一种基于多功能复合过滤的高压制氮设备的制作方法

1.本实用新型涉及制氮领域，特别地涉及一种基于多功能复合过滤的高压制氮设备。


背景技术：

2.氮气是一种惰性气体，在日常的生活生产中有许多的应用用途。例如：在文物保管、果蔬保鲜、低氧杀虫等领域均有所应用，因此，需要制备相应纯度的氮气。而目前的制氮设备只在制氮显控箱内连接多级过滤器，过滤精度不高，不能保证压缩空气后，进入管路中的气体品质，制氮显控箱后边管路中的管垢和铁锈等还会进入用气部位。这种情况下，若长时间运行设备，会造成部件的腐蚀，阻断或冻结阀门，损坏生产设备，过早的未按计划的更换吸附式干燥器的吸附剂，生产效率低下，增加制造成本，氮气环境中物品的储藏风险，使设备使用受到很大限制。此外，排出的不合格气体还会导致一个不健康的工作环境，存在潜在的人员伤害等。而且无法保证输出氮气的洁净度。


技术实现要素：

3.针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型提出了一种基于多功能复合过滤的高压制氮设备，包括：供气单元，其经配置以提供制取氮气的气体；制氮显控箱，其与所述供气单元相连，并经配置以制取氮气；第一管道过滤器，其设置于所述制氮显控箱与用气点之间，并经配置以过滤所述制取的氮气；缓冲罐，其设置于所述制氮显控箱与所述第一管道过滤器之间，并经配置以存储和/或缓冲所述制取的氮气；膜压机，其设置于所述缓冲罐与所述第一管道过滤器之间，并经配置以增压所述制取的氮气；以及第二管道过滤器，其设置于所述缓冲罐与所述膜压机之间，并经配置以过滤所述制取的氮气；其中，所述制氮显控箱包括首尾相连接的第一过滤器、第二过滤器、第三过滤器、第四过滤器以及膜组箱。
4.如上所述的一种基于多功能复合过滤的高压制氮设备，所述供气单元包括：空压机，其经配置以压缩空气；气水分离器，其与所述空压机相连，并经配置以去除所述压缩气体中的凝结水；第三管道过滤器，与所述气水分离器相连，并经配置以过滤所述压缩空气；以及冷干机，其与所述第三管道过滤器相连，并经配置以冷冻干燥所述压缩空气。
5.如上所述的一种基于多功能复合过滤的高压制氮设备，所述膜组箱包括：温控装置、一根或多根膜组以及纯度调节装置，温控装置经配置以调节进入膜组气体的温度，膜组经配置以分离制取氮气，纯度调节装置经配置以调节所述制取氮气的纯度。
6.如上所述的一种基于多功能复合过滤的高压制氮设备，当所述膜组箱包括多根膜组时，多根膜组之间包括多根并联、多根串联、组合式并联再串联、或组合式串联再并联。
7.如上所述的一种基于多功能复合过滤的高压制氮设备，其中，所述多级过滤器2-10分钟排污一次，单次排污时间为2-10s。
8.如上所述的一种基于多功能复合过滤的高压制氮设备，所述第一过滤器、所述第二过滤器、所述第三过滤器、所述第四过滤器依次分别过滤10μm、3～5μm、0.1μm、0.01μm以
上的粉尘颗粒、液态水以及油蒸汽。
9.如上所述的一种基于多功能复合过滤的高压制氮设备，其中，所述第一管道过滤器、第一过滤器、第二过滤器、第三过滤器、第四过滤器、气水分离器、第二管道过滤器或第三管道过滤器包括：壳体；以及设置于所述壳体内的滤芯。
10.如上所述的一种基于多功能复合过滤的高压制氮设备，所述壳体包括流道，其经配置以容纳气体通过，并引导所述气体进入所述滤芯，其中所述流道为弧形流道。
11.如上所述的一种基于多功能复合过滤的高压制氮设备，所述壳体包括：电磁阀，其设置于所述壳体的底部，并经配置以排放过滤物质。
12.如上所述的一种基于多功能复合过滤的高压制氮设备，所述壳体包括：手动球阀，其设置于所述壳体的底部，并经配置以释放壳体内的压力。
13.如上所述的一种基于多功能复合过滤的高压制氮设备，其中，所述壳体包括电泳涂层。
14.本技术提出一种新的膜制氮设备，采用多功能复合过滤技术，可大大提高产出氮气的品质，保证输出氮气的洁净度，并且还可以大大提高膜组的使用寿命，降低运行成本，提高生产效率。
附图说明
