一种液氙冷却、氙气再液化撬装装置的制作方法

本实用新型涉及的一种液氙冷却、氙气再液化撬装装置，属于再生气体技术领域。

背景技术：

氙气是一种贵重稀有气体，在大气中含量极低（小于1ppm），因此氙气价格十分昂贵。目前，氙气已经广泛用于国民经济各个领域，包括电子、光电源工业、气体激光器和等离子流等。用氙气充的灯泡与相同功率的充氩灯泡相比具有发光率高、体积小、寿命长、省电等优点。氙气也被用作屏蔽x射线。此外，在原子核反应堆和高能物理方面也有很多用途。氙气不但在民用领域得到了广泛应用，在国防、科研等领域也具有意义深远的应用。本实用新型装置可实现液氙的循环使用，通过将液氙使用场合中的剩余液氙直接输送回真空储槽；或是剩余液氙加压后通过斯特林制冷机过冷，过冷后液氙与来自真空储槽液氙混合，与gm制冷机一起，为蒸发氙气液化提供冷量；或是剩余液氙加压后直接与来自真空储槽液氙混合，与gm制冷机一起，为蒸发氙气液化提供冷量，上述三种方式减少稀有气体氙的损失，本实用新型装置还可以利用液氮冷井，将瓶装氙气纯化，纯化后氙气既可作为系统氙气补充，也可以调整液氙出真空储槽压力。

技术实现要素：

本实用新型公开了一种液氙冷却、氙气再液化撬装装置，本实用新型将液氙使用场合中的剩余液氙直接输送回真空储槽；或是剩余液氙加压后通过斯特林制冷机过冷，过冷后液氙与来自真空储槽液氙混合，与gm制冷机一起，为蒸发氙气液化提供冷量；或是剩余液氙加压后直接与来自真空储槽液氙混合，与gm制冷机一起，为原料氙气蒸发氙气液化提供冷量；本实用新型装置还可以利用液氮冷井，将瓶装氙气纯化，纯化后氙气既可作为系统氙气补充，也可以调整液氙出真空储槽压力。本实用新型装置可实现液氙的循环使用，减少了贵重稀有气体氙的损失。为实现本实用新型的目的：一种液氙冷却、氙气再液化撬装装置，该装置将液氙使用场合蒸发氙气和剩余液氙作为原料，生产循环液氙,所述液氙使用场合剩余液氙出口连接剩余液氙截止阀进口，剩余液氙截止阀出口分别连接回真空贮槽截止阀进口、压缩泵进口截止阀进口，回真空贮槽截止阀出口连接真空贮槽进液口，压缩泵进口截止阀出口连接压缩泵进口，剩余液氙截止阀出口与回真空贮槽截止阀进口之间设置温度计g和压力表l，所述压缩泵出口分别连接截止阀b进口、换热器n热端进口，所述压缩泵出口与截止阀b进口之间设置温度计h和压力表m，截止阀b出口分别连接出真空储槽液氙截止阀出口和换热器p冷端进口，出真空储槽液氙截止阀进口连接真空储槽出液口。

作为优选：所述换热器n热端出口分别连接过滤器进口、截止阀c进口，换热器n冷端进口连接截止阀a出口，截止阀a进口连接斯特林制冷机冷头出口，换热器n冷端出口连接斯特林制冷机冷端进口，所述过滤器和截止阀c共同出口连接出真空储槽液氙截止阀出口、换热器p冷端进口，过滤器出口和截止阀c共同出口设置温度计k，换热器p热端出口分别连接换热器p冷端出口、真空贮槽进液截止阀进口、液氙使用场合进液口，换热器p热端进口分别连接液氙使用场合蒸发氙气出口、氙气截止阀出口，真空贮槽进液截止阀出口连接真空贮槽进液口。

作为优选：所述换热器p冷端进口分别连接出真空储槽液氙截止阀出口、过滤器出口、截止阀c出口，出真空储槽液氙截止阀出口设置压力表，换热器p冷端出口设置温度计i，液氙使用场合蒸发氙气出口设置温度计j，所述换热器p冷端进口连接截止阀d出口，截止阀d进口连接gm制冷机冷头出口，gm制冷机冷头进口连接换热器p冷端出口。

