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氣體或液體的貯存或分配裝置的制造及其應用技術，一種高純氪氣和高純氙氣的充裝系統的制作方法,更多信息請撥打我們的服務電話：17371457003
專利名稱：一種高純氪氣和高純氙氣的充裝系統的制作方法
技術領域：一種高純氦氣和高純氙氣的充裝系統技術領域[
背景技術：
[0001]本實用新型涉及一種氣體充裝裝置，尤其涉及一種高純度、少流量的高純氪氣和高純氙氣的充裝系統。
[0002]氪氣、氙氣，不僅作為保護氣體廣泛應用于焊接、航天技術、以及核能等各個重大工業領域中。而且在日常生活領域，其還廣泛地應用于電子工業、電光源工業、氣體激光器和等離子流中，如氪氣、氙氣可作為燈泡填充氣體，有效提高燈泡的發光率、使用壽命以及穩定性；在醫療衛生領域，氪氣可用于測量腦血流量，氙氣還可作為一種沒有副作用的深度麻醉劑、X光攝影的造影劑。并且隨著工業科技不斷發展，氪氣、氙氣發揮著越來越重要的作用。這些稀有氣體具有的一些獨特特性使氪、氙廣泛地應用在各種工業。
[0003]然而作為稀有氣體，氪氣、氙氣在空氣中的含量及其有限。氪在空氣中含量僅占 1. 14X10_6，氙在空氣中含量僅占0.09X10_6。而且，現有的氪氣和氙氣提取工藝中，空氣分離設備提取的高純氪和高純氙的容積流量很低。以一套60000m3/H流量的O2空氣分離設備為例，高純氪和高純氙的容積流量分別為0. 268m3/H和0. 021m3/H。氪氣瓶的公稱壓力為15MPa,氙氣瓶的公稱壓力為5. 5MPa。氣瓶充裝過程中，若氣體被二次污染，將會嚴重影響氣體的使用質量。
[0004]在目前技術中，高純度、少流量氣體的充裝通常采用隔膜式壓縮機加壓，將氣體充入氣瓶。由于隔膜式壓縮機的最小容積流量受到一定的限制，通常在隔膜式壓縮機上設置旁通管路及調壓閥門，將加壓后的一部分氣體通過旁通管路減壓后返回隔膜式壓縮機的吸入口，以加大吸入口的氣體容積流量。這種氣瓶充裝方法，不但浪費能源，而且氣體會被二次污染。實用新型內容.
[0005]本實用新型提供一種高純氪氣和高純氙氣的充裝系統，其目的在于克服上述現有技術氪和氙氣在充瓶過程中的缺陷，在高純氪氣與高純氙氣充瓶過程中，確保高純氪氣與氙氣量不受損失，同時確保了高純氪氣與氙氣的純度。
[0006]本實用新型一種高純氪氣和高純氙氣的充裝系統通過以下技術方案實現目的
[0007]—種高純氪氣和高純氙氣的充裝系統，其中，包括冷凍機構；所述冷凍機構包括一個冷凍汽化瓶和一個冷凍裝置；所述冷凍汽化瓶位于所述冷凍裝置中；所述冷凍汽化瓶進口通過三通分別與純氪/純氙進氣管道以及送氣管道相通；所述送氣管道上設有多條用于連接充氣瓶的輸氣支管；各條所述的輸氣支管上均裝有截止閥。高純氣體進入浸泡在冷凍裝置的冷凍汽化瓶，在低溫下，氣體在冷凍汽化瓶內轉變為固態。然后，將冷凍汽化瓶移開所述冷凍裝置，并在汽化瓶的外表面適當加溫，使冷凍汽化瓶內的固態介質快速汽化，并由固態至氣態所產生的壓差將高純氣體充入氣瓶中。其中，所述冷凍汽化瓶的優先采用幾何容積為2L或5L，公稱壓力為20MPa左右，工作溫度為一 196°C至+ 60°C，材質為鋁合金的汽化瓶。
[0008]上述的高純氪和高純氙氣的充裝系統，其中，在每條所述輸氣支管上均安裝有一個充氣瓶；且所述充氣瓶的內壁表面經過鍍鎳處理。
