高纯度氩气净化回收系统的制作方法

1.本发明涉及氩气回收技术领域，尤其涉及一种高纯度氩气净化回收系统。


背景技术：

2.氩气是一种稀有的惰性气体，它在飞机制造、造船、原子能工业和机械工业等领域得到广泛应用，由于其化学性质十分不活泼，在对特殊金属(例如铝、镁、铜及其合金和不锈钢)焊接时，往往用氩气作为焊接保护气，防止焊接件被空气氧化或氮化；高纯度氩气还在半导体工业中用作生产纯硅和锗晶体的保护气体。
3.氩气在被使用后，其中夹杂着水和固体杂质，经过净化后可二次使用。一般氩气的净化过程为水洗除杂、多孔物质过滤除杂、吸水剂干燥等。一般的水洗后的氩气并不达优秀的除尘效果，水洗后的氩气中仍然含有固体杂质，多孔物质过滤除杂的除杂效果对于小颗粒固体杂质的去除效果也有限。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了解决现有技术中氩气除杂不理想的问题，而提出的一种高纯度氩气净化回收系统。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
6.高纯度氩气净化回收系统，包括水洗箱、冷凝管、切割箱、破碎箱、干燥箱和分流箱。所述冷凝管的进气端与水洗箱连通，所述冷凝管的出气端与切割箱连接，所述切割箱的底部与破碎箱的顶部连通，所述切割箱的顶部与干燥箱连通。
7.具体的，所述水洗箱的中部设置挡板，所述水洗箱的进气管设置于挡板的下方，冷凝管与水洗箱的连接点位于挡板的上方，所述挡板上均匀设置气泡孔，所述气泡孔的内壁设置突出的刺针。水洗箱中装有水，氩气从进气管进入水洗箱中水洗，进行第一次固体脱杂，水洗后的氩气进入冷凝管中。挡板上的气泡孔用于将水洗的氩气气泡进行扎破，使氩气中的固体更多地溶于水，提升除杂效果。
8.进一步的，所述破碎箱的底部通过回流管连通分流箱，所述分流箱通过内冷却管连通冷凝管的进气端，破碎箱设置进水管，破碎箱中的水可进入冷凝管中，在冷凝管中形成水和氩气的混合物。
9.进一步的，所述冷凝管靠近水洗箱的管段外部设置冷却罩套，所述冷却罩套的内部设置旋转套接于冷凝管的隔离罩，隔离罩与冷凝管的外壁旋转密封连接，隔离罩与冷却罩套之间形成冷却腔。所述隔离罩的外壁设置以冷凝管轴线为中心环布的外旋叶片，所述冷却罩套的进液口偏心设置于冷却罩套的一侧，所述进液口的位置与外旋叶片相对应，冷却液从进液口进来，液体的动能可推动外旋叶片，实现隔离罩的旋转。
10.进一步的，所述隔离罩与冷凝管之间设置滚柱，所述滚珠之间设置限位弹簧，所述冷凝管的外部设置限位架，所述限位架设置用于容纳滚柱移动的限位槽，所述隔离罩的内壁设置内套圈，所述内套圈的内壁设置用于容纳滚柱的凹槽。所述滚柱的一侧设置指向冷
凝管轴线的纵向板，所述隔离罩的内部与冷凝管的内部连通，所述纵向板的自由端伸进冷凝管内部，纵向板的自由端设置横向板，所述横向板与纵向板相互垂直设置。当隔离罩旋转时，内套圈同步旋转，滚柱从内套圈的凹槽中脱出进入限位架的限位槽，由于限位架限位槽的位置限制和弹簧的弹力，滚柱做小幅度往复移动动作，纵向板和横向板对冷凝管内部的水和氩气混合物进行搅动。在内套圈旋转过程中，当滚柱会间歇地进入内套圈的凹槽，可增强纵向板和横向板对冷凝管内部的水和氩气混合物进行搅动。
