專利名稱：氣體回收及充灌裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種氣體的回收及充灌裝置，主要用于SF6高壓電器(容器)制造和使用中對(duì)SF6的回收、充灌及儲(chǔ)存，也可用于其它稀有氣體或貴重氣體的回收、灌裝及儲(chǔ)存。
通常，稀有貴重氣體的輸送和回收是由膜式壓縮機(jī)完成的，這種壓縮機(jī)使介質(zhì)保持純潔，且密封性好，但由于受膜片材料的強(qiáng)度和液體慣性的限制，其膜腔容積不能太大，轉(zhuǎn)速不能過(guò)高，只適用于小氣量輸送。另外這種壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積笨重、造價(jià)昂貴、工作機(jī)械呆板、維修難度大，維修周期短，工作較率較低，這些可以從膜壓機(jī)和空壓機(jī)的參數(shù)對(duì)比表中明顯地看出。
續(xù)表
(表中數(shù)據(jù)選自燃化部物資供應(yīng)管理局1975年編的《燃料化學(xué)工業(yè)設(shè)備參考資料手冊(cè)》)
通常較低真空度氣體的無(wú)油回收可以通過(guò)無(wú)油潤(rùn)滑波汶管密封式機(jī)械真空泵實(shí)現(xiàn)。這種泵雖然解決了油污染問(wèn)題，但帶來(lái)了金屬粉塵污染，且極限真空度不高(一般≥2000Pa)，其另外的缺點(diǎn)是運(yùn)行噪聲高(＞90db)，工作效率低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積笨重、造價(jià)較高。(該真空泵的詳細(xì)介紹可參見(jiàn)《真空科學(xué)與技術(shù)》第三卷第三期177頁(yè))。
有專利號(hào)為86207843的“氣體灌裝及回收裝置”是采用無(wú)油潤(rùn)滑波汶管密封式機(jī)械真空泵和膜式壓縮機(jī)串聯(lián)回收SF6氣體的，這種裝置具有無(wú)油真空泵和膜式壓縮機(jī)的各種缺點(diǎn)。
另有專利號(hào)為89204749的“氣體的充放及回收裝置”，利用內(nèi)腔裝有橡皮袋的壓力容器和機(jī)械真空泵將SF6氣體抽到該容器的橡皮袋內(nèi)，依靠膜式壓縮機(jī)的吸口提供的真空度將該容器橡皮袋內(nèi)SF6氣體抽走，完成回收工作。這種裝置的缺點(diǎn)是必須后級(jí)串有壓縮機(jī)，如果離開了后級(jí)的膜式壓縮機(jī)，前級(jí)是無(wú)法工作的，因而這種裝置仍然具有膜式壓縮機(jī)的各種缺點(diǎn)。
以上兩種裝置均為手工操作，系統(tǒng)復(fù)雜，安全性、可靠性得不到保證，膜式壓縮機(jī)維修頻繁等缺點(diǎn)。
本實(shí)用新型提供一種新型的氣體回收及充灌裝置，既不使用無(wú)油真空泵也不使用膜式壓縮機(jī)，且能保證氣體在回收及充灌過(guò)程中不受污染，并使氣體回收徹底(殘壓＜2000Pa)。
本實(shí)用新型的氣體回收系統(tǒng)主要是由隔膜室、普通流體動(dòng)力機(jī)，一組控制閥門，一組狀態(tài)傳感器和自動(dòng)控制器、凈化器、換熱器及連接管道等組成。其特征在于(1)普通流體動(dòng)力機(jī)，(如空壓機(jī)、液泵等)，通過(guò)閥門和管道連接在隔膜室的動(dòng)力介質(zhì)腔一側(cè)，隔膜室的工作介質(zhì)腔一側(cè)(工作介質(zhì)指回收氣體)也通過(guò)閥門和管道連接，形成一個(gè)總的工作介質(zhì)吸入口和工作介質(zhì)壓出口。(2)隔膜室的隔膜始終具有一個(gè)方向指向動(dòng)力介質(zhì)腔的預(yù)作用力。(3)普通流體動(dòng)力機(jī)的負(fù)壓口、正壓口和隔膜室工作介質(zhì)側(cè)的氣體吸入口、壓出口設(shè)有狀態(tài)傳感器，其采樣信號(hào)與自動(dòng)控制的輸入端相連，自動(dòng)控制器的輸出端接到各控制閥門數(shù)字顯示器和普通流體動(dòng)力機(jī)的電源控制端。
