CN211600220U

CN211600220U - 一种空气合成***

Info

Publication number: CN211600220U
Application number: CN201922288391.2U
Authority: CN
Inventors: 杨学升
Original assignee: Shanghai Pujiang Specialty Gases Co ltd
Current assignee: Shanghai Pujiang Specialty Gases Co ltd
Priority date: 2019-12-17
Filing date: 2019-12-17
Publication date: 2020-09-29
Anticipated expiration: 2029-12-17

Abstract

本实用新型公开了一种空气合成***，包括，包括氮气***、氧气***，氮气***包括依次设于氮气源后端的氮气流量计、第一截止阀和第一单向阀；所述氧气***包括依次设于氧气源后端的氧气流量计、第二截止阀和第二单向阀；第一单向阀、第二单向阀的出口端联通，并在联通处连接第三管路，第三管路设有至少一个第三截止阀。本实用新型改进了传统的压力控制法，通过控制氧气、氮气的流量，通过流量的精准调节，控制合成空气中氧气、氮气的比例为21％：79％；精准比例的氧、氮同时汇入充装管道后，即为我们所需的精准的合成空气，被压入钢瓶必然是精准的合成空气，而且能够进行连续的批量生产，无批次差异，完全是高品质无差异的连续生产工艺模式。

Description

一种空气合成***

技术领域

本实用新型涉及一种空气合成***，用于精准合成空气。

背景技术

合成空气的作用是：1.作为精密仪器的载气，2.精准合成空气作为测试高压断路器的5项重要技术参数的测试介质：1)额定电压；2)最高工作电压；3)额定电流；4)额定断路电流；5)合闸时间。

精准的合成空气具有以下优点：氧，氮比例准确，精准的合成空气露点达到-80℃以下，无CO2,Ar,等杂质气体，无颗粒物，精准的合成空气在提高仪器寿命以及提高高压断路器的测试精度上具有重要意义。通过压缩机压缩得到的空气并不能达到合成空气的标准，因此现有技术通常采用合成空气配制技术制得合成空气。

现有合成空气配制技术，采用的是压力控制法。具体的，就是在合成空气时，根据空气中的氧、氮比为21％：79％，先对充装全管道进行氧气吹扫，再对要进行充装的气体钢瓶中充入2.1MPa的氧气，然后对管道进行氮气全面的氮气吹扫，再对钢瓶充入7.9MPa的氮气，这样钢瓶中便得到了10MPa的合成空气。在进行第二批钢瓶充装时仍然要不断重复以上步骤，工作过程极为繁琐，同时因为管道中存留的氧气或氮气的实际残存量与管道压力有关，很难通过计算或经验去把控，所以最终合成的空气其氧、氮比不是偏高就是偏低，精准程度很低。

实用新型内容

本实用新型提供了一种空气合成***，可以解决现有技术中的上述缺陷。

本实用新型的技术方案如下：

一种空气合成***，包括氮气***、氧气***，所述氮气***包括氮气源，所述氮气源包括液氮储罐，所述氮气***还包括第一液体泵、第一汽化器、氮气流量计、第一截止阀和第一单向阀；所述液氮储罐的出口端连接所述第一液体泵的入口端，所述第一液体泵的出口端连接所述第一汽化器的入口端，所述第一汽化器的出口端连接所述氮气流量计的入口端；所述氮气流量计的出口端连接所述第一截止阀的入口端，所述第一截止阀的出口端连接所述第一单向阀的出口端；

所述氧气***包括氧气源，所述氧气源包括液氧储罐，所述氧气***还包括第二液体泵、第二汽化器、氧气流量计、第二截止阀和第二单向阀；所述液氧储罐的出口端连接所述第二液体泵的入口端，所述第二液体泵的出口端连接所述第二汽化器的入口端，所述第二汽化器的出口端连接所述氧气流量计的入口端；所述氧气流量计的出口端连接所述第二截止阀的入口端，所述第二截止阀的出口端连接所述第二单向阀的出口端；

