CN216419003U - 一种用于激光开关的搅拌式混合气体压力罐 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及X光机技术领域，公开了一种用于激光开关的搅拌式混合气体压力罐，包括用于存储混合气体的压力罐，所述压力罐包括罐体和盖体，所述盖体远离所述罐体的一侧设有凸缘，所述凸缘上设有磁力耦合器，所述罐体中设有搅拌轴和搅拌桨叶，所述磁力耦合器的动力输入端与电机连接，所述磁力耦合器的动力输出端与所述搅拌轴连接，所述罐体上设有充气口和排气口，所述排气口通过管道与X光机连接，所述充气口通过若干管道分别与不同的气体源连接。本实用新型中的压力罐安装搅拌桨叶可以充入不同的混合气体，并且对气体实现搅拌功能，使其充分混合。

Description

一种用于激光开关的搅拌式混合气体压力罐

技术领域

本实用新型涉及X光机技术领域，具体涉及一种用于激光开关的搅拌式混合气体压力罐。

背景技术

4MV-X光机作为国家重点实验的主要诊断装备，对其可靠性、安全性以及精确度要求严苛，不允许失败发生。而其中激光开关是4MV-X光机的“心脏”，承担着实验成功的重任。激光开关是一个相当复杂的多问隙气体开关，间隙个数、电极形状以及电极固定方式等都要精确设计和计算。最主要的是，一直以来气体开关本身存在自击穿特性，无法保证多间隙开关电极之间的绝缘性达到万无一失。因此，给绝缘腔体中如何精确地充入绝缘气体一直是个亟待解决的技术难题。普通的手动式混气罐在久置后，罐内气压混合不均匀，充到激光开关的气体比例出现较大偏差，难以保持多发次间气体比例的一致性要求，这种情况使得自击穿的概率增高。同时，由于密封存在问题，其漏率难以满足环境的标准要求。

因此，研制一台可以满足混合气体比例的精确度要求、解决混气罐漏率满足环境的密封难题、避免充气过程中人为带来的失误等高集成的优异性能的混气罐迫在眉睫。

实用新型内容

本实用新型提供的一种用于激光开关的搅拌式混合气体压力罐，可以为4MV-X光机的可靠性提供保障，同时可以加速其规模化生产和军工市场化的拓展。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种用于激光开关的搅拌式混合气体压力罐，包括用于存储混合气体的压力罐，所述压力罐包括罐体和盖体，所述盖体远离所述罐体的一侧设有凸缘，所述凸缘上设有磁力耦合器，所述罐体中设有搅拌轴和搅拌桨叶，所述磁力耦合器的动力输入端与电机连接，所述磁力耦合器的动力输出端与所述搅拌轴连接，所述罐体上设有充气口和排气口，所述排气口通过管道与X光机连接，所述充气口通过若干管道分别与不同的气体源连接。

本技术方案中，通过充气口充入不用的气体源，然后在压力罐中通过搅拌轴转动带动搅拌桨叶对不同的气体进行搅拌使得气体充分混合，采用磁力耦合器可以实现对罐体的密封，降低罐体的泄漏率。

作为优化，所述磁力耦合器包括壳体、外转子、屏蔽套、内转子，所述外转子与壳体之间设有第一间隙，所述内转子的轴心固定连接在所述搅拌轴延伸出所述凸缘的外部，所述内转子的外周向侧面固定连接有内磁钢，且所述内磁钢沿所述内转子的外周向均匀排列一周，所述内转子的外周向侧面与所述屏蔽套之间设有第二间隙；所述外转子与所述内转子同轴设置，且所述外转子的轴心与所述电机的输出轴固定连接，所述外转子的内圆周向侧面固定连接有外磁钢，且所述外磁钢沿所述外转子的内周向均匀排列一周，所述外转子的内周向侧面与所述屏蔽套之间设有第三间隙。

这样，开启电机，电机的输出轴带动外转子旋转，通过内磁钢和外磁钢的相互作用，带动内转子旋转，从而带动搅拌轴旋转。

作为优化，所述内磁钢和外磁钢均包括若干瓦片形永磁体，若干所述瓦片形永磁体依次紧密相贴设置，若干所述瓦片形永磁体均为径向充磁或平行充磁，且相邻两个所述瓦片形永磁体充磁方向相反。

作为优化，所述屏蔽套与所述凸缘之间设有O型的密封圈。

通过在屏蔽套与凸缘之间设置密封圈，形成静密封结构，降低罐体的泄漏率。

作为优化，所述凸缘靠近所述屏蔽套的一面设有环形的密封圈槽，所述密封圈设置在所述密封圈槽内。

这样，可以放置密封圈。

作为优化，所述充气口和排气口上均设有开关阀。

这样，可以防止罐体中的气体泄漏。

作为优化，所述罐体的底部设置有轮式支撑台，所述轮式支撑台包括若干与所述罐体固定连接的支撑块，若干所述支撑块的底部共同固定连接有底座，所述底座的底部设置若干有万向轮。