15.下面，将结合附图对本实用新型的优选实施方式进行进一步详细的说明，其中：
16.图1为根据本技术一个实施例的膜制氮设备示意图；
17.图2为根据本技术一个实施例的过滤器示意图；以及
18.图3a-图3d为根据本技术一个实施例的膜组箱示意图。
具体实施方式
19.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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做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。
20.在以下的详细描述中，可以参看作为本技术一部分用来说明本技术的特定实施例的各个说明书附图。在附图中，相似的附图标记在不同图式中描述大体上类似的组件。本技术的各个特定实施例在以下进行了足够详细的描述，使得具备本领域相关知识和技术的普通技术人员能够实施本技术的技术方案。应当理解，还可以利用其它实施例或者对本技术的实施例进行结构、逻辑或者电性的改变。
21.本技术提出一种新的膜制氮设备，采用多功能复合过滤技术，其是一种多方位多位置的过滤技术，可以过滤掉空气中的绝大部分水、固体颗粒、油、水雾、管道中的杂质、铁锈等，过滤精度高，可大大提高产出氮气的品质，保证输出氮气的洁净度，且还可以大大提高膜组的使用寿命，降低运行成本，提高生产效率。
22.下面通过具体的实施方式来进一步说明本技术技术方案。本领域技术人员应当理解，以下描述仅仅是为了方便对本技术技术方案的理解，并不应当用来限制本技术的保护
范围。
23.图1为根据本技术一个实施例的膜制氮设备示意图。
24.如图所示，膜制氮设备100包括供气单元110以及制氮显控箱120。其中，所述供气单元110可以为制取氮气提供气源；制氮显控箱120接收所述供气单元提供的气体，并制取相应的氮气，并且还可以控制整个膜制氮设备的运行。在一些实施例中，供气单元110与制氮显控箱120可以通过连接管路相连。
25.在一些实施例中，供气单元110包括空压机101和冷干机102。其中，空压机101可以用于压缩空气并提供给制氮显控箱120；冷干机设置于空压机101 与制氮显控箱102之间，其可以用于冷冻干燥压缩空气。在一些实施例中，供气单元110还可以包括气水分离器103，其设置于空压机101与冷干机102之间，其用于初步过滤压缩空气中的水汽(例如：大颗粒凝结水)，可以对冷干机进行保护，延长使用寿命。在一些实施例中，气水分离器可以直接安装于空压机的出气口上，从而可以节省安装空间。在一些实施例中，气水分离器过滤效率可高达92％，可以有效的对压缩空气进行预处理，增加冷干机的使用寿命。
26.在一些实施例中，供气单元110还可以包括管道过滤器104，其设置于气水分离器103与冷干机102之间，可以过滤压缩空气中的尘埃、固体颗粒、油等杂质。在一些实施例中，管道过滤器可以通过连接管路与气水分离器和冷干机相连。在一些实施例中，管道过滤器内部安装有1μm的滤芯，过滤效率可高达99.9％，可以有效的保证压缩空气进入冷干机的气体质量。在一些实施例中，管道过滤器104可以2-10分钟排污一次。在一些实施例中，管道过滤器 104单次排污时间可以是2-10s。
27.在一些实施例中，制氮显控箱120可以包括膜组箱121，其内部可以设置一根或多根膜组，从而可以用于制取氮气。在一些实施例中，制氮显控箱120 还可以包括多级过滤装置，其可以对输入膜组箱内的气体进行过滤，从而可以保证输入气体的质量，对膜组箱中的膜组进行保护，可以延长膜组的使用寿命。在一些实施例中，多级过滤装置可以包括第一过滤器122、第二过滤器123、第三过滤器124以及第四过滤器125，其中，多级过滤器相互之间首尾直接相连，从而可以节约安装空间。在一些实施例中，第一过滤器122、第二过滤器 123、第三过滤器124以及第四过滤器125可以2-10分钟排污一次，单次排污时间可以是2-10s。在一些实施例中，第一过滤器122、第二过滤器123单次排污时间也可以是1-5s。
