CN206311982U - 氮气调湿装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种氮气调湿装置，该氮气调湿装置包括氮气瓶以及进气端与氮气瓶连接的气路，气路包括并联设置的第一支路和第二支路，第一支路上连接有加湿器和开度可调的湿气阀，第二支路上连接有开度可调的干气阀，还包括控制系统，控制系统包括控制器和用于检测气路出气端气体湿度的湿度传感器，湿度传感器与所述控制器连接并将检测到的湿度信号传送给控制器，所述控制器与所述湿气阀和干气阀控制连接以根据湿度传感器检测到的湿度信号控制湿气阀和干气阀的开度。本实用新型的氮气调湿装置对从氮气瓶出来的气体进行主动式调湿处理，调湿精度高，针对不同的微环境，用户可制定不同的设定值，使输出气体的湿度适应不同的微环境。

Description

氮气调湿装置

技术领域

本实用新型涉及一种氮气调湿装置，具体是一种用于保存文物的氮气调湿装置。

背景技术

氮气具有良好的化学稳定性，在文物保护领域中得到广泛应用。如有机质文物中的书籍字画、纺织品、粮食、漆木器、皮革、尸体、骨质文物、象牙制品等，无机质类文物中的彩绘陶器、铁器等以及其他带有彩绘的文物；密封于充满氮气的环境中后均能够得到很好的保存。

湿度对文物保护起着十分重要的作用，是一种不容忽视的重要因素。当相对湿度较高时，纸质文物会发生卷边；当相对湿度较低时，纸质文物发生收缩、爆裂、翘曲；一旦微环境的相对湿度不能够满足要求，将会对文物产生较大的损害。

如授权公告号为CN201831411U的中国实用新型专利公开的充气保护展示和保存系统，该保存系统由氮气瓶、除氧加湿仪、充气保护展示柜和报警装置组成，其中除氧加湿仪内部安装有流量计、湿气阀、干气阀、温湿度显示仪、加湿器、温湿度探头、测量室、三通、混合室和信号线。其中，流量计的进口端与氮气瓶连接，测量室的出口端经连接管与充气保护展示柜的进气口连接。该系统中，从氮气瓶中出来的氮气分为两路，其中一路经过加湿器形成加湿氮气，另一路为干燥的氮气，然后干燥的氮气和加湿氮气分别进入到混合室内进行混合，温湿度探头将检测到的温湿度信号输送至温湿度显示仪并在温湿度显示仪上显示出湿度数据。该系统在使用时，通过调节湿气阀和干气阀的开启度，可调整输出氮气的湿度。如温湿度显示仪上显示的氮气湿度偏高，可调小湿气阀，调大干气阀，降低混合室内氮气的湿度，直到温湿度显示仪显示氮气湿度符合要求后，才用连接管将测量室与充气保护展示柜的进气口连接，将氮气输送至充气保护展示柜内。

上述充气保护展示和保存系统虽然能够调节充入展示柜中的氮气湿度，但是，该充气保护展示和保存系统不能主动调湿；在与展示柜连接以前，需要首先观察温湿度显示仪上显示的温湿度数据是否准确，如果偏高或者偏低，还需要调节湿气阀和干气阀的开度来调整氮气的湿度，反复调试直到温湿度显示仪上显示的温湿度数据达到所需要求，造成调节过程十分麻烦、调湿精度低。而且在使用过程中，如果温湿度显示仪上显示的湿度发生变化，还需要重新进行调整，使用十分不便。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种氮气调湿装置，用以解决现有技术中不能对氮气主动调湿并且调湿精度低的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种氮气调湿装置，包括氮气瓶以及进气端与氮气瓶连接的气路，气路包括并联设置的第一支路和第二支路，第一支路上连接有加湿器和开度可调的湿气阀，第二支路上连接有开度可调的干气阀，还包括控制系统，控制系统包括控制器和用于检测气路出气端气体湿度的湿度传感器，湿度传感器与所述控制器连接并将检测到的湿度信号传送给控制器，所述控制器与所述湿气阀和干气阀控制连接以根据湿度传感器检测到的湿度信号控制湿气阀和干气阀的开度。