这样，便于移动罐体，增大压力罐的工作场合的使用范围。

作为优化，所述底座上设置有用于测量所述压力罐内部气压的压力表，所述压力表的输入端与所述压力罐的内腔连通。

这样，便于在外部观察到压力罐内的气体压力。

作为优化，所述底座上还设置有控制箱，所述控制箱内设置有控制器和无线通信模块，所述控制器与所述电机、开关阀、无线通信模块电连接，所述控制器通过所述无线通信模块与上位机通信连接。

这样，可以通过控制箱对压力罐的气体进行充气和排气，控制器控制开关阀的开/关，从而达到控制开关阀的目的。

作为优化，所述控制箱的外侧面安装有计时器、以及用于控制电源供电的总开关，所述计时器与所述控制器电连接，所述总开关的输入端与电源连接，所述总开关的输出端分别与所述控制器、无线通信模块以及计时器电连接。

这样，电源为控制箱、压力表进行供电，当不需要使用该压力罐时，可以关闭总开关和电机开关，达到节能的目的。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1.本实用新型中的压力罐安装搅拌桨叶可以充入不同的混合气体，并且对气体实现搅拌功能，使其充分混合。

2.本实用新型设备可以保持多发次间气体比例的一致性要求。

3.本实用新型设备采用磁力耦合器和静密封结构实现对罐体密封，使其泄漏率小于等于 10^-6Pa.m³/s，完全符合环境标准要求的10^-5Pa.m³/s。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在附图中：

图1为本实用新型所述的一种用于激光开关的搅拌式混合气体压力罐的结构示意图；

图2为图1中磁力耦合器的结构示意图(上面为动力输入端，下面为动力输出端)；

图3为压力罐、磁力耦合器和控制箱的连接示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-压力罐，1a-罐体，1b-盖体，1c-凸缘，1d-搅拌轴，2-磁力耦合器，2a-壳体，2b-外转子，2c-屏蔽套，2d-内转子，2e-第一间隙，2f-内磁钢，2g-第二间隙，2h-外磁钢，2i- 第三间隙，3-电机，4-密封圈，5-开关阀，6-轮式支撑台，6a-支撑块，6b-底座，6c-万向轮， 7-压力表，8-控制箱，8a-控制器，8b-无线通信模块，8c-计时器，8d-总开关，8e-电源。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例

一种用于激光开关的搅拌式混合气体压力罐，包括用于存储混合气体的压力罐1，所述压力罐1包括罐体1a和盖体1b，所述盖体1b远离所述罐体1a的一侧设有凸缘1c，所述凸缘1c上设有磁力耦合器2，所述罐体1a中设有搅拌轴1d和搅拌桨叶1e，所述磁力耦合器2 的动力输入端与电机3连接，所述磁力耦合器2的动力输出端与所述搅拌轴1d连接，所述罐体1a上设有充气口和排气口，所述排气口通过管道与X光机连接，所述充气口通过若干管道分别与不同的气体源连接。

本技术方案中，通过充气口充入不用的气体源，搅拌轴通过轴承与凸缘转动连接，然后在压力罐中通过搅拌轴转动带动搅拌桨叶对不同的气体进行搅拌使得气体充分混合，采用磁力耦合器可以实现对罐体的密封，降低罐体的泄漏率，可以将搅拌桨叶的动力输出部分和动力输入部分完全隔离开来，从根本上取消搅拌轴的动密封结构，使罐体内部处于全封闭状态。

本实施例中，所述磁力耦合器2包括壳体2a、外转子2b、屏蔽套2c、内转子2d，所述外转子2b与壳体2a之间设有第一间隙2e，所述内转子2d的轴心固定连接在所述搅拌轴1d延伸出所述凸缘1c的外部，所述内转子2d的外周向侧面固定连接有内磁钢2f，且所述内磁钢2f沿所述内转子2d的外周向均匀排列一周，所述内转子2d的外周向侧面与所述屏蔽套2c之间设有第二间隙2g；所述外转子2b与所述内转子2d同轴设置，且所述外转子2b的轴心与所述电机3的输出轴固定连接，所述外转子2b的内圆周向侧面固定连接有外磁钢2h，且所述外磁钢2h沿所述外转子2b的内周向均匀排列一周，所述外转子2b的内周向侧面与所述屏蔽套2c之间设有第三间隙2i。

