一种制氮充氮抽气一体化设备的制作方法

1.本发明涉及氮气处理设备技术领域，具体而言，涉及一种制氮充氮抽气一体化设备。


背景技术：

2.对于精密光学仪器和电子仪器为了提高使用寿命和保持精度，必须防止内部生霉、生雾、生锈，有效手段就是在保证气密性的前提下，充入惰性气体。而氮气作为大气中最常见、最廉价的惰性气体，成为使用的首选。因此，在光学仪器、电子仪器内部充入高纯度氮气是整机生产中和维修后必须的工艺过程，必须配备氮气瓶、减压阀、抽气机等设备。
3.氮气瓶存储的高纯度氮气(通常要求99.99％纯度)在使用中不断消耗，生产过程中需要不断更换氮气瓶，带来额外的成本和工作量。氮气瓶的出口压力很大，直接充入仪器内部会造成器件的损坏，必须通过减压阀降低到额定压力才能对仪器进行充氮，一般都需要人工手工操作。对于只有充氮口，而没有排气孔的仪器，在充氮之前，需要进行抽气操作，抽到额定负压后，再进行充氮作业，但由于设备是分离的，需要来回更换气路管线。这些设备涉及高压气体，只能在生产现场固定位置使用，无法在外场试验等需要充氮维护的场合使用。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种制氮充氮抽气一体化设备，其能够实现自动控制制氮、充氮、抽气的功能，减少对氮气瓶消耗品的依赖，降低生产成本和操作难度，有效提高工作效率。
5.本发明的实施例是这样实现的：
6.本技术实施例提供一种制氮充氮抽气一体化设备，包括：
7.空压机，空压机连接有第一储气罐；
8.彼此连接的第一分离塔和第二分离塔，第一分离塔和第二分离塔内具有分子筛颗粒，第一分离塔和第二分离塔分别设置有第一单向阀和第二单向阀，第一分离塔的一端与第一储气罐连接，第一分离塔的另一端连接有第二储气罐，第二分离塔的两端分别与第一储气罐和第二储气罐相连；
9.开关系统，开关系统用于控制第一单向阀和第二单向阀的启闭；
10.控制器，控制器与开关系统连接；
11.充气开关，充气开关与第二储气罐连接；
12.抽气开关，抽气开关设置有真空阀，真空阀与第一储气罐连接；
13.出口，充气开关和抽气开关均与出口连接。
14.在本发明的一些实施例中，上述开关系统包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第六开关、第七开关和第八开关，第一开关与第一储气罐连接，第八开关与第二储气罐连接。
15.在本发明的一些实施例中，上述第二开关、第五开关和第六开关组成第一回路，第三开关、第四开关和第七开关组成第二回路，第一回路用于控制第一单向阀的关闭和第二单向阀的连通，第二回路用于控制第二单向阀的关闭和第一单向阀的连通。
16.在本发明的一些实施例中，上述第一单向阀和第二单向阀之间设置有节流阀，节流阀与第一单向阀和第二单向阀连接。
17.在本发明的一些实施例中，上述空压机设置有缓冲罐。
18.在本发明的一些实施例中，上述第一储气罐设置有第一过滤器和第二过滤器。
19.在本发明的一些实施例中，上述第二储气罐设置有调压器。
20.在本发明的一些实施例中，上述调压器与抽气开关均连接有压力表头。
21.在本发明的一些实施例中，上述调压器还连接有流量调节阀。
22.在本发明的一些实施例中，上述流量调节阀设置有流量计。
23.相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：
24.本发明的实施例提供一种制氮充氮抽气一体化设备，包括：
25.空压机，为整体设备提供制氮、充氮、抽气所需的压力，空压机连接有第一储气罐，第一储气罐用于平稳后续变压吸附气路中气体压力的变化；
26.彼此连接的第一分离塔和第二分离塔，第一分离塔和第二分离塔内具有分子筛颗粒，其一种状态为吸附，在加压时分子筛颗粒吸收氧气过滤出氮气；另一种状态为回吹，在泄压时利用回吹气体带走已吸附的氧气，恢复分子筛颗粒的吸附能力，第一分离塔和第二分离塔分别持续循环处于吸附和回吹两种状态；
27.第一分离塔和第二分离塔分别设置有第一单向阀和第二单向阀，第一分离塔的一端与第一储气罐连接，第一分离塔的另一端连接有第二储气罐，第二分离塔的两端分别与第一储气罐和第二储气罐相连，第二储气罐用于存储制取的氮气，设备运行几个吸附循环后，氮气纯度会不断提高，第二储气罐中始终保持正压，保证了在对外充气过程中气压的稳定，第一单向阀和第二单向阀分别用于控制第一分离塔和第二分离塔进入吸附和回吹两种状态；
28.开关系统，开关系统用于控制第一单向阀和第二单向阀的启闭；
29.控制器，控制器与开关系统连接，控制整个系统的协调统一运转；
30.充气开关，充气开关与第二储气罐连接；
31.抽气开关，抽气开关设置有真空阀，真空阀与第一储气罐连接；