[0009]上述的高純氪氣和高純氙氣的充裝系統，其中，還包括真空泵，所述真空泵與所述送氣管道相接。
[0010]上述的高純氪氣和高純氙氣的充裝系統，其中，所述的冷凍裝置為裝有液氮，上端開口的杜瓦容器。在常壓液氮溫度-196°C，而氙氣的熔點-111. 9°C，沸點為(-107. 1 士3)°C ；氪氣的熔點為-156. 6°C，沸點為(-152. 3士 1.0) °C。液氮的低溫足以將氪氣和氙氣固化， 而移離液氮后，在冷凍汽化瓶表面適當加溫，可使固化狀態的氪氣與氙氣迅速汽化，而由此增加壓力將氣體壓出，送入氣體管道中，并進入各條輸氣支管中。
[0011]上述的高純氪氣和高純氙氣的充裝系統，其中，所述冷凍裝置下方設有一個用于調整所述冷凍裝置的位置高度的升降機。
[0012]上述的高純氪氣和高純氙氣的充裝系統，其中，還包括一個氪氣/氙氣回收機構， 所述氪氣/氙氣回收機構與所述送氣管道相通。
[0013]上述的高純氪氣和高純氙氣的充裝系統，其中，在送氣管道上，位于所述冷凍汽化瓶與所述氪氣/氙氣回收機構之間，設有濃度分析測試裝置。而在所述送氣管12上，位于各條所述輸氣支管5上游(此處的上、下游，指充氣過程中所述冷凍汽化瓶1中壓出的氣體流向順序)還設有一個安全閥27和一個截止閥23 ；在所述的純氪/純氙進氣管道和送氣管道上分別設有壓力表，作為安全設備。
[0014]上述的高純氪氣和高純氙氣的充裝系統，其中，還包括空氣管道，所述空氣管道一端為加溫口，所述加溫口對準所述冷凍汽化瓶的進口處；所述空氣管道另一端連接氣體源； 且所述空氣管道上設有截止閥。所述加溫口對準所述冷凍汽化瓶的進口處，連續加溫。而所述的氣體源可以是采用壓縮機等聚集的空氣，或是其他用于給所述冷凍汽化瓶的進口處加溫的氣體，如氮氣等。
[0015]上述的高純氪氣和高純氙氣的充裝系統，其中，所述冷凍汽化瓶進口上裝有一個接頭，所述接頭一端與所述冷凍汽化瓶的瓶口固定連接；另一端與所述冷凍汽化瓶的進口管道相連接。
[0016]上述的高純氪氣和高純氙氣的充裝系統，其中，所述接頭外表面設有兩段螺紋段以及兩段直管段；所述的兩端螺紋段與兩段直管段間隔分布。
[0017]采用本實用新型一種高純氪氣和高純氙氣的充裝系統的優點在于
[0018]1.本實用新型一種高純氪氣和高純氙氣的充裝系統其利用冷凍汽化瓶中固態氪氣/氙氣汽化后的壓力使冷凍汽化瓶中的氪氣/氙氣流入各個支管，再充入氣瓶中，保證了氪氣/氙氣小容積流量進入充氣瓶時，進入各個充氣瓶中氪氣/氙氣的高純度。
[0019]2.本實用新型一種高純氪氣和高純氙氣的充裝系統可通過升降機來控制直口杜瓦容器的升降，從而控制冷凍汽化瓶浸入或離開杜瓦容器，工藝操作簡單；與氣瓶連接的管路上設置有氪氣或氙氣的純度分析測裝置，保證了不純氪及不純氙及時回收，從而確保進入氣瓶中氪氣/氙氣的純度要求。
[0020]圖1為本實用新型高純氪和高純氙氣的充裝系統的結構示意圖；
[0021]圖2為本實用新型高純氪和高純氙氣的充裝系統的接頭的結構示意圖。
具體實施方式：
[0022]實施例1
[0023]如圖1所示，本實用新型提供了一種高純氪氣和高純氙氣的充裝系統，包括冷凍機構；所述冷凍機構包括一個冷凍汽化瓶1和一個冷凍裝置2 ；所述冷凍裝置2為一個裝有液氮的液氮池。當裝有純氪氣/氙氣的所述冷凍汽化瓶1，浸泡在所述冷凍裝置2中時，所述冷凍汽化瓶1中的純氪氣/氙氣為固體狀(氙氣熔點-111. 9°C;氪氣熔點-156. 6°C;氮氣的沸點_195.8°C)。所述液氮池為一個上端開口的杜瓦容器，所述杜瓦容器包括內膽和外殼，所述內膽和外殼之間為真空絕熱，這樣可以有效保溫。
