CN209581835U - 系留气球氦气纯化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种系留气球氦气纯化装置，该系留气球氦气纯化装置包括：锚泊装置，锚泊装置用于对系留气球进行锚泊停靠，锚泊装置能够随着系留气球的转动而转动；纯化装置，纯化装置能够与系留气球内部连通，以对系留气球内部的氦气进行纯化，纯化装置设置在锚泊装置上，以使纯化装置能够随着锚泊装置的转动而转动。即使系留气球被风吹动发生旋转，纯化装置也会随着系留气球的转动而转动，使纯化装置与系留气球的连接稳定，且不会发生管路缠绕等现象，从而有效地避免了设备损坏。

Description

系留气球氦气纯化装置

技术领域

本实用新型涉及系留气球氦气补给设备技术领域，具体而言，涉及一种系留气球氦气纯化装置。

背景技术

系留气球艇囊体内充的为高纯度氦气，随着滞空时间的增加，氦气会泄露并导致纯度下降。当氦气纯度下降过多时会影响系留气球的升空能力。通常的做法是在氦气纯度下降一定程度时，适度的补充一定的高纯度氦气，以提高艇体浮力和氦气纯度。每次补充，氦气纯度均会有一定的下降。当补充到一定次数后，氦气纯度无法满足系留气球安全飞行时，就需要强制回收艇体。因此系留气球在氦气纯度降低到一定值时回收，重新充高纯度氦气才能放飞。回收和放飞过程风险大，在此期间需要停止工作，对商业运营影响较大。

现有技术中的液氮冷凝法将氦气纯化设备放置于浮空器附近，用于浮空器在线纯化，存在问题：1、设备体积大、功耗高，浮空器设备难以满足安装空间和提供相应电能。2、方案需要大量液态氮气冷却，极低温条件对增加了设计难度，且浮空器(系留气球)在线(现场) 纯化时间长，艇体又随风转动，直接用管道相连，如不固定，长时间作业存在连接管道设备缠绕损坏的风险，如固定，艇体设备不随风向变化，大风条件下将对艇体设备造成严重伤害。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种系留气球氦气纯化装置，以解决现有技术中的系留气球在锚泊状态纯化氦气时，易与外部纯化设备发生相对运动而导致设备损坏的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种系留气球氦气纯化装置，该系留气球氦气纯化装置包括：锚泊装置，锚泊装置用于对系留气球进行锚泊停靠，锚泊装置能够随着系留气球的转动而转动；纯化装置，纯化装置能够与系留气球内部连通，以对系留气球内部的氦气进行纯化，纯化装置设置在锚泊装置上，以使纯化装置能够随着锚泊装置的转动而转动。

进一步地，锚泊装置包括：主体；旋转平台，旋转平台可旋转地设置在主体上，系留气球的尾部可拆卸地与旋转平台连接；固定塔，固定塔设置在旋转平台上，系留气球的头部可拆卸地与固定塔连接。

进一步地，纯化装置包括：纯氦存储部；纯氦供给管路，纯氦供给管路的第一端与纯氦存储部连通，纯氦供给管路的第二端可拆卸地与系留气球连通，纯氦供给管路的第二端设置有第一单向阀，以防止系留气球内部气体流入纯氦供给管路。

进一步地，纯化装置还包括第一纯氦供给部和第二纯氦供给部，第一纯氦供给部与第二纯氦供给部均与纯氦存储部相连通。

进一步地，第一纯氦供给部包括成品纯氦瓶。

进一步地，第二纯氦供给部包括氦气纯化系统，氦气纯化系统的第一端与系留气球内部连通，氦气纯化系统的第二端与纯氦存储部连通，以对系留气球内部的不纯氦气进行纯化并存储在纯氦存储部中。

进一步地，氦气纯化系统包括：回收管路，回收管路的第一端与系留气球连通，回收管路的第一端设置有第二单向阀，以防止不纯氦气回流至系留气球内部；膜渗透纯化器，膜渗透纯化器的第一端与回收管路的第二端连通，膜渗透纯化器的第二端与纯氦存储部连通。

进一步地，氦气纯化系统还包括压缩机，压缩机设置在回收管路上，以对不纯氦气进行压缩处理。

进一步地，氦气纯化系统还包括粗氦存储部，粗氦存储部设置在回收管路上，粗氦存储部的两端分别与压缩机和膜渗透纯化器连通。

进一步地，氦气纯化系统还包括：第一控制阀，第一控制阀设置在粗氦存储部与膜渗透纯化器之间；第二控制阀，第二控制阀设置在膜渗透纯化器与纯氦存储部之间；第三控制阀，第三控制阀设置在纯氦供给管路上。

