一种锂电池检漏氦气回收纯化系统的制作方法

1.本实用新型涉及锂电池检漏领域，特别是锂电池检漏氦气回收纯化系统。


背景技术：

2.氦气作为一种稀缺的战略性资源，广泛应用于国防军工、科学研究、航天航空、光纤制造、空调检漏、锂电池检漏等领域。氦气在空气中含量极少，目前主要依靠天然气，然后把氦气从天然气中分离出来，提取难度大，成本高。因此在保护有限的氦气资源，研究高效的废氦气回收和提纯技术，具有广泛的应用前景。在锂电池检漏领域，氦气通常作为锂电池壳体检漏用气体。
3.在锂电池检漏领域，其生产设备通常包括多个检漏生产线。如何实现两条检漏生产线同时进行智能化地回收和循环利用，目前缺乏相应的解决方案。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题在于如何实现两条检漏生产线同时进行智能化地回收和循环利用。
5.本实用新型通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
6.一种锂电池检漏氦气回收纯化系统，用于对若干条锂电池检漏生产线(10)中的富氦检漏气体进行回收，包括在沿气体流动方向依次连接的回收单元(2)、纯化单元(3)、供气单元(4)，以及控制单元(5)；
7.回收单元(2)包括球囊(27)以及若干条并联设置的回收管路，每条回收管路对应连接1条锂电池检漏生产线，回收后的富氦检漏气体汇连至球囊(27)；
8.纯化单元(3)包括通过管路依次连接的一级压缩泵(301)、冷干机(302)、过滤器组件(303)和膜分离纯化装置，一级压缩泵(301)的进气口连接球囊(27)的出气口；
9.供气单元(4)连通纯化单元(3)以及锂电池检漏生产线(10)，供气单元(4)包括依次连接在管路上的供气缓冲罐(44)和单向阀(45)，供气缓冲罐(44)的进口连接膜分离纯化装置的出口，单向阀(45)的出口连接到锂电池检漏生产线(10)，所述供气缓冲罐(44)的上游设有供气流量计(43)。
10.本实用新型通过回收单元(2)内设置若干条并联设置的回收管路，能够同时对若干条锂电池检漏生产线(10)中的富氦检漏气体进行回收。且纯化单元(3)提纯后的高浓度氦气通过供气缓冲罐(44)、单向阀(45)在线供到若干个锂电池检漏生产线(10)循环使用，保证提纯后的气体可以全部供到生产线，避免出现供给锂电池生产线(10)数量较少，高纯度氦气循环供给有剩余，导致供气缓冲罐(44)出现压力偏高。所述单向阀(45)上游设有稳压阀(46)，防止压力波动影响锂电池检漏生产线(10)运作，大大提高了供气端的稳定性。
11.作为优选的技术方案，每条回收管路包括真空泵(24)，真空泵(24)设置在锂电池检漏生产线和球囊(27)之间。
12.作为优选的技术方案，所述真空泵(24)前端管路上还从前之后依次设置第一控制
阀门(20)、第一阀门(21)、负压表(22)、负压罐(23)，所述第一控制阀门(20)和负压表(22)均连接到控制单元(5)。
13.作为优选的技术方案，所述球囊(27)前端管路上设有精密过滤器(25)、进气流量计(26)，后端设有氦纯度仪(28)。
14.作为优选的技术方案，所述膜分离纯化装置包括依次连接在管路上的一级膜分离纯化器(304)、二级压缩泵(305)、集气罐(306)、二级膜分离纯化器(307)和第二控制阀门(309)，所述二级膜分离纯化器(307)的尾气出口连至球囊(27)，第二控制阀门(309)的出口连接供气缓冲罐(44)的进口，第二控制阀门(309)连接到控制单元(5)。
15.作为优选的技术方案，在所述纯化单元(3)输出端设有第一氦纯度仪(308)和第三控制阀门(310)，第三控制阀门(310)设置在一级膜分离纯化器34和二级膜分离纯化器(307)的气体输出口之间的管路上，第一氦纯度仪(308)和第三控制阀门(310)均连接到控制单元(5)。
16.作为优选的技术方案，在供气单元(4)的入口端设置有第二氦纯度仪(40)、第四控制阀门(41)和第五控制阀门(42)，第二氦纯度仪(40)和第四控制阀门(41)依次设置在纯化单元(3)的出口和供气缓冲罐(44)之间，第五控制阀门(42)设置在纯化单元(3)的出口和球囊(27)之间，第二氦纯度仪(40)、第四控制阀门(41)和第五控制阀门(42)均连接到控制单元(5)。
17.作为优选的技术方案，控制阀门均为电子阀门。
18.作为优选的技术方案，所述锂电池检漏氦气回收纯化系统还包括外部的氦气气源(6)，氦气气源(6)直接与若干条锂电池检漏生产线(10)连接。