28.在一些实施例中，第一过滤器122、第二过滤器123、第三过滤器124以及第四过滤器125连接顺序可以根据过滤器自身的滤除颗粒的大小，由大到小依次连接，通过初效、高效、超高效、油蒸汽等过滤，可以分别过滤10μm、 3～5μm、0.1μm、0.01μm等以上粉尘颗粒、液态水、油蒸汽等。
29.在一些实施例中，第一过滤器122可以是粗效过滤器，其内部装有10μm 的滤芯，过滤效率可高达99.9％，可以过滤掉输入气体中的液态水和油；第二过滤器123可以是精密过滤器，其内部装有1μm的滤芯，过滤效率可高达 99.99％，可以过滤掉输入气体中的液态水和油。在一些实施例中，第二过滤器 123也可以是超精密过滤器，其内部安装有0.01μm的滤芯，过滤效率可高达99.999％，可以过滤掉输入气体中的聚结细小水汽和油雾。在一些实施例中，第三过滤器124可以是活性炭过滤器，其内部安装有0.01μm的滤芯，过滤效率可高达99.999％，可以对输入的气体进一步除油。在一些实施例中，第四过滤器125可以是超精密过滤器，其内部安装有0.01μm的滤芯，过滤效率可高达99.999％，可以去除输入气体中的油
蒸汽和碳氢化合物蒸汽，从而可以得到无油、无异味、无固体杂质的干净气体。
30.在一些实施例中，膜制氮设备100还可以包括缓冲罐130，其与制氮显控箱相连，可以用于存储或者稳压制氮显控箱制取的氮气。在一些实施例中，膜制氮设备100还可以包括膜压机140，其与缓冲罐130相连，可以将缓冲罐中的氮气进行增压，从而可以提供压力合适的氮气。
31.在一些实施例中，膜制氮设备100还可以包括管道过滤器131以及管道过滤器141。其中，管道过滤器131设置于缓冲罐130与膜压机140之间，可以为经过缓冲罐以及连接管路的氮气进行过滤，防止氮气携带的杂质进入膜压机，可以对膜压机进行保护，增加其使用寿命；管道过滤器141设置于膜压机 140与用气点之间，可以对输出的氮气进行过滤，从而可以保证提供氮气的气体质量。在一些实施例中，管道过滤器131和管道过滤器141内部均安装有0.01 μm的滤芯，过滤效率可高达99.999％。在一些实施例中，管道过滤器131和管道过滤器141可以2-10分钟排污一次。在一些实施例中，管道过滤器131 和管道过滤器141单次排污时间可以是2-10s。
32.本技术提供的膜制氮设备可以提供完全满足用户需求的氮气质量，可以保证氮气洁净度，并且本技术制氮机的过滤器可以采用模块化集成安装，安装维护简单，便于后期使用，有利于增加制氮设备的使用寿命，本技术膜制氮设备的膜组使用寿命可以长达9-10年，可以定期的更换过滤器(例如：1年或者工作2000小时)，从而可以降低制氮成本和提高气体洁净度。
33.在一些实施例中，空气首先进入空压机101中进行压缩，压缩空气经空压机101的出气口进入气水分离器103，滤除水、油、固体颗粒等，然后经气水分离器103的出气口进入管道过滤器104，进一步滤除压缩空气从管路中携带的杂质，经管道过滤器104的出气口进入冷干机102，进行冷冻除湿；然后压缩空气从冷干机的出气口进入制氮显控箱120中第一过滤器122，滤除液态水和油，通过第一过滤器122的出气口进入第二过滤器123，过滤聚结细小的水汽和油雾，通过第二过滤器123的出气口进入第三过滤器124，进一步对压缩空气除油，通过第三过滤器124的出气口进入第四过滤器125，滤掉油蒸汽和碳氢化合物蒸汽，得到无油、无异味、无固体杂质的干净压缩空气；干净的压缩空气通过第四过滤器125的出气口进入膜组箱121进行制取用户要求的氮气，合格的氮气经过膜组箱121的出气口进入缓冲罐130进行稳压，通过缓冲罐130的出气口进入管道过滤器131，滤除掉经过管路而携带的杂质，从而得到干净氮气；然后经过管道过滤器131的出气口进入膜压机140，对氮气进行增压，通过膜压机140的出气口进入管道过滤器141，过滤掉增压后氮气的尘土和油蒸汽等杂质，得到满足用户需求的合格氮气。
