CN218672885U - 一种气体纯化系统及制冷系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种气体纯化系统及制冷系统，涉及制冷技术领域。该气体纯化系统包括第一压力管路、第二压力管路、压缩机、纯化器和缓冲罐。第二压力管路与第一压力管路之间设有旁通阀。压缩机的出气端与第一压力管路连通，压缩机的进气端与第二压力管路连通。纯化器连接于第一压力管路和第二压力管路之间。缓冲罐具有沿其长度方向的第一端和第二端，第一端与第一压力管路之间设有卸载阀，第一端与第二压力管路之间设有加载阀，第二端与第二压力管路之间设有调节阀。本申请提供的气体纯化系统的缓冲罐和调节阀的设置方式，能够提高气体纯化操作的效率和纯化效果，延长了压缩机的使用寿命，同时可以提高系统运行的稳定性。

Description

一种气体纯化系统及制冷系统

技术领域

本申请涉及制冷技术领域，尤其涉及一种气体纯化系统及制冷系统。

背景技术

氦制冷机在运行时对氦气有着非常严苛的纯度要求，氦制冷机第一次开机时，需要对氦制冷系统内的气体进行纯化操作。而氦制冷机系统在运行时也需要调整高压管路压力以达到压缩机运行要求，一般会设置存储有氦气的氦气罐分别与高压管路和低压管路进行连通，以根据高压管路的压力调整氦气罐内氦气充入低压管路内或高压压管路内的气体充入氦气罐内，但在调整高压管路的压力时，储存于氦气罐内的氦气未能充分进入高压管路和低压管路内进行纯化操作，导致氦气罐内的氦气置换不彻底的现象，无法达到氦制冷机的运行要求。

实用新型内容

本申请提供了一种气体纯化系统及制冷系统，用以解决现有技术中氦制冷系统内的缓冲罐内的氦气无法充分进入高压管路和低压管路内进行纯化操作，导致氦气罐内的氦气置换不彻底的现象，导致无法达到氦制冷机的运行要求的问题。

为解决上述问题，本申请提供了：一种气体纯化系统，包括：

第一压力管路，设有第一压力传感器；

第二压力管路，设有第二压力传感器，所述第二压力管路与所述第一压力管路之间设有旁通阀；

压缩机，所述压缩机的出气端与所述第一压力管路连通，所述压缩机的进气端与所述第二压力管路连通；

纯化器，连接于所述第一压力管路和所述第二压力管路之间；

缓冲罐，具有沿其长度方向的第一端和第二端，所述第一端与所述第一压力管路之间设有卸载阀，所述第一端与所述第二压力管路之间设有加载阀，所述第二端与所述第二压力管路之间设有调节阀。