这样，开启电机，电机的输出轴带动外转子旋转，通过内磁钢和外磁钢的相互作用，带动内转子旋转，从而带动搅拌轴旋转。

本实施例中，所述内磁钢2f和外磁钢2h均包括若干瓦片形永磁体，若干所述瓦片形永磁体依次紧密相贴设置，若干所述瓦片形永磁体均为径向充磁或平行充磁，且相邻两个所述瓦片形永磁体充磁方向相反。

本实施例中，所述屏蔽套2c与所述凸缘1c之间设有O型的密封圈4。

通过在屏蔽套与凸缘之间设置密封圈，形成静密封结构，降低罐体的泄漏率。

本实施例中，所述凸缘1c靠近所述屏蔽套2c的一面设有环形的密封圈槽，所述密封圈 4设置在所述密封圈槽内。

这样，可以放置密封圈。

本实施例中，所述充气口和排气口上均设有开关阀5。

这样，可以防止罐体中的气体泄漏。若充气口设有多个管道连接多个气体源，则管道可以采用一分多管道(由一个总管道+多个分管道组成)，开关阀设置在分管道上，总管道的长度尽可能的短，开关阀尽可能的靠近充气口，这样可以使得气体进入罐体中的量更加精确，避免过多的气体提留在总管道和分管道中而导致进入罐体中的气体不足。

本实施例中，所述罐体1a的底部设置有轮式支撑台6，所述轮式支撑台包括若干与所述罐体1a固定连接的支撑块6a，若干所述支撑块6a的底部共同固定连接有底座6b，所述底座 6b的底部设置若干有万向轮6c。

这样，便于移动罐体，增大压力罐的工作场合的使用范围。

本实施例中，所述底座6b上设置有用于测量所述压力罐1内部气压的压力表7，所述压力表7的输入端与所述压力罐1的内腔连通。

这样，便于在外部观察到压力罐内的气体压力，压力表可以采用数字压力表，便于读数。

本实施例中，所述底座6b上还设置有控制箱8，所述控制箱8内设置有控制器8a和无线通信模块8b，所述控制器8a与所述电机3、开关阀5、无线通信模块8b电连接，所述控制器8a通过所述无线通信模块8b与上位机9通信连接。

这样，可以通过控制箱对压力罐的气体进行充气和排气，控制器控制开关阀的开/关，从而达到控制开关阀的目的。同时，无线通信模块、开关阀均为现有技术，这里就不在赘述了。

本实施例中，所述控制箱8的外侧面安装有计时器8c、以及用于控制电源8e供电的总开关8d，所述计时器8c与所述控制器8a电连接，所述总开关8d的输入端与电源8e连接，所述总开关8d的输出端分别与所述控制器8a、无线通信模块8b、压力表7以及计时器8c电连接。

这样，控制箱通过电源线与电源连接，电源可以为市电，或者蓄电池，电源为控制箱、压力表进行供电，当不需要使用该压力罐时，可以关闭总开关和电机开关，达到节能的目的。计时器的输出端可以通过控制器与电机连接，通过在计时器上设置时间，自行设置搅拌桨叶的搅拌时间。

搅拌桨叶的转速设置在720转/分钟，通过对应设置电机的输出轴的转速可以得到，在本实施例中，不同的气体源分别为六氟化硫(SF6)以及氮气(N2)，

通过上位机对开关阀的开启时间进行限定，可以控制气体源进入压力罐的体积。同时，在对压力罐进行充气和排气的过程、以及搅拌过程中，严格记录每一次的充气、排气量以及充气、排气时间，还有搅拌桨叶的搅拌时间和搅拌速度，确保每次操作具有可追溯性，因此，当X光机的激光开关绝缘混合气体在使用时可以搅拌，解决了混合气体久置会分层的问题，保证了X光机的激光开关绝缘混合气体在多次实验充气时的一致性，可以作为4MV-X光机激光开关的必要设备，保证其出光的高可靠性要求。

本实用新型所制备的实验气体使用在国家大型实验场所多次，均满足实验要求，可靠性达到百分之百，同时，本实用新型所述的一种搅拌式气体混合压力罐的研制和应用，还可以运用在包括在航天、军工领域、民用等领域。

具体的，本实用新型一种搅拌式气体混合压力罐，包括下述操作步骤：

步骤一，首先往压力罐里充0.3MPa纯度为99.999％的高纯氮，然后放至大气压。

步骤二，再往压力罐里充1.0MPa纯度为99.999％的六氟化硫。

步骤三，数小时后，待压力罐内的气体达到动态平衡，再充1.9MPa纯度为99.999％的高纯氮，使得最终压力罐内可存储的混合气体达到3.0MPa。

充氮气是为了保证罐子里面的本底是氮气，放至大气压，意味着空罐含本底就是0.1Mpa 的氮气，再充1Mpa的六氟化硫，那罐里就是1.1Mpa气体，再加1.9Mpa的氮气就到3了。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、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)

