气体干燥器的制作方法

本实用新型涉及空气质量监测领域，尤其涉及一种气体干燥器。

背景技术：

近年来，随着工业发展和城市化进程的不断加快，大气污染情况不断加剧。大气污染监测和治理是目前最重要、最紧迫的事情。对于污染治理，监测技术首当其冲。准确和适用范围广的大气监测方法可以达到事半功倍的效果。

目前的大气监测设备主要为颗粒物和气态污染物监测仪。因为颗粒物具有吸湿特性，吸湿后颗粒物的体积和重量都极大增加。因而各种原理的颗粒物监测仪的测量准确性都受到湿度的极大影响。同时，大多数原理的气态污染物监测仪也对湿度敏感。市场上的nafion干燥管虽然可以一定程度上对进样气体进行除湿，但是除湿效率较低，只能将相对湿度降低20％～30％。对于高湿环境下使用以及测量精度要求较高的颗粒物及气态污染物监测仪来说，目前的干燥管还难以达到所要求的除湿效果。

本实用新型介绍了一种气体干燥器，具备非常高的除湿效率，比目前市场上的干燥管提高数倍。本实用新型气体干燥器可以用于环境监测中颗粒物及气态污染物样气处理，也可以用于其他领域。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本实用新型提供了一种气体干燥器，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本实用新型的一个方面，提供了一种气体干燥器，包括：

壳体；

质子交换膜，为筒形结构；样气在所述质子交换膜内定向流通，对样气进行干燥处理；

反吹气路通道，为所述壳体和所述质子交换膜间的腔体结构；反吹气体在所述反吹气路通道的流动方向与所述样气在所述质子交换膜内的流动方向相反；

导流装置，设置于所述反吹气路通道内，所述导流装置导流反吹气体在所述反吹气路通道内沿螺旋向流动。

在本实用新型的一些实施例中，所述导流装置包括：

螺旋导流架，套设于所述质子交换膜外，且位于所述反吹气路通道内。

在本实用新型的一些实施例中，所述导流装置包括：

至少一片导流片，沿螺旋向分布于所述壳体内表面。

在本实用新型的一些实施例中，还包括：

进气管，所述进气管第一端与所述质子交换膜第一端相连；

出气管，所述出气管第一端与所述质子交换膜第二端相连；

第一密封件，套设于所述进气管第一端，且所述进气管第一端与所述第一密封件相连；

第二密封件，套设于所述出气管第一端，且所述出气管第一端与所述第二密封件相连。

在本实用新型的一些实施例中，还包括：

反吹进气口，与所述反吹气路通道相贯通；

反吹出气口，与所述反吹气路通道相贯通。

在本实用新型的一些实施例中，还包括：

交换膜支撑架，套设于所述质子交换膜内，用于支撑所述质子交换膜。

在本实用新型的一些实施例中，所述螺旋导流架的截面为矩形、圆形和椭圆形中任一种。

在本实用新型的一些实施例中，所述交换膜支撑架的截面为圆形或椭圆。

在本实用新型的一些实施例中，所述质子交换膜的截面为圆形或椭圆；所述壳体的截面为圆形或椭圆。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本实用新型气体干燥器至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：

(1)本实用新型在反吹导流通道内设置导流装置，反吹气路沿螺旋向流动，使反吹气流均匀通过质子交换膜，增加了反吹气与质子交换膜接触位置流速。

(2)本实用新型中螺旋式反吹气路，增加了反吹有效长度，增加了反吹气停留时间。

(3)本实用新型中螺旋反吹气流从下至上湿度逐渐增加，严格满足了样气与反吹气体之间湿度差的稳定。

附图说明

图1为本实用新型实施例气体干燥器的结构示意图。

图2为图1中交换膜支撑架的结构示意图。

图3a为螺旋导流架的结构示意图。

图3b为螺旋导流架的结构示意图。

图3c为螺旋导流架的结构示意图。

图4a为本实用新型实施例气体干燥器的俯视结构示意图。

图4b为本实用新型实施例气体干燥器的俯视结构示意图。

【附图中本实用新型实施例主要元件符号说明】

101-进气管；

102-第一密封件；

201-出气管；

202-第二密封件；

301-交换膜支撑架；

302-质子交换膜；

303-螺旋导流架；

304-壳体；

305-反吹出气口；

306-反吹进气口；

a-样气流动方向；

b-反吹气体流动方向。

具体实施方式

本实用新型提供了一种气体干燥器，包括：壳体、质子交换膜、反吹气路通道和导流装置，质子交换膜为筒形结构，样气在质子交换膜内定向流通，对样气进行干燥处理；反吹气路通道为壳体和质子交换膜间的腔体结构，反吹气体在反吹气路通道的流动方向与样气在质子交换膜内的流动方向相反；导流装置设置于反吹气路通道内，导流装置导流反吹气体在反吹气路通道内沿螺旋向流动。本实用新型能够有效提高除湿效率，可广泛应用于环境监测中颗粒物及气态污染物样气处理等领域。

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。

本实用新型某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本实用新型的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本实用新型满足适用的法律要求。

本实用新型提供了一种气体干燥器，包括：壳体、质子交换膜、反吹气路通道、导流装置、进气管、出气管、第一密封件、第二密封件、反吹进气口、反吹出气口和交换膜支撑架。质子交换膜为筒形结构，样气在质子交换膜内定向流通，对样气进行干燥处理。反吹气路通道为壳体和质子交换膜间的腔体结构，反吹气体在反吹气路通道的流动方向与样气在质子交换膜内的流动方向相反。导流装置设置于反吹气路通道内，导流装置导流反吹气体在反吹气路通道内沿螺旋向流动。进气管第一端与质子交换膜第一端相连；出气管第一端与质子交换膜第二端相连；第一密封件套设于进气管第一端，且进气管第一端与第一密封件相连；第二密封件套设于出气管第一端，且出气管第一端与第二密封件相连。反吹进气口与反吹气路通道相贯通；反吹出气口与反吹气路通道相贯通；反吹气体的进气方向与样气的进气方向相反。交换膜支撑架套设于质子交换膜内，用于支撑质子交换膜。

