[发明专利]一种内置式氦气杂质吸附装置及吸附方法

说明书

本发明提供一种内置式氦气杂质吸附装置，过滤单元位于密封腔内，过滤单元的出口与排气口连通，在密封腔内固有到导流件，氦气经进气口进入密封腔，经导流件均匀分散在过滤单元的周围，自过滤单元的进口进入，从过滤单元出口排出；密封腔内空隙填充有过滤介质；过滤单元包括多个串联的过滤器，按照氦气流向，首个过滤器与密封腔进气口相对的一端为氦气进口，末端过滤器朝向密封腔的排气口设置氦气出口；其余串联节点均位于过滤器的相邻侧。本发明通过在外筒内布设过滤单元，同时在间隙填充过滤介质，达到先通过间隙对氦气进行一次过滤吸附，再通过过滤单元二次过滤吸附，提高吸附效率和精度。在同等过滤路径的情况下，本发明结构更紧凑。

技术领域

本发明涉及氦气纯化技术领域，具体来说是一种内置式氦气杂质吸附装置及吸附方法。

背景技术

氦气是一种稀有气体，不可再生，具有化学性质稳定、沸点极低等特性，因此被广泛应用于航空航天、核工业高温气冷反应堆、低温超导研究、光电子产品生产、制冷、半导体、医疗、检漏、深海潜水、高精度焊接等领域，是国家安全和高新技术产业发展的重要战略性物资。

氦在地球中的含量极少，氦气提取的来源主要是从天然气中提取。而提取出来的氦气往往纯度不是很高，而科研，医疗等行业对氦气纯度要求较高。通常采用低温吸附法纯化和低温冷冻法纯化，低温吸附法纯化是利用低温纯化器将杂质氦气通入含有液氮的吸附筒内靠活性炭等吸附剂在低温下吸附的特性去除氧、氮等杂质。当气体吸附剂发生接触时，在固体表面以及内部发生容纳吸附气体的现象，并且多孔颗粒可以选择性地吸附气流中的一种或者多种组分，从而达到去除杂质的目的。活性炭泡在液氮中时，活性炭对氦气中氮气和氧气有较强吸附作用。因此低温吸附筒是低温纯化器的核心组成部分，是决定低温纯化器效率高低的重要因素。公开号为CN207980782U介绍了一种多区域往复式的高效吸附装置，采用隔板将外筒体之间分割成多个密封腔室，增加氦气行程，但实际操作难度大，相邻隔板之间夹角较小，焊接难度大，可能存在漏焊脱焊等情况，导致氦气行程减少，降低吸附效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于如何简化吸附装置结构，减小体积，延长吸附路径。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

一种内置式氦气杂质吸附装置，包括外筒、过滤单元；所述外筒具有密封腔，密封腔开有进气口和排气口；所述过滤单元位于密封腔内，所述过滤单元的出口与所述排气口连通，在所述密封腔内固有到导流件，氦气经进气口进入密封腔，经导流件均匀分散在所述过滤单元的周围，自所述过滤单元的进口进入，从过滤单元出口排出；所述密封腔内空隙填充有过滤介质；

所述过滤单元包括多个串联的过滤器，按照氦气流向，首个过滤器与密封腔进气口相对的一端为氦气进口，末端过滤器朝向所述密封腔的排气口设置氦气出口；其余串联节点均位于过滤器的相邻侧。

本发明通过在外筒内布设过滤单元，同时在间隙填充过滤介质，达到先通过间隙对氦气进行一次过滤吸附，再通过过滤单元二次过滤吸附，提高吸附效率和精度。在同等过滤路径的情况下，本发明结构更紧凑，设计更合理，以做小的体积实现更大的吸附功能。尤其是将过滤器的串联节点设计在过滤器的侧面，减少过滤器两端用管，降低高度。

进一步的，所述过滤单元的外围尺寸与密封腔尺寸相同。

进一步的，所述密封腔为圆柱状或立方体。

进一步的，所述过滤器为圆柱状，多个过滤器围成的过滤单元最大尺寸与所述密封腔尺寸相等。

进一步的，所述过滤单元包括7个过滤器，首个过滤器位于中间，其余6个过滤器围绕首个过滤器布设。

进一步的，所述密封腔的底部铺设有过滤介质层，所述过滤单元进口侧朝向所述过滤介质层放置。

进一步的，所述密封腔内固定有加强筋，所述加强筋自所述过滤器之间间隙穿过，两端分别与密封腔的两端固定。