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高纯氪气和高纯氙气的充装系统的制作方法

文章出处:责任编辑:作者:人气:-发表时间:2016-10-31 10:19:00【

  气体或液体的贮存或分配装置的制造及其应用技术,一种高纯氪气高纯氙气的充装系统的制作方法,更多信息请点击:在线询价,或者拨打我们的热线电话:400-6277-838

  专利名称:一种高纯氪气和高纯氙气的充装系统的制作方法

  技术领域:一种高纯氦气和高纯氙气的充装系统技术领域[

  背景技术:

  [0001]本实用新型涉及一种气体充装装置,尤其涉及一种高纯度、少流量的高纯氪气和高纯氙气的充装系统。

 

  [0002]氪气、氙气,不仅作为保护气体广泛应用于焊接、航天技术、以及核能等各个重大工业领域中。而且在日常生活领域,其还广泛地应用于电子工业、电光源工业、气体激光器和等离子流中,如氪气、氙气可作为灯泡填充气体,有效提高灯泡的发光率、使用寿命以及稳定性;在医疗卫生领域,氪气可用于测量脑血流量,氙气还可作为一种没有副作用的深度麻醉剂、X光摄影的造影剂。并且随着工业科技不断发展,氪气、氙气发挥着越来越重要的作用。这些稀有气体具有的一些独特特性使氪、氙广泛地应用在各种工业。

 

  [0003]然而作为稀有气体,氪气、氙气在空气中的含量及其有限。氪在空气中含量仅占 1. 14X10_6,氙在空气中含量仅占0.09X10_6。而且,现有的氪气和氙气提取工艺中,空气分离设备提取的高纯氪和高纯氙的容积流量很低。以一套60000m3/H流量的O2空气分离设备为例,高纯氪和高纯氙的容积流量分别为0. 268m3/H和0. 021m3/H。氪气瓶的公称压力为15MPa,氙气瓶的公称压力为5. 5MPa。气瓶充装过程中,若气体被二次污染,将会严重影响气体的使用质量。

 

  [0004]在目前技术中,高纯度、少流量气体的充装通常采用隔膜式压缩机加压,将气体充入气瓶。由于隔膜式压缩机的最小容积流量受到一定的限制,通常在隔膜式压缩机上设置旁通管路及调压阀门,将加压后的一部分气体通过旁通管路减压后返回隔膜式压缩机的吸入口,以加大吸入口的气体容积流量。这种气瓶充装方法,不但浪费能源,而且气体会被二次污染。实用新型内容.

 

  [0005]本实用新型提供一种高纯氪气和高纯氙气的充装系统,其目的在于克服上述现有技术氪和氙气在充瓶过程中的缺陷,在高纯氪气与高纯氙气充瓶过程中,确保高纯氪气与氙气量不受损失,同时确保了高纯氪气与氙气的纯度。

 

  [0006]本实用新型一种高纯氪气和高纯氙气的充装系统通过以下技术方案实现目的

 

  [0007]—种高纯氪气和高纯氙气的充装系统,其中,包括冷冻机构;所述冷冻机构包括一个冷冻汽化瓶和一个冷冻装置;所述冷冻汽化瓶位于所述冷冻装置中;所述冷冻汽化瓶进口通过三通分别与纯氪/纯氙进气管道以及送气管道相通;所述送气管道上设有多条用于连接充气瓶的输气支管;各条所述的输气支管上均装有截止阀。高纯气体进入浸泡在冷冻装置的冷冻汽化瓶,在低温下,气体在冷冻汽化瓶内转变为固态。然后,将冷冻汽化瓶移开所述冷冻装置,并在汽化瓶的外表面适当加温,使冷冻汽化瓶内的固态介质快速汽化,并由固态至气态所产生的压差将高纯气体充入气瓶中。其中,所述冷冻汽化瓶的优先采用几何容积为2L或5L,公称压力为20MPa左右,工作温度为一 196°C至+ 60°C,材质为铝合金的汽化瓶。

 

  [0008]上述的高纯氪和高纯氙气的充装系统,其中,在每条所述输气支管上均安装有一个充气瓶;且所述充气瓶的内壁表面经过镀镍处理。

 