在一种可能的实施方式中，所述调节阀与所述压缩机电连接，以根据所述压缩机的运行频率调节所述调节阀的阀芯开度。

在一种可能的实施方式中，所述缓冲罐设有第三压力传感器，所述压力传感器与所述调节阀电连接。

在一种可能的实施方式中，所述气体纯化系统还包括手动阀，所述手动阀连接于所述第二端和所述第二压力管路之间。

在一种可能的实施方式中，所述气体纯化系统还包括第一检修阀和第二检修阀，所述第一检修阀和所述第二检修阀分别设于所述调节阀的两端。

在一种可能的实施方式中，所述缓冲罐设有多个，多个所述缓冲罐的第一端相连通，多个所述缓冲罐的第二端相连通，以实现多个所述缓冲罐并联。

在一种可能的实施方式中，所述缓冲罐设有多个，多个所述缓冲罐依次串联设置。

在一种可能的实施方式中，所述缓冲罐和/或所述第一压力管路上围设有散热结构，所述散热结构上间隔设有多个散热凸起。

在一种可能的实施方式中，所述气体纯化系统还包括设于所述第二压力管路上的测气阀。

本申请还提供了：一种制冷系统，包括上述任一实施例提供的气体纯化系统。

本申请的有益效果是：本申请提出一种气体纯化系统及制冷系统，气体纯化系统在使用时，第二压力管路内的气体经过压缩机加压之后流入第一压力管路后，可通过调整旁通阀的阀门开度增大或减小，从而调整第二压力管路的压力增大或减小；并可通过打开加载阀并关闭卸载阀，使第一压力管路内的气体进入缓冲罐内，从而降低第一压力管路的气压；或者可通过打开卸载阀并关闭加载阀，使缓冲罐内的气体进入第二压力管路内，从而提高第一压力管路的气压，以通过上述操作使该气体纯化系统达到稳态且满足运行要求。当调整第一压力管道和第二压力管道内的气压至达到稳态且满足运行要求时，可同时打开卸载阀和调节阀，使得第一压力管路内的气体能够流经缓冲罐并进入第二压力管路内，从而将缓冲罐内的气体进行充分地置换，使得缓冲罐内纯度不足的气体充分进入第一压力管路和第二压力管路组成的循环回路中并经过纯化器进行纯化。该缓冲罐和调节阀的设置方式，能够提高气体纯化操作的效率和纯化效果，延长了压缩机的使用寿命，同时可以提高系统运行的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，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申请的某些实施例，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。

图1示出了本实用新型的实施例提供的气体纯化系统的结构示意图；

图2示出了本实用新型的实施例提供的气体纯化系统并联有多个缓冲罐时的结构示意图；

图3示出了本实用新型的实施例提供的气体纯化系统串联有多个缓冲罐时的结构示意图；

图4示出了本实用新型的实施例提供的气体纯化系统的散热结构的结构示意图。

主要元件符号说明：

100-第一压力管路；110-第一压力传感器；120-高压阀；200-第二压力管路；210-第二压力传感器；220-旁通阀；230-测气阀；240-低压阀；300-压缩机；400-纯化器；500-缓冲罐；510-第一端；511-卸载阀；512-加载阀；520-第二端；521-调节阀；522-手动阀；523-第一检修阀；524-第二检修阀；530-第三压力传感器；540-散热结构；541-散热凸起；600-制冷回路。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本申请的发明人发现，现有技术中的氦制冷系统，氦气罐仅设置一个通气口，当压缩机的排气压力达到设定压力且氦制冷系统达到稳态后，此时由于系统中没有消耗或新增氦气，氦气罐的通气口与高压管路之间的第一阀门以及氦气罐与低压管路之间的第二阀门均处于关闭状态，此时氦气罐内的气体无法进入到进入高压管路和低压管路内进行纯化操作。此时需要通过改变压缩机的高压压力设定，并打开第一阀门或第二阀门，从而破坏原先形成的稳态并调整高压管路的压力，使氦气罐内的一部分气体进入到高压管路和低压管路组成的循环回路中进行纯化操作。但由于压缩机的调节性能较好，可快速达到高压压力设定，因此采用此种方法需要多次改变压缩机的高压压力设定并操作相应的阀门打开，操作繁琐且无法一次性将氦气罐内的气体进行充分置换，导致纯化效果差的问题。

实施例一

请参阅图1，本实施例提供了一种气体纯化系统，应用于制冷系统。该气体纯化系统包括第一压力管路100、第二压力管路200、压缩机300、纯化器400和缓冲罐500。第一压力管路100设有第一压力传感器110。第二压力管路200设有第二压力传感器210，第二压力管路200与第一压力管路100之间设有旁通阀220。压缩机300的出气端与第一压力管路100连通，压缩机300的进气端与第二压力管路200连通。纯化器400连接于第一压力管路100和第二压力管路200之间。缓冲罐500具有沿其长度方向的第一端510和第二端520，第一端510与第一压力管路100之间设有卸载阀511，第一端510与第二压力管路200之间设有加载阀512，第二端520与第二压力管路200之间设有调节阀521。

本申请的实施例提供的气体纯化系统在使用时，第二压力管路200内的气体经过压缩机300加压之后流入第一压力管路100后，可通过调整旁通阀220的阀门开度增大或减小，从而调整第二压力管路200的压力增大或减小；并可通过打开加载阀512并关闭卸载阀511，使第一压力管路100内的气体进入缓冲罐500内，从而降低第一压力管路100的气压；或者可通过打开卸载阀511并关闭加载阀512，使缓冲罐500内的气体进入第二压力管路200内，从而提高第一压力管路100的气压，以通过上述操作使该气体纯化系统达到稳态且满足运行要求。当调整第一压力管道和第二压力管道内的气压至达到稳态且满足运行要求时，可同时打开卸载阀511和调节阀521，使得第一压力管路100内的气体能够流经缓冲罐500并进入第二压力管路200内，从而将缓冲罐500内的气体进行充分地置换，使得缓冲罐500内纯度不足的气体充分进入第一压力管路100和第二压力管路200组成的循环回路中并经过纯化器400进行纯化。该缓冲罐500和调节阀521的设置方式，能够提高气体纯化操作的效率和纯化效果，延长了压缩机300的使用寿命，同时可以提高系统运行的稳定性。

