一种三氟化氯充装用供气设备及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种三氟化氯充装用供气设备及其使用方法，其能够有效快速对完成加工后的三氟化氯气体进行收集，并将其转化为液相进行储存；且能够在充装供气时，有效将液相三氟化氯进一步转化为气相进行输出，以对三氟化氯的充装进行供气。

背景技术

现有的三氟化氯充装用供气设备一般包含罐体和夹层设置于罐体外侧的保护外壳，为实现对三氟化氯的降温，现有的罐体与保护外壳之间一般会设置有制冷用冷凝组件，从而使进入罐体内的气相三氟化氯能够快速降温并转化为液相进行储存；而在三氟化氯进行充装时，则制冷用冷凝组件停止运行，从而使液相三氟化氯在升温条件下转化为气相进行输出充装。

现有的三氟化氯充装用供气设备在实际使用过程中，存在泄漏检测不到位、不全面的问题，究其原因在于：三氟化氯在收集储存、或供气输出的过程中，供气设备的罐体内一般同时存在气相三氟化氯、以及液相三氟化氯。为及时检测出供气设备是否存在泄漏，从而提升三氟化氯的储存、以及供气安全性，目前的做法是：在保护外壳与罐体之间持续通入惰性气体，并在惰性气体的排出端进行三氟化氯气体检测器设置，当三氟化氯气体检测器检测到流通的惰性气体中含有三氟化氯气体时，即可判定供气设备的罐体出现泄漏。但是，由于罐体与保护外壳之间设置有制冷用冷凝组件，因此罐体与保护外壳之间的环境温度更低，当液相三氟化氯产生泄漏进入罐体与保护外壳之间时，其并不会转化为气相三氟化氯，而气相三氟化氯泄漏进入罐体与保护外壳之间时，其可能快速降温而转化为液相三氟化氯，因此，单纯的通过三氟化氯气体检测器对流通的惰性气体进行检测，并不能十分精准的判断出是否存在三氟化氯泄漏。

发明内容

针对上述现有技术存在的技术问题，本发明在于提供了一种三氟化氯充装用供气设备及其使用方法，该三氟化氯充装用供气设备及其使用方法能够有效解决上述现有技术存在的技术问题。

本发明的技术方案是：

一种三氟化氯充装用供气设备，包括

物料储料罐，所述物料储料罐包含隔热外壳、以及夹层设置于所述隔热外壳内的罐体，所述罐体的上端部连接有进出料管，所述进出料管通过相应的进气阀门、供气阀门向外连接有进气分管和供气分管；

分隔环板，固定装置于所述隔热外壳与罐体的夹层之间，用于将所述隔热外壳与罐体的夹层空间分隔为上部常温区和下部低温区，所述下部低温区的中部进一步夹层设置有一相应的隔离套，所述隔离套与隔热外壳之间设置有制冷用冷凝组件；所述隔离套与罐体之间按等角度密封固接有多个相应的隔板，所述隔板将隔离套与罐体的夹层分隔成多个独立的空间，且所述隔板的中部分别一体化成型向内设置有贯穿延伸至所述罐体内的换热板；

多个储料罐支腿，分别连接于相邻两个隔板之间的隔热外壳的底部，所述储料罐支腿分别支撑连接于相应的电子秤组件上，所述电子秤组件在与所述储料罐支腿相对应的位置上还分别加装有相应的重力传感器。

所述罐体、隔板、以及换热板均由哈氏合金制成，所述罐体的内表面、以及换热板的表面上分别设有三氟化氯钝化层以及氟气钝化层。

所述氟气钝化层为通过将所述罐体抽真空，然后充装纯度99％以上的高纯氟1～5天后形成。

所述三氟化氯钝化层为通过将形成有氟气钝化层的罐体抽真空，然后充装纯度99.9％以上的高纯三氟化氯1～5天后形成。

所述冷凝组件包含冷凝管道，所述冷凝管道的上下端分别向外连接有相应的进液管道、以及出液管道，所述冷凝组件的温度范围为0℃～-35℃。

所述隔热外壳是由一组夹层设置的金属壳体中部夹设隔热棉组成。

所述上部常温区的下部向外连接有惰性气体进入管，上部常温区的上部向外连接有惰性气体排出管，所述惰性气体排出管上固定装置有三氟化氯气体检测器。

所述三氟化氯气体检测器外侧的惰性气体排出管上一体化成型向外连接有相应的旁通管，所述惰性气体排出管的连通孔在与所述旁通管相导通的位置上孔径缩小设置，所述旁通管的连通孔在与所述惰性气体排出管相导通的位置上孔径缩小设置，所述旁通管未连接到所述惰性气体排出管的一端封闭设置并固定装置有相应的压力计。