32.出口，充气开关和抽气开关均与出口连接，充气开关控制出口为充气状态，向外输出高纯度氮气；抽气开关利用第一储气罐中的高压空气驱动真空阀进行抽气，控制出口为抽气状态。充气开关和抽气开关是互斥的，出口的状态只能是充气或抽气一种。但不管充气开关和抽气开关处于打开还是关闭状态，都不会影响制氮的过程，制氮过程不会中断，实现设备长时间稳定工作。本发明利用变压吸附原理，通过从大气中直接分离出氮气，并将制氮、充氮、抽气功能高度集成，通过控制器实现自动控制，可减少对氮气瓶消耗品的依赖，降低生产成本和操作难度，有效提高工作效率。
附图说明
33.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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发明的某些实施例，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。
34.图1为本发明实施例整体的示意图。
35.图标：1
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空压机，2
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缓冲罐，3
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第一储气罐，301
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第一过滤器，302
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第二过滤器，4
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第一开关，5
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第二开关，6
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第三开关，7
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第四开关，8
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第五开关，9
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第一分离塔，10
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第二分离塔，11
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第六开关，12
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第七开关，13
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第八开关，14
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第一单向阀，15
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节流阀，16
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第二单向阀，17
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控制器，18
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第二储气罐，19
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调压器，20
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压力表头，21
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流量调节阀，22
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充气开关，23
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出口，24
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真空阀，25
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抽气开关。
具体实施方式