作为优选：所述真空贮槽气体出口分别连接着氙气截止阀进口和截止阀e出口，所述截止阀e进口连接低温吸附器出口，低温吸附器进口连接截止阀f出口，截止阀f进口连接原料氙气出口。

作为优选：所述低温吸附器放置于液氮杜瓦内，液氮罐出口连接液氮截止阀进口，液氮截止阀出口连接液氮杜瓦液氮进口，液氮杜瓦氮气出口分别连接氮气安全阀进口、氮气排空阀进口，氮气安全阀出口连接大气，氮气排空阀出口连接大气。

本实用新型公开了一种液氙冷却、氙气再液化撬装装置，本实用新型将液氙使用场合中的剩余液氙直接输送回真空储槽；或是剩余液氙加压后通过斯特林制冷机过冷，过冷后液氙与来自真空储槽液氙混合，与gm制冷机一起，为蒸发氙气液化提供冷量；或是剩余液氙加压后直接与来自真空储槽液氙混合，与gm制冷机一起，为蒸发氙气液化提供冷量；本实用新型装置还可以利用液氮冷井，将瓶装氙气纯化，纯化后氙气既可作为系统氙气补充，也可以调整液氙出真空储槽压力。本实用新型装置可实现液氙的循环使用，减少了贵重稀有气体氙的损失。

附图说明

图1为本实用新型构成示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作详细的介绍，如图1所示本实用新型设计一种液氙冷却、氙气再液化撬装装置，该装置将液氙使用场合蒸发氙气和剩余液氙作为原料，生产循环液氙，所述液氙使用场合1剩余液氙出口连接剩余液氙截止阀2进口，剩余液氙截止阀2出口分别连接回真空贮槽截止阀4进口、压缩泵进口截止阀3进口，回真空贮槽截止阀4出口连接真空贮槽35进液口，压缩泵进口截止阀3出口连接压缩泵5进口，剩余液氙截止阀2出口与回真空贮槽截止阀4进口之间设置温度计g27和压力表l28，所述压缩泵5出口分别连接截止阀b9进口、换热器n8热端进口，所述压缩泵5出口与截止阀b9进口之间设置温度计h30和压力表m29，截止阀b9出口分别连接出真空储槽液氙截止阀12出口和换热器p14冷端进口37，出真空储槽液氙截止阀12进口连接真空储槽出液口。

所述换热器n8热端出口分别连接过滤器11进口、截止阀c10进口。换热器n8冷端进口连接截止阀a7出口，截止阀a7进口连接斯特林制冷6机冷头出口。换热器n8冷端出口连接斯特林制冷机6冷端进口，所述过滤器11出口和截止阀c10出口共同连接出真空储槽液氙截止阀12出口、换热器p14冷端进口37。过滤器11和截止阀c10共同出口设置温度计k34。换热器p14热端出口36分别连接换热器p14冷端出口38、真空贮槽进液截止阀13进口、液氙使用场合1进液口。换热器p14热端进口39分别连接液氙使用场合1蒸发氙气出口、氙气截止阀17出口。真空贮槽进液截止阀13出口连接真空贮槽35进液口。

所述换热器p14冷端进口37分别连接出真空储槽液氙截止阀12出口、过滤器11出口、截止阀c10出口，出真空储槽液氙截止阀12出口设置压力表33，换热器p14冷端出口38设置温度计i31，液氙使用场合1蒸发氙气出口设置温度计j32，所述换热器p14冷端进口连接截止阀d16出口，截止阀d16进口连接gm制冷机15冷头出口，gm制冷机15冷头进口连接换热器p14冷端出口。

所述真空贮槽35气体出口分别连接着氙气截止阀17进口和截止阀e18出口，所述截止阀e18进口连接低温吸附器21出口，低温吸附器21进口连接截止阀f20出口，截止阀f20进口连接原料氙气19出口。

所述低温吸附器21放置于液氮杜瓦26内。液氮罐22出口连接液氮截止阀23进口，液氮截止阀23出口连接液氮杜瓦26液氮进口，液氮杜瓦26氮气出口分别连接氮气安全阀25进口、氮气排空阀24进口。氮气安全阀25出口连接大气，氮气排空阀24出口连接大气。

