CN109513318B - 可拆卸式钯膜滤芯组件 - Google Patents
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Abstract
可拆卸式钯膜滤芯组件，属于氢气提纯技术领域；包括支撑骨架、钯膜、内外环压封圈、内外环密封垫、法兰、中心拉杆、导流封头；将内外环密封垫放置支撑骨架上，将钯膜放置在内外环密封垫上，将内外环压封圈压置在钯膜上；可按上述位置关系将支撑骨架、钯膜、内外环压封圈、内外环密封垫进行多级叠放，再用法兰通过螺栓将多级叠放后的组件压紧，在法兰、外环压封圈的挤压作用下，使钯膜的外边缘与支撑骨架的外环密封面之间形成密封；将中心拉杆穿过支撑骨架的中心孔，将导流封头套装在中心拉杆的上端，并用螺母锁紧，在中心拉杆、导流封头、内环压封圈的挤压作用下，使钯膜的内边缘与支撑骨架的内环密封面之间形成密封。
Description
技术领域
本发明属于氢气提纯技术领域，尤其是利用钯膜滤除原料氢气中CO等气体杂质，以获得高纯氢气的技术领域。
背景技术
现有技术氢气提纯装置的钯膜滤芯主要有两种类型，一种呈管状，形状细长且尺寸较大，无法适用于对结构要求紧凑的氢气提纯装置；另一种呈圆盘状，是将钯膜与圆盘状支撑体焊接在一起，体积小巧、结构紧凑，其缺点是：在加工或使用过程中，一旦钯膜破损，则会导致整件滤芯报废。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种体积小巧、结构紧凑的钯膜滤芯组件，如果在加工或使用过程中有钯膜破损，则可通过更换钯膜将滤芯修复，不必将整件滤芯报废。
一种可拆卸式钯膜滤芯组件，包括支撑骨架、钯膜，其特征是；还包括内环压封圈、内环密封垫、外环压封圈、外环密封垫、上法兰、下法兰、中心拉杆、导流封头；将内环密封垫放置在支撑骨架的内环密封面上，将外环密封垫放置支撑骨架的外环密封面上，将钯膜放置在内环密封垫、外环密封垫上，将外环压封圈压置在钯膜的外边缘处，将内环压封圈压置在钯膜的内边缘处；可按上述位置关系将支撑骨架、钯膜、内环压封圈、内环密封垫、外环压封圈、外环密封垫进行多级叠放；再用下法兰、上法兰分别压置在上述多级叠放后的组件两端钯膜的外边缘处，并用螺栓将下法兰、上法兰锁紧，在下法兰、上法兰、外环压封圈对支撑骨架、外环密封垫、钯膜的挤压作用下，使钯膜的外边缘与支撑骨架的外环密封面之间形成密封；将中心拉杆穿过支撑骨架的中心孔，将拉杆密封面压紧在组件下端钯膜的内边缘处，将导流封头套装在中心拉杆的上端，将封头下密封面压紧在组件上端钯膜的内边缘处，并在用螺母旋紧在拉杆螺纹上，将导流封头压紧；在中心拉杆、导流封头、内环压封圈对支撑骨架、内环密封垫、钯膜的挤压作用下，使钯膜的内边缘与内环密封面之间形成密封。
进一步，在所述导流封头的上端连接汇流接头，在汇流接头与导流封头之间设置活结密封垫，用活结螺母旋紧在导流封头上，将汇流接头与导流封头压紧，使汇流接头密封面与封头上密封面之间形成密封。
进一步，在所述支撑骨架上设置有中心孔；在支撑骨架的两面，靠近中心孔处分别设置有内环密封面；在支撑骨架的两面，靠近外边缘处分别设置有外环密封面；在内环密封面与外环密封面之间设置有环形沟槽，所述环形沟槽既用于支撑钯膜，也作为透过钯膜的纯氢气的流道；在内环密封面与外环密封面之间设置有径向沟槽，所述径向沟槽将各环形沟槽连通；在中心孔的内壁上加工有与所述径向沟槽连通的沟槽气孔。
进一步，在所述支撑骨架的内环密封面与外环密封面之间加工有减刚槽；用于降低内环密封面与外环密封面之间的结构刚性。
进一步，在所述外环压封圈上，设置有贯通内壁和外壁的外环气孔，以便原料氢气进入外环压封圈内部与钯膜接触。
进一步，在所述导流封头的上端设置有导流气孔，以便纯氢气输出。
