一种低能耗氩气生产系统论文和设计-刘建

全文摘要

本实用新型公开了一种低能耗氩气生产系统，包括热交换机构、恒温箱和充装机构，所述热交换机构包括箱体，所述箱体上设有结构相同的四个特殊接头，左侧所述特殊接头通过真空绝热管与粗氩塔顶部的出口连通，顶部所述特殊接头与安装有真空泵的真空绝热管连通，所述真空泵与顶部特殊接头之间的真空绝热管上安装有单向阀二，右侧所述特殊接头通过输送机构与氮气存储罐连通，所述单向阀三安装在偏向压缩机位置；无需提供增加压强以及降低温度的设备，在降低氩气生产能源消耗的同时，节约了成本，在生产过程中，不仅得到了想要的氩气，而且同时得到了其他的有价值的氧气和氮气，提高了生产经济效益。

主设计要求

1.一种低能耗氩气生产系统，包括热交换机构(3)、恒温箱(4)和充装机构(6)，其特征在于：所述热交换机构(3)包括箱体(30)，所述箱体(30)上设有结构相同的四个特殊接头(36)，左侧所述特殊接头(36)通过真空绝热管(2)与粗氩塔(1)顶部的出口连通，顶部所述特殊接头(36)与安装有真空泵(33)的真空绝热管(2)连通，所述真空泵(33)与顶部特殊接头(36)之间的真空绝热管(2)上安装有单向阀二(34)，右侧所述特殊接头(36)通过输送机构(5)与氮气存储罐(9)连通，底部所述特殊接头(36)通过连接机构一(7)与恒温箱(4)的左侧入口连通，所述恒温箱(4)的顶部出口与充装机构(6)连通，所述充装机构(6)包括压缩机(61)，所述压缩机(61)入口与恒温箱(4)连通打的真空绝热管(2)上设有截止阀三(64)，所述压缩机(61)出口与氩气存储罐(10)连通的真空绝热管(2)上设有单向阀三(62)和截止阀二(63)，所述单向阀三(62)安装在偏向压缩机(61)位置。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种低能耗氩气生产系统，其特征在于：所述粗氩塔(1)与热交换机构(3)之间的真空绝热管(2)上安装有截止阀一(21)和单向阀一(22)，所述截止阀一(21)安装在偏向粗氩塔(1)的位置。

3.根据权利要求1所述的一种低能耗氩气生产系统，其特征在于：所述箱体(30)内安装有温度传感器(31)和压力传感器(32)，所述热交换机构(3)的箱体(30)内部底部设有锥形结构(35)，所述特殊接头(36)包括特殊螺母(361)，所述特殊接头(36)的端部设有凹槽结构(362)，所述凹槽结构(362)内安装有密封圈(363)，所述特殊接头(36)外部套装有特殊螺母(361)，所述特殊螺母(361)偏离箱体(30)的端部设有内螺纹，所述内螺纹与对应位置的真空绝热管(2)外壁上的外螺纹螺纹连接，所述特殊螺母(361)偏向箱体(30)的端部设有内凸起结构，所述内凸起结构与特殊接头(36)间隙配合。

4.根据权利要求1所述的一种低能耗氩气生产系统，其特征在于：所述输送机构(5)包括气泵(52)，所述气泵(52)的输入端和输出端通过真空绝热管(2)分别与氮气存储罐(9)和箱体(30)连通，所述气泵(52)与氮气存储罐(9)之间的真空绝热管(2)上安装有截止阀四(53)，所述气泵(52)与箱体(30)右侧的特殊接头(36)之间真空绝热管(2)上设有单向阀四(51)。

5.根据权利要求1所述的一种低能耗氩气生产系统，其特征在于：所述连接机构一(7)与连接机构二(8)结构相同，所述连接机构二(8)包括低温液体泵(82)，所述低温液体泵(82)输入端的真空绝热管(2)上设有截止阀五(83)，所述低温液体泵(82)输出端的真空绝热管(2)上安装有单向阀五(81)和截止阀六(84)，所述截止阀六(84)安装在偏向氧气存储罐(11)入口位置。

6.根据权利要求1所述的一种低能耗氩气生产系统，其特征在于：所述单向阀三(62)与单向阀一(22)、单向阀二(34)、单向阀四(51)和单向阀五(81)的结构相同，所述截止阀二(63)与截止阀一(21)、截止阀三(64)、截止阀四(53)、截止阀五(83)和截止阀六(84)的结构相同。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于氩气生产技术领域，具体涉及一种低能耗氩气生产系统。