第一支路上设有用于检测第一支路中气体流量的流量传感器，流量传感器与所述控制器连接并将检测到的流量信息传递给控制器。

第一支路和第二支路上均连接有单向阀，第一支路上的单向阀位于加湿器的下游位置处，第二支路上的单向阀位于干气阀的下游位置处。

气路上于第一支路和第二支路的上游连接有至少一级减压阀，每一级减压阀均附带有安全阀。

所述气路的出气端连接有流量传感器，流量传感器与所述控制器连接并将检测到的气路出气端的流量信息传递给控制器。

所述加湿器为壳管式加湿器，加湿器包括内层管和外层管，内层管为干燥管且与所述气路连通，内层管与外层管围成具有进水口和出水口的环形通道。

所述加湿器连接有水路，水路包括水箱，水箱为能够将箱内的水加热的加热水箱。

该装置包括具有输出接口的机柜，所述氮气瓶、气路和水路均设置在机柜内，气路的出气端与输出接口连接，所述水箱设于机柜的上部，氮气瓶和气路设置在水箱下方。

所述机柜为移动式机柜，机柜的底部设有滚轮。

所述机柜上具有控制面板，控制板上设有触摸屏，触摸屏与所述控制系统连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型中，气路的进气端与氮气瓶连接，由氮气瓶出来的气体分为两路，其中经过第一支路的气体经过加湿器后形成加湿气体，经过第二支路的气体为干燥气体，最终干燥气体和加湿气体均由气路的出气端输出。湿度传感器能够检测气路出气端输出气体的湿度，并将检测到的湿度信息传递给控制器；当出气端输出的气体湿度大于设定值时，控制器发出控制指令，控制第一支路上的湿气阀开度减小，第二支路上的干气阀开度加大，使干燥气体的比例加大，加湿气体的比例减小，进而使输出的气体湿度减小以达到设定值。反之，当出气端的输出气体湿度小于设定值时，控制器控制第一支路上的湿气阀开度加大，第二支路上的干气阀开度减小，进而使输出的气体湿度加大以达到设定值。本实用新型的氮气调湿装置对从氮气瓶出来的气体进行主动式调湿处理，调湿精度高。针对不同的微环境，用户可制定不同的设定值，使输出气体的湿度适应不同的微环境。

作为本实用新型的进一步改进，气路上设置有至少一级减压阀，每一级减压阀均附带一个安全阀，降低输入的气体的压强，防止输出的气体超标，进而保证文物和使用者的安全。

作为本实用新型的进一步改进，加湿器采用膜渗透加湿工艺，加湿器由内外两层管道组成，内层管道与气路连通，外层管道与内层管道围成一个具有进水口和出水口的环形通道，环形通道内通入水。使用时，从氮气瓶出来的气体通过干燥管（Nafion管）时，水分子会渗透到干燥管内，与传统的超声波、高压雾化、离心式加湿方式相比，本实用新型中的加湿器对气体加湿过程中，不会混入粉尘颗粒，气体中的水分子极小，可完全融入气体中不会凝结形成滴液。

附图说明

图1为本实用新型氮气调湿装置一种实施例的外部结构示意图；

图2为图1中机柜内部示意图；

图3为本实用新型氮气调湿装置一种实施例的气路示意图；

图4为本实用新型氮气调湿装置一种实施例的加湿器及水路的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。

本实用新型氮气调湿装置的具体实施例，如图1至图4所示，该氮气调湿装置包括机柜1以及设于机柜内的氮气瓶2、气路和PLC控制系统。气路的进气端与氮气瓶2连接，氮气瓶2中的高压氮气由气路的进气端输入，并由气路的出气端输出。机柜一侧设有输出接口，气路的出气端与输出接口连接；使用时，将输出接口与需要充入氮气的文物保护装置连接，即可充入氮气。

