[0001]本實(shí)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(tǒng)。

  [0002]氪氣、氙氣，不僅作為保護(hù)氣體廣泛應(yīng)用于焊接、航天技術(shù)、以及核能等各個(gè)重大工業(yè)領(lǐng)域中。而且在日常生活領(lǐng)域，其還廣泛地應(yīng)用于電子工業(yè)、電光源工業(yè)、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(fā)光率、使用壽命以及穩(wěn)定性；在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域，氪氣可用于測(cè)量腦血流量，氙氣還可作為一種沒(méi)有副作用的深度麻醉劑、X光攝影的造影劑。并且隨著工業(yè)科技不斷發(fā)展，氪氣、氙氣發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。這些稀有氣體具有的一些獨(dú)特特性使氪、氙廣泛地應(yīng)用在各種工業(yè)。

  [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?jī)H占 1. 14X10_6，氙在空氣中含量?jī)H占0.09X10_6。而且，現(xiàn)有的氪氣和氙氣提取工藝中，空氣分離設(shè)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(shè)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(guò)程中，若氣體被二次污染，將會(huì)嚴(yán)重影響氣體的使用質(zhì)量。

  [0004]在目前技術(shù)中，高純度、少流量氣體的充裝通常采用隔膜式壓縮機(jī)加壓，將氣體充入氣瓶。由于隔膜式壓縮機(jī)的最小容積流量受到一定的限制，通常在隔膜式壓縮機(jī)上設(shè)置旁通管路及調(diào)壓閥門，將加壓后的一部分氣體通過(guò)旁通管路減壓后返回隔膜式壓縮機(jī)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(fèi)能源，而且氣體會(huì)被二次污染。實(shí)用新型內(nèi)容.

  [0005]本實(shí)用新型提供一種高純氪氣和高純氙氣的充裝系統(tǒng)，其目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)氪和氙氣在充瓶過(guò)程中的缺陷，在高純氪氣與高純氙氣充瓶過(guò)程中，確保高純氪氣與氙氣量不受損失，同時(shí)確保了高純氪氣與氙氣的純度。

  [0006]本實(shí)用新型一種高純氪氣和高純氙氣的充裝系統(tǒng)通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)目的

  [0007]—種高純氪氣和高純氙氣的充裝系統(tǒng)，其中，包括冷凍機(jī)構(gòu)；所述冷凍機(jī)構(gòu)包括一個(gè)冷凍汽化瓶和一個(gè)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(jìn)口通過(guò)三通分別與純氪/純氙進(jìn)氣管道以及送氣管道相通；所述送氣管道上設(shè)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(jìn)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?jī)?nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)。然后，將冷凍汽化瓶移開(kāi)所述冷凍裝置，并在汽化瓶的外表面適當(dāng)加溫，使冷凍汽化瓶?jī)?nèi)的固態(tài)介質(zhì)快速汽化，并由固態(tài)至氣態(tài)所產(chǎn)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(yōu)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(zhì)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(tǒng)，其中，在每條所述輸氣支管上均安裝有一個(gè)充氣瓶；且所述充氣瓶的內(nèi)壁表面經(jīng)過(guò)鍍鎳處理。

  [0009]上述的高純氪氣和高純氙氣的充裝系統(tǒng)，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(tǒng)，其中，所述的冷凍裝置為裝有液氮，上端開(kāi)口的杜瓦容器。在常壓液氮溫度-196°C，而氙氣的熔點(diǎn)-111. 9°C，沸點(diǎn)為(-107. 1 士3)°C ；氪氣的熔點(diǎn)為-156. 6°C，沸點(diǎn)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(dāng)加溫，可使固化狀態(tài)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(jìn)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(tǒng)，其中，所述冷凍裝置下方設(shè)有一個(gè)用于調(diào)整所述冷凍裝置的位置高度的升降機(jī)。

  [0012]上述的高純氪氣和高純氙氣的充裝系統(tǒng)，其中，還包括一個(gè)氪氣/氙氣回收機(jī)構(gòu)， 所述氪氣/氙氣回收機(jī)構(gòu)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(tǒng)，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(jī)構(gòu)之間，設(shè)有濃度分析測(cè)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(guò)程中所述冷凍汽化瓶1中壓出的氣體流向順序)還設(shè)有一個(gè)安全閥27和一個(gè)截止閥23 ；在所述的純氪/純氙進(jìn)氣管道和送氣管道上分別設(shè)有壓力表，作為安全設(shè)備。

  [0014]上述的高純氪氣和高純氙氣的充裝系統(tǒng)，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(duì)準(zhǔn)所述冷凍汽化瓶的進(jìn)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(shè)有截止閥。所述加溫口對(duì)準(zhǔn)所述冷凍汽化瓶的進(jìn)口處，連續(xù)加溫。而所述的氣體源可以是采用壓縮機(jī)等聚集的空氣，或是其他用于給所述冷凍汽化瓶的進(jìn)口處加溫的氣體，如氮?dú)獾取?/span>

  [0015]上述的高純氪氣和高純氙氣的充裝系統(tǒng)，其中，所述冷凍汽化瓶進(jìn)口上裝有一個(gè)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(jìn)口管道相連接。

  [0016]上述的高純氪氣和高純氙氣的充裝系統(tǒng)，其中，所述接頭外表面設(shè)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(shí)用新型一種高純氪氣和高純氙氣的充裝系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于