具体在本实用新型的第一个示例性实施例中，提供了一种气体干燥器。本实施例中，导流装置选用螺旋导流架303。如图1所示，包括：进气管101、第一密封件102、出气管201、第二密封件202、质子交换膜302、交换膜支撑架301、螺旋导流架303、壳体304、反吹进气口306，反吹出气口305。其中，交换膜支撑架301为纵向笼形结构，以减少对样气的阻流，如图2所示。为防止对样气的吸附及污染，进气管101，第一密封件102、出气管201、第二密封件202和交换膜支撑架301优选材料为不锈钢和ptfe材质。

质子交换膜302是软性材料，具体可以选用聚四氟乙烯和全氟-3，6-二环氧-4-甲基-7-癸烯-硫酸的共聚物薄膜材料。由交换膜支撑架301和螺旋导流架303夹持固定，以避免质子交换膜302塌陷、黏连或过度扩张，影响样气流量及对样品的吸附。

螺旋导流架303设置在外壳304和质子交换膜302间，并且与两者接触部分通过压力或粘胶密封。这样螺旋导流架303的空挡部分就变成螺旋形导通的气路。反吹气流从底部反吹进气口306进入反吹气路通道，然后盘旋向上流动，最终从反吹出气口305流出。质子交换膜302圆筒内部的样气自上而下流动，质子交换膜302圆筒外部的反吹气流自下而上，两者逆向。样气在质子交换膜内定向流动，样气的湿度越来越低。反吹气体在反吹气路通道的流动方向流动，反吹气体的湿度越来越高。样气与反吹气体之间维持稳定的湿度差。

进气管101和第一密封件102固定相连，且进气管101通过第一密封件102进行密封。出气管201和第二密封件202固定相连，且出气管201通过第二密封件202进行密封。交换膜支撑架301在最内侧，筒型质子交换膜302套设于交换膜支撑架301上，然后再在质子交换膜302上套设螺旋导流架303，最后壳体304套到螺旋导流架303上。螺旋导流架303分别与壳体304和质子交换膜302接触部分靠压力和/或粘胶进行固定。反吹进气口306、反吹出气口305与壳体304相连，且内部导通。反吹进气口306和反吹出气口305对应螺旋导流架303的螺旋空挡。这样反吹气体进入壳体304后将沿螺旋气路盘旋上升，并从反吹出气口305流出。壳体304、螺旋导流架303、质子交换膜302和交换膜支撑架301四个部件安装到一起后，再插入样气进出气密封部件(包括，进气管101、第一密封件102、出气管201和第二密封件202)。密封方式可以是胶粘或用胶垫压紧密封。连接位置严格密封，并需要保证样气进气与出气以及质子交换膜筒内部的良好导通，并保证质子交换膜302内外隔离，没有气流通过。

需要说明的是，螺旋导流架303可以有不同形式，其截面可以为方形，圆形，椭圆形等。

如图3a所示，螺旋导流架303的截面为方形。螺旋导流架303的截面为方形，对于壳体304和质子交换膜302的支撑作用最好，适合于样气和反吹气体之间压差过大的情况，但是螺旋导流架303与质子交换膜302之间的接触面积过大，减少了质子交换膜302有效除湿反应面积。如图3b所示，螺旋导流架303的截面为圆形。图3c所示，螺旋导流架303的截面为椭圆形。截面为椭圆形的螺旋导流架303与质子交换膜302之间的接触面积最小，除湿反应面积则最大，但是质子交换膜302承受压强较大。设计时，可根据样气与反吹气体之间的气压差和所要求的除湿效率来调整螺旋导流架303的形状。

还需要进一步说明的是，螺旋导流架的螺距和匝数不限定，在反吹流量能够保证的情况可以采用更小螺距和更多匝数。

更优的，筒型质子交换膜302、交换膜支撑架301、螺旋导流架303和壳体304也可以由圆筒型改为椭圆筒型。即纵向截面由同心圆型改为同心椭圆形。如图4a所示，筒型质子交换膜302、交换膜支撑架301、螺旋导流架303和壳体304均为圆筒型。如图4b所示，筒型质子交换膜302、螺旋导流架303和壳体304为椭圆筒型，交换膜支撑架301为圆筒型。椭圆筒型的质子交换膜302筒内部纵向截面积更小，样气与质子交换膜302之间的距离更小，因而除湿效率也更高。

在本实用新型的第二个示例性实施例中，提供了一种气体干燥器。与第一实施例的气体干燥器相比，本实施例气体干燥器的区别在于：导流装置选用导流片，将导流片沿螺旋向分布于壳体的内表面。具体导流片的个数可以为一个，也可以为多个均匀分布。

为了达到简要说明的目的，上述第一实施例中任何可作相同应用的技术特征叙述皆并于此，无需再重复相同叙述。

至此，已经结合附图对本实用新型实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。

依据以上描述，本领域技术人员应当对本实用新型气体干燥器有了清楚的认识。

综上，本实用新型提供一种具有高除湿效率的气体干燥器，可广泛应用于环境监测中颗粒物及气态污染物样气处理等领域。

还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本实用新型的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本实用新型的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。

再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。

类似地，应当理解，为了精简本实用新型并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本实用新型的示例性实施例的描述中，本实用新型的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本实用新型要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本实用新型的单独实施例。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。