离装置3共设有三个，并且三个分离装置3之间两两首尾贯通，对气体进行多重的分离，提高氮气分离的纯度。
其中，所述干燥装置32包括密封环331、进气嘴332、转动杆333、旋转加热机构334、集水槽335、挡水机构336，所述密封环331上端设有进气嘴332，并且进气嘴332与进口管33下端相贯通，所述转动杆333外侧端采用间隙配合安装在密封环331内部，并且转动杆333内侧端与旋转加热机构334外侧表面相焊接，所述旋转加热机构334位于集水槽335正上方，并且集水槽335嵌固安装在密封环331内侧表面底部，所述挡水机构336与密封环331前端嵌固安装，所述转动杆333共设有四个，呈环型等距分布在密封环331内壁与旋转加热机构334外侧表面之间，确保旋转加热机构334能够绕着密封环331内部的中心进行定位旋转，从而对进入到密封环331内部的气体进行旋转干燥工作。
其中，所述旋转加热机构334包括转动管34a、加热丝34b、叶片34c、通气孔34d、导流槽34e，所述转动管34a外侧表面与转动杆333内侧端相焊接，并且转动管34a外侧表面焊接有叶片34c，所述加热丝34b安装在转动管34a内部，所述通气孔34d贯穿于叶片34c内部，所述导流槽34e嵌在叶片34c外侧表面，所述加热丝34b共设有二十个，并且四个位于一组，等距分布在转动管34a内部，并且每组上的四个加热丝34b外侧端位于四个叶片34c内部，从而提高叶片34c转动过程中产生的热量，从而在旋转的过程中对气体进行全面性干燥，将气体中的水蒸气进行去除。
其中，所述挡水机构336包括缩口管36a、固定片36b、摆动片36c、扭力轴36d、通气板36e，所述缩口管36a与密封环331前端嵌固安装，并且缩口管36a内壁焊接有固定片36b，所述摆动片36c上端安装在固定片36b内部，并且摆动片36c上端与扭力轴36d相铰接，所述通气板36e嵌固安装在缩口管36a前端，所述缩口管36a呈进口宽出口窄的空腔结构，利于将气体进行排出，避免气体发生返流，所述固定片36b和摆动片36c均设有四个，呈环型等距分布在缩口管36a内壁，提高对气体中水蒸气的阻流效果，减少水蒸气排入膜装置34内部。
本实施例的具体使用方式与作用：
本发明中，将外部的压缩气体接通进气管4，通过进口管33将压缩气体排入密封环331内部，通过进气嘴332的收缩，提高气体的流动速度，从而使得气体推动叶片34c进行转动，这时通过转动杆333的转动连接，从而确保转动管34a在密封环331内部进行平稳的定点转动，通过加热丝34b的加热，将热量传导进入到叶片34c内部，接着从通气孔34d进行排出，通过旋转加热的方式，提高对密封环331内部的空气中含有的水蒸气进行全面性干燥，同时部分水蒸气接触到叶片34c遇冷形成水珠，从叶片34c表面的导流槽34e往下进行导向流动排到集水槽335内部进行集中收集，接着气体进入到缩口管36a内部，避免气体发生返流，气体与摆动片36c进行接触的过程中，通过气压推动摆动片36c绕着扭力轴36d进行转动，从而对气体中的水蒸气进行阻流，避免水蒸气透过通气板36e内部，提高压缩气体的干燥度，提高氮气的分离度。
实施例2：
如附图6至附图7所示：
其中，所述膜装置34包括密封管341、伸缩软管342、高分子膜343、抖动机构344，所述密封管341安装在流通管31内部中端，所述密封管341左端内部设有伸缩软管342，所述伸缩软管342与高分子膜343左端相贯通，所述高分子膜343采用间隙配合贯穿于抖动机构344内部，并且抖动机构344外侧表面嵌固安装在密封管341内壁，所述伸缩软管342共设有两个，安装在密封管341内部的左右两端，并且与高分子膜343的左右两端进行连接贯通，伸缩软管342采用橡胶材质，具有一定的回弹性，利于使得高分子膜343在密封管341内部进行左右滑动，从而将高分子膜343内壁停留的水珠进行抖落，提高气体通过高分子膜343的效果。
其中，所述抖动机构344包括固定环44a、滑球44b、支撑片44c、挤压球44d，所述固定环44a外侧表面嵌固安装在密封管341内壁，所述滑球44b位于固定环44a内侧，并且滑球44b滑动安装在高分子膜343外侧内部，所述支撑片44c固定安装在固定环44a内壁，并且支撑片44c内侧表面设有挤压球44d，所述挤压球44d与高分子膜343外侧表面相抵触，所述滑球44b共设有四个，均设在高分子膜343外侧，确保高分子膜343在固定环44a内部进行平稳的滑动，避免高分子膜343高度发生偏移，所述支撑片44c与挤压球44d之间通过弹簧进行连接，并且挤压球44d采用橡胶材质，具有一定的回弹性，利于对高分子膜343表面进行弹射抖动，将水珠进行抖落，同时对高分子膜343表面进行保护，避免对高分子膜343受损。
本实施例的具体使用方式与作用：
本发明中，经过干燥后的气体进入到密封管341内部，接着气体进入到高分子膜343内部进行分离，其他气体透过高分子膜343被富集在低压外侧，而氮气则被富集在高压内侧，从而使得氮气在高分子膜343内部进行横向流通，气体在进行流通时，产生一定的气压，使得伸缩软管342进行伸缩，从而推动了高分子膜343进行平稳的横向滑动，通过滑动使得高分子膜343内壁停留的水珠进行抖落，同时高分子膜343在进行滑动时，通过滑球44b进行辅助滑动，确保高分子膜343的高度保持在一致，确保对气体进行正常分离，同时通过挤压球44d的弹射挤压，使得高分子膜343产生抖动，加快水珠的抖落，从而提高高分子膜343进行气体分离的效果。