进一步，在所述钯膜与环形沟槽之间设置有金属丝网，用于对钯膜进行支撑，可提高钯膜承受原料氢气压力的能力。
进一步，可对金属丝网进行陶瓷化处理，防止在高温下长时间工作后，钯膜与金属丝网黏连。
工作时，原料氢气从外环气孔进入外环压封圈内部，并与钯膜接触，透过钯膜的纯氢气进入支撑骨架的环形沟槽，并汇入径向沟槽，然后从沟槽气孔进入中心孔；进入中心孔后的氢气，沿内环压封圈的内壁与中心拉杆之间的缝隙流至导流封头，并从导流气孔流入汇流接头。
采用本技术方案后，钯膜滤芯的体积小巧、结构紧凑、密封可靠，如果在加工或使用过程中有钯膜破损，则可通过更换钯膜将滤芯修复，不必将整件滤芯报废，有效地减少了资源浪费。
图1是可拆卸式钯膜滤芯组件剖视图；
图2、3是支撑骨架的结构示意图；
图4是可拆卸式钯膜滤芯组件的外观示意图；
图5是由支撑骨架、钯膜、内环压封圈、内环密封垫、外环压封圈、外环密封垫组成的基本单元的分解示意图；
图6是导流封头的剖面示意图；
图7是中心拉杆的示意图
图8是回流接头的剖面示意图
图9是由支撑骨架、金属丝网、钯膜、内环压封圈、内环密封垫、外环压封圈、外环密封垫组成的基本单元的分解示意图；
图中：
支撑骨架100，环形沟槽101，径向沟槽102，沟槽气孔103，内环密封面104，外环密封面105，中心孔106，内环减刚槽107，外环减刚槽108；
钯膜110，内环密封垫120，外环密封垫130，金属丝网140；
外环压封圈200，外环压封圈上密封面201，外环压封圈下密封面202，外环气孔203；
下法兰210，上法兰220，螺栓230，螺母240；
内环压封圈300，内环压封圈上密封面301，内环压封圈下密封面302，内环压封圈内壁303；
中心拉杆310，拉杆密封面311，拉杆螺纹312；
导流封头320，导流气孔321，封头下密封面322，封头上密封面323，封头螺纹324；
活结螺母330，汇流接头340，汇流接头密封面341；
活结密封垫350，螺母360；
氢气流通线路400。
具体实施方式
为清楚表达本发明的结构，图5、图9仅示意了零件的一半；
图1～8是本发明实施例1的相关示意图；
如图1所示，可拆卸式钯膜滤芯组件，主要由支撑骨架100、钯膜110、内环密封垫120、内环压封圈300、外环密封垫130、外环压封圈200、下法兰210、上法兰220、中心拉杆310、导流封头320、活结螺母330、汇流接头340、活结密封垫350、螺母360组成；
将内环密封垫120放置在支撑骨架100的内环密封面104上，将外环密封垫130放置支撑骨架100的外环密封面105上，将钯膜110放置在内环密封垫120、外环密封垫130上，将外环压封圈200压置在钯膜110的外边缘处，将内环压封圈300压置在钯膜110的内边缘处；可按上述位置关系将支撑骨架100、钯膜110、内环压封圈300、内环密封垫120、外环压封圈200、外环密封垫130进行多级叠放；再用下法兰210、上法兰220分别压置在上述多级叠放后的组件两端钯膜110的外边缘处，并用螺栓230、螺母240将下法兰210、上法兰220锁紧，在下法兰210、上法兰220、外环压封圈200对支撑骨架100、外环密封垫130、钯膜110的挤压作用下，使钯膜110的外边缘与外环密封面105之间形成密封；将中心拉杆310穿过支撑骨架100的中心孔106，将拉杆密封面311压紧在组件下端钯膜110的内边缘处，将导流封头320套装在中心拉杆310的上端，将封头下密封面322压紧在组件上端钯膜110的内边缘处，并在用螺母360旋紧在拉杆螺纹312上，将导流封头320压紧；在中心拉杆310、导流封头320、内环压封圈300对支撑骨架100、内环密封垫120、钯膜110的挤压作用下，使钯膜110的内边缘与内环密封面104之间形成密封。