气路包括主干路以及并联设置的第一支路和第二支路，由氮气瓶出来的气体经过主干路后分流分别进入到第一支路和第二支路，最终汇聚在一起并从出气端输出。气路上于第一支路和第二支路的上游依次连接有总开关3、过滤器4、第一压力表5、一级减压阀6、二级减压阀7、第二压力表8和压力变送器9，一级减压阀6附带有第一安全阀10，二级减压阀附带有第二安全阀11。氮气瓶中的高压低纯氮气过滤后经过一级减压阀6减压至0.5MPa，再经二级减压阀减压至0.15MPa，然后分两路分别进入到第一支路和第二支路中。总开关3为针阀；压力变送器9与控制系统的控制器连接，并将检测到的气体压力信号传递给控制系统。

第一支路上由上游至下游依次连接有湿气阀12、第一流量变送器13、加湿器14和第一单向阀15。第一支路上由上游至下游依次连接有干气阀16和第二单向阀17。气路上于第一支路和第二支路的下游依次连接有湿度变送器18和第二流量变送器19。由氮气瓶出来的气体分两路分别进入第一支路和第二支路，进入到第一支路中的气体经过加湿器进行高度加湿，得到加湿气体，加湿气体与第二支路中的干燥气体进行混合。湿气阀12和干气阀16均为开度可调的比例流量阀，分别调节两个比例流量阀的开度，可分别调节第一支路和第二支路的气体流量，可以使加湿气体和干燥气体按照一定的流量比例混合，流量比例不同所对应的混合气体湿度不同。湿度变送器18带有湿度传感器，能够检测气路输出气体的湿度，湿度传感器与控制系统的控制器连接，并将检测到的湿度信息传递给控制。第一、第二流量变送器均带有能够检测气体流量的流量传感器；其他实施例中，第一、第二流量变送器也可以替换为流量传感器。湿度变送器18带有能够检测气体湿度的湿度传感器，用于检测气路出气端的气体湿度；其他实施例中，湿度变送器也可以替换为湿度传感器。第一支路和第二支路上的两个比例流量阀分别与控制系统的控制器连接，控制系统采用PID闭环控制系统，湿度传感器实时采集输出气体的湿度，控制器根据湿度传感器检测到的湿度信息控制两个比例流量阀的开度大小。当检测到的湿度小于设定值时，控制器发出命令，控制第一支路上的比例流量阀开度增大，使加湿气体的比例增大，进而增大输出气体的湿度直到达到设定值；反之，当检测到的湿度大于设定值时，控制器控制第二支路上的比例流量阀开度增大，使加湿气体的比例减小，进而减小输出气体的湿度直到达到设定值。另外，干燥气体和加湿气体的流量比例不变时，控制器可根据流量传感器检测到的流量信息，控制两个比例流量阀的开度大小可改变输出气体的输出流量。本实用新型氮气的湿度可调范围为20%-80%，调节范围广且调节精度高；输出气体的流量值≤200NL/min。

本实用新型中，加湿器采用膜渗透工艺，加湿器为壳管式加湿器，壳管式加湿器为现有技术，包括内层管和外层管，内层管为干燥管（Nafion管）且与所述气路连通，内层管与外层管围成具有进水口和出水口的环形通道，进水口连接有水路，水路包括水箱20，水箱20为能够将箱内的水加热的加热水箱，水箱内装有去离子水，去离子水由水泵21输送至加湿器内，再由出水口流入水箱内循环利用。内层的干燥管（Nafion管）只允许水分子通过；工作时，常温低纯氮气进入加湿器的干燥管（Nafion管）内，常温水从进水口进入到干燥管（Nafion管）外部的环形通道，水分子在干燥管（Nafion管）内外水分压差的作用下，进入到干燥管（Nafion管）内部并与干燥管（Nafion管）内的气体混合，达到加湿目的。氮气瓶2为标准8L气瓶，氮气瓶中的氮气纯度为99%，氧浓度为1%，经过加湿器低度加湿后，气体湿度为20%，加湿气体中水含量为0.47%，氧浓度由1%变为0.995%，加湿前后对氧浓度的影响极小，氧浓度变化值仅为0.005%。经过加湿器高度加湿后，气体湿度为80%，加湿气体中水含量为1.89%，氧浓度由1%变为0.98%，加湿前后对氧浓度的影响极小，氧浓度变化值仅为0.02%。

