一种微型制氮装置的制作方法

本发明涉及制氮设备领域，尤其是涉及一种微型制氮装置。

背景技术：

公知的，制氮系统是以空气为原料，利用物理方法将其中的氧气和氮气分离而获得氮气的设备，氮气制备的原理一般有三种，分别为：深冷空分法、变压吸附法和膜空分法；其中变压吸附法具有经济、高效、运行成本低、易于操作、安全方便和产量高等特点，在国内外生产企业中广泛应用；但是传统的制氮系统，因为制氮设备是通过多重过滤或者多次变压吸附来保证制备出的氮气的纯度，因此该设备的体积较大，搬运不便，只能安装于厂方车间中来制备氮气，但是在某些野外实验时，需要使用大量高纯氮气，此时氮气的运输成本高昂，且使用不便；

中国专利(cn201220611136.2)公开了一种制氮机新型氮气回吹装置，该专利通过控制多个气动阀的动作，来进行氮气的制备，并且设有回吹节流阀，能够提高制备出的氮气的纯度，而且节约气源和降低生产成本；但是由于该装置采用气动阀控制，而气动阀的动作力距较大、控制系统较为复杂，因此该装置的体积也较大；综上所述，目前市场需要一种体积较小且控制方便的高纯制氮装置。

技术实现要素：

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种微型制氮装置。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种微型制氮装置,包含缸体、进气电磁阀、出气电磁阀、排空电磁阀和均压电磁阀；所述的进气电磁阀包含第一进气电磁阀和第二进气电磁阀；所述的出气电磁阀包含第一出气电磁阀和第二出气电磁阀；所述的排空电磁阀包含第一排空电磁阀和第二排空电磁阀；所述均压电磁阀包含第一均压电磁阀和第二均压电磁阀；所述的缸体内设有a吸附塔和b吸附塔，其中a、b吸附塔内均按照从上至下的顺序，依次排列设有深度除水分子筛、碳分子筛和活性氧化铝层；所述a、b吸附塔的底部均设有进气口和氧气出口，且两吸附塔的顶部均设有氮气出口；所述a吸附塔的进气口通过管道与第一进气电磁阀的出气端对应密封连通，该塔的氮气出口通过管道与第一出气电磁阀的进气端对应密封连通，该塔的氧气出口通过管道与第一排空电磁阀的进气端对应密封连通；所述b吸附塔的进气口通过管道与第二进气电磁阀的出气端对应密封连通，该塔的氮气出口通过管道与第二出气电磁阀的进气端对应密封连通，该塔的氧气出口通过管道与第二排空电磁阀的进气端对应密封连通；所述的第一排空电磁阀和第二排空电磁阀的出气端对应通至缸体(1)外；所述第一进气电磁阀和第二进气电磁阀的进气端通过管道与第一均压电磁阀的出气端对应连通，且第一均压电磁阀的进气端与相应的供气装置对应连接；第一出气电磁阀和第二出气电磁阀的出气端通过管道与第二均压电磁阀的进气端对应连通，且第二均压阀的出气端通至缸体(1)外。

优选的，所述第一均压电磁阀的进气端通过进气节流阀与供气装置对应连接。

优选的，所述第二均压电磁阀的出气端设有出气节流阀。

优选的，所述第一排空电磁阀与第二排空电磁阀的出气端通过消音管通至缸体(1)外。

优选的，所述a吸附塔和b吸附塔的顶端面与缸体顶端的内壁之间设有压紧弹簧。

优选的，所述a吸附塔和b吸附塔的氮气出口分别通过一回吹节流阀与对应的第一出气电磁阀和第二出气电磁阀连通。

优选的，所述的各电磁阀均由控制系统控制。

优选的，所述的各节流阀均由控制系统控制。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下有益效果：

本发明公开的一种微型制氮装置，通过控制各个电磁阀开启和关闭的时序，利用变压吸附制氮工艺的过程对氮气进行制备；而a、b吸附塔内中的活性氧化铝能够对供气装置输出的压缩空气进行初步的干燥，降低空气中的露点，之后根据氮气和氧气在碳分子筛中扩散速率的不同，从而使扩散速率较快的氧气被碳分子筛吸附，扩散速率较慢的氮气被排出，最后深度除水分子筛能够进一步除去通过的氮气中的水分，从而降低制备出的氮气的露点；根据需要，通过所设的回吹节流阀，能够利用产出的一部分高纯氮气，吹扫吸附塔中残留的氧气；根据需要，通过所设的消音管，能够有效降低装置在输出氧气时产生的噪音。

附图说明

图1为本发明的示意图；

图2为图1的a向示意图；

图3为图1的b向示意图；

图4为吸附塔的示意图。

图中：1、缸体；2-1、第一进气电磁阀；2-2、第二进气电磁阀；3-1第一出气电磁阀；3-2、第二出气电磁阀；4-1、第一排空电磁阀；4-2、第二排空电磁阀；5-1、第一均压电磁阀；5-2、第二均压电磁阀；6、进气节流阀；7、出气节流阀；8、回吹节流阀；9、深度除水分子筛；10、碳分子筛；11、活性氧化铝；12、压紧弹簧。