[0024]所述冷凍汽化瓶1進口通過三通與純氪/純氙進氣管道11以及送氣管道12連接相通；而所述送氣管道12上設有多條輸氣支管5，且所述輸氣支管5的末端通過金屬軟管， 連接安裝充氣瓶4。所述的多個充氣瓶4的內壁表面經過鍍鎳處理，從而更利于氣體保存。 這樣多個充氣瓶4通過各自的輸氣支管5并列連接在所述送氣管道12上，用于充裝氪氣/ 氙氣；所述的純氪/純氙進氣管道11用于向所述冷凍汽化瓶1中充入純氪氣/氙氣。當裝有純氪氣/氙氣的所述冷凍汽化瓶1，浸泡在所述冷凍裝置2中時，所述冷凍汽化瓶1中的純氪氣/氙氣變為固體，當所述冷凍汽化瓶1離開所述冷凍裝置2后，用涼水或溫水澆淋冷凍汽化瓶1的外表面，冷凍汽化瓶1中的氪氣/氙氣迅速氣化，從瓶中增壓溢出，并由所述冷凍汽化瓶1的進口管道13進入所述送氣管道12，再由各條所述輸氣支管5送入各個充氣瓶4中。其中，在所述純氪/純氙進氣管道11上設有截止閥22，而各條所述輸氣支管5上都設有截止閥21，以控制管路中純氪/純氙氣的流動。值得注意的是，如圖1所示，在所述純氪/純氙進氣管道11以及送氣管道12上各設有一個壓力表82和81，其用于監控管道中壓力變化，保證系統正常運行；除此之外，在所述送氣管12上，位于各條所述輸氣支管5上游(其中，此處的上、下游，指充氣過程中所述冷凍汽化瓶1中放出的氣體流向順序)還設有一個安全閥27和一個截止閥23，所述截止閥23可用于總體控制由所述冷凍汽化瓶1中通向各個所述輸氣支管5的氪氣/純氙的開啟或關閉，而安全閥27則可防止充氣過程中各根管道中超壓及誤操作，保證了生產作業安全。這些閥門都大大提高了本實用新型高純氪和高純氙氣的充裝系統的安全性以及操作的靈活性。
[0025]本實用新型高純氪和高純氙氣的充裝系統還包括真空泵9，所述真空泵9與所述送氣管道12相接，并與所冷凍汽化瓶1相通，用真空泵9和截止閥25對整個系統抽真空置換處理(一般為抽真空至5 Xl(T2I^A)。而且所述真空泵9位于所述送氣管道12末端，位于各條所述輸氣支管5的下游，其可用于將所述冷凍汽化瓶1中的汽化后的氙氣/氪氣引入所述送氣管道12中，并通過各條所述輸氣支管21進入各個氣瓶4中，從而增加充氣效率。 在所述真空泵進口管道上同樣設有截止閥25，用于控制所述真空泵9對于各管道中氣體流向的控制，增加操作靈活性。
[0026]所述冷凍裝置2 (圖中，即為裝有液氮的杜瓦容器)下方設有一個用于調整所述冷凍裝置2位置高度的升降機3。所述冷凍汽化瓶1被固定，通過所述升降機3可有效控制所述冷凍裝置2的高度，從而控制所述冷凍汽化瓶1進入或脫離所述冷凍裝置2，以及進入所述冷凍裝置2中的位置，提高操作的靈活性。