一种三氟化氯充装用供气设备的使用方法，包含以下具体步骤：

S1，冷凝组件启动制冷，进气阀门开启，完成加工后的三氟化氯气体沿进气分管、进出料管充装进入罐体上部，三氟化氯气体在上部常温区对应的区域内进行换热冷却后下沉；

S2，将惰性气体沿惰性气体进入管通入，惰性气体沿惰性气体排出管排出，所述惰性气体的流量为1-2L/min，通过三氟化氯气体检测器实时监测惰性气体中是否含有三氟化氯气体；是，则判定上部常温区对应的罐体区域内存在泄漏点；否，则判定上部常温区对应的罐体区域内不存在泄漏点；

S3，降温下沉后的三氟化氯气体在下部低温区对应的罐体区域内进行快速降温后由气相液转化成液相，并于下部低温区对应的罐体区域内进行累积储存；

S4，各个重力传感器实时获取各个储料罐支腿所对应的重力数据，当相邻两个重力传感器所监测的重力数据之间的差值不出现连续性增大时，则判定下部低温区对应的罐体区域内不存在泄漏点；当其中一个重力传感器所监测的重力数据大于相邻两个重力传感器所监测的重力数据，且该重力传感器所监测的重力数据与相邻两个重力传感器所监测的重力数据的差值持续增大时，则判定该重力传感器所对应的罐体区域内存在泄漏点；

S5，所述电子秤组件实时获取物料储料罐的整体实际重量，当物料储料罐的实际重量达到设定值时，即三氟化氯的实际存储量达到设定值时，进气阀门关闭，停止三氟化氯的收集；

S6，供气时，冷凝组件停止制冷，供气阀门开启，三氟化氯升温后由液相转化为气相，使罐体内压力增加，增压后的三氟化氯气体经进出料管、供气分管后进行输出以进行供气。

所述步骤S2还包括：当判定上部常温区对应的罐体区域内存在泄漏点时，通过压力计实时获取旁通管内的压力，当旁通管内的压力低于60KPa时，则判定上部常温区对应的罐体区域内存在泄漏量大的泄漏点。

本发明的优点：

1)本发明通过分隔环板的介入将隔热外壳与罐体的夹层分隔为下部低温区和上部常温区，下部低温区的中部进一步夹层设置有一相应的隔离套，隔离套与隔热外壳之间设置有冷凝组件，隔离套与罐体之间按等角度密封固接有多个相应的隔板，通过分隔环板、隔板将隔离套与罐体的夹层分隔成多个独立的空间，且隔板的中部分别一体化成型向内设置有贯穿延伸至罐体内的换热板。

从而在下部低温区的隔离套与隔热外壳之间形成制冷空间，并在制冷空间与罐体的贮存空间之间形成多个独立的安全隔离空间，这样一来，即使产生泄漏也不会导致三氟化氯直接接触冷凝组件，从而既能够大幅提升对三氟化氯的充装的安全性、且能够防止冷凝组件被腐蚀；而在隔板、换热板的快速导热下则能够将制冷空间的低温快速、高效传递至罐体内，从而大幅提升对罐体内三氟化氯气体的快速降温效果、效率，使其更加快速由气相液转化成液相进行积累充装。而且供气时，则冷凝组件停止制冷，供气阀门开启，液相三氟化氯在升温后由液相转化为气相后经进出料管、供气分管后进行输出以进行供气即可。

2)在设置有分隔环板、隔离套、隔板、以及换热板的基础上，本发明进一步于相邻两个隔板之间的隔热外壳的底部进行储料罐支腿安装，并将储料罐支腿分别支撑连接到相应的电子秤组件上，通过电子秤组件实时获取物料储料罐的整体实际重量，当物料储料罐的实际重量达到设定值时，即三氟化氯的实际存储量达到设定值时，停止三氟化氯进入罐体内，从而对三氟化氯的收集量进行精准控制。