具体实施方式

通过下面的实施例可以详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切技术改进。

结合附图1-4所述的一种微型制氮装置,包含缸体1、进气电磁阀、出气电磁阀、排空电磁阀和均压电磁阀；所述的进气电磁阀包含第一进气电磁阀2-1和第二进气电磁阀2-2；所述的出气电磁阀包含第一出气电磁阀3-1和第二出气电磁阀3-2；所述的排空电磁阀包含第一排空电磁阀4-1和第二排空电磁阀4-2；所述均压电磁阀包含第一均压电磁阀5-1和第二均压电磁阀5-2；所述的缸体1内设有a吸附塔和b吸附塔，其中a、b吸附塔内均按照从上至下的顺序，依次排列设有深度除水分子筛9、碳分子筛10和活性氧化铝层11，首先活性氧化铝能够对供气装置输入的压缩空气进行初步的干燥，降低空气中的露点，之后根据氮气和氧气在碳分子筛10中扩散速率的不同，从而使扩散速率较快的氧气被碳分子筛10吸附，扩散速率较慢的氮气被排出，最后深度除水分子筛9能够进一步除去通过的氮气中的水分，从而降低制备出的氮气的露点；所述a、b吸附塔的底部均设有进气口和氧气出口，且两吸附塔的顶部均设有氮气出口；此外，所述a吸附塔和b吸附塔的顶端面与缸体1顶端的内壁之间均设有压紧弹簧12，能够分别对两吸附塔与缸体1顶端的内壁之间的空隙进行补偿，并且该弹簧还具有缓冲的功能，有效避免了本装置在运输时两吸附塔与缸体1内壁的磕碰；

所述a吸附塔的进气口通过管道与第一进气电磁阀2-1的出气端对应密封连通，该塔的氮气出口通过管道与第一出气电磁阀3-1的进气端对应密封连通，该塔的氧气出口通过管道与第一排空电磁阀4-1的进气端对应密封连通；所述b吸附塔的进气口通过管道与第二进气电磁阀2-2的出气端对应密封连通，该塔的氮气出口通过管道与第二出气电磁阀3-2的进气端对应密封连通，该塔的氧气出口通过管道与第二排空电磁阀4-2的进气端对应密封连通；所述的第一排空电磁阀4-1和第二排空电磁阀4-2的出气端对应连通至缸体1外，即直接与外界大气连通；所述第一进气电磁阀2-1和第二进气电磁阀2-2的进气端通过管道与第一均压电磁阀5-1的出气端对应连接，且第一均压电磁阀5-1的进气端与相应的供气装置对应连接；第一出气电磁阀3-1和第二出气电磁阀3-2的出气端通过管道与第二均压电磁阀5-2的进气端对应连接，且第二均压阀5-2的出气端连通至外部设备，由于本装置结构简单，安装方便，因此装置的体积能够控制在较小的范围内；

此外，所述第一均压电磁阀5-1的进气端通过进气节流阀6与相应的供气装置对应连接，第二均压电磁阀5-2的出气端设有出气节流阀7，通过进气节流阀6和出气节流阀7能够稳定输入压缩空气和稳定输出氮气；根据需要，所述第一排空电磁阀4-1与第二排空电磁阀4-2的出气端通过消音管连通至缸体1外，即分离出的氧气由消音罐直接排出至外界大气，所述消音管能够有效降低本装置在输出氧气时产生的噪音；根据需要，所述a吸附塔和b吸附塔的氮气出口分别通过一回吹节流阀8与对应的第一出气电磁阀3-1和第二出气电磁阀3-2连通，所设的回吹节流阀8能够利用a、b吸附塔中任一吸附塔产出的一部分高纯氮气，吹扫另一吸附塔中残留的氧气；此外，所述的各节流阀与各电磁阀均由控制系统控制,通过控制系统严格控制各个电磁阀和节流阀开启和关闭的时序，从而使a、b吸附塔对压缩空气中氮气和氧气的分离更彻底，进而制备出高纯度的氮气。

实施本发明所述的微型制氮装置时，首先开启两均压电磁阀，使两吸附塔上部与下部的压力相同，之后开启第一进气电磁阀2-1、第一出气电磁阀3-1和第二排空电磁阀4-2，此时供气装置输出的压缩空气通过第一进气电磁阀2-1进入a吸附塔中，由于氧分子的动力学直径较小，因此氧气的扩散速率高并且先吸附在碳分子筛10上，动力学直径较大、扩散速率较低的氮气则经过碳分子筛10后，由第一出气电磁阀3-1的出气端排出；因为b吸附塔的第二进气电磁阀2-2和第二出气电磁阀3-2处于关闭状态，开启第二排空电磁阀4-2后，由于b吸附塔内气压小于外界大气压，因此b吸附塔内的氧气就由第二排空电磁阀4-2的出气端排出至外界；当a吸附塔内的碳分子筛10吸附的氧气将要饱和时，先关闭第二排空电磁阀4-2，之后关闭第一进气电磁阀2-1和第一出气电磁阀3-1，同时开启两均压电磁阀，再次使两吸附塔上部与下部的压力处于相同状态，然后打开第二进气电磁阀2-2、第二出气电磁阀3-2和第一排空电磁阀4-1，进行a吸附塔的氧气排出和b吸附塔的氮氧分离过程；需要注意的是，通过所设的回吹节流阀8，能够利用产出的一部分高纯氮气，吹扫吸附塔中残留的氧气。

本发明未详述部分为现有技术。