Устройство для осушки газов Советский патент 1980 года по МПК B01D53/26 G05D27/00 

1

Изобретение относится к технике осушки газов, а точнее, к электрохимическим сУсу шитёлям, и может быть использовано для получения эталонных по содержанию влаги газов, для получения защитной среды при производстве полупроводниковых эЛемёнтов и электронных приборов.

Известно устройство для осушки газов, содержащее корпус с каналом, имеющим от- верстие для ввода осушаемогО И выхода Шр шенного потоков, два электрода,распотгбЖёНных внутри канала: один из электродов является анодом, другой - катодом, гигроскопическое вещество, покрывающее ШВерТ ность канала, и источник питания 1.

Недостатком устройства является то, что при его использовании нельзя получИТЬТаз с высокой степенью осушки и удалять катодный или анодный продукты электролиза кислород и водород из осушенного газа.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для осушки тазов, содержащее электрохимическую ячейку, выполненную в виде трубки с закрепленными на ее внутренней поверхности тремя электродами, покрытыми сорбентом, источник питания, газосборник и газовую схему 2.

Недостатком устройства является низкая величина степени осущки, а загрязнение осушенного газа примесью кислорода J или водорода требует дополнительных затрат на их очистку. Кроме того, это устройство не позволяет регулировать степень осушки и автоматически ее поддерживать пос тоянной в процессе работы независимо от

изменения концентрации и расхода осушен0 ного газа. Все это понижает эффективность и надежность процесса осушки, качество осушенного газа и требует дополнительных затрат на удаление катодного или анодного продуктов элёкт ролйза из осушенного газа

Цель изобретения - повышение чистоты бсущенного газа и надежности работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено второй электрохимической ячейкой с тремя электродами, включенной в газовую схему параллельно первой, четырьмя электромагнитными клапанами, двумя задатчиками, усилителем и реле с даул яконтактами, п -fлектршагнитнйё KJiianSHbr paсполижетг на входе газовой схемы, а третий и четвертый - йа входе в газосборник, задйтчики соединены между собой и;связаны с усилителем, источником питания, электродами и контак1гами реле, выход усилителя связан со входом реле, а управляющие входы электромаг, нйтных клапанов -- со вторым контактом реле, при этом отношение диаметра канал ячеек к их длине равно 1:10, а отношение диаметра первого электрода к диаметру второго электрода в ячейках- 1:2,5. На чертеже представлена блок-схема устройства для оСушкИ газов. , Устройство содержит четыре попарно каг- П1ереключающиеся элвктроТйатнйТйЫХ югапа на 1, 2 и 3, 4 и две параллельно включен ные в газовую схему электро,щмические чейки 5 и 6. В корпусе ячеек, изготовленных например, из стекла, на поверхности каналов 7 и 8 закреплены по три электрода 9, 10, 11 и 12, 13, 14. Диаметры электродов 9 и 12 к диаметрам электродов 10, 11 и 13, 14 выполн«ены в отношении 1:2,5, а диаметры каналов .7 и 8 ячеек 5 и 6 к их длиV, ;Д§ выполнены в отношении 1:10. На элект и поверхносгь саналов сорбент 15, 16 (например, фосфорный ангидрид). Электроды 9, И и 12, 14 непосредственно соединены с источником питания 17. Мостовая схема, рбразо;ванна11 элёктродами 11, 14 и двумя задатчиками 18, 19, одной диагоналыб подключена к источнику питания 17,а другой - к усилителю 20. Выход усилителя 20 п6дсОёдй йГёМ й рёЛе 21, к первому и второму 22 и 23 которого подключены цепи пйтанйя электродов 10, 13 и попарно переключающихся элект ромжнитныхклапанов Г, 2 и 37 4. Устройство работает следующим образом, При Первичном включении или после Длительного перерыва в работе устройство подП готавливается к осушке без подачи осушаемого газа. С этой целью источник питания 17 включается в сеть. Напряжение постоянного .., величиной 70-80 В подается на элект роды 12, 13, 14 и 9, 11 ячеек 5 и 6. При этом стрелки двух задатчиков 18 и 19 уста навливаются в положение «cyiiika ячеек, при котором исключается срабат Званйё еле 91 1 . Под действием приложенного напряжения путем электролиза осуществляется сушка сорбента 16 на участке электрода 12 ячейки 6 и сорбента 15 на участке расположения электрода 11 ячейки 5. - - IS Через 15-20 мин стрелки задатчиков и 19 устанавливаются в положение «сушка газа на риску с требуемой величиной стё.. п еН1Г ОСушкй, а на вход осушителя подается осушаемый газ. Газ проходит через первык клапан 1. В канале 7 ячейки 5 газ осушается за счет поглощения влаги сорбентом Г5, и Основная .-.,,..-.....-..,.-...,--,J.;, его часть направляется к потребителю, а малая его часть подается на выход ячейки 6 для удаления продуктов электролиза из газовой схемы и ускорения подготовки ячейки 6 для работы в режиме сущки. Эта часть осушенного газа через второй клапаи 2 поступает в газосборник (на черте; ке не показан) и может использоваться там, где примеси кислорода и водорода не мешают ведению какого-либо процесса. Следует заметить что первый цикл работы ячейки 5 в режиме сушки, а ячейки 6 в режиме электролиза составляет небольшой промежуток времени, так как в период подготовки устройства к работе напряжение на электроде 10 отсутствует, поэтому сорбент 15 на участке расположения электрода 10 увлажнен, и влага, поступающая вместе с осушаемым потоком, будет не, полностью поглощаться на этом участке, а начнет пер1еноситься дальше на участок расположения электрода 11, где 1Т оглощается и подвергается электролизу. При этом ток электролиза, возрастая по мере увеличения проскока влаги на участок электрода 11, вызывает разбаланс мостовой схемы, образованной задатчиками 18 и 19 и электродами 11 и 14, сигнал рассогласования который подается на вход усилителя 20. При достижении величины проскока влаги на участок электрода 11, равной заданной величине степени осушки газа, реле 21 срабатывает и своими контактами 22 и 23 подключает напряжение постоянного тока к электроду 10 ячейки 5 и клапаном 3 и 4 и снимает напряжение с электрода 13 ячейки 6 и клапанов 1 и 2. При 3TOf4, подготовленная ячейка 6 начинает работать в режиме сушки, а ячейка 5 -в режиме электролиза. Клапаны 3 и 4 открываются, а 1 и 2 закрываются, тем самым осущаемый поток подается на вход ячейки 6, а малая часть осушенного газа с выхода ячейки 6 - на выход ячейки 5. Таким образом, ячейки автоматически переключаются с режима сушки на режим электролиза. При этом изменения расхода осушаемого газа или концентрации влаги в нем приводят к соответствующим изменениям продолжительности работы ячеек и их длины в отноигении 1:10 об еспечивает полноту извлечения влаги из осушае мого газа при линейной скорости через ячейку 35- 40 см/с, а выполнение диаметров электродов 9, 12 идиамеТров электродов 10, 11 и 13, 14 в отношении 1:2,5 обеспечивает завихрение осушаемого потока, тем самым повышается интенсивность поглощения влаги сорбенВведение дополнительно второй электрохимической ячейки, третьих электродов и средств переклкэчения газовых потоков и напряжения позволяет вести процесс осушки газа в автоматическом режиме и за счет этого повысить экономичность и степень