应用本实用新型的技术方案，由于本实用新型的系留气球氦气纯化装置包括锚泊装置，锚泊装置能够随着系留气球的转动而转动，纯化装置设置在锚泊装置上，纯化装置也能随着锚泊装置的转动而转动，在对系留气球内部的氦气进行纯化时，纯化装置能够与系留气球内部连通，对其进行纯化，即使系留气球被风吹动发生旋转，纯化装置也会随着系留气球的转动而转动，使纯化装置与系留气球的连接稳定，且不会发生管路缠绕等现象，从而有效地避免了设备损坏。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示意性示出了本实用新型的系留气球氦气纯化装置的实施例的结构图；以及

图2示意性示出了本实用新型的系留气球氦气纯化装置的实施例的内部纯化系统图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、系留气球；20、纯化装置；21、纯氦存储部；22、纯氦供给管路；23、第一单向阀；24、成品纯氦瓶；25、回收管路；251、第二单向阀；26、膜渗透纯化器；27、压缩机；28、粗氦存储部；291、第一控制阀；292、第二控制阀；293、第三控制阀；31、主体；32、旋转平台；33、固定塔。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

正如背景技术中所记载的，现有技术中的氦气纯化设备放置于系留气球的附近，通过管道与系留气球相连，从而对系留气球内部的氦气进行纯化，但是，如不固定，一旦系留气球被风吹动，发生旋转，长时间作业存在连接管道设备缠绕损坏的风险，如固定，艇体设备不随风向变化，大风条件下将对艇体设备造成严重伤害。

参见图1和图2所示，为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种系留气球氦气纯化装置，该系留气球氦气纯化装置包括锚泊装置和纯化装置20，其中，锚泊装置用于对系留气球10进行锚泊停靠，锚泊装置能够随着系留气球10的转动而转动；纯化装置20能够与系留气球10内部连通，以对系留气球10内部的氦气进行纯化，纯化装置20设置在锚泊装置上，以使纯化装置20能够随着锚泊装置的转动而转动，本实施例的纯化装置也能随着锚泊装置的转动而转动，在对系留气球内部的氦气进行纯化时，纯化装置能够与系留气球内部连通，对其进行纯化，即使系留气球被风吹动发生旋转，纯化装置也会随着系留气球的转动而转动，使纯化装置与系留气球的连接稳定，且不会发生管路缠绕等现象，从而有效地避免了设备损坏。

参见图1所示，为了实现锚泊装置随着系留气球的旋转而旋转，本实施例中的锚泊装置包括主体31、旋转平台32和固定塔33，其中，旋转平台32可旋转地设置在主体31上，系留气球10的尾部可拆卸地与旋转平台32连接；固定塔33设置在旋转平台32上，系留气球 10的头部可拆卸地与固定塔33连接。当系留气球被风吹动发生旋转时，旋转平台相对于主体旋转，随着系留气球运动，从而防止了纯化装置与系留气球之间发生缠绕或碰撞，优选地，本实施例的主体上设置有安装轴，安装轴上套设有轴承，旋转平台安装在轴承上，以使旋转平台能够灵活的转动，有效地防止了系留气球与纯化装置之间的相对运动。

参见图2所示，本实施例中的纯化装置20包括纯氦存储部21和纯氦供给管路22，其中，纯氦供给管路22的第一端与纯氦存储部21连通，纯氦供给管路22的第二端可拆卸地与系留气球10连通，纯氦供给管路22的第二端设置有第一单向阀23，以防止系留气球10内部气体流入纯氦供给管路22。工作时，通过设置第一单向阀有效地防止了系留气球10内部气体流入纯氦供给管路，保证了纯氦存储部内部氦气的纯度，通过纯氦供给管路22将纯氦存储部21 中的氦气导入系留气球中，以提高系留气球内部氦气的整体含量。

为了保证纯化装置的稳定的氦气供给，本实施例中的纯化装置20还包括第一纯氦供给部和第二纯氦供给部，第一纯氦供给部与第二纯氦供给部均与纯氦存储部21相连通。工作时，第一纯氦供给部和第二纯氦供给部分别或共同给纯氦存储部中提供氦气，当第一纯氦供给部和第二纯氦供给部中的一个用尽时，另一个可以继续供给，实现持续不断地供给氦气。