11.优选的，所述滚柱的外部设置齿槽，所述内套圈的内壁于凹槽的两侧设置与滚柱齿槽对应的齿部。当滚柱从内套圈的凹槽的脱出，内套圈的齿部进入滚柱的齿槽，滚柱与内套圈啮合，滚柱可产生滚动，滚柱一端的纵向板和横向板的运动轨迹增加，进一步增强纵向板和横向板对冷凝管内部的水和氩气混合物进行搅动。由于限位架限位槽的位置限制，滚柱无法产生度的滚动，纵向板只能摆动。
12.进一步的，冷凝管靠近切割箱的管段外部设置保温套。所述保温套内部设置冰冻冷凝管中气液混合物的制冷器，制冷器可使冷凝管中处于制冷器处管段中的水和氩气被速冷成冰。
13.优选的，所述冷凝管于制冷器制冷处的管半径小于制冷器制冷处后方的管半径，方便冷凝管中冰块离开制冷器制冷处，此处的制冷器制冷处后方为冷凝管靠近切割箱的一方。进一步的，所述制冷器制冷处后方的冷凝管上设置送料带，所述送料带的传送表面均匀设置插针，所述插针的尖端与冷凝管轴心的距离小于冷凝管于制冷器制冷处的管半径。插针可在冷凝管管径变大处扎进冰块中，送料带带动插针运动的同时可带动柱状冰块移动，实现冰块离开冷凝管。
14.进一步的，切割箱的内部设置旋转切刀，所述旋转切刀位于冷凝管的出口处。柱状冰块离开冷凝管后可被旋转切刀切割成小段，将冰块中的氩气放出，小段的冰块掉落至破碎箱。
15.进一步的，破碎箱的内部设置轴线竖直设置破碎刀片，破碎刀片可对小段的冰块的破碎，进一步释放冰块中的氩气，氩气从切割箱顶部进入干燥箱中被再次干燥，然后从干燥箱顶部的出气管离开，干燥中装有干燥剂。
16.进一步的，所述破碎刀片的底部设置水平设置的固定隔板，所述固定隔板上设置环形的贯通孔，所述贯通孔内部设置旋转板，旋转板不能对环形的贯通孔进行完全遮挡，会形成漏孔，破碎的冰块掉落至固定隔板后可从该漏孔进入破碎箱底部，破碎箱底部装有水，冰块可进入水中，冰水可通过回流管和内冷却管进入冷凝管与氩气混合，同时所述分流箱通过外冷却管连通冷却罩套的进液管，冰水通过回流管和外冷却管进入冷却罩套内部的冷却腔中，对冷凝管中的氩气和水进行预冷，冷却效果好，同时为氩气和水冰冻减少制冷所需能量。
17.优选的，所述分流箱内部设置过滤板和n型的止回罩，所述内冷却管和外冷却管与分流箱的连接点位于过滤板上方，所述止回罩位于过滤板的下方，所述回流管与分流箱的连接点位于止回罩的下方；所述止回罩的顶面设置进料孔，所述进料孔为开口往下的锥形通孔，所述止回罩的侧面下部设置流通网。破碎箱中的冰水混合物通过回流管进入分选箱中，冰水混合物首先通过进料孔来到过滤板下方，过滤板将冰水混合物中进行拦截，冰水通过过滤板，用于防止内冷却管和外冷却管的管道堵塞，由于进料孔为锥形通孔，冰块通过进
料孔后不易再进入止回罩下方，冰块会在止回罩和过滤板之间融化，流通网用于加大过滤板下方冰水的流通。
18.优选的，所述旋转板通过同步板连接破碎刀片的旋转轴，破碎刀片旋转时可带动旋转板旋转，实现固定隔板上方冰块的均匀掉落。
19.本发明的有益效果：
20.1、本发明提供了一种新的氩气净化解决方案，本发明中的高纯度氩气净化回收系统通过将氩气和水的混合物冰冻，将氩气内部的水和固体颗粒物进行固定，实现氩气中的水和固体杂质的捕捉，然后将冰块进行破碎，释放氩气，使氩气中的固体杂质和水与氩气分离，得到高纯度的氩气，净化效率高且效果佳。
21.2、本发明中的高纯度氩气净化回收系统将制冷的能量循环利用，符合节能环保要求。
附图说明
22.图1为本氩气净化回收系统的整体结构示意图；
23.图2为本氩气净化回收系统气泡处的结构示意图；
24.图3为本氩气净化回收系统冷凝管处的结构示意图；
