一种高纯同位素充装设备的制作方法

本发明涉及一种充装设备，更具体一点说，涉及一种高纯同位素充装设备，提取同位素气体领域。

背景技术：

高纯同位素在国家诸多战略产业中具有十分重要的应用。高纯同位素由于稀缺性和产量的稀有性，具有十分高昂的价格，因此对于其准确且高效的充装保存显得尤为重要，但是目前采用的常规气体充装方法具有如下缺点：1)易造成原料气浪费；2)钢瓶充装计量不准确；3)不适用于高纯同位素气体的充装。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术问题，本发明开发了一种适用于高纯同位素充装设备，它利用空气分离设备常压液氮或低温氮气液化同位素气体，而后利用高压同位素闪蒸汽化实现高纯同位素气体充装，高纯同位素充装中质量流量控制器和钢瓶充装重量感应器保证充装过程中的钢瓶充装计量准确，具有效率高、原料气利用率高、充装计量准确、适用于高纯的同位素气体等技术特地昂。

为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高纯同位素充装设备，包括冷源补充机构、高纯同位素气体液化机构、高纯同位素气体充装机构、电控制系统，所述冷源补充机构、高纯同位素气体液化机构、高纯同位素气体充装机构均与电控制系统电连接，所述高纯同位素气体液化机构包括与高纯位素精馏系统连通的高纯同位素气体缓冲罐，所述高纯同位素气体缓冲罐连出并形成有第一通道、第二通道，所述第一通道与高纯同位素气体充装机构连通，所述第二通道末端连出并形成有相互连通的第一子通道、第二子通道，所述第一子通道与第一通道末端连通，且在第一子通道末端设置有高纯同位素气体液化罐呼吸阀以与外界连通，所述第二子通道与冷源补充机构连通。

作为一种改进，所述第一通道还连接有高压氮气冲洗置换机构，所述高压氮气冲洗置换机构包括系统管道吹除氮气缓冲罐，所述系统管道吹除氮气缓冲罐与高纯同位素气体充装机构连通，且在系统管道吹除氮气缓冲罐与高纯同位素气体充装机构间设置有系统通道吹除氮气缓冲罐出口截止阀。

作为一种改进，所述冷源补充机构包括空浴式汽化器，所述空浴式汽化器连出并形成第三通道、第四通道，所述第三通道连接有液化杜瓦，所述液化杜瓦内设置有高纯同位素气体液化罐，所述第三通道上设置有液氮存储罐、液氮出储罐截止阀、液氮汽化列管，所述第四通道上设置有空分氮气缓冲存储罐、空分氮气截流阀，所述液化杜瓦上端、下端分别连接有第五通道、第六通道，所述第五通道、第六通道上分别设置有氮气排空截止阀、液氮排空截止阀，且第五通道、第六通道均与外界连通。

作为一种改进，所述高纯同位素气体充装机构包括连接在第一通道上的高纯同位素气体充装截止阀，所述高纯同位素气体充装截止阀依次连接有柔性绕管、钢瓶，所述钢瓶下设置有钢瓶充装重量感应器。

作为一种改进，所述高纯同位素气体缓冲罐与高纯同位素气体充装截止阀之间的第一通道上还设置有高纯同位素气体缓冲罐出气阀。

作为一种改进，所述电控制系统包括第一质量流量控制器、第二质量流量控制器、第三质量流量控制器、真空电阻规、高纯同位素原料气体缓冲罐压力表、高纯同位素原料气体充装压力表，所述第一质量流量控制器、高纯同位素原料气体缓冲罐压力表均设置在高纯位素精馏、高纯同位素气体缓冲罐之间，所述第二质量流量控制器、真空电阻规均设置在第二通道上，所述第三质量流量控制器、高纯同位素原料气体充装压力表均在设置在高纯同位素气体充装截止阀与柔性绕管之间，且所述第三质量流量控制器、高纯同位素原料气体充装压力表电连接并形成有回路，所述回路上设置有模糊pid控制器，所述模糊pid控制器分别与钢瓶充装重量感应器、高纯同位素原料气体充装压力表电连接。