利用本发明所述技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种实验室用有机气体膜分离设备，其结构包括支撑架(1)、抱箍(2)、分离装置(3)、进气管(4)、出气管(5)，所述支撑架(1)前表面固定安装在抱箍(2)，并且分离装置(3)贯穿于抱箍(2)内部，所述分离装置(3)左上端与进气管(4)嵌固安装并且相贯通，所述分离装置(3)右下端嵌固安装有出气管(5)并且相贯通，其特征在于：
所述分离装置(3)包括流通管(31)、干燥装置(32)、进口管(33)、膜装置(34)、出口管(35)，所述流通管(31)左上端设有进口管(33)，并且进口管(33)与进气管(4)下端通过法兰连接，所述干燥装置(32)嵌固安装在流通管(31)左端内部，并且干燥装置(32)上端与进口管(33)下端相贯通，所述干燥装置(32)右端与膜装置(34)左端相连接，所述膜装置(34)设在流通管(31)内部中端，所述出口管(35)嵌固安装在流通管(31)右下端，并且出口管(35)上端与膜装置(34)右端相贯通；
所述干燥装置(32)包括密封环(331)、进气嘴(332)、转动杆(333)、旋转加热机构(334)、集水槽(335)、挡水机构(336)，所述密封环(331)上端设有进气嘴(332)，并且进气嘴(332)与进口管(33)下端相贯通，所述转动杆(333)外侧端采用间隙配合安装在密封环(331)内部，并且转动杆(333)内侧端与旋转加热机构(334)外侧表面相焊接，所述旋转加热机构(334)位于集水槽(335)正上方，并且集水槽(335)嵌固安装在密封环(331)内侧表面底部，所述挡水机构(336)与密封环(331)前端嵌固安装；
所述旋转加热机构(334)包括转动管(34a)、加热丝(34b)、叶片(34c)、通气孔(34d)、导流槽(34e)，所述转动管(34a)外侧表面与转动杆(333)内侧端相焊接，并且转动管(34a)外侧表面焊接有叶片(34c)，所述加热丝(34b)安装在转动管(34a)内部，所述通气孔(34d)贯穿于叶片(34c)内部，所述导流槽(34e)嵌在叶片(34c)外侧表面；
所述挡水机构(336)包括缩口管(36a)、固定片(36b)、摆动片(36c)、扭力轴(36d)、通气板(36e)，所述缩口管(36a)与密封环(331)前端嵌固安装，并且缩口管(36a)内壁焊接有固定片(36b)，所述摆动片(36c)上端安装在固定片(36b)内部，并且摆动片(36c)上端与扭力轴(36d)相铰接，所述通气板(36e)嵌固安装在缩口管(36a)前端；
所述膜装置(34)包括密封管(341)、伸缩软管(342)、高分子膜(343)、抖动机构(344)，所述密封管(341)安装在流通管(31)内部中端，所述密封管(341)左端内部设有伸缩软管(342)，所述伸缩软管(342)与高分子膜(343)左端相贯通，所述高分子膜(343)采用间隙配合贯穿于抖动机构(344)内部，并且抖动机构(344)外侧表面嵌固安装在密封管(341)内壁；
所述抖动机构(344)包括固定环(44a)、滑球(44b)、支撑片(44c)、挤压球(44d)，所述固定环(44a)外侧表面嵌固安装在密封管(341)内壁，所述滑球(44b)位于固定环(44a)内侧，并且滑球(44b)滑动安装在高分子膜(343)外侧内部，所述支撑片(44c)固定安装在固定环(44a)内壁，并且支撑片(44c)内侧表面设有挤压球(44d)，所述挤压球(44d)与高分子膜(343)外侧表面相抵触；
将外部的压缩气体接通进气管(4)，通过进口管(33)将压缩气体排入密封环(331)内部，通过进气嘴(332)的收缩，提高气体的流动速度，从而使得气体推动叶片(34c)进行转动，这时通过转动杆(333)的转动连接，从而确保转动管(34a)在密封环(331)内部进行平稳的定点转动，通过加热丝(34b)的加热，将热量传导进入到叶片(34c)内部，接着从通气孔(34d)进行排出，通过旋转加热的方式，提高对密封环(331)内部的空气中含有的水蒸气进行全面性干燥，同时部分水蒸气接触到叶片(34c)遇冷形成水珠，从叶片(34c)表面的导流槽(34e)往下进行导向流动排到集水槽(335)内部进行集中收集，接着气体进入到缩口管(36a)内部，避免气体发生返流，气体与摆动片(36c)进行接触的过程中，通过气压推动摆动片(36c)绕着扭力轴(36d)进行转动，从而对气体中的水蒸气进行阻流，避免水蒸气透过通气板(36e)内部，提高压缩气体的干燥度，提高氮气的分离度；经过干燥后的气体进入到密封管(341)内部，接着气体进入到高分子膜(343)内部进行分离，其他气体透过高分子膜(343)被富集在低压外侧，而氮气则被富集在高压内侧，从而使得氮气在高分子膜(343)内部进行横向流通，气体在进行流通时，产生一定的气压，使得伸缩软管(342)进行伸缩，从而推动了高分子膜(343)进行平稳的横向滑动，通过滑动使得高分子膜(343)内壁停留的水珠进行抖落，同时高分子膜(343)在进行滑动时，通过滑球(44b)进行辅助滑动，确保高分子膜(343)的高度保持在一致，确保对气体进行正常分离，同时通过挤压球(44d)的弹射挤压，使得高分子膜(343)产生抖动，加快水珠的抖落，从而提高高分子膜(343)进行气体分离的效果。
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