  [0018]1.本實(shí)用新型一種高純氪氣和高純氙氣的充裝系統(tǒng)其利用冷凍汽化瓶中固態(tài)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(gè)支管，再充入氣瓶中，保證了氪氣/氙氣小容積流量進(jìn)入充氣瓶時(shí)，進(jìn)入各個(gè)充氣瓶中氪氣/氙氣的高純度。

  [0019]2.本實(shí)用新型一種高純氪氣和高純氙氣的充裝系統(tǒng)可通過(guò)升降機(jī)來(lái)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(kāi)杜瓦容器，工藝操作簡(jiǎn)單；與氣瓶連接的管路上設(shè)置有氪氣或氙氣的純度分析測(cè)裝置，保證了不純氪及不純氙及時(shí)回收，從而確保進(jìn)入氣瓶中氪氣/氙氣的純度要求。

  [0020]圖1為本實(shí)用新型高純氪和高純氙氣的充裝系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

  [0021]圖2為本實(shí)用新型高純氪和高純氙氣的充裝系統(tǒng)的接頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

  具體實(shí)施方式：

  [0022]實(shí)施例1

  [0023]如圖1所示，本實(shí)用新型提供了一種高純氪氣和高純氙氣的充裝系統(tǒng)，包括冷凍機(jī)構(gòu)；所述冷凍機(jī)構(gòu)包括一個(gè)冷凍汽化瓶1和一個(gè)冷凍裝置2 ；所述冷凍裝置2為一個(gè)裝有液氮的液氮池。當(dāng)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(shí)，所述冷凍汽化瓶1中的純氪氣/氙氣為固體狀(氙氣熔點(diǎn)-111. 9°C;氪氣熔點(diǎn)-156. 6°C;氮?dú)獾姆悬c(diǎn)_195.8°C)。所述液氮池為一個(gè)上端開(kāi)口的杜瓦容器，所述杜瓦容器包括內(nèi)膽和外殼，所述內(nèi)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(jìn)口通過(guò)三通與純氪/純氙進(jìn)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(shè)有多條輸氣支管5，且所述輸氣支管5的末端通過(guò)金屬軟管， 連接安裝充氣瓶4。所述的多個(gè)充氣瓶4的內(nèi)壁表面經(jīng)過(guò)鍍鎳處理，從而更利于氣體保存。 這樣多個(gè)充氣瓶4通過(guò)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(jìn)氣管道11用于向所述冷凍汽化瓶1中充入純氪氣/氙氣。當(dāng)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(shí)，所述冷凍汽化瓶1中的純氪氣/氙氣變?yōu)楣腆w，當(dāng)所述冷凍汽化瓶1離開(kāi)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(jìn)口管道13進(jìn)入所述送氣管道12，再由各條所述輸氣支管5送入各個(gè)充氣瓶4中。其中，在所述純氪/純氙進(jìn)氣管道11上設(shè)有截止閥22，而各條所述輸氣支管5上都設(shè)有截止閥21，以控制管路中純氪/純氙氣的流動(dòng)。值得注意的是，如圖1所示，在所述純氪/純氙進(jìn)氣管道11以及送氣管道12上各設(shè)有一個(gè)壓力表82和81，其用于監(jiān)控管道中壓力變化，保證系統(tǒng)正常運(yùn)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(guò)程中所述冷凍汽化瓶1中放出的氣體流向順序)還設(shè)有一個(gè)安全閥27和一個(gè)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(gè)所述輸氣支管5的氪氣/純氙的開(kāi)啟或關(guān)閉，而安全閥27則可防止充氣過(guò)程中各根管道中超壓及誤操作，保證了生產(chǎn)作業(yè)安全。這些閥門都大大提高了本實(shí)用新型高純氪和高純氙氣的充裝系統(tǒng)的安全性以及操作的靈活性。

  [0025]本實(shí)用新型高純氪和高純氙氣的充裝系統(tǒng)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(duì)整個(gè)系統(tǒng)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(guò)各條所述輸氣支管21進(jìn)入各個(gè)氣瓶4中，從而增加充氣效率。 在所述真空泵進(jìn)口管道上同樣設(shè)有截止閥25，用于控制所述真空泵9對(duì)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(shè)有一個(gè)用于調(diào)整所述冷凍裝置2位置高度的升降機(jī)3。所述冷凍汽化瓶1被固定，通過(guò)所述升降機(jī)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(jìn)入或脫離所述冷凍裝置2，以及進(jìn)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(jìn)口處安裝了一個(gè)接頭7，用于所述冷凍汽化瓶1與其進(jìn)口管道13連接。如圖2所示，所述接頭7優(yōu)選結(jié)構(gòu)為，所述接頭7的外表面設(shè)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(guò)焊接等工藝與進(jìn)口管道13相連。同時(shí)還可以選擇在升降機(jī)3支架上安裝一塊固定板15，并在固定板 15上開(kāi)設(shè)與所述接頭螺紋段73結(jié)構(gòu)相匹配的孔口，螺紋段73穿過(guò)固定板15上的孔口，并在所述孔口上下側(cè)各安裝一個(gè)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(kāi)設(shè)與所述螺紋段73結(jié)構(gòu)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(guò)固定了接頭7使冷凍汽化瓶1的位置被固定。

  [0028]使用時(shí)

  [0029]步驟1 氣體充裝前，關(guān)閉截止閥22，確保這個(gè)系統(tǒng)不漏后，用真空泵9和截止閥 25對(duì)整個(gè)系統(tǒng)抽真空置換處理(一般為抽真空至5 X I(T2Pa)；