自制氮氮气柜的制作方法

本实用新型涉及一种用于抗氧化除潮储物的储物柜，具体涉及一种自制氮氮气柜。

背景技术：

氮气柜或惰性气体柜广泛用于半导体、太阳能、贵金属、微电子、SMT产线等行业，用于存放防氧化的零部件，其原理是将柜体内的空气通过氮气的充入进行置换，藉以降低柜体内的氧气含量，达到防氧化的目的。现有的氮气柜或惰性气体柜是在柜体上设一充气口，经管路连通至氮气瓶或者惰性气体瓶或液氮罐，氮气源的供应完全取决于氮气瓶，使用不方便，液氮罐造价昂贵,尤其是在一些偏远的地方，需要配置大面积的储放空间来放置预存的氮气瓶，占地面积大，不易管理；另一方面，现有的氮气柜由于设计的不合理性使用过程中会造成氮气的泄漏浪费，使用成本高。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种自制氮氮气柜，匹配氮气储物柜配置微型制氮装置，随用随开，无需配置氮气瓶或液氮罐的昂贵投资，减少设备的使用占地面积，安装使用方便、能耗低，获得相同除湿储物效果的同时能够节约50％左右的氮气耗气量，降低设备使用成本。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种自制氮氮气柜，包括氮气储物柜，其特征在于：其还包括节氮控制器和氮气发生器，所述节氮控制器和氮气发生器两者均设置在氮气储物柜上，

-所述氮气发生器，其用于产生纯度为95％～99％的氮气，其包括压缩空气预处理装置和变压吸附装置，所述变压吸附装置具有氮气输出端；

-所述节氮控制器，其包括控制执行器、进气管、出气管和电磁阀；

-所述电磁阀，其具有进气口、第一出气口和第二出气口；

-所述进气管的一端连接氮气输出端，其另一端连接进气口，所述进气管上设有节流阀和压力表；

-所述控制执行器控制连接电磁阀，使得所述电磁阀在第一出气口和第二出气口两者中自动切换的选择其中之一与所述出气管连接，所述第一出气口、第二出气口两者中的一个与出气管连接的管路上设有流量计，所述出气管连接氮气储物柜；

-所述控制执行器，其控制连接压缩空气预处理装置和变压吸附装置。

本实用新型一个较佳实施例中，进一步包括所述压缩空气预处理装置处理自然空气为干燥的压缩空气，其包括空压机、储气罐和顺次连接的油水分离器、冷冻干燥机、除油过滤器，所述压缩空气预处理装置的各部件之间均通过管路连接，两两连接的管路上均设有控制阀，所述控制执行器控制连接控制阀。

本实用新型一个较佳实施例中，进一步包括所述变压吸附装置包括消声器、氮气罐、选通进气阀、选通出气阀，以及并联的碳分子筛吸附塔一和碳分子筛吸附塔二；

所述碳分子筛吸附塔一和碳分子筛吸附塔二两者均具有压缩空气进气口、氮气出气口和解吸排气口，两所述解吸排气口均通过带排气阀的管道连接消声器；

所述压缩空气预处理装置输出的压缩空气经进气管道连接至碳分子筛吸附塔一和碳分子筛吸附塔二两者的压缩空气进气口，所述进气管道上设有选通进气阀，所述选通进气阀控制压缩空气进入碳分子筛吸附塔一或者碳分子筛吸附塔二两者中的一个；

碳分子筛吸附塔一和碳分子筛吸附塔二两者的氮气出气口通过出气管道连接氮气罐，所述出气管道上设有选通出气阀，所述选通出气阀选择碳分子筛吸附塔一或者碳分子筛吸附塔二两者中的一个与氮气罐连通；

所述控制执行器控制碳分子筛吸附塔一和碳分子筛吸附塔二两者的吸附压力和吸附时间、解吸时间；

所述控制执行器控制连接选通进气阀和选通出气阀。

本实用新型一个较佳实施例中，进一步包括所述氮气储物柜内设有氮气浓度检测器和浓度超限报警器，所述控制执行器控制连接氮气浓度检测器，所述控制执行器根据氮气浓度检测器反馈的氮气储物柜内氮气浓度值控制启动或者关闭浓度超限报警器。

本实用新型一个较佳实施例中，进一步包括所述氮气储物柜内设有湿度检测器，所述湿度检测器电连接至控制执行器，所述控制执行器根据湿度检测器的反馈控制连接电磁阀，使得所述电磁阀在第一出气口和第二出气口两者中自动切换的选择其中之一与所述出气管连接。

本实用新型一个较佳实施例中，进一步包括所述电磁阀为24V启动电压下的两位三通电磁阀。

本实用新型一个较佳实施例中，进一步包括所述氮气储物柜的柜门上设有感应开关，所述感应开关电连接至节氮控制器，所述节氮控制器根据感应开关的反馈启停所述控制执行器，使得氮气储物柜的柜门开启时切断对氮气柜内供气，保护操作者的安全。