所述第一单向阀的出口端、所述第二单向阀的出口端均连接第三管路，所述第三管路设有至少一个第三截止阀。

氮气流量计用于检测氮气流量，氧气流量计用于检测氧气流量，按每小时100立方的充装量计算，氮气流量计每小时瞬时流量控制在78-79立方，氧气流量计每小时瞬时流量控制在21-22立方每小时，调制氧气、氮气比21％：79％。通过流量控制技术，在充装管道内进行氧、氮的流量控制，即充装管道第三管路3内的氧气、氮气已被调制为标准比例，所以在进行充装时就完全可以进行连续充装，无需像传统配制技术那样进行反复吹扫，同时配比非常准确。

液氮储存于液氮储罐内，液氧储存于液氧储罐内，可以增大单位容积的氮气、氧气储存量，第一液体泵、第二液体泵设为低温液体泵，第一汽化器将液氮汽化，第二汽化器将液氧汽化。

优选的，所述液氧储罐或所述液氮储罐的容积设为10-20立方米，优选的为15立方米，可用于储存更多的液氧、液氮，适用于工业化生产用。

优选的，所述第一单向阀、所述第二单向阀的出口端还连接放空管路，所述放空管路包括一放空截止阀，***管路置换气体时，通过打开放空截止阀将气体排至生产车间外。

优选的，所述第三管路的旁路管路还包括一气体浓度监测装置，用于检测第三管路的合成空气的氧气或氮气的浓度，保证充装至后端气瓶内的混合气体浓度、氧气与氮气配比的精准度。

优选的，所述第三管路的第三截止阀的出口端设有多个用于与外部待充气装置连接的第五管路。通过多个第五管路，可同时充装多个后端气瓶，提高充装效率。

优选的，每一所述第五管路均设有一截止阀，且每一所述第五管路均包括多个出气口。可同时充装多个后端气瓶，如2-10个，其中一个第五管路的出气口充装时，另外的第五管路可以同时接入其他后端气瓶，当一批气瓶充装完成，关闭相应截止阀，即可打开另外的第五管路对应的截止阀进行充装。可以实现连续充装气瓶，提高了充装效率，适用于工业化生产。

优选的，所述液氮储罐、所述第一液体泵、所述第一汽化器、所述氮气流量计、所述第一截止阀和所述第一单向阀之间通过管道连接，所述液氧储罐、所述第二液体泵、所述第二汽化器、所述氧气流量计、所述第二截止阀和所述第二单向阀之间通过管道连接。

优选的，所述管道的内径设为20-35mm，优选的为27mm，使氮气源、氧气源后端的管路气流稳定，同时可以节省充装时间，提高充装效率。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

第一，本实用新型的空气合成***，改进了传统的压力控制法，通过控制液态氧、氮气化成气态氧、氮的流量，按每小时100立方的充装量计算，氮气流量计每小时瞬时流量控制在78-79立方，氧气流量计每小时瞬时流量控制在21-22立方每小时，通过流量的精准调节，控制合成空气中氧气、氮气的比例为21％：79％；精准比例的氧、氮同时汇入充装管道后，即为我们所需的精准的合成空气，被压入钢瓶必然是精准的合成空气，而且能够进行连续的批量生产，无批次差异，完全是高品质无差异的连续生产工艺模式。

第二，本实用新型的空气合成***，混合气体调制好以后，第三管路、第五管路内氧气、氮气已被本***调制为标准比例，无需像传统配制技术那样进行反复吹扫；第三管路上设有一气体浓度监测装置，可用于检测混合气体的浓度，使混合气体的比例更加精准。

当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的空气合成***示意图；

图2是本实用新型实施例1的另一空气合成***示意图。

附图标记：第一截止阀11，第二截止阀21，第三截止阀31，第一单向阀12，第二单向阀22，第三管路3，放空管路4，放空截止阀41，旁路管路32，旁路管路截止阀321，第五管路51，第五管路52，截止阀511，截止阀521。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应该理解，这些实施例仅用于说明本实用新型，而不用于限定本实用新型的保护范围。在实际应用中本领域技术人员根据本实用新型做出的改进和调整，仍属于本实用新型的保护范围。

实施例1

本实施例提供一种空气合成***，参见图1、图2，包括氮气***、氧气***，所述氮气***包括氮气源，所述氮气源包括液氮储罐，所述氮气***还包括第一液体泵、第一汽化器、氮气流量计、第一截止阀11和第一单向阀12；所述液氮储罐的出口端连接所述第一液体泵的入口端，所述第一液体泵的出口端连接所述第一汽化器的入口端，所述第一汽化器的出口端连接所述氮气流量计的入口端；所述氮气流量计的出口端连接所述第一截止阀11的入口端，所述第一截止阀11的出口端连接所述第一单向阀12的出口端。