本實(shí)用新型的原理是通過(guò)按設(shè)定順序循環(huán)控制各受控閥門的啟閉，普通流體動(dòng)力機(jī)將動(dòng)力介質(zhì)從正壓口輪番壓入相應(yīng)隔膜室的動(dòng)力介質(zhì)腔，同時(shí)又輪番將相應(yīng)隔膜室的動(dòng)力介質(zhì)腔內(nèi)的動(dòng)力介質(zhì)吸進(jìn)其負(fù)壓口，從而使各隔膜室的隔膜作收縮、脹開交替運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)使隔膜室工作介質(zhì)腔也交替地被吸入或壓出，于是使工作介質(zhì)單向地從工作介質(zhì)吸入口輸往工作介質(zhì)壓出口，從而完成氣體的回收工作。
受控閥門的順序循環(huán)啟閉可以由自動(dòng)控制器來(lái)控制，其控制的依據(jù)來(lái)自各狀態(tài)傳感器的感應(yīng)信號(hào)及設(shè)定轉(zhuǎn)換條件。數(shù)字顯示器在整個(gè)工作過(guò)程中可以直觀地顯示出各種狀態(tài)參數(shù)，其中目的狀態(tài)參數(shù)一旦達(dá)到設(shè)定要求，自動(dòng)控制器便發(fā)出指令，切斷原動(dòng)力機(jī)電源，工作結(jié)束。
本實(shí)用新型隔膜室的隔膜使動(dòng)力介質(zhì)和工作介質(zhì)始終處于完全隔離狀態(tài)，保證了氣體在回收過(guò)程中免受油、金屬粉塵等雜質(zhì)的污染。更重要的是由于隔膜室的隔膜具有方向指向動(dòng)力介質(zhì)腔的預(yù)壓力(既彈性隔膜收縮應(yīng)力)，通過(guò)隔膜室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以方便地使這個(gè)預(yù)壓力大于0.1MPa(絕壓)，這樣只要普通流體動(dòng)力機(jī)的負(fù)壓口能夠提供0表壓，隔膜的預(yù)壓力使隔膜收縮，就能夠?qū)⑷輾庵械呢?fù)壓氣體吸入工作介質(zhì)腔內(nèi)，當(dāng)正壓動(dòng)力介質(zhì)壓入動(dòng)力介質(zhì)腔時(shí)，將使隔膜脹開，將工作介質(zhì)壓縮從壓出口排出，通過(guò)多次循環(huán)，使得被回收氣體容器中的氣體越來(lái)越少，最終使得被回收容器中的真空度越來(lái)越高，其理論極限真空度接近于零。實(shí)際極限真空度取決于隔膜室工作介質(zhì)腔的容積效率。(壓出口排氣閥的余隙／工作介質(zhì)腔的容積)。這一原理的應(yīng)用，使得只具備壓縮功能的普通流體動(dòng)力機(jī)，同時(shí)具備了無(wú)污染抽真空和壓縮的功能。
與以往的同類產(chǎn)品比較，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)1、以價(jià)廉的流體動(dòng)力機(jī)和隔膜室代替了昂貴笨重的膜式壓縮機(jī)和無(wú)油真空泵，使得本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，價(jià)格低廉，回收徹底并且克服了膜式壓縮機(jī)和無(wú)油真空泵的各種缺點(diǎn)。
2、本實(shí)用新型是機(jī)電氣(液)一體化裝置，工作全過(guò)程可以由自動(dòng)控制器來(lái)控制，大大減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，從而也提高了工作的安全可靠性。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型。
本實(shí)施例是較完整的SF6氣體回收及充灌裝置。


圖1是本實(shí)施例的工作系統(tǒng)圖。
圖2是本實(shí)施例的裝置圖。