36.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
37.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
39.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，若出现术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
40.此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
41.在本发明实施例的描述中，若出现术语“多个”代表至少2个。
42.在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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发明中的具体含义。
43.实施例
44.请参照图1，所示为本发明的实施例。
45.本实施例提供一种制氮充氮抽气一体化设备，包括：
46.空压机1，为整体设备提供制氮、充氮、抽气所需的压力，空压机1连接有第一储气罐3，第一储气罐3用于平稳后续变压吸附气路中气体压力的变化；空压机1与第一储气罐3之间增设有缓冲罐2，缓冲罐2用于平稳空压机1输出气体的压力变化；
47.彼此连接的第一分离塔9和第二分离塔10，第一分离塔9和第二分离塔10内具有分子筛颗粒，其一种状态为吸附，在加压时分子筛颗粒吸收氧气过滤出氮气；另一种状态为回吹，在泄压时利用回吹气体带走已吸附的氧气，恢复分子筛颗粒的吸附能力，第一分离塔9和第二分离塔10分别持续循环处于吸附和回吹两种状态；
48.第一分离塔9和第二分离塔10分别设置有第一单向阀14和第二单向阀16，第一分离塔9的一端与第一储气罐3连接，第一分离塔9的另一端连接有第二储气罐18，第二分离塔10的两端分别与第一储气罐3和第二储气罐18相连，第二储气罐18用于存储制取的氮气，设备运行几个吸附循环后，氮气纯度会不断提高，第二储气罐18中始终保持正压，保证了在对外充气过程中气压的稳定；
49.第一单向阀14和第二单向阀16分别用于控制第一分离塔9和第二分离塔10进入吸附和回吹两种状态；
50.开关系统，开关系统用于控制第一单向阀14和第二单向阀16的启闭；
51.控制器17，控制器17与开关系统连接，控制整个系统的协调统一运转；
52.充气开关22，充气开关22与第二储气罐18连接，第二储气罐18设置有调压器19，还设置有彼此连接的流量调节阀21和流量计，调压器19调整最终输出氮气的出口23压力，流量调节阀21和流量计用于控制、显示充氮输出的流量，最终向外输出已设定压力、流量的高纯度氮气；
53.抽气开关25，抽气开关25设置有真空阀24，真空阀24与第一储气罐3连接；
54.出口23，充气开关22和抽气开关25均与出口23连接，充气开关22控制出口23为充气状态，向外输出高纯度氮气；抽气开关25利用第一储气罐3中的高压空气驱动真空阀24进行抽气，控制出口23为抽气状态。
55.在本实施例中，第一储气罐3分别使用第一过滤器301和第二过滤器302，对输入的高压空气中的水分进行两级过滤。
56.在本实施例中，调压器19与抽气开关25均连接有压力表头20，用于实时监控充气的输出正压力和抽气的负压力。
57.在本发明的一些实施例中，上述开关系统包括第一开关4、第二开关5、第三开关6、第四开关7、第五开关8、第六开关11、第七开关12和第八开关13，第一开关4与第一储气罐3连接，第八开关13与第二储气罐18连接。
58.在本发明的一些实施例中，上述第二开关5、第五开关8和第六开关11组成第一回路，第三开关6、第四开关7和第七开关12组成第二回路，第一回路用于控制第一单向阀14的关闭和第二单向阀16的连通，第二回路用于控制第二单向阀16的关闭和第一单向阀14的连通。
59.在本发明的一些实施例中，上述第一单向阀14和第二单向阀16之间设置有节流阀15，节流阀15与第一单向阀14和第二单向阀16相连。
60.本发明的工作原理是：
61.设备通电后，空压机1先开始工作，高压空气经过缓冲罐2后，先经过第一过滤器
301，过滤掉空气中的水分，进入第一储气罐3，进一步稳定进气压力的波动，随后经过第二过滤器302，再次过滤掉空气中的水分；
62.设备通电后，第一储气罐3中的压力达到规定压力后，控制器17启动，通过控制第一开关4、第二开关5、第三开关6、第四开关7、第五开关8、第六开关11、第七开关12以及第八开关13不同的开关状态、使第一分离塔9和第二分离塔10持续循环分别处于吸附和回吹两种状态：