其中，气体纯化系统内的气体可为氦气。

实施例二

如图1所示，本实施例在实施例一的基础上，提出了调节阀521的设置方式。调节阀521与压缩机300电连接，以根据压缩机300的运行频率调节调节阀521的阀芯开度。

具体的，当压缩机300启动运行后，压缩机300的排气压力达到设定的系统高压压力后，此时气体纯化系统处于稳态，第一压力管路100和第二压力管路200的压力不再变化，加载阀512和卸载阀511分别处于关闭状态，此时缓冲罐500内的气体不再进入到气体纯化系统中。当进行缓冲罐500内的气体纯化作业时，可打开卸载阀511，并可通过设置调节阀521的阀芯开度与压缩机300的运行频率相关联，从而使调节阀521根据压缩机300的运行频率自动打开，此时缓冲罐500串联在第一压力管路100和第二压力管路200之间，缓冲罐500内的气体可经过调节阀521进入第二压力管路200内，进入第二压力管路200的气体经过压缩机300增压后变为高压气体后，继续进入第一压力管路100中并通过三路轨迹进行流动，第一路轨迹是高压气体通过卸载阀511回到缓冲罐500后再流回第二压力管路200，第二路轨迹是高压气体通过旁通阀220流回第二压力管路200，第三路轨迹是高压气体进入纯化器400进行纯化，纯化后的气体再流回第二压力管路200。因此，缓冲罐500内的气体可持续地进入第二压力管路200和第一压力管路100中，并最终能够流经纯化器400进行纯化。另外，当压缩机300高频率运行时，调节阀521的阀芯开度可自动增大，从而加大了缓冲罐500内气体进入第二压力管路200的流量，进而提高缓冲罐500内的气体纯化效果，并实现了纯化作业的自动化调节。

如图1所示，在上述实施例中，可选的，缓冲罐500设有第三压力传感器530，第三压力传感器530与调节阀521电连接。

具体的，当进行缓冲罐500内的气体纯化作业时，可通过设置调节阀521的阀芯开度与缓冲罐500的压力相关联，从而在缓冲罐500的压力低于设定值时，使调节阀521自动关闭，避免由于缓冲罐500压力较低，而造成整个气体纯化系统的进气量不足，进而导致停机的问题。

如图1所示，在上述实施例中，可选的，气体纯化系统还包括手动阀522，手动阀522连接于第二端520和第二压力管路200之间。

具体的，手动阀522为气体纯化系统在纯化流程作业时的冗余设置，该手动阀522与调节阀521可互为备用，当调节阀521故障时，可手动操控手动阀522进行调节。当调节阀521的阀芯开度最大时仍无法满足纯化作业的进气量要求时，可手动打开手动阀522，从而增加纯化作业的进气量。

如图1所示，在上述实施例中，可选的，气体纯化系统还包括第一检修阀523和第二检修阀524，第一检修阀523和第二检修阀524分别设于调节阀521的两端。

具体的，当调节阀521出现故障需要检修时，可分别关闭调节阀521两端的第一检修阀523和第二检修阀524，再将调节阀521进行拆卸、更换或维修，从而避免拆卸调节阀521后气体纯化系统内的气体泄露、或者杂质气体进入气体纯化系统内，导致气体不纯的问题。

实施例三

本实施例在实施例一或实施例二的基础上，对技术方案进行了进一步的限定。如图2所示，在上述实施例中，可选的，缓冲罐500设有多个，多个缓冲罐500的第一端510相连通，多个缓冲罐500的第二端520相连通，以实现多个缓冲罐500并联。

具体的，可设置多个缓冲罐500进行并联，从而增大缓冲罐500的总存气量，且多个缓冲罐500互为备用。可根据气体纯化系统所需的进气量，灵活调整并联入气体纯化系统的缓冲罐500的数量。当并联入气体纯化系统的缓冲罐500的数量增加时，经过调节阀521、卸载阀511和加载阀512的气体压力增大，因此其气体流速增大，能够提高调节的效率。

