CN205323397U - 一种气体纯化器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种气体纯化器，包括壳体，所述的壳体两端设置有气体进口和气体出口，所述的气体进口设置有滤网，所述的气体出口设置有垫片，所述的垫片上设置有至少一个滤芯安装孔，所述的滤芯安装孔中设置有向内伸入所述的壳体的内腔的滤芯，所述的壳体内腔中设置有填料。本实用新型具有结构简单、操作方便、纯化效率高、使用寿命长的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及过滤装置，特别涉及一种气体纯化器。
背景技术
气体纯化器是从分子水平将气体中的杂质去除的一种装置，它是输送高纯介质管道上不可缺少的一种装置，其工作原理主要有化学反应、化学吸附和物理吸附。
电子工业中，经常需要化学气体(砷化氢、氢气、磷化氢、硅烷等)、惰性气体(氮气、氖气、甲烷、氩气等)、腐蚀性气体(氯气、氟气、氯化氢、氨气、三氟化硼、四氯化硅等)，并且需要这些气体具有“超高纯度”，尤其是需要具有低级含量的氧气、水、二氧化碳、一氧化碳等杂质。
Tamhankar在美国专利第4,713,224号中揭示一种用于纯化惰性气体的一步法，其通过使包括微小量之选自由CO、CO2、O2、H2、H2O及其混合物组成之群的杂质的惰性气体与以至少约5重量％的量包含呈分布于有效表面区域(典型地约100至200m2/g)上的元素镍形式的镍的微粒材料接触，从而形成具有少于1ppm且较佳少于0.1ppm的任何该杂质的惰性气体。
市场上的气体纯化器，通常是用铝、镁、锆等“活泼金属”担当吸气剂。当气体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。
目前使用的气体纯化器大多采用沿管路的截面方向设有一定规格过滤网的滤筒结构，这样的气体纯化器过滤面积小，过滤流量小，过滤网易堵塞，过滤网两侧的压差大，容易造成过滤网的损坏，增加了维修成本，造成机器元件的损坏。.
滤芯纯化器是一种新型多功能纯化器，其工作原理为：高纯气体由纯化器进口进入，经滤芯过滤层后被净化成超纯净物质，然后经出口排出，杂质被截留在滤芯的深层及表面，从而被达到纯化的目的。
但现有的滤芯纯化器将滤芯直接焊接在纯化器壳体上，堵塞的滤芯不能随时取出更换，造成滤芯纯化器只能一次性使用。另外，现有的滤芯纯化器中只有一个滤芯，不能采用复合滤芯，纯化器的纯化效率较低、使用寿命较短。
发明内容
本实用新型针对现有技术的不足之处，提供一种结构简单、操作方便、纯化效率高、使用寿命长、成本低的气体纯化器。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种气体纯化器，包括壳体，所述的壳体两端设置有气体进口和气体出口，所述的气体进口设置有滤网，所述的气体出口设置有垫片，所述的垫片上设置有至少一个滤芯安装孔，所述的滤芯安装孔中设置有向内伸入所述壳体的内腔的滤芯，所述的壳体内腔中设置有填料。
进一步的：
所述的壳体内壁设置有内衬。
所述的气体出口设置有环形凹槽，所述的垫片设置在所述的环形凹槽内，所述的垫片外压接有法兰，所述的法兰与所述的壳体固定连接，所述的法兰上设置有封头，所述的气体出口设置在所述的封头上。
所述的气体进口和所述的气体出口直径均优选为0.3～1.3厘米。
所述的壳体直径优选为2～10厘米，长度优选为10～30厘米。
所述的滤网规格优选为50～200目。
所述的滤芯直径优选为0.635厘米～10厘米，长度优选为3～10厘米。