  [0009]上述的高纯氪气和高纯氙气的充装系统,其中,还包括真空泵,所述真空泵与所述送气管道相接。

 

  [0010]上述的高纯氪气和高纯氙气的充装系统,其中,所述的冷冻装置为装有液氮,上端开口的杜瓦容器。在常压液氮温度-196°C,而氙气的熔点-111. 9°C,沸点为(-107. 1 士3)°C ;氪气的熔点为-156. 6°C,沸点为(-152. 3士 1.0) °C。液氮的低温足以将氪气和氙气固化, 而移离液氮后,在冷冻汽化瓶表面适当加温,可使固化状态的氪气与氙气迅速汽化,而由此增加压力将气体压出,送入气体管道中,并进入各条输气支管中。

 

  [0011]上述的高纯氪气和高纯氙气的充装系统,其中,所述冷冻装置下方设有一个用于调整所述冷冻装置的位置高度的升降机。

 

  [0012]上述的高纯氪气和高纯氙气的充装系统,其中,还包括一个氪气/氙气回收机构, 所述氪气/氙气回收机构与所述送气管道相通。

 

[0013]上述的高纯氪气和高纯氙气的充装系统,其中,在送气管道上,位于所述冷冻汽化瓶与所述氪气/氙气回收机构之间,设有浓度分析测试装置。而在所述送气管12上,位于各条所述输气支管5上游(此处的上、下游,指充气过程中所述冷冻汽化瓶1中压出的气体流向顺序)还设有一个安全阀27和一个截止阀23 ;在所述的纯氪/纯氙进气管道和送气管道上分别设有压力表,作为安全设备。

 

  [0014]上述的高纯氪气和高纯氙气的充装系统,其中,还包括空气管道,所述空气管道一端为加温口,所述加温口对准所述冷冻汽化瓶的进口处;所述空气管道另一端连接气体源; 且所述空气管道上设有截止阀。所述加温口对准所述冷冻汽化瓶的进口处,连续加温。而所述的气体源可以是采用压缩机等聚集的空气,或是其他用于给所述冷冻汽化瓶的进口处加温的气体,如氮气等。

 

  [0015]上述的高纯氪气和高纯氙气的充装系统,其中,所述冷冻汽化瓶进口上装有一个接头,所述接头一端与所述冷冻汽化瓶的瓶口固定连接;另一端与所述冷冻汽化瓶的进口管道相连接。

 

  [0016]上述的高纯氪气和高纯氙气的充装系统,其中,所述接头外表面设有两段螺纹段以及两段直管段;所述的两端螺纹段与两段直管段间隔分布。

 

  [0017]采用本实用新型一种高纯氪气和高纯氙气的充装系统的优点在于

 

  [0018]1.本实用新型一种高纯氪气和高纯氙气的充装系统其利用冷冻汽化瓶中固态氪气/氙气汽化后的压力使冷冻汽化瓶中的氪气/氙气流入各个支管,再充入气瓶中,保证了氪气/氙气小容积流量进入充气瓶时,进入各个充气瓶中氪气/氙气的高纯度。

 

  [0019]2.本实用新型一种高纯氪气和高纯氙气的充装系统可通过升降机来控制直口杜瓦容器的升降,从而控制冷冻汽化瓶浸入或离开杜瓦容器,工艺操作简单;与气瓶连接的管路上设置有氪气或氙气的纯度分析测装置,保证了不纯氪及不纯氙及时回收,从而确保进入气瓶中氪气/氙气的纯度要求。

 

  [0020]图1为本实用新型高纯氪和高纯氙气的充装系统的结构示意图;

 

  [0021]图2为本实用新型高纯氪和高纯氙气的充装系统的接头的结构示意图。

 

  具体实施方式:

 

  [0022]实施例1

 