优选地，本实施例中的第一纯氦供给部包括成品纯氦瓶24。

为了对系留气球内部的不纯氦气进行回收再利用，降低成本，保护环境，本实施例中的第二纯氦供给部包括氦气纯化系统，氦气纯化系统的第一端与系留气球10内部连通，氦气纯化系统的第二端与纯氦存储部21连通，以对系留气球10内部的不纯氦气进行纯化并存储在纯氦存储部21中。工作时，通过氦气纯化系统将系留气球内部的不纯氦气导出并进行纯化，将纯化完成的氦气再次导入纯氦存储部21，实现重复利用，同时从成品纯氦瓶内补充纯氦，使系留气体内的氦气浓度达到预设值。

参见图2所示，本实施例中的氦气纯化系统包括回收管路25和膜渗透纯化器26，回收管路25的第一端与系留气球10连通，回收管路25的第一端设置有第二单向阀251，以防止不纯氦气回流至系留气球10内部；膜渗透纯化器26的第一端与回收管路25的第二端连通，膜渗透纯化器26的第二端与纯氦存储部21连通。工作时，通过膜渗透纯化器对不纯氦气进行纯化，降低了整个纯化系统的体积，通过设置第二单向阀有效地防止了不纯氦气回流至系留气球10内部，保证了纯氦存储部内部氦气的纯度，提高系留气球内部氦气的整体含量。

优选地，本实施例中的氦气纯化系统还包括压缩机27，压缩机27设置在回收管路25上，以对不纯氦气进行压缩处理，通过压缩机与膜渗透纯化器配合使用，以实现对不纯氦气的纯化，纯化过程快捷，整体结构体积小。

为了实现离线纯化，本实施例中的氦气纯化系统还包括粗氦存储部28，粗氦存储部28设置在回收管路25上，粗氦存储部28的两端分别与压缩机27和膜渗透纯化器26连通。本实施例可以实现离线纯化，当需要对系留气球内部的气体进行纯化时，将系留气球内部的气体导入至粗氦存储部中，并通过纯氦存储部向其内部提供纯氦，系留气球内部的氦气含量到达预设值时，即可放走系留气球，大大缩短了系留气球的锚泊时间，同时，位于粗氦存储部内部的氦气通过氦气纯化系统纯化，并储存在纯氦存储部中。

为了实现纯化过程各环节的可控，本实施例中的氦气纯化系统还包括第一控制阀291、第二控制阀292和第三控制阀293，其中，第一控制阀291设置在粗氦存储部28与膜渗透纯化器26之间；第二控制阀292设置在膜渗透纯化器26与纯氦存储部21之间；第三控制阀293 设置在纯氦供给管路22上。工作时，将系留气球回收至地面锚泊状态，通过锚泊装置进行固定，将纯氦供给管路及回收管路连接在系留气球上，开启压缩机，从系留气球低处抽取氦气注入粗氦存储部，直到注满后关闭压缩机，开启第三控制阀，向系留气球注入高纯氦气，注完后关闭阀门，拆卸纯氦供给管路及回收管路，可以使系留气球再次升空，开启第一控制阀，粗氦存储部内氦气经过膜渗透纯化器提纯后注入纯氦存储部。当粗氦存储部与纯氦存储部压差达到设定值时，关闭第一控制阀。氦气部分提纯循环完成一次，以此循环往复。采用膜渗透纯化器提纯氦气，设备占用空间小，重量轻、能耗低。本实施例不需要低温氮气，简化了系统配置，可以集成在锚泊装置内，能够实现浮空器离线提纯，大大缩短了系统维护时间。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：

由于本实用新型的系留气球氦气纯化装置包括锚泊装置，锚泊装置能够随着系留气球的转动而转动，纯化装置设置在锚泊装置上，纯化装置也能随着锚泊装置的转动而转动，在对系留气球内部的氦气进行纯化时，纯化装置能够与系留气球内部连通，对其进行纯化，即使系留气球被风吹动发生旋转，纯化装置也会随着系留气球的转动而转动，使纯化装置与系留气球的连接稳定，且不会发生管路缠绕等现象，从而有效地避免了设备损坏。

应该指出，上述详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。

例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

在上面详细的说明中，参考了附图，附图形成本文的一部分。在附图中，类似的符号典型地确定类似的部件，除非上下文以其他方式指明。在详细的说明书、附图及权利要求书中所描述的图示说明的实施方案不意味是限制性的。在不脱离本文所呈现的主题的精神或范围下，其他实施方案可以被使用，并且可以作其他改变。将容易理解的是，如本文一般所描述的及附图所图示说明的，本公开的方面可以在广泛种类的不同的配置中被编排、代替、组合、分开以及设计，所有这些在本文被明确地考虑。