25.图4为本氩气净化回收系统冷却罩套的截面结构示意图；
26.图5为本氩气净化回收系统冷却罩套截面a处结构示意图；
27.图6为本氩气净化回收系统冷凝管b处的结构示意图；
28.图7为本氩气净化回收系统固定隔板处的结构示意图；
29.图8为本氩气净化回收系统分流箱处的结构示意图。
30.图中：1、水洗箱；2、挡板；3、气泡孔；4、冷凝管；5、冷却罩套；6、保温套；7、切割箱；8、破碎箱；9、干燥箱；10、回流管；11、底座；12、分流箱；13、制冷器；41、限位架；51、隔离罩；52、滚柱；53、限位弹簧；54、进液口；55、出液口；61、送料带；62、插针；71、旋转切刀；81、破碎刀片；82、固定隔板；83、旋转板；84、同步板；121、外冷却管；122、内冷却管；123、过滤板；124、止回罩；101、进气管；102、出气管；511、外旋叶片；512、内套圈；521、纵向板；522、横向板；1241、进料孔；1242、流通网。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
32.参照图1，本实施例提供一种氩气净化回收系统，所述氩气净化回收系统包括水洗箱1、冷凝管4、切割箱7、破碎箱8、干燥箱9和分流箱12。所述冷凝管4的进气端与水洗箱1连通，所述冷凝管4的出气端与切割箱7连接，所述切割箱7的底部与破碎箱8的顶部连通，所述切割箱7的顶部与干燥箱9连通，水洗箱1和冷凝管4固定连接底座11。
33.具体的，所述水洗箱1的中部设置挡板2，所述水洗箱1的进气管101设置于挡板2的下方，冷凝管4与水洗箱1的连接点位于挡板2的上方，参考图2，所述挡板2上均匀设置气泡孔3，所述气泡孔3的内壁设置突出的刺针。水洗箱1中装有水，氩气从进气管101进入水洗箱1中水洗，进行第一次固体脱杂，水洗后的氩气进入冷凝管4中。挡板2上的气泡孔3用于将水
洗的氩气气泡进行扎破，使氩气中的固体更多地溶于水，提升除杂效果。
34.进一步的，所述破碎箱8的底部通过回流管10连通分流箱12，所述分流箱12通过内冷却管122连通冷凝管4的进气端，破碎箱8设置进水管，破碎箱8中的水可进入冷凝管4中，在冷凝管4中形成水和氩气的混合物。
35.进一步的，参考图3和图4，所述冷凝管4靠近水洗箱1的管段外部设置冷却罩套5，所述冷却罩套5的内部设置旋转套接于冷凝管4的隔离罩51，隔离罩51与冷凝管4的外壁旋转密封连接，隔离罩51与冷却罩套5之间形成冷却腔。所述隔离罩51的外壁设置以冷凝管4轴线为中心环布的外旋叶片511，所述冷却罩套5的进液口54偏心设置于冷却罩套5的一侧，所述进液口54的位置与外旋叶片511相对应，冷却液从进液口54进来，液体的动能可推动外旋叶片511，实现隔离罩51的旋转。
36.进一步的，所述隔离罩51与冷凝管4之间设置滚柱52，所述滚珠52之间设置限位弹簧53，所述冷凝管4的外部设置限位架41，所述限位架41设置用于容纳滚柱52移动的限位槽，所述隔离罩51的内壁设置内套圈512，所述内套圈512的内壁设置用于容纳滚柱52的凹槽。所述滚柱52的一侧设置指向冷凝管4轴线的纵向板521，所述隔离罩51的内部与冷凝管4的内部连通，所述纵向板521的自由端伸进冷凝管4内部，纵向板521的自由端设置横向板522，所述横向板522与纵向板521相互垂直设置。当隔离罩51旋转时，内套圈512同步旋转，滚柱52从内套圈512的凹槽中脱出进入限位架41的限位槽，由于限位架41限位槽的位置限制和弹簧53的弹力，滚柱52做小幅度往复移动动作，纵向板521和横向板522对冷凝管4内部的水和氩气混合物进行搅动。在内套圈512旋转过程中，当滚柱52会间歇地进入内套圈512的凹槽，可增强纵向板521和横向板522对冷凝管4内部的水和氩气混合物进行搅动。