所述氧气***包括氧气源，所述氧气源包括液氧储罐，所述氧气***还包括第二液体泵、第二汽化器、氧气流量计、第二截止阀21和第二单向阀22；所述液氧储罐的出口端连接所述第二液体泵的入口端，所述第二液体泵的出口端连接所述第二汽化器的入口端，所述第二汽化器的出口端连接所述氧气流量计的入口端；所述氧气流量计的出口端连接所述第二截止阀21的入口端，所述第二截止阀21的出口端连接所述第二单向阀22的出口端；所述第一单向阀12的出口端、所述第二单向阀22的出口端均连接第三管路3，所述第三管路3设有至少一个第三截止阀31。

第一单向阀12、第二单向阀22仅允许气体从一个方向流入以及流出，流量计用于监测气体流量，第三管路3的第三截止阀31的出口端可以连接充装管路，待充气装置，如气瓶可直接接入第三截止阀31出口端的充装管路，进行混合空气充装。

其中，氮气流量计、氧气流量计可以显示瞬时流量和累计流量。按每小时100立方的充装量计算，氮气流量计每小时瞬时流量控制在78-79立方，氧气流量计每小时瞬时流量控制在21-22立方每小时。

通过流量控制技术，在充装管道内进行氧、氮的流量控制，调制氧气、氮气比21％：79％。即充装管道第三管路3内的氧气、氮气已被调制为标准比例，所以在进行充装时就完全可以进行连续充装，无需像传统配制技术那样进行反复吹扫，同时配比非常准确。

本实施例中，液氮储罐包括出口阀，液氮储存于液氮储罐内，可以增大单位容积的气体容量，第一液体泵选择低温液体泵，第一汽化器用于将液氮汽化。液氧储罐包括出口阀，液氧储存在液氧储罐内，第二液体泵选择低温液体泵，第二汽化器用于将液氧汽化。

具体的，根据合成空气的比例，通过第一液体泵、第二液体泵的调速电机分别控制氮气、氧气的充装流量，再通过氮气流量计、氧气流量计分别观察流量，从而控制氮气和氧气的混合比例。

本实施例中，第一单向阀12、第二单向阀22的出口端还连接放空管路4，放空管路4一端连接在第一单向阀12、第二单向阀22的出口端，另一端伸出至车间外，这样可以将吹扫或置换的气体排出至车间外。放空管路4还设有一放空截止阀41，在***初次使用时氧气、氮气吹扫置换用。

进一步的，所述第三管路3的旁路管路32还设有一气体浓度监测装置以及一截止阀321，气体浓度监测装置具体为空气浓度分析检测仪，用于监测充装管路即第三管路3中的氧气、氮气配比，进一步保证第三管路3中的混合空气的浓度、氧气与氮气的配比的精准度。

进一步的，第三管路3上的第三截止阀31的出口端设有多个用于与外部待充气装置连接的第五管路。第五管路作为充装管路，设置为多个时，可以同时为多个待充气装置，如2-10个气瓶进行充装，并且可以分批次对多个气瓶进行充装，节省充装时间，提高效率。

进一步的，每一所述第五管路均设有一截止阀，且每一所述第五管路均包括多个出气口。参见图2，本实施例的第三管路3的第三截止阀31的出口端的第五管路的数量设置为2个，分别为第五管路51和第五管路52，第五管路51设有截止阀511，第五管路52设有截止阀521。

本实施例中，液氧储罐、液氮储罐的容积设为10-20立方米，优选的为15立方米，可用于储存更多的液氧、液氮，适用于工业化生产用。

本实施例中，所述液氮储罐、所述第一液体泵、所述第一汽化器、所述氮气流量计、所述第一截止阀11和所述第一单向阀12之间通过管道连接，所述液氧储罐、所述第二液体泵、所述第二汽化器、所述氧气流量计、所述第二截止阀21和所述第二单向阀22之间通过管道连接。所述管道、第三管路3的内径设为20-35mm，优选的为27mm。使氮气源、氧气源后端的管路气流稳定，同时可以节省充装时间，提高充装效率。

