一种提高氦气利用率的压力自适应储集系统

本发明涉及物理实验室设备，特别是涉及一种提高氦气利用率的压力自适应储集系统。

背景技术：

1、在通用物理实验室设备领域，特别是在气体储存和排放技术的研究中，对高纯度气体的有效管理和利用一直是研究的重点。以氦气为例，作为一种广泛应用于国防、航空航天、基础科研研究、医疗（主要是核磁共振成像）和工业制造领域的重要惰性气体，其储存和排放的高效性、安全性及成本效益是实验室设备设计时需要重点考虑的因素。

2、传统的气体储存系统通常采用固定体积的储气罐，如公开号为cn111111796a的一种实验室设备的存放柜，该存放柜通过氦气瓶释放氦气，压缩储物腔内空气，使空气逸出储物腔，氦气包裹实验室设备，能够有效保护实验室设备不受空气氧化腐蚀。

3、上述氦气瓶是依靠瓶内的高压作用进行释放氦气，然而上述氦气瓶在气体排放过程中往往存在一些问题。首先，当储气罐内气体与外部压力达到平衡时，剩余的气体难以有效排空，导致气体利用率降低。其次，由于密封性能的限制，气体可能会在储存过程中发生泄漏，影响气体质量和使用效果。最后，上述的气体排放方式通常无法精确控制排放速度和排放量，给实验带来不便。

技术实现思路

1、本发明提供了一种提高氦气利用率的压力自适应储集系统，以解决传统储气系统无法完全且高效利用氦气的问题。

2、为了缓解上述技术问题，本发明提供的技术方案在于：

3、一种提高氦气利用率的压力自适应储集系统，包括储气机构，所述储气机构包括储气罐，所述储气罐内设置有压力调整机构，所述压力调整机构包括第一圆板、第二圆板和圆台板；

4、所述第一圆板与所述圆台板之间连接有连接杆，所述第二圆板设置于所述第一圆板和圆台板之间，且所述连接杆贯穿所述第二圆板，所述第二圆板的侧壁上连接有第一密封圈，所述圆台板的斜面与所述第二圆板的端面之间放置有第二密封圈，所述第二圆板与所述第一圆板之间连接有弹簧，所述弹簧可推动所述第一圆板远离所述第二圆板，从而所述圆台板挤压所述第二密封圈以使得所述第二密封圈紧贴所述圆台板以及所述储气罐的内壁；

5、所述压力调整机构可在所述储气罐内轴向滑动以排空所述储气罐内氦气。

6、更进一步地，所述储气机构还包括连接于所述储气罐的氦气排出管和压力打入管，所述氦气排出管和所述压力打入管上均设置有第一阀门。

7、更进一步地，所述储气机构还包括第一连通管和第二连通管，所述第一连通管连接于所述氦气排出管，所述第二连通管连接于所述压力打入管，所述第二连通管上设有第二阀门。

8、更进一步地，还包括施压机构，所述施压机构包括连接于所述第一连通管的气泵。

9、更进一步地，所述施压机构还包括圆柱活塞筒，所述圆柱活塞筒内滑动连接有活塞杆，所述圆柱活塞筒上连接有抽气管和排气管，所述抽气管和所述排气管上均设有单向阀，所述排气管连通于所述第二连通管且连接部位位于所述压力打入管和所述第二阀门之间，所述抽气管连接于外部可流动介质。

10、更进一步地，所述施压机构还包括设置于气泵的泵轴，所述泵轴的端部连接有圆柱凸轮，所述活塞杆内开设有与所述圆柱凸轮配合的空腔，所述活塞杆的空腔内壁设置有凸块，所述凸块滑动于所述圆柱凸轮的滑槽内；

11、所述圆柱活塞筒与所述储气罐之间连接有支架，所述活塞杆的端部连接有限位杆，所述支架上开设有与所述限位杆配合的孔。

12、更进一步地，所述泵轴与所述圆柱凸轮之间连接有单向轴承。

13、更进一步地，还包括加热机构，所述加热机构包括环形活塞筒，所述环形活塞筒连接于所述支架，所述限位杆的端部连接有环形活塞板，所述环形活塞板滑动于所述环形活塞筒，所述环形活塞筒上连通有抽水管和排水管，所述抽水管和所述排水管上均设有单向阀；

14、所述储气罐靠近所述氦气排出管的外壁上连接有空心环，所述排水管连通于所述空心环。

15、更进一步地，所述加热机构还包括稳定管和放水管，所述稳定管和所述放水管均连接于所述空心环的上部和下部，且所述稳定管和所述放水管上均设置有阀门。

16、更进一步地，所述圆台板的斜面上连接有呈环形阵列的多个滚珠座，多个所述滚珠座上均滚动连接有第一滚珠，所述圆台板的倾斜面上位于所述第一滚珠和所述第二圆板之间的部位呈环形阵列滚动设置有多个第二滚珠；

17、所述压力调整机构在所述储气罐内向所述压力打入管方向移动时，所述第二密封圈可滚动于所述储气罐的内壁、所述第一滚珠以及所述第二滚珠。

18、本发明的有益效果分析如下：

19、一种提高氦气利用率的压力自适应储集系统，包括储气机构，储气机构包括储气罐，储气罐内设置有压力调整机构，压力调整机构包括第一圆板、第二圆板和圆台板；第一圆板与圆台板之间连接有连接杆，第二圆板设置于第一圆板和圆台板之间，且连接杆贯穿第二圆板，第二圆板的侧壁上连接有第一密封圈，圆台板的斜面与第二圆板的端面之间放置有第二密封圈，第二圆板与第一圆板之间连接有弹簧，弹簧可推动第一圆板远离第二圆板，从而圆台板挤压第二密封圈以使得第二密封圈紧贴圆台板以及储气罐的内壁；压力调整机构可在储气罐内轴向滑动以排空储气罐内氦气。

