内置于气瓶的可控气体流向纯化柱的制作方法

1.本发明涉及气体纯化技术领域，具体涉及一种内置于气瓶的可控气体流向纯化柱。


背景技术：

2.气体纯化技术在焊接工业、化学工业、钢铁工业和航天工业等都有着广泛的应用。特别是20世纪后期，随着新技术的开发，已经日益成为了生物工程、新型能源、遥感激光、光导通讯、空间科学和国防中不可缺少的技术。普通气体纯化设备因其体积和设备复杂，不以利于随处取用以适用于各种工作环境中。因此设计并加工制造一种气瓶内部专用气体纯化柱置于气瓶内，使气瓶内的气体不在经外部纯化设备的情况下，就可以使气瓶流出的气体纯度达到6n级别，在实际灵活使用中具有十分重要的意义。
3.气瓶内部专用气体纯化柱，因气瓶尺寸限制注定其体积要朝着微型化的方向发展。设备微型化的过程中也对整个纯化柱的设计、纯化料的填料比和装填量、气体的纯化性能、气路的密封性能和耐压性能带来了巨大的考验。在设计阶段，首先需要对纯化气路进行设计，保证纯化气流的大小和方向不随意改变，使得气瓶内的气体全部通过纯化柱达到优良性能；再需要对纯化料配比进行设计，通过添加不同纯化料和纯化料的配比对气体中的各种杂质进行吸收过滤已达到良好性能。在加工阶段，需保证能够配合气瓶装配的尺寸前提下，定制加工并装配各种特殊零部件并保证纯化柱气路具有良好的气密性和一定的强度。在测试阶段，需在纯化料活化封装处理后保持其活性，并接入不同测试设备进行各项多次性能测试。