作为一种改进，所述第一子通道、第五通道、第六通道的末端连接有由电控制系统控制的抽真空控制器，所述抽真空控制器包括依次连接并连通的系统真空隔膜阀、系统真空泵、排气消声管。

作为一种改进，所述钢瓶充装重量感应器电连接有plc控制器，所述第一质量流量控制器、第二质量流量控制器、第三质量流量控制器均与plc控制器电连接。

作为一种改进，所述液化杜瓦内内壁上设置有一层保温绝热棉。

有益效果：不会造成原料气的浪费；充装计量准确；适用于高纯同位素气体的充装；产品的纯度高、质量好；结构简单、适合量产制备；智能电控设置，节约人力，降低成本。

附图说明

图1是本发明结构原理示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图，对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。

如图1所示为一种高纯同位素充装设备的具体实施例，该实施例一种高纯同位素充装设备，包括冷源补充机构1、高纯同位素气体液化机构2、高纯同位素气体充装机构3、电控制系统，冷源补充机构1、高纯同位素气体液化机构2、高纯同位素气体充装机构3均与电控制系统电连接，通过电控制系统进行智能控制各个机构的运作，高纯同位素气体液化机构2包括高纯位素精馏系统5，高纯位素精馏系统5连通有高纯同位素气体缓冲罐6，高纯位素精馏系统5将高纯同位素富集精馏，并输送到高纯同位素气体缓冲罐6中进行预先储存，高纯同位素气体缓冲罐6连出并形成有第一通道7、第二通道8，第一通道7与高纯同位素气体充装机构3连通，第二通道8分成相互连通的第一子通道9、第二子通道10，第一子通道9与第一通道7末端连通，且在第一子通道9的末端设置有高纯同位素气体液化罐呼吸阀11，高纯同位素气体液化罐呼吸阀11与外界连通，第二子通道10与冷源补充机构1连通，冷源补充机构1中液体闪蒸超压形成的蒸汽依次通过第二子通道10、第一通道7输送到高纯同位素气体充装机构3进行充装。

作为一种改进的实施例，第一通道7还连接有高压氮气冲洗置换机构12，高压氮气冲洗置换机构12包括系统管道吹除氮气缓冲罐13，系统管道吹除氮气缓冲罐13与高纯同位素气体充装机构3连通，且在系统管道吹除氮气缓冲罐13与高纯同位素气体充装机构3间设置有系统通道吹除氮气缓冲罐出口截止阀14，高压氮气冲洗置换机构12利用空分压力氮气冲洗高纯同位素气体充装机构3的管道，置换管道内空气，并吹除管道内杂质颗粒，具体为空分压力氮气500kpa(a)，引入系统管道吹除氮气缓冲罐13，经系统通道吹除氮气缓冲罐出口截止阀14节流后300kpa(a)，置换高压氮气冲洗置换机构12管道内空气，并吹除微小杂质颗粒，提高了充装同位素气体的纯度。

作为一种改进的实施例，冷源补充机构1主要用于提供液化高纯同位素气体的液氮或冷氮气进行液体闪蒸，冷源补充机构1包括空浴式汽化器15，空浴式汽化器15连出并形成第三通道16、第四通道17，第三通道16连接有液化杜瓦18，液化杜瓦18内设置有高纯同位素气体液化罐19，第三通道16上设置有液氮存储罐30、液氮出储罐截止阀26、液氮汽化列管20，第四通道17上设置有空分氮气缓冲存储罐39、空分氮气截流阀21，其中液氮补充通过液氮出储罐截止阀26将空分设备生产的常压液氮补充入液化杜瓦18，冷氮气补充通过空分氮气截流阀21将空分设备生产的常压液氮汽化通入液化杜瓦18，液化杜瓦18上端、下端分别连接有第五通道22、第六通道23，第五通道22、第六通道23上分别设置有氮气排空截止阀24、液氮排空截止阀25，且第五通道22、第六通道23均与外界连通，氮气排空截止阀24、液氮排空截止阀25作用，避免了液化杜瓦18内高纯同位素气体液化罐19内液体闪蒸时候超压，液化杜瓦18内用于液化高纯同位素气体的液氮/冷氮气通过氮气排空截止阀24、液氮排空截止阀25安全排至大气。