背景技术

氩是目前工业上应用很广的稀有气体，属于性质十分不活泼的惰性气体，既不能燃烧，也不助燃。在飞机制造、造船、原子能工业和机械工业部门对特殊金属，如铝、镁、铜及其合金和不锈钢的焊接时，往往用氩作为焊接保护气，防止焊接件被空气氧化或氮化。在金属冶炼方面，氧、氩吹炼是生产优质钢的重要措施。此外，对钛、锆、锗等特殊金属的冶炼，以及电子工业中也需要用氩作保护气；现有的氩气生产中长采用变压吸附的方法，这种方法在整个氩气的生产过程中需要吸附塔保持一定的压强，在大量生产氩气过程中需要消耗大量的能源，有鉴于此设计一种低能耗的氩气生产装置很有必要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种低能耗氩气生产系统，通过将粗氩塔顶部汇聚的氧气、氮气和氩气引入到热交换机构中，根据氮气的沸点最低(77.35K)，往热交换机构中通入氮气进行热量交换，将热交换机构中的氮气用真空泵抽出收集，同时用低温液体泵将热交换机构中的氩气和氧气混合液抽进恒温箱中，恒温箱的温度控制在氧气和氩气达到沸点所在的中间温度(90.2K-87.3K)，由于氩气的沸点高于氧气的沸点，所以气化的氩气从恒温箱的顶部通过压缩机进行压缩收集到氩气存储罐中，而液体氧气则从恒温箱的底部被低温液体泵抽进氧气存储罐，在降低能耗的同时又很好地将三种气体进行分离，便于后期的气体提纯精制，节约生产成本，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种低能耗氩气生产系统，包括热交换机构、恒温箱和充装机构，所述热交换机构包括箱体，所述箱体上设有结构相同的四个特殊接头，左侧所述特殊接头通过真空绝热管与粗氩塔顶部的出口连通，顶部所述特殊接头与安装有真空泵的真空绝热管连通，所述真空泵与顶部特殊接头之间的真空绝热管上安装有单向阀二，右侧所述特殊接头通过输送机构与氮气存储罐连通，底部所述特殊接头通过连接机构一与恒温箱的左侧入口连通，所述恒温箱的顶部出口与充装机构连通，所述充装机构包括压缩机，所述压缩机入口与恒温箱连通打的真空绝热管上设有截止阀三，所述压缩机出口与氩气存储罐连通的真空绝热管上设有单向阀三和截止阀二，所述单向阀三安装在偏向压缩机位置。

优选的，所述粗氩塔与热交换机构之间的真空绝热管上安装有截止阀一和单向阀一，所述截止阀一安装在偏向粗氩塔的位置。

优选的，所述箱体内安装有温度传感器和压力传感器，所述热交换机构的箱体内部底部设有锥形结构，所述特殊接头包括特殊螺母，所述特殊接头的端部设有凹槽结构，所述凹槽结构内安装有密封圈，所述特殊接头外部套装有特殊螺母，所述特殊螺母偏离箱体的端部设有内螺纹，所述内螺纹与对应位置的真空绝热管外壁上的外螺纹螺纹连接，所述特殊螺母偏向箱体的端部设有内凸起结构，所述内凸起结构与特殊接头间隙配合。

优选的，所述输送机构包括气泵，所述气泵的输入端和输出端通过真空绝热管分别与氮气存储罐和箱体连通，所述气泵与氮气存储罐之间的真空绝热管上安装有截止阀四，所述气泵与箱体右侧的特殊接头之间真空绝热管上设有单向阀四。

优选的，所述连接机构一与连接机构二结构相同，所述连接机构二包括低温液体泵，所述低温液体泵输入端的真空绝热管上设有截止阀五，所述低温液体泵输出端的真空绝热管上安装有单向阀五和截止阀六，所述截止阀六安装在偏向氧气存储罐入口位置。

优选的，所述单向阀三与单向阀一、单向阀二、单向阀四和单向阀五的结构相同，所述截止阀二与截止阀一、截止阀三、截止阀四、截止阀五和截止阀六的结构相同。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、无需提供增加压强以及降低温度的设备，在降低氩气生产能源消耗的同时，节约了成本；

2、在生产过程中，不仅得到了想要的氩气，而且同时得到了其他的有价值的氧气和氮气，提高了生产经济效益；

3、方便对氩气、氮气和氧气分别进行收集和储存，为后面的气体提纯工序提供了便利。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的热交换机构示意图；