19.本实用新型的优点在于：
20.1、本实用新型通过回收单元(2)内设置若干条并联设置的回收管路，能够同时对若干条锂电池检漏生产线(10)中的富氦检漏气体进行回收。且纯化单元(3)提纯后的高浓度氦气通过供气缓冲罐(44)、单向阀(45)在线供到若干个锂电池检漏生产线(10)循环使用，保证提纯后的气体可以全部供到生产线，避免出现供给锂电池生产线(10)数量较少，高纯度氦气循环供给有剩余，导致供气缓冲罐(44)出现压力偏高。所述单向阀(45)上游设有稳压阀(46)，防止压力波动影响锂电池检漏生产线(10)运作，大大提高了供气端的稳定性。
21.2、本实用新型根据多条锂电池生产线的生产负荷程度，自动控制单元的控制，对回收纯化装置进行负载合理分配，有效的避免回收纯化装置出现低负荷或负荷过载运行且很大程度上提高了设备的稳定性和提纯效率。
22.3、本实用新型控制系统通过采集球囊高低位信号，智能控制氦气纯化设备的开启与关闭，从而在冷却氦管的新鲜氦气用量波动的情况下，自动调节回收的废氦气量并保证较高的氦气纯度和回收效率。
23.4、本实用新型中的进气流量计和供气流量计选用热式质量流量控制器，其精度高、重复性好、响应速度快、稳定可靠、工作压力范围宽，可满足对气体的质量流量进行精密测量和控制的需求。
附图说明
24.图1是本实用新型提供的一种锂电池检漏氦气回收纯化系统组成框图，其中箭头
方向表示氦气流动的方向。
25.图2是本实用新型优选实施例提供的一种锂电池检漏氦气回收纯化系统具体结构原理流程图。
26.图3是图2中的回收单元的放大图；
27.图4是图2中的纯化单元的放大图。
具体实施方式
28.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
29.如图1和图2所示，本实用新型提供的一种锂电池检漏氦气回收纯化系统，用于对n条锂电池检漏生产线10中的富氦检漏气体进行回收。本实施例中，n为2，即共有2条锂电池检漏生产线，即图2中的1#生产线以及2#生产线。
30.所述锂电池检漏氦气回收纯化系统，其包括在沿气体流动方向依次连接的回收单元2、纯化单元3、供气单元4、控制单元5以及氦气气源6。
31.所述回收单元2和锂电池检漏生产线10数量为1对多结构关系。所述纯化单元3可以根据锂电池检漏生产线数量配备相应规格的氦气纯化设备。所述供气单元4的达标氦气供至锂电池检漏生产线10。
32.同时参阅图3所示，回收单元2包括球囊27以及2条并联设置的回收管路。每条回收管路对应连接1条锂电池检漏生产线，回收后的富氦检漏气体汇连至球囊27。每条回收管路包括真空泵24，所述真空泵24前端管路上还可以从前之后依次设置第一控制阀门20、第一阀门21、负压表22、负压罐23，以便于对锂电池检漏生产线10进行独立控制。
33.所述负压表22设置在负压罐23前端的管路上，对负压罐23内的压力进行监测。
34.所述第一控制阀门20和负压表22均连接到控制单元5，控制单元5根据负压表22监测数据对第一控制阀门20进行调节开启或关闭。
35.所述第一阀门21用于断开锂电池检漏生产线10与锂电池氦气回收提纯系统100的连接，以便于后端设备维修。
36.所述球囊27前端管路上设有精密过滤器25、进气流量计26，后端设有氦纯度仪28。所述精密过滤器25对真空泵24抽取的富氦检漏气体进行过滤。所述进气流量计26和氦纯度仪28分别对过滤后的气体进行流量和纯度监测。
37.同时参阅图4，纯化单元3包括通过管路依次连接的一级压缩泵301、冷干机302和过滤器组件303，一级压缩泵301的进气口连接球囊27的出气口。所述一级压缩泵301运行将球囊27内的富氦气体吸入冷干机302中，所述冷干机302用于对一级压缩泵301输出的富氦气体进行降温，以便于去除其中的气态水，所述过滤器组件303采用两级过滤器的形式，以便于充分去除冷干机302输出富氦气体中的小颗粒、粉尘以及水分，一级压缩泵301连接到控制单元5。
38.本实例优先选用膜分离纯化的方案。所述纯化单元3还包括依次连接在管路上的
一级膜分离纯化器304、二级压缩泵305、集气罐306、二级膜分离纯化器307和第二控制阀门309，所述二级膜分离纯化器307的尾气出口连至球囊27，第二控制阀门309连接到控制单元5。