根据本申请所描述的特定实施方案的本公开将不受限制，其被意图作为各种方面的图示说明。如对本领域技术人员将是清晰的那样，在不脱离本公开的精神和范围下可以作许多修改和变更。在本公开范围内，功能上等同的方法和设备，除了本文所列举的那些之外，从前述说明书来看对本领域技术人员将是清晰的。这样的修改和变更意图落入所附权利要求书的范围内。本公开将仅由所附权利要求书的条款以及这样的权利要求所给予权利的等同物的全部范围限制。将理解的是，本公开不限于特定的方法、试剂、化合物、组成或生物系统，其当然可以变化。也将理解的是，本文所使用的术语仅是出于描述特定的实施方案的目的，而并非意图是限制性的。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种系留气球氦气纯化装置，其特征在于，包括：

锚泊装置，所述锚泊装置用于对系留气球(10)进行锚泊停靠，所述锚泊装置能够随着所述系留气球(10)的转动而转动；

纯化装置(20)，所述纯化装置(20)能够与所述系留气球(10)内部连通，以对所述系留气球(10)内部的氦气进行纯化，所述纯化装置(20)设置在所述锚泊装置上，以使所述纯化装置(20)能够随着所述锚泊装置的转动而转动。

2.根据权利要求1所述的系留气球氦气纯化装置，其特征在于，所述锚泊装置包括：

主体(31)；

旋转平台(32)，所述旋转平台(32)可旋转地设置在所述主体(31)上，所述系留气球(10)的尾部可拆卸地与所述旋转平台(32)连接；

固定塔(33)，所述固定塔(33)设置在所述旋转平台(32)上，所述系留气球(10)的头部可拆卸地与所述固定塔(33)连接。

3.根据权利要求1所述的系留气球氦气纯化装置，其特征在于，所述纯化装置(20)包括：

纯氦存储部(21)；

纯氦供给管路(22)，所述纯氦供给管路(22)的第一端与所述纯氦存储部(21)连通，所述纯氦供给管路(22)的第二端可拆卸地与所述系留气球(10)连通，所述纯氦供给管路(22)的第二端设置有第一单向阀(23)，以防止所述系留气球(10)内部气体流入所述纯氦供给管路(22)。

4.根据权利要求3所述的系留气球氦气纯化装置，其特征在于，所述纯化装置(20)还包括第一纯氦供给部和第二纯氦供给部，所述第一纯氦供给部与所述第二纯氦供给部均与所述纯氦存储部(21)相连通。

5.根据权利要求4所述的系留气球氦气纯化装置，其特征在于，所述第一纯氦供给部包括成品纯氦瓶(24)。

6.根据权利要求4所述的系留气球氦气纯化装置，其特征在于，所述第二纯氦供给部包括氦气纯化系统，所述氦气纯化系统的第一端与所述系留气球(10)内部连通，所述氦气纯化系统的第二端与所述纯氦存储部(21)连通，以对所述系留气球(10)内部的不纯氦气进行纯化并存储在所述纯氦存储部(21)中。

7.根据权利要求6所述的系留气球氦气纯化装置，其特征在于，所述氦气纯化系统包括：

回收管路(25)，所述回收管路(25)的第一端与所述系留气球(10)连通，所述回收管路(25)的第一端设置有第二单向阀(251)，以防止所述不纯氦气回流至所述系留气球(10)内部；

膜渗透纯化器(26)，所述膜渗透纯化器(26)的第一端与所述回收管路(25)的第二端连通，所述膜渗透纯化器(26)的第二端与所述纯氦存储部(21)连通。

8.根据权利要求7所述的系留气球氦气纯化装置，其特征在于，所述氦气纯化系统还包括压缩机(27)，所述压缩机(27)设置在所述回收管路(25)上，以对所述不纯氦气进行压缩处理。

9.根据权利要求8所述的系留气球氦气纯化装置，其特征在于，所述氦气纯化系统还包括粗氦存储部(28)，所述粗氦存储部(28)设置在所述回收管路(25)上，所述粗氦存储部(28)的两端分别与所述压缩机(27)和所述膜渗透纯化器(26)连通。

10.根据权利要求9所述的系留气球氦气纯化装置，其特征在于，所述氦气纯化系统还包括：

第一控制阀(291)，所述第一控制阀(291)设置在所述粗氦存储部(28)与所述膜渗透纯化器(26)之间；

第二控制阀(292)，所述第二控制阀(292)设置在所述膜渗透纯化器(26)与所述纯氦存储部(21)之间；

第三控制阀(293)，所述第三控制阀(293)设置在所述纯氦供给管路(22)上。