[发明专利]用于生产动态气体混合物的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于生产和输送气体混合物的方法和设备，该气体混合物具有由第一气体和至少一种第二气体组成的选择组分。具体地，本发明用于气体混合物的动态生产。

背景技术

动态气体混合用于以气体混合物连续地填充气瓶，该气体混合物具有由第一(主)气体和至少一种第二气体组成的选择组分。通常，在主管道中作为主要气体流提供在气体混合物中具有最高浓度的第一气体，并且将第二气体添加到主管道中，以便第一气体和第二气体掺杂/混杂并且形成气体混合物流。第一气体的流率和第二气体的流率被设定为这样的值，即使得生产具有近似期望组分的气体混合物。

以选择时间间隔或连续地，在气体混合物穿过所选择的点时，测量气体混合物的流率和气体混合物的组分。由此，确定流动的气体混合物中的每种气体的当前浓度。使用流率测量和气体混合物分析结果，确定已穿过所选择的点的气体混合物总量的组分。如果已经穿过给定点的气体混合物的积累量中的成分已经处于期望比例，就不需要对气体混合物的任何成分的流量进行调节。然而，如果气体混合物具有超过预定组分限制的组分，信号就被发送回与将第一气体和第二气体进给至主气体管道中的气体管路相关联的一个或更多流量控制装置，从而导致流量控制装置调节气体流率，以便减小测量和目标组分之间的差异。在填充活动期间，频繁地进行分析和流率调节，以便气体混合物的组分将被保持在窄范围内。

然后，气体混合物被压缩和充入多个平行对齐的气罐中。此外，该设备可包括清洗阀和惰性气体源，以便可在每次填充循环之后对设备清洗。

现有技术文献US 5,836,632公开了一种以气体混合物动态填充气瓶的方法。通过各个输送管道在主管道的相同位置处将形成气体混合物的各气体单独地引入主管道。所有气体成分都被添加至主管道内的相同空间中。

现有技术文献US 5,495,875公开了一种连续填充多个气瓶的动态系统，其中精确浓度的汽化液体成分被掺杂进气体或气体混合物。不同的气体成分可相对于主管道中的流动方向在接续的位置中被添加至主管道中的主气体流中。为了混合多种第二气体，主管道必须具有特定长度，以便可将所有气体都添加到主管道中。

通过已知系统，不可能生产下列气体混合物，该气体混合物具有百分之几浓度的成分，同时具有仅几个ppm[百万分率]，或甚至ppb[十亿分率]浓度的成分。

因此，需要用于生产含有从低于几百ppm至百分之几浓度的第二气体的气体混合物的设备和方法。

发明内容

本发明的目标在于，至少部分解决关于现有技术所讨论的问题。具体地，寻求提供一种用于生产和输送具有选择组分的气体混合物的方法和设备，其允许动态地生产包含具有高精度的第二气体成分的气体混合物。本发明的另一目标在于生产一种气体混合物，其中一种成分具有低于几百ppm的浓度。本发明的目标也在于生产一种气体混合物，其中第一成分具有小于几百ppm的浓度，并且第二成分具有百分之几的浓度。

所述目标通过根据独立权利要求的特征的一种方法和设备实现。从属权利要求指出了本发明的进一步有利的实施例。应当指出，本专利权利要求中单独指出的特征可通过任何期望的技术合理方式彼此组合，并且形成本发明的进一步实施例。说明书，特别是与附图组合，进一步解释本发明，并且指出本发明的特别优选的变型。

具体地，该目标通过一种用于生产和输送气体混合物的方法实现，该气体混合物具有由第一气体和至少一种第二气体、优选至少两种第二气体组成的选择组分，该方法包括下列步骤：

a)在主管道中提供包括第一气体的主气体流，

b)将主气体流分为多个第一次级气体流，

c)引导每个次级气体流经过次级管道，

d)通过输送管道将至少一种第二气体添加至各个次级管道中的所述多个第一次级气体流的至少一者中，所述输送管道突出到次级管道中，

e)将所述多个第一次级气体流组合成气体混合物。