[发明专利]一种氩气循环利用系统及方法

说明书

本发明提供了一种氩气循环利用系统，包括用氩设备、与所述的用氩设备的排气口相连通的第一冷却器、与所述的第一冷却器相连通的第一压缩机、与所述的第一压缩机相连通的过滤器、与所述的过滤器相连通的除氮单元、与所述的除氮单元相连通的第二冷却器、与所述的第二冷却器相连通的第二压缩机、与所述的第二压缩机相连通的第一加热器，所述的第一加热器与所述的用氩设备的进气口相连通，所述的除氮单元包括能够与进入所述的除氮单元的氩气接触的锆铝合金粉、用于对所述的除氮单元进行加热的加热装置。本发明的结构简单，能够有效除去氩气中的杂质，且能够实现氩气的循环利用，从而达到减少能耗，降低单位生产成本的目的。

技术领域

本发明具体涉及一种氩气循环利用系统及方法。

背景技术

在一些特殊的生产场合，比如3D打印的金属粉末(比如钛粉)生产过程中， 需要大量的氩气对生产过程进行保护，这些氩气一般来自于低温深冷法生产出 的液氩气化而成，在使用之后，大量的掺杂微量杂质的气体被从系统排出，由 于缺乏经济有效的回收及纯化工艺，这些氩气往往被排往大气，造成了很大的 浪费。实际上，在类似3D打印金属粉末的生产过程，氩气的消耗占了整个生产 运行成本的大半以上，如果能将这些本来要被排放掉的氩气重新回收并纯化， 并重新回到生产过程，将会大大降低某些生产工艺的生产成本，提高产品竞争 力。

但是在目前的实际应用中，由于这些被使用过的氩气含有的杂质气体组分 比较多，有氧气、氮气和水等，也含有一些固体颗粒，纯化系统的设计比较复 杂，或者回收成本较高，不具备经济效益，所以系统的氩气回收工艺系统的开 发进度缓慢，对于使用方来说，使用氩气回收纯化工艺系统的成本并不比使用 液氩低，所以购置热情也不高。

发明内容

本发明针对上述问题，提出了一种能够减少能源消耗，降低单位生产成本 的氩气循环利用系统及方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明的一个方面是提供一种氩气循环利用系统，包括用氩设备，所述的 氩气循环利用系统还包括与所述的用氩设备的排气口相连通的第一冷却器、与 所述的第一冷却器相连通的第一压缩机、与所述的第一压缩机相连通的过滤器、 与所述的过滤器相连通的除氮单元、与所述的除氮单元相连通的第二冷却器、 与所述的第二冷却器相连通的第二压缩机、与所述的第二压缩机相连通的第一 加热器，所述的第一加热器与所述的用氩设备的进气口相连通，所述的除氮单 元包括能够与进入所述的除氮单元的氩气接触的锆铝合金粉、用于对所述的除 氮单元进行加热的加热装置。

上述氩气循环利用系统可以满足气量较小且循环氩气纯度较好的用氩设备 使用，除氮单元可以吸附氩气中的杂质，包括氮气、氧气和水等，因此，可以 省略除氧单元和干燥单元。

具体地，所述的除氮单元包括具有容腔的外壳体、设置在所述的外壳体的 容腔内且具有位于中间的容置空间和位于外部的容置空间的内壳体、与所述的 内壳体的位于外部的容置空间的一侧相连通的第二进气管、与所述的内壳体的 位于外部的容置空间的另一侧相连通的第二出气管、设置在所述的内壳体的位 于中间的容置空间内的第一加热组件、设置在所述的内壳体的外表面和所述的 外壳体的内表面之间的第二加热组件、设置在所述的内壳体的外表面和所述的 外壳体的内表面之间的保温材料，所述的锆铝合金粉装填在所述的内壳体的位 于外部的容置空间内。该结构的除氮单元能够更好的控制锆铝合金粉的温度， 从而可以提高锆铝合金粉的利用效率。

进一步地，所述的除氮单元还包括设置在所述的内壳体的位于外部的容置 空间的底部的气流分布器，所述的第二进气管与所述的气流分布器相连通，所 述的第二出气管与所述的内壳体的位于外部的容置空间的上部相连通；从而使 得进入除氮单元的氩气通过气流分布器均匀分布至内壳体的位于外部的容置空 间的底部，然后向上运动与锆铝合金粉接触后，自第二出气管排出，利于氩气 和锆铝合金粉的充分接触从而更好的去除氩气中的杂质。