[实用新型]一种高纯氪气和高纯氙气的充装系统

说明书

技术领域

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。

背景技术

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。

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1.14×10^-6，氙在空气中含量仅占0.09×10^-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。

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

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。

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： 

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－196℃至＋60℃，材质为铝合金的汽化瓶。

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。

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。 

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℃，而氙气的熔点-111.9℃，沸点为（-107.1±3）℃ ；氪气的熔点为-156.6℃，沸点为(-152.3±1.0)℃。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。

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。

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。

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。