为了提高密封的质量，还可以如图5所示，在外环压封圈200与钯膜110之间增设外环密封垫130；在内环压封圈300与钯膜110之间增设内环密封垫120；
进一步，为了收集从导流封头320的导流气孔321流出的纯氢气，在所述导流封头320的上端连接汇流接头340，在汇流接头340与导流封头320之间放置活结密封垫350，用活结螺母330旋紧在封头螺纹324上，将汇流接头340与导流封头320压紧，使封头上密封面323与汇流接头密封面341之间形成密封；
进一步，在所述支撑骨架100上设置有中心孔106；在支撑骨架100的两面，靠近中心孔106处分别设置有内环密封面104；在支撑骨架100的两面，靠近外边缘处分别设置有外环密封面105；在内环密封面104与外环密封面105之间设置有环形沟槽101，所述环形沟槽101既用于支撑钯膜110，也作为透过钯膜110的纯氢气的流道；在内环密封面104与外环密封面105之间设置有径向沟槽102，所述径向沟槽102将各环形沟槽101连通；在中心孔106的内壁上加工有与所述径向沟槽102连通的沟槽气孔103。
进一步，在所述支撑骨架100上，靠近内环密封面104处加工有内环减刚槽107，或者在靠近外环密封面105处加工有外环减刚槽108；或者在靠近内环密封面104、外环密封面105处分别加工有减刚槽；既可以在支撑骨架100一面设置减刚槽，也可以在支撑骨架100两面都设置减刚槽；减刚槽用于降低内环密封面104与外环密封面105之间的结构刚性；虽然在设计加工时，可以使外环压封圈上密封面201至外环压封圈下密封面202之间的距离，等于内环压封圈上密封面301至内环压封圈下密封面302之间的距离，使内环密封垫120与外环密封垫130的厚度相等，并使内环密封面104、外环密封面105在同一平面上，但由于各零件在轴向存在公差，为防止内环密封的轴向尺寸链与外环密封的轴向尺寸链不完全相等，而造成密封不严，在支撑骨架100上加工有上述降低刚性的沟槽，当用螺栓（杆）压紧时，可使内环密封面104、外环密封面105沿轴向有相对位移，以弥补零件的轴向尺寸误差，达到密封的目的。
进一步，在所述外环压封圈200上，设置有贯通内壁和外壁的外环气孔203，以便原料氢气进入外环压封圈200内部与钯膜110接触。
进一步，在所述导流封头320的上端设置有导流气孔321，用于将提纯后的氢气导出。
图1中的双点画线箭头，就是氢气流通线路400；工作时，原料氢气从外环气孔203进入外环压封圈200内部，并与钯膜110接触，纯氢气透过钯膜110后进入支撑骨架100的环形沟槽101，并汇入径向沟槽102，然后从沟槽气孔103进入中心孔106；进入中心孔106后的氢气，沿内环压封圈内壁303与中心拉杆310之间的缝隙流至导流封头320，并从导流气孔321流入汇流接头340。
图9是本发明的实施例2，是在实施例1的基础上，在钯膜110与环形沟槽101之间增设金属丝网140，用于对钯膜110进行支撑，可提高钯膜110承受原料氢气压力的能力；同时该金属丝网140还可进行陶瓷化处理，可防止在高温下长时间工作后，钯膜110与金属丝网140黏连。
上述外环密封垫130、内环密封垫120、活结密封垫350是金属密封垫，其材质可以是镍、316L或铜；
上述支撑骨架100、钯膜110、压紧内圈300、压紧外圈200，既可以是圆形，也可以是方形或矩形；
上述环形沟槽101的平面形状既可以是同心圆形，也可以是涡状螺旋形、方形或矩形；
上述环形沟槽的断面形状，可以是V形或U形，沟槽的深度小于板厚的二分之一；
上述径向沟槽102可以将支撑骨架100的两面贯穿，其数量至少一个；也可在支撑骨架100的两面，各设置至少一个径向沟槽102，其深度小于圆盘厚度的二分之一；
上述沟槽气孔103可采用电火花钻孔。
本发明并不仅限于上述实施例，还可以根据上述实施例进行各种变化组合。
Claims (7)