39.所述一级膜分离纯化器304对过滤后的气体进行初次纯化，所述二级压缩泵305将一级膜分离纯化器纯化后的气体增压到工作压力并流入集气罐306内，所述集气罐306对增压后的气体进行缓冲再流入二级膜分离纯化器307。所述一级膜分离纯化器304的尾气直接排空，以便于提高一级膜分离纯化器304的出气纯度，所述二级膜分离纯化器307所输出的高纯氦气流入供气管路。所述二级膜分离纯化器307的尾气返至球囊27，以便于提高氦气回收利用率。膜分离法分离气体技术是利用有些金属膜或有机膜对某些气体组分具有选择性渗透和扩散的特性，来达到气体分离和纯化的目的。它是以膜两侧气体的分压差为推动力，通过溶解、扩散、渗透、脱附等步骤，产生组份间传递速率的差异来实现分离的。与低温冷凝吸附法、变压吸附法技术相比，由于在常温下操作，它具有能耗低、使用方便和操作弹性大等特点。
40.供气单元4用于接收纯化单元3提供的高纯氦气，并将氦气输送至锂电池检漏生产线10。供气单元4包括依次连接在管路上的供气缓冲罐44和单向阀45，单向阀45的出口连接到锂电池检漏生产线10。所述供气缓冲罐44对达标气体进行缓冲，且上游设有供气流量计43，所述供气流量计43对供气管路的达标气体进行计量。纯化单元3提纯后的高浓度氦气通过供气缓冲罐44、单向阀45在线供到n个锂电池检漏生产线10循环使用，保证提纯后的气体可以全部供到生产线，避免出现供给锂电池生产线10数量较少，高纯度氦气循环供给有剩余，导致供气缓冲罐44出现压力偏高。所述单向阀45上游设有稳压阀46，防止压力波动影响锂电池检漏生产线10运作，大大提高了供气端的稳定性。
41.作为优选，上述进气流量计26和供气流量计43选用热式质量流量控制器。
42.作为优选，所述锂电池检漏氦气回收纯化系统还包括外部的氦气气源6，氦气气源6直接与n条锂电池检漏生产线10连接，为了补充氦气在线回收纯化过程中的损耗，与供气缓冲罐44一起分别给n个锂电池检漏生产线10供气。同时，也可防止回收单元101或纯化单元102故障时，供气汇缓冲罐的氦气供应出现中断情况下，确保锂电池检漏生产线不间断运转。另外，为了防止氦气气源6反向流入供气缓冲罐44，因此在供气缓冲罐44的输出端设有单向阀45予以保护。
43.作为优选，在纯化单元3输出端设有第一氦纯度仪308和第三控制阀门310，第三控制阀门310设置在一级膜分离纯化器34和二级膜分离纯化器307的气体输出口之间的管路上，第一氦纯度仪308和第三控制阀门310均连接到控制单元5。所述二级膜分离纯化器307所输出的高纯氦气经出口第一氦纯度仪308流入供气管路，所述出口第一氦纯度仪308通过监测二级膜分离纯化器307输出的高纯氦气纯度，以便于判断第二控制阀门309和第三控制阀门310开启或者关闭。具体的，所述第一氦纯度仪308检测产品气纯度大于设定值(例如99％)，则自动开启供气第二控制阀门309，达标气体流入供气管路；若产品气纯度小于设定值(例如99％)，则开启第三控制阀门310，将不达标气体返回一级膜分离纯化器34前端重新进行提纯。
44.作为优选，在供气单元4的入口端设置有第二氦纯度仪40、第四控制阀门41和第五控制阀门42，第二氦纯度仪40和第四控制阀门41依次设置在纯化单元3的出口和供气缓冲
罐44之间，第五控制阀门42设置在纯化单元3的出口和球囊27之间，第二氦纯度仪40、第四控制阀门41和第五控制阀门42均连接到控制单元5。所述第二氦纯度仪40通过检测供气管路内的气体纯度，以便于判断第四控制阀门41和第五控制阀门42的开启或者关闭。具体的，所述第二纯度仪40对达标气体再次检测，供气管路内的氦气纯度大于设定值(例如99％)，则自动开启第四控制阀门41，所述达标气体通过供气缓冲罐44稳压供到n个锂电池检漏生产线10；若供气管路内的氦气纯度小于设定值(例如99％)，则开启第五控制阀门42，将不达标气体返回球囊27重新进行提纯。
45.需要说明的是，所述第一控制阀门20、第二控制阀门309、第三控制阀门310、第四控制阀门41、第五控制阀门42，选用电子阀门，便于根据系统的使用需求进行智能化控制。
46.为了实时获知生产线生产情况，所述控制单元5对回收单元2、纯化单元3、供气单元4进行联动控制，所述球囊27上安装有高低位传感器，所述高低位传感器连接到控制单元5，控制单元5通过信号线采集球囊27的高度，以便于控制压缩泵301的开启与关闭，从而控制整个纯化单元3的开启与关闭。所述球囊27处于高位时，纯化单元3开启，球囊27处于低位时，纯化单元3关闭。
47.本实用新型未详尽描述的技术内容均为公知技术。
48.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。