本实用新型的气体纯化器具有耐高温、耐腐蚀、纯化效率高、使用寿命长、可以再生、使用成本低廉的特性，具有强大的吸附能力，可以控制及减少高纯气体中的微量O2、H2O、CO2、CO等杂质，出口气体中杂质的含量小于1ppb。气体的最大流量可高达10,000标准升/分钟，最大的操作压力为10Mpa。
本实用新型的气体纯化器的壳体可采用无缝焊接，这种焊接方式可以避免因为过滤震动引起的裂缝。
本实用新型的气体纯化器壳体材质选择与所连接的工艺管道材质相同。对于不同的条件可选择316L不锈钢、304L不锈钢、430不锈钢、镍、哈氏合金c–276、 钛或者其他合金，优选316L不锈钢材质。本实用新型的气体纯化器壳体直径优选2～10厘米，壳体长度优选10～30厘米。
本实用新型的气体纯化器中的内衬紧贴于壳体内壁，并且紧密接触。在纯化器设置内衬，增加整个纯化器的抗腐蚀型。本发明的内衬材质可以选择PTFE、PP、聚氯乙烯、玻璃钢等，优选PTFE。
本实用新型的气体纯化器中的滤网为网格结构，作用为密封填料。滤网可以选择单层网、多层复合过滤网片、组合式过滤网片。
用于本实用新型的滤网材质可以选择金属丝网，更优选316L不锈钢。
本实用新型的滤网规格为10～500目，优选50～200目。
用于本实用新型的填料起吸附作用，吸附气体中含有的微量大分子杂质，具有浅过滤的作用。填料为以碳质为原料的各种吸附剂和金属、非金属氧化物类吸附剂，可选择硅胶、活性氧化铝、活性炭、分子筛、石墨烯、吸氧剂、脱除二氧化碳、一氧化碳剂等填料的一种或几种。
用于本实用新型的滤芯具有介质截留的微孔结构，具有较高的耐压性能、耐压能力可超过10Mpa。其作用为密封填料，深过滤，除去高纯气体中的微量小分子杂质及填料的固体粉末，当高纯气体经过纯化器中具有一定精度的滤芯后，其微量杂质被阻挡，而超高纯的气体通过滤芯流出。
本实用新型的滤芯材质选择广泛，本实用新型可选用的滤芯材质为304L、310、316L、347和430不锈钢；哈氏合金B、B-2、C-22、C276、N和X；铬镍铁合金600、625和690；蒙乃尔400、200镍合金20和钛、羰基材料、陶瓷材料、聚合材料等。金属滤芯性质稳定，使用寿命长、不需要频繁的更换。另外金属滤芯具有较好的抗摩擦性能、很容易清洗。以316L不锈钢为材质的滤芯可以在温度为350～560℃条件下使用；以蒙乃尔合金为材质的滤芯可以在温度为560～1000℃下使用。以镍、哈氏合金、蒙乃尔合金，PPS为材质的滤芯具有较好的抗腐蚀性能。本实用新型的滤芯材质优选316L不锈钢、钛、镍、哈氏合金、蒙乃尔合金。
本实用新型中的滤芯直径可以选择1/4英寸(0.635厘米)、1/2英寸(1.27厘米)、1英寸(2.54厘米)、3/2英寸(3.81厘米)、2英寸(5.08厘米)、5/2英寸(6.35厘米)、11/4英寸(6.985厘米)、3英寸(7.62厘米)。所述的滤芯直径优选为0.635厘米～10厘米，更优选1/2英寸(1.27厘米)、1英寸(2.54厘米)、3/2英寸(3.81厘米)。本实用新型的滤芯长度可以选择为壳体长度的10～50％(2～15厘米)，优选30％(3～10厘米)。
本实用新型的滤芯的过滤精度可以选择0.001～1微米，优选0.001～0.01微米。
本实用新型的滤芯使用后可以清洗，清洗方法可以选择采用物理清洗和化学清洗。化学清洗可以选择溶剂、碱洗、酸洗等方法。物理清洗可以选择水洗、蒸汽洗涤和空气吹扫等方法。也可以选择用超声清洗的方法除去一些较为惰性的污染物。
用于本实用新型的垫片的作用为固定滤芯，将滤芯直接连接到垫片上，增加过滤器的可操作性。垫片插入到壳体的凹槽中，加强其牢固性。
本实用新型的垫片材质可以选择：316L不锈钢、VCR、PTFE、PFA、黄铜等材质。优选VCR材质。
本实用新型的滤芯与垫片的结合方式优选焊接、螺纹连接。