一种液氙冷却、氙气再液化方法为：

步骤1：启动前，需对整个装置管道抽真空，保证系统真空度不大于1pa。抽真空完成后，关闭系统所有阀门。测试系统仪表，保证测量的准确性。

步骤2：液氙使用场合1使用液氙，蒸发氙气和剩余液氙作为本实用新型装置的循环原料主要来源。缓慢打开阀门2，液氙使用场合1的剩余液氙进入本实用新型装置。根据剩余液氙的温度27和压力28，存在两条流路：①当剩余液氙温度、压力变化较小时，缓慢打开阀门4，剩余液氙回真空储槽35；②当剩余液氙温度上升较大、压力减小较大时，阀门4保持关闭，缓慢打开阀门3，启动压缩泵5，剩余液氙加压；

步骤3：开启斯特林制冷机6，打开阀门7，为换热器n8提供冷量。加压剩余液氙出压缩机5后，有两条流路：①当加压剩余液氙温度上升不大时，可缓慢打开阀门9，部分加压剩余液氙不经过换热器n8，直接进入换热器p14冷端进口37；②当加压剩余液氙温度上升显著时，保持阀门9关闭，剩余液氙通过换热器4热端冷却。

步骤4：冷却后加压剩余液氙存在两条流路：①冷却后加压剩余液氙纯度合格，缓慢打开阀门10，冷却后加压剩余液氙直接进入换热器p14冷端进口37；②冷却后加压剩余液氙纯度下降，保持阀门10关闭，冷却后加压剩余液氙通过低温过滤器11纯化后直接进入换热器p14冷端进口37。

步骤5：阀门10（或者低温过滤器11）出口设置温度计k34用来监控冷却后加压剩余液氙温度。缓慢打开阀门12，真空储槽35液氙，与冷却后加压剩余液氙（或者冷却后加压剩余液氙与经过阀门9的加压液氙）汇流，进入换热器p14冷端进口37。阀门12出口温度计33监控真空储槽35液氙温度。

步骤6：打开阀门16，启动gm制冷机15，给换热器p14提供冷量。真空储槽35液氙，与冷却后加压剩余液氙（或者冷却后加压剩余液氙与经过阀门9的加压液氙）的汇流液经过换热器p14冷却后从换热器p14热端出口38流出，出口温度由温度计i31计量。与此同时，液氙使用场合1蒸发氙气（温度由温度计j32监测）进入换热器p14热端进口39，冷却液化后出换热器p14热端出口36。液氙使用场合1蒸发氙气液化后与出换热器p14冷端出口38的液氙汇流，而后分成两股流路：一股返回液氙使用场合1；另一股进入真空储槽35。需要指出，阀门13控制进入真空储槽35的液氙量，当液氙使用场合所需液氙量下降时，可增大阀门13阀口开度，进入真空储槽的液氙量随着增大；反之，可减小阀门13阀口开度直至关闭，以减小进入真空储槽35的液氙量。

步骤7：当需要补充系统液氙量时，打开阀门20，原料氙气19进入低温吸附器21，纯化原料氙气。缓慢打开阀门18和阀门17，纯化后原料氙气分为两股，一股进入真空储槽35，另一股通过阀门17与液氙使用场合1蒸发氙气汇流，共同进入换热器p14热端进口39。

步骤8：纯化后原料氙气进入真空储槽35有两个作用：1.一方面真空储槽35可作为氙气缓冲罐，缓冲来自原料钢瓶19的高压氙气；2.可增加出真空储槽35液氙的压力。

本实用新型一种液氙冷却、氙气再液化撬装装置，将液氙使用场合中的剩余液氙直接输送回真空储槽；或是剩余液氙加压后通过斯特林制冷机过冷，过冷后液氙与来自真空储槽液氙混合，与gm制冷机一起，为蒸发氙气液化提供冷量；或是剩余液氙加压后直接与来自真空储槽液氙混合，与gm制冷机一起，为蒸发氙气液化提供冷量；本实用新型装置还可以利用液氮冷井，将瓶装氙气纯化，纯化后氙气既可作为系统氙气补充，也可以调整液氙出真空储槽压力。本实用新型装置可实现液氙的循环使用，减少贵重稀有气体氙的损失。