如图3所示，在上述实施例中，可选的，缓冲罐500设有多个，多个缓冲罐500依次串联设置。

具体的，可在第一压力管路100和第二压力管路200之间串联多个缓冲罐500，该设置方式能够提高缓冲罐500的总存气量，并且在进行纯化作业时，可使气体充分流经各个缓冲罐500，从而提高缓冲罐500内气体的置换效果，进而提高气体纯化效果。

如图4所示，在上述实施例中，可选的，缓冲罐500和/或第一压力管路100上围设有散热结构540，散热结构540上间隔设有多个散热凸起541。

具体的，通过在缓冲罐500和/或第一压力管路100上围设有散热结构540，从而提高缓冲罐500和/或第一压力管路100的散热能力，降低了缓冲罐500和第一压力管路100内的气体温度，根据热胀冷缩原理，缓冲罐500内的气体温度降低后，可降低缓冲罐500内的气体压力，从而使缓冲罐500内能够储存更多的气体。

如图4所示，在上述实施例中，可选的，气体纯化系统还包括设于第二压力管路200上的测气阀230。

具体的，可在第二压力管路200上设置测气阀230，该测气阀230可与气体纯度测量装置连通，从而对气体纯化系统内的气体纯度进行检测。其中，第二压力管路200内的气体压力小于第一压力管路100内的气体压力，因此避免气压过大而超过气体纯度测量装置的气压承受范围，从而减小损坏气体纯度测量装置的可能性。

在上述实施例中，可选的，可设置第一压力管路100的壁厚大于第二压力管路200的壁厚，从而减小第一压力管路100由于压力过大而导致开裂的概率。

实施例四

本申请的另一个实施例提供了一种制冷系统，包括上述任一实施例中的气体纯化系统。

本申请的实施例提供的制冷系统，具有上述任一实施例提供的气体纯化系统，因此，具有上述任一实施例中提供的气体纯化系统的全部有益效果，在此就不一一赘述。

在上述实施例中，可选的，制冷系统还包括连接在第一压力管路100和第二压力管路200之间的制冷回路600，制冷回路600中包括蒸发器、冷凝器、节流阀等部件。并且，可在第一压力管路100和制冷回路600之间设置高压阀120，在第二压力管路200和制冷回路600之间设置低压阀240，从而方便在纯化操作时通过分别关闭低压阀240和高压阀120，从而防止不纯的气体进入制冷回路600中。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种气体纯化系统，其特征在于，包括：

第一压力管路，设有第一压力传感器；

第二压力管路，设有第二压力传感器，所述第二压力管路与所述第一压力管路之间设有旁通阀；

压缩机，所述压缩机的出气端与所述第一压力管路连通，所述压缩机的进气端与所述第二压力管路连通；

纯化器，连接于所述第一压力管路和所述第二压力管路之间；

缓冲罐，具有沿其长度方向的第一端和第二端，所述第一端与所述第一压力管路之间设有卸载阀，所述第一端与所述第二压力管路之间设有加载阀，所述第二端与所述第二压力管路之间设有调节阀。

2.根据权利要求1所述的气体纯化系统，其特征在于，所述调节阀与所述压缩机电连接，以根据所述压缩机的运行频率调节所述调节阀的阀芯开度。

3.根据权利要求1所述的气体纯化系统，其特征在于，所述缓冲罐设有第三压力传感器，所述第三压力传感器与所述调节阀电连接。

4.根据权利要求1所述的气体纯化系统，其特征在于，所述气体纯化系统还包括手动阀，所述手动阀连接于所述第二端和所述第二压力管路之间。

5.根据权利要求1所述的气体纯化系统，其特征在于，所述气体纯化系统还包括第一检修阀和第二检修阀，所述第一检修阀和所述第二检修阀分别设于所述调节阀的两端。

6.根据权利要求1所述的气体纯化系统，其特征在于，所述缓冲罐设有多个，多个所述缓冲罐的第一端相连通，多个所述缓冲罐的第二端相连通，以实现多个所述缓冲罐并联。

7.根据权利要求1所述的气体纯化系统，其特征在于，所述缓冲罐设有多个，多个所述缓冲罐依次串联设置。

8.根据权利要求1所述的气体纯化系统，其特征在于，所述缓冲罐和/或所述第一压力管路上围设有散热结构，所述散热结构上间隔设有多个散热凸起。

9.根据权利要求1所述的气体纯化系统，其特征在于，所述气体纯化系统还包括设于所述第二压力管路上的测气阀。

10.一种制冷系统，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的气体纯化系统。

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