本实用新型的机柜1为可移动式机柜，机柜的底部安装有滚轮，氮气瓶2、气路、水路和控制系统均设于机柜内。本实施例中，氮气瓶2有两个并且并排设置在机柜内靠近后方的位置处，氮气瓶的下部通过卡箍与机柜1固定。加湿器通过卡箍固定在机柜内于氮气瓶的前方位置处。机柜1上设有控制面板111，气路中的压力表、减压阀、针阀均安装在控制面板111上，控制面板上还安装有触摸屏112，PLC控制系统安装于触摸屏112的后部并与触摸屏电连接。水箱20为不锈钢水箱并且安装在机柜内上部位置。本实用新型的机柜整体结构布局合理，操作和维修方便。

在其他实施例中，减压阀可设置一级或者多于两级，加湿器可以替换为传统的超声波、高压雾化、离心式加湿器。第一支路上的流量传感器可以省略。

Claims (10)

1.一种氮气调湿装置，包括氮气瓶以及进气端与氮气瓶连接的气路，气路包括并联设置的第一支路和第二支路，第一支路上连接有加湿器和开度可调的湿气阀，第二支路上连接有开度可调的干气阀，其特征在于：还包括控制系统，控制系统包括控制器和用于检测气路出气端气体湿度的湿度传感器，湿度传感器与所述控制器连接并将检测到的湿度信号传送给控制器，所述控制器与所述湿气阀和干气阀控制连接以根据湿度传感器检测到的湿度信号控制湿气阀和干气阀的开度。

2.根据权利要求1所述的氮气调湿装置，其特征在于：第一支路上设有用于检测第一支路中气体流量的流量传感器，流量传感器与所述控制器连接并将检测到的流量信息传递给控制器。

3.根据权利要求1所述的氮气调湿装置，其特征在于：第一支路和第二支路上均连接有单向阀，第一支路上的单向阀位于加湿器的下游位置处，第二支路上的单向阀位于干气阀的下游位置处。

4.根据权利要求1所述的氮气调湿装置，其特征在于：气路上于第一支路和第二支路的上游连接有至少一级减压阀，每一级减压阀均附带有安全阀。

5.根据权利要求1所述的氮气调湿装置，其特征在于：所述气路的出气端连接有流量传感器，流量传感器与所述控制器连接并将检测到的气路出气端的流量信息传递给控制器。

6.根据权利要求1所述的氮气调湿装置，其特征在于：所述加湿器为壳管式加湿器，加湿器包括内层管和外层管，内层管为干燥管且与所述气路连通，内层管与外层管围成具有进水口和出水口的环形通道。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的氮气调湿装置，其特征在于：所述加湿器连接有水路，水路包括水箱，水箱为能够将箱内的水加热的加热水箱。

8.根据权利要求7所述的氮气调湿装置，其特征在于：该装置包括具有输出接口的机柜，所述氮气瓶、气路和水路均设置在机柜内，气路的出气端与输出接口连接，所述水箱设于机柜的上部，氮气瓶和气路设置在水箱下方。

9.根据权利要求8所述的氮气调湿装置，其特征在于：所述机柜为移动式机柜，机柜的底部设有滚轮。

10.根据权利要求8所述的氮气调湿装置，其特征在于：所述机柜上具有控制面板，控制板上设有触摸屏，触摸屏与所述控制系统连接。