3)在设置有电子秤组件的基础上，本发明进一步在电子秤组件与储料罐支腿之间还分别加装有相应的重力传感器，通过重力传感器对各个储料罐支腿的对应支撑重力进行实时监测，当分隔环板以下区域的罐体产生泄漏时，无论是三氟化氯气体、还是三氟化氯液体泄漏，其都会在降温的条件下形成液相物料，并于对应的独立安全隔离空间内形成积累贮存，从而导致该区域内的储料罐支腿所对应的重力数据大于相邻两个重力传感器所监测的重力数据，且该重力传感器所监测的重力数据与相邻两个重力传感器所监测的重力数据的差值将持续增大，由此便可判断出该重力传感器所对应的罐体区域内存在泄漏点，以便于精准判断出泄漏点的位置、并进行应急处理，从而提升对三氟化氯的收集、以及供气安全性，且能够便于后续的检修工作的进行。

4)本发明的上部常温区的下部向外连接有惰性气体进入管、上部向外连接有惰性气体排出管，惰性气体排出管上固定装置有三氟化氯气体检测器，充装过程中，惰性气体沿惰性气体进入管通入，沿惰性气体排出管排出，通过三氟化氯气体检测器实时监测惰性气体中是否含有三氟化氯气体，即可精确判断上部常温区所对应的罐体区域内是否存在泄漏点，以进一步提升本发明对三氟化氯的充装安全性。

5)在设置有三氟化氯气体检测器的基础上，本发明进一步于惰性气体排出管上一体化成型向外连接有旁通管，惰性气体排出管的连通孔在与旁通管相导通的位置上孔径缩小设置，旁通管的连通孔在与惰性气体排出管相导通的位置上孔径缩小设置，从而使惰性气体排出管内的流通其他能够在较大流通速度和压力的条件下对旁通管内的空气形成虹吸。

当泄漏点较小时，其泄漏量小，则流经惰性气体排出管内的气体压力、流速相对较小，此时旁通管内的空气不被明显虹吸，其内部压力处于相对常压状态；当泄漏点较大时，其泄漏量大，则流经惰性气体排出管内的气体压力、流速均相对较大，此时旁通管内的空气将被明显虹吸，此时，其内部压力将处于负压状态，因此通过压力计对旁通管内的压力进行检测，即可反馈出三氟化氯的泄漏点/泄漏量的大小，从而引导工作人员做出不同的应急措施，以进一步大幅提升本发明对三氟化氯的储存、供气安全性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为隔离套与罐体之间固接有隔板的结构示意图。

图3为隔板中部向内设置有换热板的结构示意图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员理解，现将实施例结合附图对本发明的结构作进一步详细描述：

实施例一

参考图1-3，一种三氟化氯充装用供气设备，包括

物料储料罐1，所述物料储料罐1包含隔热外壳101、以及夹层设置于所述隔热外壳101内的罐体102，所述罐体102的上端部连接有进出料管2，所述进出料管2通过相应的进气阀门3、供气阀门4向外连接有进气分管5和供气分管6；

分隔环板7，固定装置于所述隔热外壳101与罐体102的夹层之间，用于将所述隔热外壳101与罐体102的夹层空间分隔为上部常温区8和下部低温区9，所述下部低温区9的中部进一步夹层设置有一相应的隔离套10，所述隔离套10与隔热外壳101之间设置有制冷用冷凝组件；所述隔离套10与罐体102之间按等角度密封固接有多个相应的隔板12，所述隔板12将隔离套10与罐体102的夹层分隔成多个独立的空间，且所述隔板12的中部分别一体化成型向内设置有贯穿延伸至所述罐体102内的换热板1201；

多个储料罐支腿13，分别连接于相邻两个隔板12之间的隔热外壳101的底部，所述储料罐支腿13分别支撑连接于相应的电子秤组件14上，所述电子秤组件14在与所述储料罐支腿13相对应的位置上还分别加装有相应的重力传感器15。

所述罐体102、隔板12、以及换热板1201均由哈氏合金制成，罐体102的内表面、以及换热板1201的表面上分别设有三氟化氯钝化层以及氟气钝化层。

所述氟气钝化层为通过将所述罐体102抽真空，然后充装纯度99％以上的高纯氟3天后形成。

所述三氟化氯钝化层为通过将形成有氟气钝化层的罐体102抽真空，然后充装纯度99.9％以上的高纯三氟化氯3天后形成。

所述冷凝组件包含冷凝管道1101，所述冷凝管道1101的上下端分别向外连接有相应的进液管道1102、以及出液管道1103，所述冷凝组件的温度范围为0℃～-35℃。