用于本实用新型的封头及法兰的作用为密封填料及方便拆卸垫片及滤芯。封头和法兰材质可选用与气体纯化器壳体相同的材质。本实用新型的封头及法兰的材质优选316L不锈钢
与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：
1、结构简单、操作方便，滤芯连接在垫片上，垫片固定在壳体的凹槽中，增加了整个纯化器的可操作性，在使用中可以垂直和水平定向，有很好的实用性和可操作性；
2、使用寿命长，在壳体内壁设置内衬，可有效解决设备腐蚀问题，大大延长使用寿命，在气体进口端设置滤网密封填料，在气体出口端设置封头及法兰，不但起到了密封壳体的作用，并且可以方便更换已使用后的滤芯及垫片，进一步增加了使用寿命；
3、纯化效率高，填料及滤芯设置在同一个壳体内，粗过滤及精过滤同时进行，纯化后的气体中杂质含量<1ppb；
4、成本低，已更换的的滤芯及填料经过后处理后可以循环利用，进一步降低了生产成本。
附图说明
图1为本实用新型(一个滤芯)的结构示意图。
图2为本实用新型(一个滤芯)的垫片的截面图。
图3为本实用新型(三个滤芯)的结构示意图。
图4为本实用新型(七个滤芯)的垫片的截面图。
图中，气体进口1，滤网2，填料3，壳体4，内衬5，滤芯6，滤芯安装孔7，垫片8，凹槽9，法兰10，气体出口11，封头12。
具体实施方式
本实用新型的气体纯化器如图1所示，包括壳体4，壳体4两端设置有气体进口1和气体出口11，气体进口1设置有滤网2，气体出口11设置有垫片8，垫片8上设置有至少一个滤芯安装孔7，滤芯安装孔7中设置有向内伸入壳体4的内腔的滤芯6，壳体4内腔中设置有填料3。壳体4内壁设置有内衬5。气体出口11设置有环形凹槽9，垫片8设置在环形凹槽9内，垫片8外压接有法兰10，法兰10与壳体4固定连接，法兰10上设置有封头12，气体出口11设置在封头12上。
工作流程为：需纯化的高纯气体经过气体进口1进入气体纯化器壳体4内，进行纯化，填料3吸附高纯气体中含有的微量大分子杂质；经填料3吸附纯化后的气体通过气体纯化器中具有一定精度的滤芯6进行进一步纯化，滤芯6对小分子微量杂质及填料粉末进行阻挡，进纯化后的超高纯的气体通过滤芯6从气体出口11流出。
以下结合附图及具体实例，对本实用新型作进一步的详细描述，但本实用新型并不仅限于所述的实施例。
实施例1
一种气体纯化器，包括壳体4(直径2厘米、长度10厘米、材质不锈钢316L)，壳体4两端设置有气体进口1(直径0.3厘米)和气体出口11(直径0.3厘米)，气体进口1设置有滤网2(材质316L，100目)，气体出口11设置有垫片8(材质316L不锈钢)，垫片8上设置有两个滤芯安装孔7，滤芯安装孔7中设置有向内伸入壳体4的内腔的滤芯6(材质316L不锈钢、直径1/4英寸(0.635厘米)，长度3厘米，过滤精度0.005微米)，壳体4内腔中设置有填料3(5A分子筛复合吸附剂)。壳体4内壁设置有内衬5(材质PFA)。气体出口11设置有环形凹槽9，垫片8设置在环形凹槽9内，垫片8外压接有法兰10，法兰10与壳体4固定连接，法兰10上设置有封头12，气体出口11设置在封头12上。该气体纯化器用于气体纯化，处理前气体中杂质含量在100ppm以上，经过该气体纯化器处理后，杂质含量降至1ppb以下。
实施例2
