[發明專利]一種氣體增壓充裝系統及增壓充裝方法

有效

• 申請號: 202010017614.6
• 申請日: 2020-01-08
• 公開（公告）號: CN111207294B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 李東升
• 申請（專利權）人: 上海正帆科技股份有限公司
• 主分類號: F17C5/06
• 分類號: F17C5/06;F17C7/04;F17C13/02;F17C13/04
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明提供了一種氣體增壓充裝系統及增壓充裝方法，所述氣體增壓充裝系統包括待充壓氣源、輔助充壓氣源、氣體加熱裝置以及至少一個收集蒸發裝置；所述的收集蒸發裝置包括由內至外依次嵌套的氣體收集室和輔助充壓室，所述的待充壓氣源連接氣體收集室，所述的輔助充壓氣體源的出氣口分為兩路，一路直接連接輔助充壓室，一路經氣體加熱裝置連接輔助充壓室。本發明采用低溫液氮冷卻，先把待充壓氣體收集到氣體收集室內液化或固化。收集滿后，再用熱氮氣加熱氣化。通過控制氮氣加熱溫度，控制待充壓氣體的充裝壓力。利用相變導致的體積膨脹實現了氣體的增壓過程。

技術領域

本發明屬于氣體充壓技術領域，涉及一種氣體增壓充裝系統及增壓充裝方法，尤其涉及一種利用稀有氣體相變的稀有氣體增壓充裝系統及增壓充裝方法。

背景技術

在化工氣體分離技術領域中，需要涉及氣體充裝，即將儲氣罐內的目標氣體增壓到一定充裝壓力后，在保證純度的前提下啟動模壓機將高壓氣體充裝如氣瓶內。

CN109185695A公開了一種高壓氣體充裝系統，包括：第一增壓組件，所述第一增壓組件的進口與氣體源的出口管路連通；擴容組件，所述擴容組件的氣體容積大于或等于所述高壓氣體充裝系統的單次目標充裝量，所述第一增壓組件的出口通過增壓出口管路與所述擴容組件的進口相連通；緩沖組件，所述擴容組件的出口與所述緩沖組件的進口相連通，所述緩沖組件的出口通過系統出口管路與待充裝容器的進口相連通。

CN209484265U公開了一種氣體充裝系統，包括儲罐、增壓單元、汽化單元、緩沖單元和調壓單元，所述儲罐、所述增壓單元、所述汽化單元、所述緩沖單元和所述調壓單元依次連接，所述增壓單元包括至少一個增壓泵，所述增壓泵輸入端通過管道連接在所述儲罐的下端，所述汽化單元包括至少一個汽化器，所述增壓泵的輸出端通過管道連接在所述汽化器的下端的輸入端，所述緩沖單元包括緩沖罐，所述汽化器的輸出端通過管道與所述緩沖罐的下端的輸入端連接，所述調壓單元包括一調壓閥組，所述緩沖罐上端的輸出端通過管道與所述調壓閥組的輸入端連接，所述調壓閥組的輸出端連接待充氣氣瓶。

CN208474935U公開了一種高純氧氣充裝系統，包括依次連接的高純液氧儲罐、低溫液體泵、汽化器、匯流排以及充裝裝置，所述充裝裝置包括若干充裝支管路，所述充裝支管路與鋼瓶連接，所述高純氧充裝系統還包括依次連接的冷卻裝置、增壓泵以及噴淋裝置，所述噴淋裝置包括若干個噴嘴，所述噴嘴朝向所述鋼瓶以向所述鋼瓶噴淋低溫氣體。

高純氣體的充裝，通常采用壓縮機或增壓泵增壓，但壓縮機和增壓泵包含很多運動部件，結構復雜、投資成本高、故障率高、污染風險高、系統質量重等缺點。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種氣體增壓充裝系統及增壓充裝方法，本發明采用低溫液氮冷卻，先把待充壓氣體收集到氣體收集室內液化或固化。收集滿后，再用熱氮氣加熱氣化。通過控制氮氣加熱溫度，控制待充壓氣體的充裝壓力。利用相變導致的體積膨脹實現了氣體的增壓過程。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供了一種氣體增壓充裝系統，所述氣體增壓充裝系統包括待充壓氣源、輔助充壓氣源、氣體加熱裝置以及至少一個收集蒸發裝置。

所述的收集蒸發裝置包括由內至外依次嵌套的氣體收集室和輔助充壓室，所述的待充壓氣源連接氣體收集室，所述的輔助充壓氣體源的出氣口分為兩路，一路直接連接輔助充壓室，一路經氣體加熱裝置連接輔助充壓室。

本發明利用氣體相變產生的體積膨脹實現了氣體的增壓充裝過程。省去了充壓過程使用的壓縮機或增壓泵等設備，降低了設備的投資成本。

作為本發明一種優選的技術方案，所述的增壓充裝系統包括相互獨立的第一收集蒸發裝置和第二收集蒸發裝置。

作為本發明一種優選的技術方案，所述的待充壓氣源內儲存有氣態的待充壓氣體。