20、在对储气罐内的氦气进行排放时，当储气罐内的压力与外部压力平衡后，控制压力调整机构向储气罐的氦气排气端移动，从而压力调整机构对储气罐内的氦气进行推动，使得氦气能够得到排空，压力调整机构的第一圆板、第二圆板以及圆台板的侧壁均与储气罐的内壁贴合，且第二圆板侧壁上的第一密封圈能够对第二圆板和储气罐的内壁之间进行密封，防止氦气移动至压力调整机构的另一侧，而弹簧的设置使得第二圆板和第一圆板之间存在相斥力，从而圆台板能够向第二圆板的方向移动，从而使得第二密封圈受到挤压，使得第二密封圈受压膨胀，与储气罐内壁的贴合度更加提高，从而使得储气罐内的氦气在不排放时不会移动至压力调整机构的另一侧。

技术特征：

1.一种提高氦气利用率的压力自适应储集系统，其特征在于：包括储气机构（100），所述储气机构（100）包括储气罐（110），所述储气罐（110）内设置有压力调整机构（300），所述压力调整机构（300）包括第一圆板（310）、第二圆板（340）和圆台板（330）；

2.根据权利要求1所述的提高氦气利用率的压力自适应储集系统，其特征在于：所述储气机构（100）还包括连接于所述储气罐（110）的氦气排出管（120）和压力打入管（140），所述氦气排出管（120）和所述压力打入管（140）上均设置有第一阀门（121）。

3.根据权利要求2所述的提高氦气利用率的压力自适应储集系统，其特征在于：所述储气机构（100）还包括第一连通管（130）和第二连通管（150），所述第一连通管（130）连接于所述氦气排出管（120），所述第二连通管（150）连接于所述压力打入管（140），所述第二连通管（150）上设有第二阀门（151）。

4.根据权利要求3所述的提高氦气利用率的压力自适应储集系统，其特征在于：还包括施压机构（200），所述施压机构（200）包括连接于所述第一连通管（130）的气泵（210）。

5.根据权利要求4所述的提高氦气利用率的压力自适应储集系统，其特征在于：所述施压机构（200）还包括圆柱活塞筒（230），所述圆柱活塞筒（230）内滑动连接有活塞杆（240），所述圆柱活塞筒（230）上连接有抽气管（231）和排气管（232），所述抽气管（231）和所述排气管（232）上均设有单向阀，所述排气管（232）连通于所述第二连通管（150）且连接部位位于所述压力打入管（140）和所述第二阀门（151）之间，所述抽气管（231）连接于外部可流动介质。

6.根据权利要求5所述的提高氦气利用率的压力自适应储集系统，其特征在于：所述施压机构（200）还包括设置于气泵（210）的泵轴（211），所述泵轴（211）的端部连接有圆柱凸轮（250），所述活塞杆（240）内开设有与所述圆柱凸轮（250）配合的空腔，所述活塞杆（240）的空腔内壁设置有凸块（241），所述凸块（241）滑动于所述圆柱凸轮（250）的滑槽内；

7.根据权利要求6所述的提高氦气利用率的压力自适应储集系统，其特征在于：所述泵轴（211）与所述圆柱凸轮（250）之间连接有单向轴承（251）。

8.根据权利要求7所述的提高氦气利用率的压力自适应储集系统，其特征在于：还包括加热机构（400），所述加热机构（400）包括环形活塞筒（440），所述环形活塞筒（440）连接于所述支架（220），所述限位杆（242）的端部连接有环形活塞板（450），所述环形活塞板（450）滑动于所述环形活塞筒（440），所述环形活塞筒（440）上连通有抽水管（460）和排水管（470），所述抽水管（460）和所述排水管（470）上均设有单向阀；

9.根据权利要求8所述的提高氦气利用率的压力自适应储集系统，其特征在于：所述加热机构（400）还包括稳定管（420）和放水管（430），所述稳定管（420）和所述放水管（430）均连接于所述空心环（410）的上部和下部，且所述稳定管（420）和所述放水管（430）上均设置有阀门。

10.根据权利要求9所述的提高氦气利用率的压力自适应储集系统，其特征在于：所述圆台板（330）的斜面上连接有呈环形阵列的多个滚珠座（380），多个所述滚珠座（380）上均滚动连接有第一滚珠（381），所述圆台板（330）的倾斜面上位于所述第一滚珠（381）和所述第二圆板（340）之间的部位呈环形阵列滚动设置有多个第二滚珠（390）；

技术总结本发明涉及物理实验室设备技术领域，特别是涉及一种提高氦气利用率的压力自适应储集系统，用于解决传统储气系统无法完全且高效利用氦气的问题，该系统包括储气机构，储气机构包括储气罐，储气罐内设置有压力调整机构；第一圆板与圆台板之间连接有连接杆，第二圆板设置于第一圆板和圆台板之间，且连接杆贯穿第二圆板，第二圆板的侧壁上连接有第一密封圈，圆台板的斜面与第二圆板的端面之间放置有第二密封圈，第二圆板与第一圆板之间连接有弹簧；该系统不仅具有结构简单、密封性能好的优点，而且能够实现对氦气排放速度和排放量的精确控制，为实验室气体的储存和排放提供了一种新的解决方案。技术研发人员：李朋朋,刘全有,刘佳润,朱必清,高宇受保护的技术使用者：北京大学技术研发日：技术公布日：2024/9/2