63.循环一状态，第一开关4、第二开关5、第五开关8、第六开关11和第八开关13打开，第三开关6、第四开关7和第七开关12关闭，第一单向阀14截止，第二单向阀16导通。高压空气进入第一分离塔9，第一分离塔9内压力增加，分子筛颗粒吸附氧气过滤出氮气。
64.高纯度氮气大部分通过第八开关13进入第二储气罐18，少部分氮气(回吹氮气)通过节流阀15经过第二单向阀16进入第二分离塔10。
65.由于第五开关8打开，第二分离塔10连通大气，罐内压力解除，第二分离塔10内的分子筛颗粒释放吸附的氧气，回吹氮气携带释放的氧气排出富氧废气。
66.循环二状态，第一开关4、第三开关6、第四开关7、第七开关12和第八开关13打开，第二开关5、第五开关8、第六开关11关闭，第二单向阀16截止，第一单向阀14导通。高压空气进入第二分离塔10，第二分离塔10内压力增加，分子筛颗粒吸附氧气过滤出氮气。高纯度氮气大部分通过第八开关13进入第二储气罐18，少部分氮气(回吹氮气)通过节流阀15经过第一单向阀14进入第一分离塔9。
67.由于第四开关7打开，第一分离塔9连通大气，罐内压力解除，第一分离塔9内的分子筛颗粒释放吸附的氧气，回吹氮气携带释放的氧气排出富氧废气。
68.循环一状态和循环二状态周期往复不断工作，第二储气罐18中的氮气纯度不断提高。
69.充气操作：打开充气开关22，经由调压器19改变输出的压力，压力表头20显示输出的压力，经由流量调节阀21调整出气量，并由流量计显示流量值。
70.抽气操作：打开抽气开关25，利用第一储气罐3中的高压空气驱动真空阀24进行抽气，此时压力表头20显示负压值。
71.充气开关22和抽气开关25是互斥的，出口23的状态只能是充气或抽气一种。但不管充气开关22和抽气开关25处于打开还是关闭状态，都不会影响制氮的过程，制氮过程不会中断，实现系统长时间稳定工作。
72.本发明利用变压吸附原理，通过从大气中直接分离出氮气，并将制氮、充氮、抽气功能高度集成，通过控制器17实现自动控制，可减少对氮气瓶消耗品的依赖，降低生产成本和操作难度，有效提高工作效率。
73.综上，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：
74.本发明的实施例提供一种制氮充氮抽气一体化设备，包括：
75.空压机1，为整体设备提供制氮、充氮、抽气所需的压力，空压机1连接有第一储气罐3，第一储气罐3用于平稳后续变压吸附气路中气体压力的变化；
76.彼此连接的第一分离塔9和第二分离塔10，第一分离塔9和第二分离塔10内具有分子筛颗粒，其一种状态为吸附，在加压时分子筛颗粒吸收氧气过滤出氮气；另一种状态为回吹，在泄压时利用回吹气体带走已吸附的氧气，恢复分子筛颗粒的吸附能力，第一分离塔9
和第二分离塔10分别持续循环处于吸附和回吹两种状态；
77.第一分离塔9和第二分离塔10分别设置有第一单向阀14和第二单向阀16，第一分离塔9的一端与第一储气罐3连接，第一分离塔9的另一端连接有第二储气罐18，第二分离塔10的两端分别与第一储气罐3和第二储气罐18相连，第二储气罐18用于存储制取的氮气，设备运行几个吸附循环后，氮气纯度会不断提高，第二储气罐18中始终保持正压，保证了在对外充气过程中气压的稳定；第一单向阀14和第二单向阀16分别用于控制第一分离塔9和第二分离塔10进入吸附和回吹两种状态；
78.开关系统，开关系统用于控制第一单向阀14和第二单向阀16的启闭；
79.控制器17，控制器17与开关系统连接，控制整个系统的协调统一运转；
80.充气开关22，充气开关22与第二储气罐18连接；
81.抽气开关25，抽气开关25设置有真空阀24，真空阀24与第一储气罐3连接；
82.出口23，充气开关22和抽气开关25均与出口23连接，充气开关22控制出口23为充气状态，向外输出高纯度氮气；抽气开关25利用第一储气罐3中的高压空气驱动真空阀24进行抽气，控制出口23为抽气状态。充气开关22和抽气开关25是互斥的，出口23的状态只能是充气或抽气一种。但不管充气开关22和抽气开关25处于打开还是关闭状态，都不会影响制氮的过程，制氮过程不会中断，实现设备长时间稳定工作。本发明利用变压吸附原理，通过从大气中直接分离出氮气，并将制氮、充氮、抽气功能高度集成，通过控制器17实现自动控制，可减少对氮气瓶消耗品的依赖，降低生产成本和操作难度，有效提高工作效率。
83.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
84.对于本领域技术人员而言，显然本技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本技术的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本技术内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。