本實(shí)施例的工作原理如下由液泵(22)提供動(dòng)力，通過(guò)換向閥(21)的動(dòng)作，交替地將隔膜室(1)中的液體(即動(dòng)力介質(zhì))抽出并壓到隔膜室(2)的動(dòng)力介質(zhì)腔中，又將隔膜室(2)中的液體抽出壓回到隔膜室(1)的動(dòng)力介質(zhì)腔中，這樣使得兩隔膜室中的隔膜做縮脹交替動(dòng)力，從而使得兩隔膜室的工作介質(zhì)的容積交替地從最小(接近零的余隙)變到最大(接近隔膜室內(nèi)容積)，又從最大變到最小，再通過(guò)各控制閥門的協(xié)調(diào)動(dòng)作，完成本裝置無(wú)油抽真空、無(wú)油真空壓縮回收SF6和充灌SF6之功能，實(shí)現(xiàn)這些功能的動(dòng)作過(guò)程和原理如下1、抽真空即分別對(duì)裝置本身和容器(10)及高壓儲(chǔ)氣罐(19)抽真空。
抽真空時(shí)，閥(6)始終開啟，閥(3)和換向閥(21)的電磁鐵1DT聯(lián)動(dòng)，閥(8)和換向閥(21)的電磁鐵2DT聯(lián)動(dòng)，在液泵(22)的作用下，并通過(guò)換向閥(21)的不斷換向，使氣體通過(guò)閥(3)和閥(8)被交替地吸入到兩隔膜室的工作介質(zhì)腔又交替地通過(guò)閥(4)、(7)和閥(6)被排到大氣中。隔膜室的工作介質(zhì)的高真空度是由隔膜的預(yù)收縮力實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)隔膜室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(如圖4所示)，可以方便地使隔膜的預(yù)收縮力產(chǎn)生≥0.1MPa的壓強(qiáng)，從而實(shí)現(xiàn)了使用普通液泵完成無(wú)油抽真空工作之目的。整個(gè)過(guò)程中換向閥(21)的換向由電控器自動(dòng)控制，每當(dāng)壓力傳感器(20)出現(xiàn)一次大于其上限設(shè)定值時(shí)，電控器中的信號(hào)比較器輸出一個(gè)觸發(fā)信號(hào)使雙穩(wěn)電路翻轉(zhuǎn)一次，驅(qū)動(dòng)電路便使閥(21)也相應(yīng)地?fù)Q向一次。直至傳感器(13)小于或等于其下限設(shè)定值。
圖3是圖2的左視圖。
圖4是隔膜室結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1中(1)、(2)為隔膜室，其容積比膜壓機(jī)的工作腔大幾個(gè)數(shù)量級(jí)(如做成120升)，(3)、(8)為進(jìn)氣電磁閥，(5)、(9)為電磁閥，(4)、(7)為排氣單向閥，(10)為被回收或充灌容器(如SF6高壓電器)，(6)、(11)、(15)、(16)、(18)為控制閥門，(12)、(13)、(20)為壓力傳感器，(14)為凈化器(如分子篩過(guò)濾器)，(17)為熱交換器，(19)為高壓SF6儲(chǔ)氣罐(如SF6標(biāo)準(zhǔn)鋼瓶)，(21)為換向閥(如 34DY－250電液換向閥)，(22)為液泵(如3G70X4－25／40螺桿泵)，(23)為安全閥，(24)為液槽，(25)為進(jìn)排液閥，(26)為補(bǔ)液?jiǎn)蜗蜷y。
圖2中(27)、(28)、(30)為壓力傳感器，(29)、(31)、(32)、(37)、(38)為控制閥門，(33)為排氣單向閥，(34)為凈化器，(35)為冷卻器，(36)為電控器，(39)為液槽，(40)為安全閥，(41)為液泵，(42)為補(bǔ)液?jiǎn)蜗蜷y，(43)為換向閥；圖3中(44)、(45)、(46)、(47)為電磁閥，(48)、(49)為隔膜室，(50)為機(jī)架總成。
圖4中(51)為隔膜室工作介質(zhì)(如SF6氣體)進(jìn)氣電磁閥，這種閥可消除普通單向閥的開啟力，(52)為工作介質(zhì)排氣閥，(53)為隔膜室外殼(如4MPa壓力容器)，(54)為隔膜，它采用彈性橡膠制成，通過(guò)予拉變形套在內(nèi)護(hù)套(55)上，使兩者之間產(chǎn)生0.1MPa壓強(qiáng)的予作用力。