37.参考图5，本实施例中，所述滚柱52的外部设置齿槽，所述内套圈512的内壁于凹槽的两侧设置与滚柱52齿槽对应的齿部。当滚柱52从内套圈512的凹槽的脱出，内套圈512的齿部进入滚柱52的齿槽，滚柱52与内套圈512啮合，滚柱52可产生滚动，滚柱52一端的纵向板521和横向板522的运动轨迹增加，进一步增强纵向板521和横向板522对冷凝管4内部的水和氩气混合物进行搅动。由于限位架41限位槽的位置限制，滚柱52无法产生360度的滚动，纵向板521只能摆动。
38.进一步的，冷凝管4靠近切割箱7的管段外部设置保温套6。所述保温套6内部设置冰冻冷凝管4中气液混合物的制冷器13，制冷器13可使冷凝管4中处于制冷器13处管段中的水和氩气被速冷成冰。
39.本实施例中，所述冷凝管4于制冷器13制冷处的管半径小于制冷器13制冷处后方的管半径，方便冷凝管4中冰块离开制冷器13制冷处，此处的制冷器13制冷处后方为冷凝管4靠近切割箱7的一方。进一步的，参考图6，所述制冷器13制冷处后方的冷凝管4上设置送料带61，所述送料带61的传送表面均匀设置插针62，所述插针62的尖端与冷凝管4轴心的距离小于冷凝管4于制冷器13制冷处的管半径。插针62可在冷凝管4管径变大处扎进冰块中，送料带61带动插针62运动的同时可带动柱状冰块移动，实现冰块离开冷凝管4。
40.进一步的，切割箱7的内部设置旋转切刀71，所述旋转切刀71位于冷凝管4的出口处。柱状冰块离开冷凝管4后可被旋转切刀71切割成小段，将冰块中的氩气放出，小段的冰块掉落至破碎箱8。
41.进一步的，破碎箱8的内部设置轴线竖直设置破碎刀片81，破碎刀片81可对小段的
冰块的破碎，进一步释放冰块中的氩气，氩气从切割箱7顶部进入干燥箱9中被再次干燥，然后从干燥箱9顶部的出气管102离开。
42.进一步的，所述破碎刀片81的底部设置水平设置的固定隔板82，参考图7，所述固定隔板82上设置环形的贯通孔，所述贯通孔内部设置旋转板83，旋转板83不能对环形的贯通孔进行完全遮挡，会形成漏孔，破碎的冰块掉落至固定隔板82后可从该漏孔进入破碎箱8底部，破碎箱8底部装有水，冰块进入水中后，冰水可通过回流管10和内冷却管122进入冷凝管4与氩气混合，同时，所述分流箱12通过外冷却管121连通冷却罩套5的进液管54，冰水通过回流管10和外冷却管121进入冷却罩套5内部的冷却腔中，对冷凝管4中的氩气和水进行预冷，冷却效果好，为氩气和水冰冻减少制冷所需能量。
43.参考图8，本实施例中，所述分流箱12内部设置过滤板123和n型的止回罩124，所述内冷却管122和外冷却管121与分流箱12的连接点位于过滤板123上方，所述止回罩124位于过滤板123的下方，所述回流管10与分流箱12的连接点位于止回罩124的下方；所述止回罩124的顶面设置进料孔1241，所述进料孔1241为开口往下的锥形通孔，所述止回罩124的侧面下部设置流通网1242。破碎箱8中的冰水混合物通过回流管10进入分选箱12中，冰水混合物首先通过进料孔1241来到过滤板123下方，过滤板123将冰水混合物中进行拦截，通过过滤板123用于防止内冷却管122和外冷却管121的管道堵塞，由于进料孔1241为锥形通孔，冰块通过进料孔1241后不易再进入止回罩124下方，冰块会在止回罩124和过滤板123之间融化，流通网1242用于加大过滤板123下方冰水的流通。