一种气体纯化器，包括壳体4(直径3厘米、长度15厘米、材质不锈钢316L)，壳体4两端设置有气体进口1(直径0.5厘米)和气体出口11(直径0.5厘米)，气体进口1设置有滤网2(材质不锈钢316L、80目)，气体出口11设置有垫片8(材质316L不锈钢)，垫片8上设置有三个滤芯安装孔7，滤芯安装孔7中设置有向内伸入壳体4的内腔的滤芯6(材质316L不锈钢、直径0.317英寸(0.805厘米)，长度5厘米)，过滤精度0.006微米)，壳体4内腔中设置有填料3(3A分子筛复合吸附剂)。壳体4内壁设置有内衬5(材质PTFE)。气体出口11设置有环形凹槽9，垫片8设置在环形凹槽9内，垫片8外压接有法兰10，法兰10与壳体4固定连接，法兰10上设置有封头12，气体出口11设置在封头12上。该新型气体纯化器用于气体纯化，处理前气体中杂质含量在50ppm以上，经过该气体纯化器处理后，杂质含量降至1ppb以下。
实施例3
一种气体纯化器，包括壳体4(直径5厘米、长度25厘米、材质哈氏合金c–276)，壳体4两端设置有气体进口1(直径1.0厘米)和气体出口11(直径1.0厘米)，气体进口1设置有滤网2(材质316L不锈钢，150目)，气体出口11设置有垫片8(材质VCR)，垫片8上设置有一个滤芯安装孔7，滤芯安装孔7中设置有向内伸入壳体4的内腔的滤芯6(材质哈氏合金，直径2.54厘米，长度8厘米，过滤精度0.004微米)，壳体4内腔中设置有填料3(活性炭复合吸附剂)。壳体4内壁设置有内衬5(材质PTFE)。气体出口11设置有环形凹槽9，垫片8设置在环形凹槽9内，垫片8外压接有法兰10，法兰10与壳体4固定连接，法兰10上设置有封头12，气体出口11设置在封头12上。该新型气体纯化器用于气体纯化，处理前气体中杂质含量在10ppm以上，经过该气体纯化器处理后，杂质含量降至1ppb以下。
实施例4
一种新型气体纯化器，包括壳体4(直径10厘米、长度20厘米、材质钛)，壳体4两端设置有气体进口1(直径1.3厘米)和气体出口11(直径1.3厘米)，气体进口1设置有滤网2(100目、材质电化学抛光不锈钢316L)，气体出口11设置有垫片8(材质VCR)，垫片8上设置有三个滤芯安装孔7，滤芯安装孔7中设置有向内伸入壳体4的内腔的滤芯6(材质316L不锈钢、直径3.1厘米，长度6厘米，过滤精度0.003微米)，壳体4内腔中设置有填料3(石墨烯复合吸附剂)。壳体4内壁设置有内衬5(PTFE)。气体出口11设置有环形凹槽9，垫片8设置在环形凹槽9内，垫片8外压接有法兰10，法兰10与壳体4固定连接，法兰10上设置有封头12，气体出口11设置在封头12上。该新型气体纯化器用于气体纯化，处理前气体中杂质含量在1ppm以上，经过该气体纯化器处理后，杂质含量降至1ppb以下。
Claims (7)
1.一种气体纯化器，包括壳体，所述的壳体两端设置有气体进口和气体出口，所述的气体进口设置有滤网，其特征在于所述的气体出口设置有垫片，所述的垫片上设置有至少一个滤芯安装孔，所述的滤芯安装孔中设置有向内伸入所述壳体的内腔的滤芯，所述的壳体内腔中设置有填料。
2.根据权利要求1所述的气体纯化器，其特征在于所述的壳体内壁设置有内衬。
3.根据权利要求1所述的气体纯化器，其特征在于所述的气体出口设置有环形凹槽，所述的垫片设置在所述的环形凹槽内，所述的垫片外压接有法兰，所述的法兰与所述的壳体固定连接，所述的法兰上设置有封头，所述的气体出口设置在所述的封头上。
4.根据权利要求1所述的气体纯化器，其特征在于所述的气体进口和所述的气体出口直径均为0.3～1.3厘米。
5.根据权利要求1所述的气体纯化器，其特征在于所述的壳体直径为2～10厘米，长度为10～30厘米。
6.根据权利要求1所述的气体纯化器，其特征在于所述的滤网规格为50～200目。
7.根据权利要求1所述的气体纯化器，其特征在于所述的滤芯直径为0.635厘米～10厘米，长度为3～10厘米。
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