  [0023]如图1所示,本实用新型提供了一种高纯氪气和高纯氙气的充装系统,包括冷冻机构;所述冷冻机构包括一个冷冻汽化瓶1和一个冷冻装置2 ;所述冷冻装置2为一个装有液氮的液氮池。当装有纯氪气/氙气的所述冷冻汽化瓶1,浸泡在所述冷冻装置2中时,所述冷冻汽化瓶1中的纯氪气/氙气为固体状(氙气熔点-111. 9°C;氪气熔点-156. 6°C;氮气的沸点_195.8°C)。所述液氮池为一个上端开口的杜瓦容器,所述杜瓦容器包括内胆和外壳,所述内胆和外壳之间为真空绝热,这样可以有效保温。

 

  [0024]所述冷冻汽化瓶1进口通过三通与纯氪/纯氙进气管道11以及送气管道12连接相通;而所述送气管道12上设有多条输气支管5,且所述输气支管5的末端通过金属软管, 连接安装充气瓶4。所述的多个充气瓶4的内壁表面经过镀镍处理,从而更利于气体保存。 这样多个充气瓶4通过各自的输气支管5并列连接在所述送气管道12上,用于充装氪气/ 氙气;所述的纯氪/纯氙进气管道11用于向所述冷冻汽化瓶1中充入纯氪气/氙气。当装有纯氪气/氙气的所述冷冻汽化瓶1,浸泡在所述冷冻装置2中时,所述冷冻汽化瓶1中的纯氪气/氙气变为固体,当所述冷冻汽化瓶1离开所述冷冻装置2后,用凉水或温水浇淋冷冻汽化瓶1的外表面,冷冻汽化瓶1中的氪气/氙气迅速气化,从瓶中增压溢出,并由所述冷冻汽化瓶1的进口管道13进入所述送气管道12,再由各条所述输气支管5送入各个充气瓶4中。其中,在所述纯氪/纯氙进气管道11上设有截止阀22,而各条所述输气支管5上都设有截止阀21,以控制管路中纯氪/纯氙气的流动。值得注意的是,如图1所示,在所述纯氪/纯氙进气管道11以及送气管道12上各设有一个压力表82和81,其用于监控管道中压力变化,保证系统正常运行;除此之外,在所述送气管12上,位于各条所述输气支管5上游(其中,此处的上、下游,指充气过程中所述冷冻汽化瓶1中放出的气体流向顺序)还设有一个安全阀27和一个截止阀23,所述截止阀23可用于总体控制由所述冷冻汽化瓶1中通向各个所述输气支管5的氪气/纯氙的开启或关闭,而安全阀27则可防止充气过程中各根管道中超压及误操作,保证了生产作业安全。这些阀门都大大提高了本实用新型高纯氪和高纯氙气的充装系统的安全性以及操作的灵活性。

 

  [0025]本实用新型高纯氪和高纯氙气的充装系统还包括真空泵9,所述真空泵9与所述送气管道12相接,并与所冷冻汽化瓶1相通,用真空泵9和截止阀25对整个系统抽真空置换处理(一般为抽真空至5 Xl(T2I^A)。而且所述真空泵9位于所述送气管道12末端,位于各条所述输气支管5的下游,其可用于将所述冷冻汽化瓶1中的汽化后的氙气/氪气引入所述送气管道12中,并通过各条所述输气支管21进入各个气瓶4中,从而增加充气效率。 在所述真空泵进口管道上同样设有截止阀25,用于控制所述真空泵9对于各管道中气体流向的控制,增加操作灵活性。

 

  [0026]所述冷冻装置2 (图中,即为装有液氮的杜瓦容器)下方设有一个用于调整所述冷冻装置2位置高度的升降机3。所述冷冻汽化瓶1被固定,通过所述升降机3可有效控制所述冷冻装置2的高度,从而控制所述冷冻汽化瓶1进入或脱离所述冷冻装置2,以及进入所述冷冻装置2中的位置,提高操作的灵活性。

 