1.一种用于激光开关的搅拌式混合气体压力罐，包括用于存储混合气体的压力罐(1)，其特征在于，所述压力罐(1)包括罐体(1a)和盖体(1b)，所述盖体(1b)远离所述罐体(1a)的一侧设有凸缘(1c)，所述凸缘(1c)上设有磁力耦合器(2)，所述罐体(1a)中设有搅拌轴(1d)和搅拌桨叶(1e)，所述磁力耦合器(2)的动力输入端与电机(3)连接，所述磁力耦合器(2)的动力输出端与所述搅拌轴(1d)连接，所述罐体(1a)上设有充气口和排气口，所述排气口通过管道与X光机连接，所述充气口通过若干管道分别与不同的气体源连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于激光开关的搅拌式混合气体压力罐，其特征在于，所述磁力耦合器(2)包括壳体(2a)、外转子(2b)、屏蔽套(2c)、内转子(2d)，所述外转子(2b)与壳体(2a)之间设有第一间隙(2e)，所述内转子(2d)的轴心固定连接在所述搅拌轴(1d)延伸出所述凸缘(1c)的外部，所述内转子(2d)的外周向侧面固定连接有内磁钢(2f)，且所述内磁钢(2f)沿所述内转子(2d)的外周向均匀排列一周，所述内转子(2d)的外周向侧面与所述屏蔽套(2c)之间设有第二间隙(2g)；所述外转子(2b)与所述内转子(2d)同轴设置，且所述外转子(2b)的轴心与所述电机(3)的输出轴固定连接，所述外转子(2b)的内圆周向侧面固定连接有外磁钢(2h)，且所述外磁钢(2h)沿所述外转子(2b)的内周向均匀排列一周，所述外转子(2b)的内周向侧面与所述屏蔽套(2c)之间设有第三间隙(2i)。

3.根据权利要求2所述的一种用于激光开关的搅拌式混合气体压力罐，其特征在于，所述内磁钢(2f)和外磁钢(2h)均包括若干瓦片形永磁体，若干所述瓦片形永磁体依次紧密相贴设置，若干所述瓦片形永磁体均为径向充磁或平行充磁，且相邻两个所述瓦片形永磁体充磁方向相反。

4.根据权利要求2所述的一种用于激光开关的搅拌式混合气体压力罐，其特征在于，所述屏蔽套(2c)与所述凸缘(1c)之间设有O型的密封圈(4)。

5.根据权利要求4所述的一种用于激光开关的搅拌式混合气体压力罐，其特征在于，所述凸缘(1c)靠近所述屏蔽套(2c)的一面设有环形的密封圈槽，所述密封圈(4)设置在所述密封圈槽内。

6.根据权利要求1所述的一种用于激光开关的搅拌式混合气体压力罐，其特征在于，所述充气口和排气口上均设有开关阀(5)。

7.根据权利要求1-6任一所述的一种用于激光开关的搅拌式混合气体压力罐，其特征在于，所述罐体(1a)的底部设置有轮式支撑台(6)，所述轮式支撑台包括若干与所述罐体(1a)固定连接的支撑块(6a)，若干所述支撑块(6a)的底部共同固定连接有底座(6b)，所述底座(6b)的底部设置若干有万向轮(6c)。

8.根据权利要求7所述的一种用于激光开关的搅拌式混合气体压力罐，其特征在于，所述底座(6b)上设置有用于测量所述压力罐(1)内部气压的压力表(7)，所述压力表(7)的输入端与所述压力罐(1)的内腔连通。

9.根据权利要求8所述的一种用于激光开关的搅拌式混合气体压力罐，其特征在于，所述底座(6b)上还设置有控制箱(8)，所述控制箱(8)内设置有控制器(8a)和无线通信模块(8b)，所述控制器(8a)与所述电机(3)、开关阀(5)、无线通信模块(8b)电连接，所述控制器(8a)通过所述无线通信模块(8b)与上位机(9)通信连接。

10.根据权利要求9所述的一种用于激光开关的搅拌式混合气体压力罐，其特征在于，所述控制箱(8)的外侧面安装有计时器(8c)、以及用于控制电源(8e)供电的总开关(8d)，所述计时器(8c)与所述控制器(8a)电连接，所述总开关(8d)的输入端与电源(8e)连接，所述总开关(8d)的输出端分别与所述控制器(8a)、无线通信模块(8b)、压力表(7)以及计时器(8c)电连接。

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