图3为本实用新型的特殊接头示意图。

图中：1、粗氩塔；2、真空绝热管；21、截止阀一；22、单向阀一；3、热交换机构；30、箱体；31、温度传感器；32、压力传感器；33、真空泵；34、单向阀二；35、锥形结构；36、特殊接头；361、特殊螺母；362、凹槽结构；363、密封圈；4、恒温箱；5、输送机构；51、单向阀四；52、气泵；53、截止阀四；6、充装机构；61、压缩机；62、单向阀三；63、截止阀二；64、截止阀三；7、连接机构一；8、连接机构二；81、单向阀五；82、低温液体泵；83、截止阀五；84、截止阀六；9、氮气存储罐；10、氩气存储罐；11、氧气存储罐。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-3，本实用新型提供一种技术方案：一种低能耗氩气生产系统，包括热交换机构3、恒温箱4和充装机构6，热交换机构3包括箱体30，箱体30上设有结构相同的四个特殊接头36，左侧特殊接头36通过真空绝热管2与粗氩塔1顶部的出口连通，顶部特殊接头36与安装有真空泵33的真空绝热管2连通，真空泵33与顶部特殊接头36之间的真空绝热管2上安装有单向阀二34，右侧特殊接头36通过输送机构5与氮气存储罐9连通，底部特殊接头36通过连接机构一7与恒温箱4的左侧入口连通，恒温箱4的顶部出口与充装机构6连通，充装机构6包括压缩机61，压缩机61入口与恒温箱4连通打的真空绝热管2上设有截止阀三64，压缩机61出口与氩气存储罐10连通的真空绝热管2上设有单向阀三62和截止阀二63，单向阀三62安装在偏向压缩机61位置。

具体的，粗氩塔1与热交换机构3之间的真空绝热管2上安装有截止阀一21和单向阀一22，截止阀一21安装在偏向粗氩塔1的位置；避免粗氩塔1向热交换机构3中输送的混合液化气体倒流。

具体的，箱体30内安装有温度传感器31和压力传感器32，温度传感器31和压力传感器32分别与对应的显示仪表电性连接，便于对箱体30内进行热交换的混合气的温度和压强进行很好的把控；箱体30采用隔热效果好的真空绝热板制成，箱体30内部底部设有锥形结构35，便于液态氮气从底部输出；特殊接头36包括特殊螺母361，特殊接头36的端部设有凹槽结构362，凹槽结构362内安装有密封圈363，特殊接头36外部套装有特殊螺母361，特殊螺母361偏离箱体30的端部设有内螺纹，内螺纹与对应位置的真空绝热管2外壁上的外螺纹螺纹连接，特殊螺母361偏向箱体30的端部设有内凸起结构，内凸起结构与特殊接头36间隙配合；凹槽结构362和密封圈363提高了密封效果，同时特殊螺母361上设有平面槽，不仅便于与真空绝热管2的对接锁死操作，而且确保了密封的温度性。

具体的，输送机构5包括气泵52，气泵52的输入端和输出端通过真空绝热管2分别与氮气存储罐9和箱体30连通，气泵52与氮气存储罐9之间的真空绝热管2上安装有截止阀四53，气泵52与箱体30右侧的特殊接头36之间真空绝热管2上设有单向阀四51；单向阀四51很好地避免了箱体30内的混合气倒流进氮气存储罐9中，截止阀四53便于热交换的启动和关闭时对氮气存储罐9的控制。

具体的，连接机构一7与连接机构二8结构相同，连接机构二8包括低温液体泵82，低温液体泵82输入端的真空绝热管2上设有截止阀五83，低温液体泵82输出端的真空绝热管2上安装有单向阀五81和截止阀六84，截止阀六84安装在偏向氧气存储罐11入口位置，真空绝热管2具有很好的隔热效果，避免输送液态气体时发生气化。

具体的，单向阀三62与单向阀一22、单向阀二34、单向阀四51和单向阀五81的结构相同，截止阀二63与截止阀一21、截止阀三64、截止阀四53、截止阀五83和截止阀六84的结构相同，提高了装置的部件的互换性，不仅便于安装，同时便于后期的维护和保养。

工作原理：通过将粗氩塔1顶部汇聚的液态氧气、氮气和氩气引入到热交换机构3中，在热交换机构3的箱体30中，通过气泵52将氮气存储罐9内存储的纯净的氮气往箱体30中输送进行热量交换，根据氮气的沸点最低(77.35K)，通过箱体30内的温度传感器31和压力传感器32分别对应的显示仪表显示的数值，达到氮气气化的条件时停止气泵52工作，同时锁死截止阀四53，将箱体30中的气态氮气用真空泵33从顶部的特殊接头36处抽出收集到存储罐中；

同时，用低温液体泵82将箱体30中的氩气和氧气混合液抽进恒温箱4中，恒温箱4的温度控制在氧气和氩气达到沸点所在的中间温度(90.2K-87.3K)，由于氩气的沸点高于氧气的沸点，所以气化的氩气从恒温箱4的顶部通过压缩机61进行压缩收集到氩气存储罐10中，而液体氧气则从恒温箱4的底部被低温液体泵82抽进氧气存储罐，在降低能耗的同时又很好地将三种气体进行分离，便于后期的气体提纯精制，节约生产成本。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

设计图

一种低能耗氩气生产系统论文和设计

一种低能耗氩气生产系统论文和设计-刘建

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主设计要求

设计方案

设计说明书

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