  [0027]在所述冷冻汽化瓶1的进口处安装了一个接头7,用于所述冷冻汽化瓶1与其进口管道13连接。如图2所示,所述接头7优选结构为,所述接头7的外表面设有两端螺纹段, 螺纹段71和螺纹段73 (其中,所述螺纹段71和螺纹段73尺寸不一定一致),以及两段直管段,直管段72和直管段74 (其中,所述直管段71和直管段73尺寸不一定一致);所述的两端螺纹段71和73与两段直管段72和74间隔分布,如图,其中位于所述接头7 —端的所述螺纹段71用于连接冷冻汽化瓶1,而位于所述接头7另一端的直管端74可以通过焊接等工艺与进口管道13相连。同时还可以选择在升降机3支架上安装一块固定板15,并在固定板 15上开设与所述接头螺纹段73结构相匹配的孔口,螺纹段73穿过固定板15上的孔口,并在所述孔口上下侧各安装一个螺母75,使所述接头7与所述固定板15固定连接,(也可直接在所述固定板15上开设与所述螺纹段73结构相匹配的螺孔,使所述接头7与固定板15 固定连接)从而将所述冷冻汽化瓶1固定。通过固定了接头7使冷冻汽化瓶1的位置被固定。

 

  [0028]使用时

 

  [0029]步骤1 气体充装前,关闭截止阀22,确保这个系统不漏后,用真空泵9和截止阀 25对整个系统抽真空置换处理(一般为抽真空至5 X I(T2Pa);

 

  [0030]步骤2 将所述的冷冻装置2内充满液氮,用升降机3将冷冻装置2至适当的高度, 保证冷冻汽化瓶1 (所述冷冻汽化瓶1采用2L或5L,公称压力为20MPa,采用铝合金制成) 全部浸泡在液氮中;

 

  [0031]步骤3 打开截止阀22,关闭截止阀23,纯氪/纯氙经过截止阀22和纯氪/纯氙进气管道11进入冷冻汽化瓶1中,在液氮的低温下它们转变为固态,当进口纯氪/纯氙进气管道11的压力下降趋于零(压力表82),并注意观察冷冻装置2中的液氮沸腾现象停止, 说明冷冻汽化瓶1内全部为固态氪或固态氙,应停止导入氪气或氙气;

 

  [0032]步骤4 打开截止阀23,用升降机3移去冷冻装置2,采用凉水或温水浇淋冷冻汽化瓶1的外壁表面,使冷冻汽化瓶内的固态氪/氙快速汽化,经过截止阀23,送气管道12, 再分别经过截止阀21、输气支管5后进入气瓶4。监控压力表81,显示所述充气瓶的压力至一定值(如氪气瓶压力至15MPa,氙气瓶压力至5. 5MPa时),冷冻汽化瓶1应停止汽化。

 

  [0033]实施例2

 

  [0034]在实施例1的基础上增加一个氪气/氙气回收机构10,用于回收管道中纯度不达标的氪气/氙气。如图,所述氪气/氙气回收机构10与所述送气管12相通,且所述回收机构10优选安装在所述多条输气管道5的下游。在所述送气管道12上,在所述冷冻汽化瓶 1与所述氪气/氙气回收机构10之间设有浓度分析测点6,所述浓度分析测点6上连接送气管道12中氙气/氪气的浓度分析测试装置,用于测试进入各条所述输气支管4中的氪气 /氙气的浓度,若是所述送气管道12中的气体浓度不合格,则将所述送气管道12中的气体引入所述氪气/氙气回收机构10中。同样,在所述氪气/氙气回收机构10的进口管道处设有截止阀对。

 

  [0035]使用时,在上述实施例1的步骤4中,当所述冷冻汽化瓶1中的固态氙/氪气进入所述送气管道12中时,经过所述浓度分析测点6时,检测得氪气/氙气纯度达到要求的,则将气体进入各条输气支管5中。若是浓度不合格,则打开截止阀M,将浓度不达标的氪气/氙气送入所述氪气/氙气回收机构10中。而且在整个充气完成后,将管道中多余的气体同样可以送入所述氪气/氙气回收机构10中。

 

  [0036]实施例3

 

  [0037]在实施例1或2的基础上,在所述高纯氪和高纯氙气的充装系统中,增加空气管道 14,所述空气管道14 一端为加温口 16,另一端连接气体源;所述管道14的加温口 16对准 (注意,并不固定连接)所述冷冻汽化瓶1的进口处,其可对所述冷冻汽化瓶1的进口处连续加温,从而防止冷冻汽化瓶1的瓶口附近被冻;所述空气管道14另一端连接气体源,用于引入常温空气或氮气。在所述空气管道14上设有截止阀,用于控制空气或氮气通入。