44.本实施例中，所述旋转板83通过同步板84连接破碎刀片81的旋转轴，破碎刀片81旋转时可带动旋转板83旋转，实现固定隔板82上方冰块的均匀掉落。
45.本氩气净化回收系统的工作过程为：
46.步骤一：在水洗箱1和破碎箱8中装水，水洗箱1中的水面低于冷凝管4与水洗箱1的连接点；
47.步骤二：打开进气管101，氩气从进气管101进入水洗箱1中水洗，进行第一次固体脱杂，水洗后的氩气进入冷凝管4，同时回流管10和内冷却管122将破碎箱8中的水可进入冷凝管4中，在冷凝管4中形成水和氩气的混合物。
48.步骤三：冷却罩套5的进液口54进水，水的动能可推动外旋叶片511，实现隔离罩51的旋转，当隔离罩51旋转时，内套圈512同步旋转，滚柱52从内套圈512的凹槽中脱出进入限位架41的限位槽，内套圈512的齿部进入滚柱52的齿槽，滚柱52与内套圈512啮合，滚柱52可产生滚动，纵向板521可产生摆动和移动，由于限位架41限位槽的位置限制和弹簧53的弹力，滚柱52做小幅度往复移动动作，在内套圈512旋转过程中，当滚柱52会间歇地进入内套圈512的凹槽，实现纵向板521和横向板522对冷凝管4内部的水和氩气混合物的多向搅动，形成水和氩气的混合物；
49.步骤四：水和氩气的混合物进入制冷器13所在管段，形成柱状冰块，插针62可在冷凝管4管径变大处扎进冰块中，送料带61带动插针62运动的同时可带动柱状冰块移动，实现冰块离开冷凝管4；
50.步骤五：柱状冰块离开冷凝管4后可被旋转切刀71切割成小段，将冰块中的氩气放出，小段的冰块掉落至破碎箱8，破碎刀片81可对小段的冰块的破碎，进一步释放冰块中的氩气，氩气从切割箱7顶部进入干燥箱9中被再次干燥，然后从干燥箱9顶部的出气管102离
开，得到高纯度氩气；
51.同时，破碎的冰块掉落至固定隔板82后从漏孔进入破碎箱8底部，破碎箱8底部装有水，冰块进入水中得到冰水混合物，冰水混合物通过回流管10进入分选箱12中，冰水混合物首先通过进料孔1241来到过滤板123下方，过滤板123将冰水混合物中进行拦截，水进入内冷却管122和外冷却管121，冰水通过内冷却管122进入冷凝管4与氩气混合，同时冰水可通过外冷却管121进入冷却罩套5内部的冷却腔中，对冷凝管4中的氩气和水进行预冷，冷却效果好，为氩气和水冰冻减少制冷所需能量，同时冰水可辅助冲击外旋叶片511，使外旋叶片511旋转；冰块通过进料孔1241后不易再进入止回罩124下方，冰块会在止回罩124和过滤板123之间融化。
52.上述净化回收过程中多种管开关、升降气缸等零部件均有控制器控制，实现设备的有序运行。
53.本实施例中的氩气净化回收系统通过将氩气和水的混合物冰冻，将氩气内部的水和固体颗粒物进行固定，实现氩气中的水和固体杂质的捕捉，然后将冰块进行破碎，释放氩气，使氩气中的固体杂质和水与氩气分离，得到高纯度的氩气，净化效率高且效果佳。
54.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。