通过控制液态氧、氮气化成气态氧、氮的流量，通过流量的精准调节，控制合成空气中氧气、氮气的比例为21％：79％。如此精准比例的氧、氮同时汇入充装管道后，充装管道内的氧、氮的精准比例为21％：79％，即为我们所需的精准的合成空气，被压入钢瓶必然是精准的合成空气，而且能够进行连续的批量生产，无批次差异。完全是高品质无差异的连续生产工艺模式。

本实施例的放空截止阀以及第三管路3的旁路管路32的截止阀处于常关状态。

本实施例的空气合成***，工作流程如下：

置换：初次使用时，关闭***的所有阀门，第一截止阀11，打开液氮储罐的出口阀，使***进行憋气，达到合适压力后，打开放空截止阀41，对***管路内的气体进行置换，重复3-8次。

扫气：打开液氮储罐的出口阀、液氧储罐的出口阀，分别打开第一液体泵、第一汽化器、第二液体泵、第二汽化器，以及打开第一截止阀11、第二截止阀21、第三截止阀31、旁路管路32的截止阀321及第五管路5的截止阀511、截止阀521。通过调节第一液体泵、第二液体泵的调速电机分别控制氮气、氧气的充装流量，使氮气流量计每小时瞬时流量控制在78-79立方，氧气流量计每小时瞬时流量控制在21-22立方每小时，调制氧气、氮气比21％：79％，并用调制好的混合气体吹扫第三管路3、旁路管路32和第五管路5，旁路管路32的空气浓度分析检测仪检测到的数据稳定时，即可关闭旁路管路32的截止阀321、第三截止阀31。此时，五管路5的出气口可接入气瓶进行充装。

本实施例中，第三管路3的第三截止阀31的出口端连接第五管路51和第五管路52时，充装过程如下：

第五管路51设置多个出气口，如2-10个，当一批气瓶如2-10个分别接入第五管路51的出气口进行充气，充装时将另一批气瓶接入第五管路52的多个出气口，第五管路51上的气瓶充装完成后，关闭第五管路51上的截止阀51，同时打开第五管路52的截止阀。这样连续交替充装，可以节省时间，提高效率。

以上公开的仅为本实用新型优选实施例。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属领域技术人员能很好地利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims

1.一种空气合成***，其特征在于，包括氮气***、氧气***；

所述氮气***包括氮气源，所述氮气源包括液氮储罐，所述氮气***还包括第一液体泵、第一汽化器、氮气流量计、第一截止阀和第一单向阀；所述液氮储罐的出口端连接所述第一液体泵的入口端，所述第一液体泵的出口端连接所述第一汽化器的入口端，所述第一汽化器的出口端连接所述氮气流量计的入口端；所述氮气流量计的出口端连接所述第一截止阀的入口端，所述第一截止阀的出口端连接所述第一单向阀的出口端；

2.根据权利要求1所述的空气合成***，其特征在于，所述第一单向阀、所述第二单向阀的出口端还连接放空管路，所述放空管路包括一放空截止阀。

3.根据权利要求1所述的空气合成***，其特征在于，所述第三管路还包括一旁路管路，所述旁路管路设有一气体浓度监测装置。

4.根据权利要求1所述的空气合成***，其特征在于，所述第三管路的第三截止阀的出口端设有多个用于与外部待充气装置连接的第五管路。

5.根据权利要求4所述的空气合成***，其特征在于，每一所述第五管路均设有一截止阀，且每一所述第五管路均包括多个出气口。

6.根据权利要求1所述的空气合成***，其特征在于，所述液氧储罐或所述液氮储罐的容积设为10-20立方米。

7.根据权利要求1所述的空气合成***，其特征在于，所述液氧储罐或所述液氮储罐的容积设为15立方米。

8.根据权利要求1所述的空气合成***，其特征在于，所述液氮储罐、所述第一液体泵、所述第一汽化器、所述氮气流量计、所述第一截止阀和所述第一单向阀之间通过管道连接，所述液氧储罐、所述第二液体泵、所述第二汽化器、所述氧气流量计、所述第二截止阀和所述第二单向阀之间通过管道连接。

9.根据权利要求8所述的空气合成***，其特征在于，所述管道的内径设为20-35mm。

10.根据权利要求9所述的空气合成***，其特征在于，所述管道的内径设为27mm。