1.可拆卸式钯膜滤芯组件，包括支撑骨架(100)、钯膜(110)，其特征是；还包括内环压封圈(300)、内环密封垫(120)、外环压封圈(200)、外环密封垫(130)、下法兰(210)、上法兰(220)、中心拉杆(310)；将内环密封垫(120)放置在支撑骨架(100)的内环密封面(104)上，将外环密封垫(130)放置支撑骨架(100)的外环密封面(105)上，将钯膜(110)放置在内环密封垫(120)、外环密封垫(130)上，将外环压封圈(200)压置在钯膜(110)的外边缘处，将内环压封圈(300)压置在钯膜(110)的内边缘处；可按上述位置关系将支撑骨架(100)、钯膜(110)、内环压封圈(300)、内环密封垫(120)、外环压封圈(200)、外环密封垫(130)进行多级叠放；再用下法兰(210)、上法兰(220)分别压置在上述多级叠放后的组件两端的钯膜(110)的外边缘处，并用螺栓(230)将下法兰(210)、上法兰(220)锁紧，在下法兰(210)、上法兰(220)、外环压封圈(200)对支撑骨架(100)、外环密封垫(130)、钯膜(110)的挤压作用下，使钯膜(110)的外边缘与外环密封面(105)之间形成密封；将中心拉杆(310)穿过支撑骨架(100)的中心孔(106)，将拉杆密封面(311)压紧在组件下端钯膜(110)的内边缘处，将导流封头(320)套装在中心拉杆(310)的上端，将封头下密封面(322)压紧在组件上端钯膜(110)的内边缘处，并在用螺母(360)旋紧在拉杆螺纹(312)上，将导流封头(320)压紧；在中心拉杆(310)、导流封头(320)、内环压封圈(300)对支撑骨架(100)、内环密封垫(120)、钯膜(110)的挤压作用下，使钯膜(110)的内边缘与内环密封面(104)之间形成密封。
2.按照权利要求1所述的可拆卸式钯膜滤芯组件，其特征是：在所述支撑骨架(100)上设置有中心孔(106)；在支撑骨架(100)的两面，靠近中心孔(106)处设置有内环密封面(104)；在支撑骨架(100)的两面，靠近外边缘处设置有外环密封面(105)；在内环密封面(104)与外环密封面(105)之间设置有环形沟槽(101)，所述环形沟槽(101)既用于支撑钯膜(110)，也作为透过钯膜(110)的纯氢气的流道；在内环密封面(104)与外环密封面(105)之间设置有径向沟槽(102)，所述径向沟槽(102)将各环形沟槽(101)连通；在中心孔(106)的内壁上加工有与所述径向沟槽(102)连通的沟槽气孔(103)。
3.按照权利要求2所述的可拆卸式钯膜滤芯组件，其特征是：在所述支撑骨架(100)的内环密封面(104)与外环密封面(105)之间加工有减刚槽(107、108)。
4.按照权利要求1所述的可拆卸式钯膜滤芯组件，其特征是：在所述外环压封圈(200)上，设置有贯通内壁和外壁的外环气孔(203)。
5.按照权利要求1所述的可拆卸式钯膜滤芯组件，其特征是：在所述导流封头(320)的上端设置有导流气孔(321)。
6.按照权利要求1所述的可拆卸式钯膜滤芯组件，其特征是：在钯膜(110)与环形沟槽(101)之间设置有金属丝网(140)。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的可拆卸式钯膜滤芯组件，其特征是：在所述导流封头(320)的上端连接汇流接头(340)，在汇流接头(340)与导流封头(320)之间放置活结密封垫(350)，用活结螺母(330)旋紧在封头螺纹(324)上，将汇流接头(340)与导流封头(320)压紧，使封头上密封面(323)与汇流接头密封面(341)之间形成密封。
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