34.本技术膜制氮设备的过滤装置采用新型的连接方式以及气流、壳体的设计，可以将悬浮油过滤效率提高10倍，压差降低50％，能效得到极大的提高。下面将详细进行说明：
35.图2为根据本技术一个实施例的过滤器示意图。
36.如图所示，过滤器200包括壳体210以及滤芯220，其中滤芯220设置于壳体210中，可以用于过滤通过的气体；壳体210可以用于容纳滤芯，以及过滤的物质，并且还可以对滤芯进行保护。在一些实施例中，滤芯的材料可以是热熔硼硅和聚酯纤维，从而可以大大提高过滤效果。
37.在一些实施例中，壳体210还可以流道201，其可以用于容纳气体通过，并引导气体
进入到滤芯220中。在一些实施例中，流道201可以为弧形流道，从而可以减小流体的阻力，从而降低过滤器的压差。在一些实施例中，流道201 的弧度为40-90度，例如：90度、60度或45度。在一些实施例中，压差可以降低10-200帕。在一些实施例中，壳体210还可以包括电磁阀(图中未示出)，其设置于壳体210的下方，可以用于容纳排出过滤物质。在一些实施例中，电磁阀可以通过设定时间，将过滤的物质定期定时的排出。在一些实施例中，壳体210还可以包括手动球阀(图中未示出)，其设置于壳体210的下方，可通过人为转动，进行泄压操作，从而可以对过滤的物质进行排放，或便于更换过滤器。在一些实施例中，壳体210可以包括防腐层(图中未示出)，其可以用于防止壳体腐蚀，增加过滤器的使用寿命。在一些实施例中，防腐层可以是电泳涂层。在一些实施例中，壳体210还可以包括可开合的维护门202，其可以用于过滤器的维护或者更换滤芯。
38.图3a-图3d为根据本技术一个实施例的膜组箱示意图。如图所示，膜组箱 121可以包括温控装置301、一根或多根膜组以及调纯装置302。其中，气体进入温控装置301后，温控装置301可以对气体进行温度控制，例如：加热气体，从而可以提高气体的问题，便于氮气分离，提高制氮效率；气体由温控装置出来后进入一根或多根膜组，通过膜组可以对氮气进行分离，从而可以制取氮气；制取得到氮气后可以进入调纯装置302中，可以对氮气的纯度进行调节，从而可以输出不同纯度的氮气。在一些实施例中，也可以根据使用需求的不同，利用调纯装置调制出不同的氮气。在一些实施例中，调纯装置302可以是一路或多路调纯装置，通过不同支路之间的变化对氮气的纯度进行调节。在一些实施例中，调纯装置302还可以对输出气体的纯度进行检测，从而可以检测结果自动调节纯度。
39.在一些实施例中，当膜组箱中包括多根膜组时，膜组的安装可以包括多根并联、多根串联、组合式并联再串联、或组合式串联再并联。具体如下：参考图3a中，气体由温控装置301中出来后，同时进入到膜组a1-an中，膜组a1-an 之间相互并联。参考图3b中，气体由温控装置301中出来后，先进入到膜组a1中，然后由膜组a1中出来在依次进入其他膜组，膜组a1-an之间相互串联。参考图3c，其包括两组膜组，每组膜组包括多根膜组(例如：a1-an以及b1-bn)，气体由温控装置出来后，先同时进入膜组a1-an中，然后由膜组a1-an在同时进入到膜组b1-bn中，膜组a1-an以及膜组b1-bn内多根膜组相互之间并联连接，而膜组a1-an和膜组b1-bn二者之间串联连接。参考图3d，其同样包括两组膜组，每组膜组包括多根膜组，气体有温控装置出来后，先同时进入膜组a1 和膜组b1，然后由膜组a1中出来在依次进入其他膜组an中，由膜组b1中出来在依次进入其他膜组bn中，膜组a1-an相互之间串联连接，膜组a1-an与膜组b1-bn之间串联连接。通过膜组之间的不同连接方式可以提高氮气纯度，或者提升氮气产气量。
40.上述实施例仅供说明本实用新型之用，而并非是对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此，所有等同的技术方案也应属于本实用新型公开的范畴。