[發明專利]一種氬氣循環利用系統及方法

在審

• 申請號: 201910938342.0
• 申請日: 2019-09-30
• 公開（公告）號: CN110608367A
• 公開（公告）日: 2019-12-24
• 發明（設計）人: 郗春滿;李輝;郭正軍;熊大平;卞華君
• 申請（專利權）人: 蘇州蘇凈保護氣氛有限公司
• 主分類號: F17D1/02
• 分類號: F17D1/02;F17D1/07;F17D3/01;B01D53/81;B01D53/46;B01D53/26;B01D53/04;B01D53/02;B22F9/00
• 代理公司: 32103 蘇州創元專利商標事務所有限公司
• 代理人: 周敏

本發明提供了一種氬氣循環利用系統，包括用氬設備、與所述的用氬設備的排氣口相連通的第一冷卻器、與所述的第一冷卻器相連通的第一壓縮機、與所述的第一壓縮機相連通的過濾器、與所述的過濾器相連通的除氮單元、與所述的除氮單元相連通的第二冷卻器、與所述的第二冷卻器相連通的第二壓縮機、與所述的第二壓縮機相連通的第一加熱器，所述的第一加熱器與所述的用氬設備的進氣口相連通，所述的除氮單元包括能夠與進入所述的除氮單元的氬氣接觸的鋯鋁合金粉、用于對所述的除氮單元進行加熱的加熱裝置。本發明的結構簡單，能夠有效除去氬氣中的雜質，且能夠實現氬氣的循環利用，從而達到減少能耗，降低單位生產成本的目的。

技術領域

本發明具體涉及一種氬氣循環利用系統及方法。

背景技術

在一些特殊的生產場合，比如3D打印的金屬粉末(比如鈦粉)生產過程中， 需要大量的氬氣對生產過程進行保護，這些氬氣一般來自于低溫深冷法生產出 的液氬氣化而成，在使用之后，大量的摻雜微量雜質的氣體被從系統排出，由 于缺乏經濟有效的回收及純化工藝，這些氬氣往往被排往大氣，造成了很大的 浪費。實際上，在類似3D打印金屬粉末的生產過程，氬氣的消耗占了整個生產 運行成本的大半以上，如果能將這些本來要被排放掉的氬氣重新回收并純化， 并重新回到生產過程，將會大大降低某些生產工藝的生產成本，提高產品競爭 力。

但是在目前的實際應用中，由于這些被使用過的氬氣含有的雜質氣體組分 比較多，有氧氣、氮氣和水等，也含有一些固體顆粒，純化系統的設計比較復 雜，或者回收成本較高，不具備經濟效益，所以系統的氬氣回收工藝系統的開 發進度緩慢，對于使用方來說，使用氬氣回收純化工藝系統的成本并不比使用 液氬低，所以購置熱情也不高。

發明內容

本發明針對上述問題，提出了一種能夠減少能源消耗，降低單位生產成本 的氬氣循環利用系統及方法。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

本發明的一個方面是提供一種氬氣循環利用系統，包括用氬設備，所述的 氬氣循環利用系統還包括與所述的用氬設備的排氣口相連通的第一冷卻器、與 所述的第一冷卻器相連通的第一壓縮機、與所述的第一壓縮機相連通的過濾器、 與所述的過濾器相連通的除氮單元、與所述的除氮單元相連通的第二冷卻器、 與所述的第二冷卻器相連通的第二壓縮機、與所述的第二壓縮機相連通的第一 加熱器，所述的第一加熱器與所述的用氬設備的進氣口相連通，所述的除氮單 元包括能夠與進入所述的除氮單元的氬氣接觸的鋯鋁合金粉、用于對所述的除 氮單元進行加熱的加熱裝置。

上述氬氣循環利用系統可以滿足氣量較小且循環氬氣純度較好的用氬設備 使用，除氮單元可以吸附氬氣中的雜質，包括氮氣、氧氣和水等，因此，可以 省略除氧單元和干燥單元。

具體地，所述的除氮單元包括具有容腔的外殼體、設置在所述的外殼體的 容腔內且具有位于中間的容置空間和位于外部的容置空間的內殼體、與所述的 內殼體的位于外部的容置空間的一側相連通的第二進氣管、與所述的內殼體的 位于外部的容置空間的另一側相連通的第二出氣管、設置在所述的內殼體的位 于中間的容置空間內的第一加熱組件、設置在所述的內殼體的外表面和所述的 外殼體的內表面之間的第二加熱組件、設置在所述的內殼體的外表面和所述的 外殼體的內表面之間的保溫材料，所述的鋯鋁合金粉裝填在所述的內殼體的位 于外部的容置空間內。該結構的除氮單元能夠更好的控制鋯鋁合金粉的溫度， 從而可以提高鋯鋁合金粉的利用效率。

進一步地，所述的除氮單元還包括設置在所述的內殼體的位于外部的容置 空間的底部的氣流分布器，所述的第二進氣管與所述的氣流分布器相連通，所 述的第二出氣管與所述的內殼體的位于外部的容置空間的上部相連通；從而使 得進入除氮單元的氬氣通過氣流分布器均勻分布至內殼體的位于外部的容置空 間的底部，然后向上運動與鋯鋁合金粉接觸后，自第二出氣管排出，利于氬氣 和鋯鋁合金粉的充分接觸從而更好的去除氬氣中的雜質。