作为一种改进的实施例，高纯同位素气体充装机构3包括连接在第一通道7上的高纯同位素气体充装截止阀37，高纯同位素气体充装截止阀37依次连接有柔性绕管31、钢瓶32，钢瓶32下设置有钢瓶充装重量感应器36，柔性绕管31可减小充装应力，减缓充装时钢瓶32振动，提高钢瓶充装重量感应器36读数精度。

作为一种改进的实施例，高纯同位素气体缓冲罐6与高纯同位素气体充装截止阀37之间的第一通道7上还设置有高纯同位素气体缓冲罐出气阀29，缓冲罐出气阀29、高纯同位素气体充装截止阀37联合，进一步实现过压保护，以便于实现流量的控制。

作为一种改进的实施例，电控制系统包括第一质量流量控制器27、第二质量流量控制器28、第三质量流量控制器4、真空电阻规33、高纯同位素原料气体缓冲罐压力表34、高纯同位素原料气体充装压力表35，其中第一质量流量控制器27用于控制高纯同位素原料气体进入高纯同位素气体缓冲罐6的流速，第二质量流量控制器28用于控制高纯同位素气体出缓冲罐的流速，第三质量流量控制器4用于控制高纯同位素气体充装流速，真空电阻规33用于测量管道中的真空度，第一质量流量控制器27、高纯同位素原料气体缓冲罐压力表34均设置在高纯位素精馏5、高纯同位素气体缓冲罐6之间，高纯同位素原料气体缓冲罐压力表34测量高纯同位素原料气体进高纯同位素气体缓冲罐6压力大小，第二质量流量控制器28、真空电阻规33均设置在第二通道8上，真空电阻规33测量第二通道8中的真空度，第三质量流量控制器4、高纯同位素原料气体充装压力表35均设置在高纯同位素气体充装截止阀37与柔性绕管31之间，高纯同位素原料气体充装压力表35测量充装时高纯同位素气体缓冲罐6压力大小，且第三质量流量控制器4、高纯同位素原料气体充装压力表35连接并形成有回路，回路上设置有模糊pid控制器38，模糊pid控制器38与钢瓶充装重量感应器36电连接，利用高纯同位素原料气体充装压力表35测量的钢瓶充装压力和第三质量流量控制器4控制的钢瓶充装质量作为双输入参数，使钢瓶32充装计量准确。

作为一种改进的实施例，第一子通道9、第五通道22、第六通道23的末端连接有由电控制系统4控制的抽真空控制器，抽真空控制器包括依次连接并连通的系统真空隔膜阀、系统真空泵、排气消声管，抽真空控制器的系统真空泵为机械旋片泵，极限真空度为1pa，真空电阻规测量极限0.1pa，用来测量系统真空度，通过抽真空控制器设置使得，排放更加快捷。

作为一种改进，重量感应器36电连接有plc控制器，第一质量流量控制器27、第二质量流量控制器28、第三质量流量控制器4均与plc控制器电连接，重量感应器36反馈钢瓶32实际质量，并反馈给plc控制器，由plc控制器设定控制第一质量流量控制器27、第二质量流量控制器28、第三质量流量控制器4的流速，实现充装计量准确控制。

作为一种改进，所述液化杜瓦18内壁上设置有一层保温绝热棉，减少了冷凝液氮/氮气冷量流失。

最后，需要注意的是，本发明不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。