(比如13.3Pa)電控器控制關(guān)機(jī)。
在以上過(guò)程的作用下，開啟閥(15)可對(duì)裝置本身抽真空；開啟閥門(11)可對(duì)容器(10)抽真空；開啟閥(16)可對(duì)儲(chǔ)氣罐(19)抽真空。
2、回收即將容器(10)中的SF6回收到高壓儲(chǔ)氣罐(19)中，回收是本裝置的重點(diǎn)工作內(nèi)容，工作時(shí)閥(11)、(18)開啟，閥(16)、(15)關(guān)閉，閥(3)、(9)與閥(21)的電磁鐵1DT聯(lián)動(dòng)，閥(8)、(5)和閥(21)的電磁鐵2DT聯(lián)動(dòng)，其余工作過(guò)程與抽真空時(shí)一致。容氣(10)中SF6氣體是通過(guò)閥(3)和閥(5)被交替地吸入到兩隔膜室的工作介質(zhì)腔的，又交替地通過(guò)閥(5)和閥(9)被壓出，再通過(guò)凈化器(14)、熱交換器(17)和閥(18)被液化回收到高壓儲(chǔ)氣罐(19)中。當(dāng)壓力傳感器(13)的實(shí)測(cè)小于或等于其下限設(shè)定值(如2000Pa)時(shí)，回收工作終了，電控器控制機(jī)關(guān)。
3、充灌即把高壓儲(chǔ)氣罐(19)中的SF6液化氣充灌到容氣(10)中。
開啟閥(18)、(15)和閥(11)，本裝置便進(jìn)行上述充灌工作，當(dāng)壓力傳感器(13)的實(shí)測(cè)值大于或等于其上限設(shè)定值(比如0.7MPa)時(shí)，關(guān)閉閥(18)、(15)和閥(11)，充灌工作結(jié)束。
權(quán)利要求1.一種氣體回收及充灌裝置，由流體動(dòng)力機(jī)、隔膜室，熱交換器，凈化器，閥門和管道等連接而成，其特征在于隔膜室有多個(gè)，每個(gè)隔膜室內(nèi)裝有可以脹縮的隔膜，將其分成互相隔離的動(dòng)力介質(zhì)腔和工作介質(zhì)腔，各動(dòng)力介質(zhì)腔用管道與流體動(dòng)力機(jī)進(jìn)出口相連，各工作介質(zhì)腔分別設(shè)有一個(gè)吸入口和一個(gè)壓出口，所有吸入口通過(guò)進(jìn)氣閥用管道聯(lián)成一個(gè)總的工作介質(zhì)吸入口，所有壓出口通過(guò)排氣閥，用管道聯(lián)成一個(gè)總的工作介質(zhì)壓出口。
2.按權(quán)利要求1所述的氣體回收及充灌裝置，其特征在于隔膜室的隔膜是賦有預(yù)收縮力的彈性橡膠。
3.按權(quán)利要求1所述的氣體回收及充灌裝置，其特征在于隔膜室工作介質(zhì)吸入口所接的進(jìn)氣閥為電磁閥，工作介質(zhì)腔壓出口所接的排氣閥為單向閥。
4.按權(quán)利要求1或2或3所述的氣體回收及充灌裝置，其特征在于裝置中還設(shè)有壓力傳感器和自動(dòng)控制器，自動(dòng)控制器的輸入端與壓力傳感器相接，自動(dòng)控制器的輸出端接到各電磁閥和液泵電源控制端。
專利摘要本實(shí)用新型是一種氣體回收及充灌裝置。其主體是采用液泵，隔膜室，熱交換器，控制閥和管道連接而成，由自動(dòng)控制器的控制下，液泵交替地將動(dòng)力介質(zhì)抽出或壓進(jìn)隔膜室的動(dòng)力介質(zhì)腔，依靠隔膜將工作介質(zhì)(被回收氣體)從隔膜室工作介質(zhì)腔吸入口抽進(jìn)再?gòu)膲撼隹谂懦?，通過(guò)熱交換器加速液化，實(shí)現(xiàn)將被回收容器中的氣體，無(wú)污染、高保純、徹底地回收到儲(chǔ)罐中。本裝置適用于SF
文檔編號(hào)F17C5/00GK2142921SQ9223863
公開日1993年9月29日 申請(qǐng)日期1992年10月21日 優(yōu)先權(quán)日1992年10月21日
發(fā)明者王立生, 齊萬(wàn)勝 申請(qǐng)人:王立生, 齊萬(wàn)勝