技术实现要素：

4.本发明的目的是针对现有气瓶外置纯化器体积过大且设备复杂的不足，提供一种气瓶内部专用气体纯化柱，其结构紧凑、安装方便快捷、可用普通气瓶阀即可控制气体充放气、纯化效果好。
5.为解决上述技术问题，本发明提供一种内置于气瓶的可控气体流向纯化柱，其包括：两通气瓶阀、进出气管、第一单向阀a、充气管、旁通气管、盲头回气管、上端盖、纯化柱体、下端盖、连接气管和第二单向阀。
6.其中，所述进出气管分别与所述两通气瓶阀的底部和第一单向阀的导通端焊接相连。
7.其中，所述旁通气管侧面设置有出气口，旁通气管的顶部和底部分别与所述盲头回气管的盲头端和第一单向阀的出气端相焊接。
8.其中，进出气管和盲头回气管的侧面都设置有第一旁通气孔和第二旁通气孔，旁通气管两端焊接在第一旁通气孔和第二旁通气孔。
9.其中，上端盖内部设置有第一环形槽和环形槽内的第一微孔过滤片，上端盖的上端和下端分别与回气管和纯化柱体的上端焊接相连。
10.其中，下端盖内部设置有第二环形槽和环形槽内的第二微孔过滤片，下端盖的上端和下端分别与纯化柱体的下端和连接气管焊接相连，连接气管与第二单向阀的出气口端。
11.其中，所述微孔过滤片由环形槽和压环配合固定。
12.其中，所述第一单向阀和第二单向阀均为高耐压和高流量单向阀。
13.本发明的有益效果
14.1、本发明提供的可控气体流向纯化柱的气路结构可以保证充放气过程中纯化气流的大小和方向不随意改变，使得气瓶内的气体全部通过纯化柱达到优良性能；
15.2、充气口和放气口均由一个口进出，无需定制特殊气瓶阀，且能保证纯化性能；
16.3、本发明的设计结构紧凑，能放置入普通气瓶，且随用随取高效便捷。
附图说明
17.图1本发明提供的可控气体流向纯化柱整体结构图；
18.图2为图1的剖面视图；
19.图3为图2的气路局部视图；
20.图4a和图4b为图2的上下端盖局部视图；
21.图5氩气经纯化柱纯化前后气相色谱曲线图；
22.图6氦气经纯化柱纯化前后气相色谱曲线图。
23.图中，1-气瓶阀，2-进出气管、3-第一单向阀、4-充气管、5-旁通气管、 6-盲头回气管、7-上端盖、8-纯化柱体、9-下端盖、10-连接气管、11-第二单向阀、12-出气口、13-第一旁通气孔、14-第二旁通气孔、15-第一环形槽、 16-第一微孔过滤片、17-气体纯化材料、18-第二环形槽、19-第二微孔过滤片、20-压环。
具体实施方式
24.本发明提供一种内置于气瓶的可控气体流向纯化柱，其包括：两通气瓶阀、进出气管、第一单向阀a、充气管、旁通气管、盲头回气管、上端盖、纯化柱体、下端盖、连接气管和第二单向阀。
25.所述进出气管分别与所述两通气瓶阀的底部和第一单向阀的导通端焊接相连；所述旁通气管侧面设置有出气口a，旁通气管的顶部和底部分别与所述盲头回气管的盲头端和第一单向阀的出气端相焊接，进出气管和盲头回气管的侧面都设置有第一旁通气孔b和第二旁通气孔c，旁通气管两端焊接在第一旁通气孔b和第二旁通气孔c，上端盖内部设置有第一环形槽d和环形槽内的第一微孔过滤片ⅰ，上端盖的上端和下端分别与回气管和纯化柱体的上端焊接相连，纯化柱体内装有气体纯化材料，下端盖内部设置有第二环形槽e和环形槽内的第二微孔过滤片ⅱ，下端盖的上端和下端分别与纯化柱体的下端和连接气管焊接相连，连接气管与第二单向阀的出气口端焊接相连。
26.所述微孔过滤片由环形槽和压环配合固定。
27.所述两通气瓶阀、进出气管、第一单向阀、充气管、旁通气管、盲头回气管、上端盖、纯化柱体、下端盖、连接气管和第二单向阀均采用焊接成型。
28.所述第一单向阀和第二单向阀均为高耐压(≥5mpa)和高流量 (≥5m3/min)单向
阀。
29.采用本发明的纯化柱纯化的气体为he、n2、ar、o2和h2，所纯化气体中的杂质气体主要是h2、o2、n2、co、co2和烃类等。
30.以下采用实施例和附图来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
31.如图1至图4b所示，本发明提供的内置于气瓶的可控气体流向纯化柱，它包括两通气瓶阀1、进出气管2、第一单向阀3、充气管4、旁通气管5、盲头回气管6、上端盖7、纯化柱体8、下端盖9、连接气管10、第二单向阀 11，进出气管2分别与两通气瓶阀1的底部和第一单向阀3的导通端焊接相连；旁通气管侧面设置有出气口12，旁通气管5的顶部和底部分别与盲头回气管6的盲头端和第一单向阀的出气端相焊接，进出气管2和盲头回气管6 的侧面都设置有第一旁通气孔13和第二旁通气孔14，旁通气管5两端焊接在第一旁通气孔13和第二旁通气孔14，上端盖7内部设置有第一环形槽15 和环形槽内的第一微孔过滤片16，上端盖7的上端和下端分别与盲头回气管 6和纯化柱体8的上端焊接相连，纯化柱体内装有氩气纯化材料活性炭、分子筛和脱氧催化剂，下端盖9内部设置有第二环形槽18和环形槽内的第二微孔过滤片19，下端盖的上端和下端分别与纯化柱体8的下端和连接气管焊接相连，连接气管10与第二单向阀的出气口端焊接相连。
32.实施例1
33.对纯化柱体内的材料进行活化处理：检查纯化装置装配的气密性，确定无泄漏后，将加热圈置于纯化柱外侧并进行控温加热至350℃，将第二单向阀11与混气台相连，向纯化柱体8内通入n2与h2比例为7的混合气体，对纯化材料进行活化处理4h。将与纯化柱相连的内腔抽为真空；将第二单向阀 11端口封闭，将两通气瓶阀1的进出气口与真空泵相连，打开气瓶阀口并开启真空泵将内腔的真空抽到真空度至1.0
×
10-4
pa，然后关闭气瓶阀口。向纯化柱8相连的内腔内通入高纯氩气，直至纯化柱内腔保持正压，后将纯化柱装入气瓶内。
34.先向气瓶内充入5n的氩气，外接气源的氩气经气瓶阀进气口进入进出气管，因纯化柱腔体内的与阀口联通气压保持一致，底部单向阀不导通。氩气通过第一单向阀后经充气管的出气口进入气瓶内，待充气完成后关闭气瓶阀，并撤去外接气源。放气时打开气瓶阀1，因纯化柱腔体内与气瓶内的压强保持一致，未达到第一单向阀3的开启压力所以不导通，气瓶内的氩气通过第二单向阀11向纯化柱内流通，氩气在纯化柱中被纯化后经盲头回气管6、旁通气管5、进出气管2和气瓶阀1流出气瓶。
35.本发明提供的纯化装置经25mpa的气密性测试下，无漏气现象。经充放气测试其能稳定控制气流方向并能使气瓶内气体全部通过纯化柱。利用气相色谱仪对5n级氩气通过纯化柱前后气体进行性能测试分析，测试结果表明，该纯化柱可以使5n级氩气中的h2、o2、n2杂质含量降低21％、63％、39％左右， 5n基氩气经纯化柱纯化前后气相色谱曲线图如图5所示。
36.实施例2
37.对纯化柱体内的材料进行活化处理：检查纯化装置装配的气密性，确定无泄漏后，将第二单向阀11端口封闭，将两通气瓶阀1的进出气口与真空泵相连，打开气瓶阀口并开启真空泵将内腔的真空抽到真空度至1.0
×
10-4
pa，再将加热圈置于纯化柱外侧并进行控温加热至400℃持续2h，后自然冷却至室温，然后关闭气瓶阀口。向纯化柱相连的内腔内通入高
纯氦气，直至纯化柱内腔保持正压，后将纯化柱装入气瓶内。
38.先向气瓶内充入5n氦气，外接气源的氦气经气瓶阀进气口进入进出气管，因纯化柱腔体内的与阀口联通气压保持一致，底部单向阀不导通。氩气通过单向阀后经充气管的出气口进入气瓶内，待充气完成后关闭气瓶阀，并撤去外接气源。放气时打开气瓶阀，因纯化柱腔体内与气瓶内的压强保持一致，未达到第一单向阀的开启压力所以不导通，气瓶内的氦气通过第二单向阀向纯化柱内流通，氦气在纯化柱中被纯化后经回气管、旁通管、进出气管和气瓶阀流出气瓶。
39.纯化装置经25mpa的气密性测试下，无漏气现象。经充放气测试其能稳定控制气流方向并能使气瓶内气体全部通过纯化柱。利用气相色谱仪对5n 级氦气通过纯化柱前后气体进行性能测试分析，测试结果表明，该纯化柱可以使5n级氦气中的h2、o2、n2杂质含量降低33％、73％、49％左右，该纯化柱经72h长时间测试后依然能保持较高的纯化性能，5n级氦气经纯化柱纯化前后气相色谱曲线图如图6所示。
[0040][0041]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。