[实用新型]浮空器内囊氦气在线回收和纯化的装置

说明书

技术领域

本实用新型属于浮空器技术领域，具体涉及一种浮空器内囊氦气在线回收与纯化的装置。

背景技术

浮空器（气球、飞艇等）是一种完全依靠自身静浮力升空的航空器，而其静浮力通常依赖内部填充的氦气来提供。对于内充氦气的浮空器而言，内部氦气的纯度直接影响到其净升力的大小，从而对飞行性能造成影响。当浮空器在某个高度定点工作时，升空时间主要受内囊氦气产生的浮力制约，如果氦气纯度出现下降，会导致浮力降低而使浮空器工作高度下降，任务系统回落，从而缩短浮空器的有效连续滞空时间，严重时将直接影响浮空器的实际使用效果。同时，高纯度的氦气能够提供更大的浮升力，可以增大浮空器挂载任务设备的重量，特别是对于大型浮空器产品来说，氦气纯度每提高一个百分点即可多搭载几百公斤的任务设备，产生的效能相当可观。同时，浮空器充气后长时间使用时，由于内囊氦气泄漏和空气扩散，内充的氦气纯度会逐渐下降，长期的氦气漏损和空气渗透使得体积一定的浮空器剩余浮力下降。因此，为保证浮空器能够保持持续的工作能力，需对浮空器内囊氦气进行回收纯化，目前常用的纯化方法是将浮空器内囊氦气回收后再集中纯化，氦气的回收和纯化完全独立进行，不仅需要耗费大量的时间和能源，且对浮空器的正常工作造成较大的影响。针对此问题，本实用新型研究了一种氦气在线回收与纯化方法，通过采用一种氦气在线回收和纯化装置，将氦气的回收与纯化有机的结合在一起，从而将氦气中混入的空气分离，将氦气提纯后继续使用。

发明内容

为了解决现有的浮空器内囊氦气回收与纯化操作相互隔离的现状，本实用新型提供一种效率高，可操作性强，能够极大提高浮空器内部填充的稀缺氦气综合利用率的浮空器内囊氦气在线回收和纯化的装置。

实现上述目的的技术解决方案如下：

浮空器内囊氦气在线回收和纯化的装置包括氦气压缩机6、干燥过滤器10和氦气纯化器13，氦气压缩机6通过冷却管路24连通着冷却设备。所述氦气压缩机6的进口连通着低压回收管道3，低压回收管道3的另一端设有低压抽气嘴2，氦气压缩机6的出口通过管道连通着干燥过滤器10的进口，氦气压缩机6的出口管道上设有安全泄压阀7，并串联着送气阀8和单向阀9；干燥过滤器10的进口处通过三通管设有油水吹除阀11，干燥过滤器10的出口通过管道连通着氦气纯化器13的进口，氦气纯化器13的出口连通着三通管，三通管的第二端口连通着高压充氦软管20，高压充氦软管20上串联着放气阀门19，高压充氦软管20的另一端设有高压充气嘴22和充氦阀23；氦气纯化器13出口的三通管的第三端口连通着纯度检测单元18；氦气纯化器13通过输液管16连通着液氮储罐14，所述输液管16上串联着输液阀15。

所述氦气压缩机6为立式双列、水冷、五级压缩、撬装式、高压压缩机，单台排气量不小于300Nm³/h，最高工作压力为22MPa。

所述干燥过滤器10为硅胶和分子筛吸附、加热再生、抽真空处理的高压干燥过滤器，工作压力为25Mpa，氦气露点不大于-50℃。

所述冷却设备12为多效、风冷、兼顾常规换热与压缩制冷两种制冷方式的液冷源，制冷量大于110kw。

所述氦气纯化器13为大容量、低温、高压冷凝分离与吸附的杜瓦型纯化器，工作压力为22MPa，工作流量超过300 m³/h。

所述液氮储罐14的几何容积大于10 m³。

所述纯度检测单元18是FTC200型氦气纯度分析仪，其作用是快速测定经氦气纯化器13纯化后的氦气纯度，检测精度不大于0.5%。

所述高压充氦软管20为内径15mm不锈钢管或带不锈钢编织网的耐压软管，耐压值为22MPa。

所述低压回收管道3为钢丝增强聚胺脂软管，耐-40℃的低温和0.04MPa的负压。

所述安全泄压阀7为自动卸压。

与现有技术相比，本实用新型的有益技术效果体现在以下方面：

a. 本实用新型在线自循环氦气回收纯化工装置，将氦气回收与纯化工作有机结合，无须将浮空器完全回收即可实现浮空器内囊氦气的提纯，有效的延长了浮空器充气后的连续工作时间，节省了浮空器拆收成本。

b. 回收与纯化流量大，组合使用该在线回收与纯化装置，最大回收与纯化速度可达到1200 m³/h，极大的减少了浮空器回收与纯化过程中外界环境对其带来的风险。

c. 设备集成度高，整个回收与纯化装置统一集成在设备方舱内，整套装置具有良好的机动性和操作性。