[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(tǒng)。

  [0002]氪氣、氙氣，不僅作為保護氣體廣泛應用于焊接、航天技術(shù)、以及核能等各個重大工業(yè)領域中。而且在日常生活領域，其還廣泛地應用于電子工業(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(yè)科技不斷發(fā)展，氪氣、氙氣發(fā)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(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。氪在空氣中含量僅占 1. 14X10_6，氙在空氣中含量僅占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(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(diào)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(nèi)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(tǒng)，其目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)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(tǒng)通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)目的

  [0007]—種高純氪氣和高純氙氣的充裝系統(tǒng)，其中，包括冷凍機構(gòu)；所述冷凍機構(gòu)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(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)。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(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充氣瓶；且所述充氣瓶的內(nèi)壁表面經(jīng)過鍍鎳處理。

  [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(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有一個用于調(diào)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(tǒng)，其中，還包括一個氪氣/氙氣回收機構(gòu)， 所述氪氣/氙氣回收機構(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/氙氣回收機構(gòu)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(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(xù)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(tǒng)，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(tǒng)，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(tǒng)的優(yōu)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(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(tǒng)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(tǒng)的結(jié)構(gòu)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(tǒng)的接頭的結(jié)構(gòu)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(tǒng)，包括冷凍機構(gòu)；所述冷凍機構(gòu)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(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(nèi)壁表面經(jīng)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?yōu)楣腆w，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(jiān)控管道中壓力變化，保證系統(tǒng)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(guān)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(chǎn)作業(yè)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(tǒng)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(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對整個系統(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(diào)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(yōu)選結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(cè)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(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(guān)閉截止閥22，確保這個系統(tǒng)不漏后，用真空泵9和截止閥 25對整個系統(tǒng)抽真空置換處理(一般為抽真空至5 X I(T2Pa)；