本实用新型的有益效果是：

其一、本实用新型的自制氮氮气柜，匹配氮气储物柜配置微型制氮装置，随用随开，无需配置氮气瓶，减少设备的使用占地面积，安装使用方便、能耗低，设备整体由节氮控制器统一集成控制，实现真正意义上的全自动控制；

其二、优化结构设计的节氮控制器，使得充入氮气箱内的氮气压力、流量可调可控，箱内全高度方向氮气充盈均匀，气压稳定，杜绝氮气泄漏问题，获得相同储物效果的同时能够节约50％左右的氮气耗气量，降低设备成本；

其三、优化结构设计的氮气发生器，制备工艺流程简单，结构外形简洁，占地面积小，开机10分钟即可获得纯度在95％-99％范围内的氮气，能耗低，运行费用少。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型优选实施例的结构示意图；

图2是本实用新型优选实施例氮气发生器的结构示意图；

图3是本实用新型优选实施例节氮控制器的结构示意图。

其中：2-氮气储物柜，21-氮气浓度检测器，22-浓度超限报警器，23-湿度检测器，24-感应开关；

4-节氮控制器，41-控制执行器，42-进气管，44-出气管，45-电磁阀，46-节流阀，47-流量计，48-压力表；A-进气口，R-第一出气口，P-第二出气口；

6-压缩空气预处理装置，61-空压机，62-储气罐，63-油水分离器，64-冷冻干燥机，65-除油过滤器，68-控制阀；

8-变压吸附装置，81-消声器，82-氮气罐，83-碳分子筛吸附塔一，84-碳分子筛吸附塔二，85-选通进气阀，86-选通出气阀，87-排气阀；

B1-压缩空气进气口，B2-氮气出气口，B3-解吸排气口。

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作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。

实施例

如图1、2、3所示，本实施例中公开了一种自制氮氮气柜，包括氮气储物柜2、节氮控制器4和氮气发生器，所述节氮控制器4和氮气发生器两者均设置在氮气储物柜2上。其中，氮气发生器用于产生纯度为95％～99％的氮气，其包括压缩空气预处理装置和变压吸附装置，所述变压吸附装置具有氮气输出端；节氮控制器4一方面控制氮气发生器的工作，另一方面将氮气发生器产生的氮气充入氮气储物柜2内。各部件的具体结构如下：

如图2所示，所述压缩空气预处理装置6包括空压机61、储气罐62和顺次连接的油水分离器63、冷冻干燥机64、除油过滤器65，所述压缩空气预处理装置的各部件之间均通过管路连接，两两连接的管路上均设有控制阀68，所述节氮控制器4控制连接控制阀68。压缩空气预处理装置用于将预处理自然空气，自然空气经空压机61压缩至0.8-0.85MPa送至储气罐62中缓存，缓存的压缩空气使用时依次经过油水分离器63的油水分离处理，去除大部分水后，进入冷冻干燥机64进行冷冻干燥处理、除油过滤器65的除油过滤处理获得洁净的压缩空气，作为后段变压吸附装置的气源。

如图2所示，所述变压吸附装置8包括包括消声器81、氮气罐82、选通进气阀85、选通出气阀86，以及并联的碳分子筛吸附塔一83和碳分子筛吸附塔二84；

所述碳分子筛吸附塔一83和碳分子筛吸附塔二84两者均具有压缩空气进气口B1、氮气出气口B2和解吸排气口B3，两所述解吸排气口B3均通过带排气阀87的管道连接消声器81；

所述压缩空气预处理装置输出的压缩空气经进气管道连接至碳分子筛吸附塔一83和碳分子筛吸附塔二84两者的压缩空气进气口B1，所述进气管道上设有选通进气阀85，所述选通进气阀85控制压缩空气进入碳分子筛吸附塔一83或者碳分子筛吸附塔二84两者中的一个；

碳分子筛吸附塔一83和碳分子筛吸附塔二84两者的氮气出气口B2通过出气管道连接氮气罐82，所述出气管道上设有选通出气阀86，所述选通出气阀86选择碳分子筛吸附塔一83或者碳分子筛吸附塔二84两者中的一个与氮气罐82连通；

所述控制执行器41控制碳分子筛吸附塔一83和碳分子筛吸附塔二84两者的吸附压力和吸附时间、解吸时间；

所述控制执行器41控制连接选通进气阀85和选通出气阀86。

本实用新型的变压吸附装置采用变压吸附法制氮技术，利用高效能、高选择性的固体吸附剂-碳分子筛对氮和氧的选择性吸附，把空气中的氮和氧分离出来，碳分子筛是非极性分子，优先吸附氧，碳分子筛对氧和氮的分离作用主要是基于这两种气体在碳分子筛表面的扩散速率不同，较小直径的气体(氮气)扩散较慢，较少进入分子筛固相。这样气相中就可以得到氮的富集成分。一段时间后，分子筛对氧的吸附达到平衡，根据碳分子筛在不同压力下对吸附气体的吸附量不同的特性，降低压力使碳分子筛解除对氧的吸附，这一过程成为再生，碳分子筛吸附塔一83和碳分子筛吸附塔二84两者并联设置，交替进行加压吸附和解压再生，获得连续的氮气流从氮气出气口B2中输出进入氮气罐82。