[0027]在所述冷凍汽化瓶1的進口處安裝了一個接頭7，用于所述冷凍汽化瓶1與其進口管道13連接。如圖2所示，所述接頭7優選結構為，所述接頭7的外表面設有兩端螺紋段， 螺紋段71和螺紋段73 (其中，所述螺紋段71和螺紋段73尺寸不一定一致)，以及兩段直管段，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)；所述的兩端螺紋段71和73與兩段直管段72和74間隔分布，如圖，其中位于所述接頭7 —端的所述螺紋段71用于連接冷凍汽化瓶1，而位于所述接頭7另一端的直管端74可以通過焊接等工藝與進口管道13相連。同時還可以選擇在升降機3支架上安裝一塊固定板15，并在固定板 15上開設與所述接頭螺紋段73結構相匹配的孔口，螺紋段73穿過固定板15上的孔口，并在所述孔口上下側各安裝一個螺母75，使所述接頭7與所述固定板15固定連接，(也可直接在所述固定板15上開設與所述螺紋段73結構相匹配的螺孔，使所述接頭7與固定板15 固定連接)從而將所述冷凍汽化瓶1固定。通過固定了接頭7使冷凍汽化瓶1的位置被固定。
[0028]使用時
[0029]步驟1 氣體充裝前，關閉截止閥22，確保這個系統不漏后，用真空泵9和截止閥 25對整個系統抽真空置換處理(一般為抽真空至5 X I(T2Pa)；
[0030]步驟2 將所述的冷凍裝置2內充滿液氮，用升降機3將冷凍裝置2至適當的高度， 保證冷凍汽化瓶1 (所述冷凍汽化瓶1采用2L或5L，公稱壓力為20MPa，采用鋁合金制成) 全部浸泡在液氮中；
[0031]步驟3 打開截止閥22，關閉截止閥23，純氪/純氙經過截止閥22和純氪/純氙進氣管道11進入冷凍汽化瓶1中，在液氮的低溫下它們轉變為固態，當進口純氪/純氙進氣管道11的壓力下降趨于零(壓力表82)，并注意觀察冷凍裝置2中的液氮沸騰現象停止， 說明冷凍汽化瓶1內全部為固態氪或固態氙，應停止導入氪氣或氙氣；
[0032]步驟4 打開截止閥23，用升降機3移去冷凍裝置2，采用涼水或溫水澆淋冷凍汽化瓶1的外壁表面，使冷凍汽化瓶內的固態氪/氙快速汽化，經過截止閥23，送氣管道12， 再分別經過截止閥21、輸氣支管5后進入氣瓶4。監控壓力表81，顯示所述充氣瓶的壓力至一定值(如氪氣瓶壓力至15MPa，氙氣瓶壓力至5. 5MPa時)，冷凍汽化瓶1應停止汽化。
[0033]實施例2
[0034]在實施例1的基礎上增加一個氪氣/氙氣回收機構10，用于回收管道中純度不達標的氪氣/氙氣。如圖，所述氪氣/氙氣回收機構10與所述送氣管12相通，且所述回收機構10優選安裝在所述多條輸氣管道5的下游。在所述送氣管道12上，在所述冷凍汽化瓶 1與所述氪氣/氙氣回收機構10之間設有濃度分析測點6，所述濃度分析測點6上連接送氣管道12中氙氣/氪氣的濃度分析測試裝置，用于測試進入各條所述輸氣支管4中的氪氣 /氙氣的濃度，若是所述送氣管道12中的氣體濃度不合格，則將所述送氣管道12中的氣體引入所述氪氣/氙氣回收機構10中。同樣，在所述氪氣/氙氣回收機構10的進口管道處設有截止閥對。
[0035]使用時，在上述實施例1的步驟4中，當所述冷凍汽化瓶1中的固態氙/氪氣進入所述送氣管道12中時，經過所述濃度分析測點6時，檢測得氪氣/氙氣純度達到要求的，則將氣體進入各條輸氣支管5中。若是濃度不合格，則打開截止閥M，將濃度不達標的氪氣/氙氣送入所述氪氣/氙氣回收機構10中。而且在整個充氣完成后，將管道中多余的氣體同樣可以送入所述氪氣/氙氣回收機構10中。
[0036]實施例3
[0037]在實施例1或2的基礎上，在所述高純氪和高純氙氣的充裝系統中，增加空氣管道 14，所述空氣管道14 一端為加溫口 16，另一端連接氣體源；所述管道14的加溫口 16對準 (注意，并不固定連接)所述冷凍汽化瓶1的進口處，其可對所述冷凍汽化瓶1的進口處連續加溫，從而防止冷凍汽化瓶1的瓶口附近被凍；所述空氣管道14另一端連接氣體源，用于引入常溫空氣或氮氣。在所述空氣管道14上設有截止閥，用于控制空氣或氮氣通入。