 

  [0038]使用是,在所述实施例1的使用过程的步骤3与4中,打开所述空气管道14的截止阀沈,将常温空气或氮气对着冷冻汽化瓶1的进口附近连续加温。

 

  [0039]以上对本实用新型的具体实施例进行了详细描述,但其只是作为范例,本实用新型并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言,任何对本实用新型进行的等同修改和替代也都在本实用新型的范畴之中。因此,在不脱离本实用新型的宗旨和范围下所作的等同变换和修改,都应涵盖在本实用新型的范围内。

 

  权利要求:

 

  1.一种高纯氪气和高纯氙气的充装系统,其特征在于,包括冷冻机构;所述冷冻机构包括一个冷冻汽化瓶和一个冷冻装置;所述冷冻汽化瓶位于所述冷冻装置中;所述冷冻汽化瓶进口通过三通分别与纯氪/纯氙进气管道以及送气管道相通;所述送气管道上设有多条用于连接充气瓶的输气支管;各条所述的输气支管上均装有截止阀。

 

  2.根据权利要求1所述的高纯氪气和高纯氙气的充装系统,其特征在于,在每条所述输气支管上均安装有一个充气瓶;且所述充气瓶的内壁表面经过镀镍处理。

 

  3.根据权利要求1所述的高纯氪气和高纯氙气的充装系统,其特征在于,还包括真空泵,所述真空泵与所述送气管道相接。

 

  4.根据权利要求1所述的高纯氪气和高纯氙气的充装系统,其特征在于,所述的冷冻装置为装有液氮,上端开口的杜瓦容器。

 

  5.根据权利要求1所述的高纯氪气和高纯氙气的充装系统,其特征在于,所述冷冻装置下方设有一个用于调整所述冷冻装置的位置高度的升降机。

 

  6.根据权利要求1所述的高纯氪气和高纯氙气的充装系统,其特征在于,还包括一个氪气/氙气回收机构,所述氪气/氙气回收机构与所述送气管道相通。

 

  7.根据权利要求1所述的高纯氪气和高纯氙气的充装系统,其特征在于,在送气管道上,位于所述冷冻汽化瓶与所述氪气/氙气回收机构之间,设有浓度分析测试装置。

 

  8.根据权利要求1所述的高纯氪气和高纯氙气的充装系统,其特征在于,还包括空气管道,所述空气管道一端为加温口,所述加温口对准所述冷冻汽化瓶的进口处;所述空气管道另一端连接气体源;且所述空气管道上设有截止阀。

 

  9.根据权利要求1所述的高纯氪气和高纯氙气的充装系统,其特征在于,所述冷冻汽化瓶进口上装有一个接头,所述接头一端与所述冷冻汽化瓶的瓶口固定连接;另一端与

所述冷冻汽化瓶的进口管道相连接。10.根据权利要求9所述的高纯氪气和高纯氙气的充装系统,其特征在于,所述接头外表面设有两段螺纹段以及两段直管段;所述的两端螺纹段与两段直管段间隔分布。

 

  专利摘要:

 

  本实用新型提供了一种高纯氪气和高纯氙气的充装系统,其中,包括冷冻机构;所述冷冻机构包括一个冷冻汽化瓶和一个冷冻装置;所述冷冻汽化瓶位于所述冷冻装置中;所述冷冻汽化瓶进口通过三通分别与纯氪/纯氙进气管道以及送气管道相通;所述送气管道上设有多根用于连接充气瓶的输气支管;各条所述的输气支管上均装有截止阀。本实用新型一种高纯氪气和高纯氙气的充装系统其利用冷冻汽化瓶中固态氪气/氙气汽化后增加的压力将冷冻汽化瓶中的氪气/氙气压送至各个输气支管,再充入气瓶中,从而保证了在氪气/氙气小容积流量时,进入各个充气瓶中氪气/氙气的高纯度。