变压吸附装置的具体制氮过程如下：碳分子筛吸附塔一83和碳分子筛吸附塔二84两者交替进行吸附、解吸过程：

①碳分子筛吸附塔一83吸附、碳分子筛吸附塔二84解吸(两者的吸附和解吸同时开始同时结束)：由选通进气阀85控制压缩空气自压缩空气进气口B1进入碳分子筛吸附塔一83内，经碳分子筛将其中的氧气、二氧化碳吸附后，高纯度的氮气从氮气出气口B2进入氮气罐82，吸附时间、吸附压力由控制执行器41控制；在碳分子筛吸附塔一83进行吸附的同时，碳分子筛吸附塔二84进行解吸，解吸的气体由解吸排气口B3进入消声器81放空，解吸时间由控制执行器41控制，使碳分子筛吸附塔二84内压力降至大气压，吸附的杂质解吸排出；

②碳分子筛吸附塔一83解吸、碳分子筛吸附塔二84吸附：由选通进气阀85控制压缩空气自压缩空气进气口B1进入碳分子筛吸附塔二84内，经碳分子筛将其中的氧气、二氧化碳吸附后，高纯度的氮气从氮气出气口B2进入氮气罐82，吸附时间、吸附压力由控制执行器41控制；在碳分子筛吸附塔二834进行吸附的同时，碳分子筛吸附塔一83进行解吸，解吸的气体由解吸排气口B3进入消声器81放空，解吸时间由控制执行器41控制，使碳分子筛吸附塔二84内压力降至大气压，吸附的杂质解吸排出。

重复上述步骤，实现连续制氮。

如图3所示，所述节氮控制器4包括控制执行器41、进气管42、出气管44和电磁阀45；所述电磁阀45优选24V启动电压下的两位三通电磁阀，低压启动更安全，其具有进气口A、第一出气口R和第二出气口P,所述进气管42的一端连接氮气输出端，其另一端连接进气口A，所述进气管42上设有节流阀46和压力表48；

所述控制执行器41控制连接电磁阀45，使得所述电磁阀45在第一出气口R和第二出气口P两者中自动切换的选择其中之一与所述出气管44连接，所述第一出气口R、第二出气口P两者中的一个与出气管44连接的管路上设有流量计47，所述出气管44连接氮气储物柜2。

氮气罐82中的氮气经进气管42进入出气管44，最后充入氮气柜2内，进气管42上设有的节流阀46对氮气流量、压力进行第一次调节，并在压力表48上显示实时氮气压力值，通过两位三通电磁阀45控制切换接通出气管44的是第一出气口R还是第二出气口P，其中，第一出气口R、第二出气口P两者中的一个与出气管44连接的管路上设置的流量计47对氮气压力、流量进行第二次调节，带有流量计47的出气管路上的氮气流量小于不带流量计47的出气管路上的氮气流量。本实施例中为了便于描述，设定在第二出气口P与出气管44连接的管路上设有流量计47,使用时，充入氮气的初期，电磁阀45控制第一出气口R与出气管44连接，经一次流量调节的氮气流量和压力相对较高，相对较高流量和压力的氮气第一出气口R充入氮气柜2内，以缩短充氮时间；待氮气柜2内的含氧量(或湿度)达到临近预设值时，电磁阀45自动切换第二出气口P与出气管44连接，流量计47对氮气流量和压力进行第二次调节，以减低氮气的流量和压力，氮气以低压、低流量充入氮气柜2内，使得氮气柜2内保持一个恒定的略大于柜外的正压力，氮气柜2内与外界的微压差能够有效地阻止潮湿空气进入氮气柜2内，柜内全高度方向氮气充盈均匀，气压稳定，杜绝氮气泄漏问题，获得相同除湿效果的同时能够节约50％左右的氮气耗气量，降低设备成本。

作为本实用新型的进一步改进，所述氮气储物柜2内设有氮气浓度检测器21和浓度超限报警器22，所述控制执行器41控制连接氮气浓度检测器21，所述控制执行器41根据氮气浓度检测器21反馈的氮气储物柜2内氮气浓度值控制启动或者关闭浓度超限报警器22，方便直观、方便的监控氮气柜2内的氮气浓度。

具体的，所述氮气储物柜2内设有湿度检测器23，所述湿度检测器23电连接至控制执行器41，所述控制执行器41根据湿度检测器23的反馈控制连接电磁阀45，使得所述电磁阀45在第一出气口R和第二出气口P两者中自动切换的选择其中之一与所述出气管44连接，实现出气口的自动切换。

进一步的，进一步的，为了使用安全性，本实用新型的氮气储物柜2的柜门上设有感应开关24，所述感应开关24电连接至节氮控制器4，所述节氮控制器4根据感应开关24的反馈启停所述控制执行器41，使得氮气储物柜2的柜门开启时切断对氮气柜内供气。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。