[0038]使用是，在所述實施例1的使用過程的步驟3與4中，打開所述空氣管道14的截止閥沈，將常溫空氣或氮氣對著冷凍汽化瓶1的進口附近連續加溫。
[0039]以上對本實用新型的具體實施例進行了詳細描述，但其只是作為范例，本實用新型并不限制于以上描述的具體實施例。對于本領域技術人員而言，任何對本實用新型進行的等同修改和替代也都在本實用新型的范疇之中。因此，在不脫離本實用新型的宗旨和范圍下所作的等同變換和修改，都應涵蓋在本實用新型的范圍內。
權利要求：
1.一種高純氪氣和高純氙氣的充裝系統，其特征在于，包括冷凍機構；所述冷凍機構包括一個冷凍汽化瓶和一個冷凍裝置；所述冷凍汽化瓶位于所述冷凍裝置中；所述冷凍汽化瓶進口通過三通分別與純氪/純氙進氣管道以及送氣管道相通；所述送氣管道上設有多條用于連接充氣瓶的輸氣支管；各條所述的輸氣支管上均裝有截止閥。
2.根據權利要求1所述的高純氪氣和高純氙氣的充裝系統，其特征在于，在每條所述輸氣支管上均安裝有一個充氣瓶；且所述充氣瓶的內壁表面經過鍍鎳處理。
3.根據權利要求1所述的高純氪氣和高純氙氣的充裝系統，其特征在于，還包括真空泵，所述真空泵與所述送氣管道相接。
4.根據權利要求1所述的高純氪氣和高純氙氣的充裝系統，其特征在于，所述的冷凍裝置為裝有液氮，上端開口的杜瓦容器。
5.根據權利要求1所述的高純氪氣和高純氙氣的充裝系統，其特征在于，所述冷凍裝置下方設有一個用于調整所述冷凍裝置的位置高度的升降機。
6.根據權利要求1所述的高純氪氣和高純氙氣的充裝系統，其特征在于，還包括一個氪氣/氙氣回收機構，所述氪氣/氙氣回收機構與所述送氣管道相通。
7.根據權利要求1所述的高純氪氣和高純氙氣的充裝系統，其特征在于，在送氣管道上，位于所述冷凍汽化瓶與所述氪氣/氙氣回收機構之間，設有濃度分析測試裝置。
8.根據權利要求1所述的高純氪氣和高純氙氣的充裝系統，其特征在于，還包括空氣管道，所述空氣管道一端為加溫口，所述加溫口對準所述冷凍汽化瓶的進口處；所述空氣管道另一端連接氣體源；且所述空氣管道上設有截止閥。
9.根據權利要求1所述的高純氪氣和高純氙氣的充裝系統，其特征在于，所述冷凍汽化瓶進口上裝有一個接頭，所述接頭一端與所述冷凍汽化瓶的瓶口固定連接；另一端與所述冷凍汽化瓶的進口管道相連接。10.根據權利要求9所述的高純氪氣和高純氙氣的充裝系統，其特征在于，所述接頭外表面設有兩段螺紋段以及兩段直管段；所述的兩端螺紋段與兩段直管段間隔分布。
專利摘要：
本實用新型提供了一種高純氪氣和高純氙氣的充裝系統，其中，包括冷凍機構；所述冷凍機構包括一個冷凍汽化瓶和一個冷凍裝置；所述冷凍汽化瓶位于所述冷凍裝置中；所述冷凍汽化瓶進口通過三通分別與純氪/純氙進氣管道以及送氣管道相通；所述送氣管道上設有多根用于連接充氣瓶的輸氣支管；各條所述的輸氣支管上均裝有截止閥。本實用新型一種高純氪氣和高純氙氣的充裝系統其利用冷凍汽化瓶中固態氪氣/氙氣汽化后增加的壓力將冷凍汽化瓶中的氪氣/氙氣壓送至各個輸氣支管，再充入氣瓶中，從而保證了在氪氣/氙氣小容積流量時，進入各個充氣瓶中氪氣/氙氣的高純度。
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