所述隔热外壳101是由一组夹层设置的金属壳体中部夹设隔热棉组成。

所述上部常温区8的下部向外连接有惰性气体进入管16，上部常温区8的上部向外连接有惰性气体排出管17，所述惰性气体排出管17上固定装置有三氟化氯气体检测器18。

所述三氟化氯气体检测器18外侧的惰性气体排出管17上一体化成型向外连接有相应的旁通管19，所述惰性气体排出管19的连通孔在与所述旁通管19相导通的位置上孔径缩小设置，所述旁通管19的连通孔在与所述惰性气体排出管17相导通的位置上孔径缩小设置，所述旁通管19未连接到所述惰性气体排出管17的一端封闭设置并固定装置有相应的压力计20。

实施例二

一种基于实施例一所述的三氟化氯充装用供气设备的使用方法，包含以下具体步骤：

S1，冷凝组件启动制冷，进气阀门3开启，完成加工后的三氟化氯气体沿进气分管5、进出料管2充装进入罐体102上部，三氟化氯气体在上部常温区8对应的区域内进行换热冷却后下沉；

S2，将惰性气体沿惰性气体进入管16通入，惰性气体沿惰性气体排出管17排出，所述惰性气体的流量为1-2L/min，通过三氟化氯气体检测器18实时监测惰性气体中是否含有三氟化氯气体；是，则判定上部常温区8对应的罐体102区域内存在泄漏点；否，则判定上部常温区8对应的罐体102区域内不存在泄漏点；

完成加工后的三氟化氯气体在外界输送管路的输送下按0.3-0.6mpa的充装压力充装进入罐体202内，所述步骤S2还包括：当判定上部常温区8对应的罐体102区域内存在泄漏点时，通过压力计20实时获取旁通管19内的压力，当旁通管19内的压力低于60KPa时，则判定上部常温区8对应的罐体102区域内存在泄漏量大的泄漏点；

当判定上部常温区8对应的罐体102区域内存在泄漏点，而旁通管19内的压力不低于60KPa时，即罐体102存在泄漏量较小的泄漏点时，可持续通入惰性气体以将少量泄漏的三氟化氯气体输送往尾气处理设备进行尾气处理，同时，停止三氟化氯收集，并对进入罐体102内的三氟化氯进行排空处理，最后再对罐体102的泄漏点进行检修；

当判定上部常温区8对应的罐体102区域内存在泄漏点，而旁通管19内的压力低于60KPa时，即罐体102存在泄漏量大的泄漏点时，立即停止惰性气体通入，并关闭惰性气体进入管16、以及惰性气体排出管17所对应的阀门，尔后，对进入罐体102进行排空处理，再开启惰性气体进入管16、以及惰性气体排出管17所对应的阀门，然后再次通入惰性气体以将残留于上部常温区8、以及惰性气体进入管16和惰性气体排出管17内的气体输送往尾气处理设备进行处理,，最后，再对罐体102的泄漏点进行检修；

S3，降温下沉后的三氟化氯气体在下部低温区9对应的罐体102区域内进行快速降温后由气相液转化成液相，并于下部低温区9对应的罐体102区域内进行累积储存；

S4，各个重力传感器15实时获取各个储料罐支腿13所对应的重力数据，当相邻两个重力传感器15所监测的重力数据之间的差值不出现连续性增大时，则判定下部低温区9对应的罐体102区域内不存在泄漏点；当其中一个重力传感器15所监测的重力数据大于相邻两个重力传感器15所监测的重力数据，且该重力传感器15所监测的重力数据与相邻两个重力传感器15所监测的重力数据的差值持续增大时，则判定该重力传感器15所对应的罐体102区域内存在泄漏点；

当判定重力传感器15所对应的罐体102区域内存在泄漏点时，停止三氟化氯收集，并对进入罐体102内的三氟化氯进行排空处理，最后再对重力传感器15所对应的罐体102区域的泄漏点进行检修；

本实施例中的隔热外壳101底部向下连接有若干个分别位于相邻两个隔板12之间的排料管21，所述排料管21上固定装置有相应的电磁阀22，在对进入罐体102内的三氟化氯进行排空处理时，同步开启对应的电磁阀22，以同步将泄漏的三氟化氯液料进行排空收集；

S5，所述电子秤组件14实时获取物料储料罐1的整体实际重量，当物料储料罐1的实际重量达到设定值时，即三氟化氯的实际存储量达到设定值时，进气阀门3关闭，停止三氟化氯的收集；

S6，供气时，冷凝组件停止制冷，供气阀门4开启，三氟化氯升温后由液相转化为气相，罐体102内压力增加，增压后的三氟化氯气体经进出料管2、供气分管6后进行输出以进行供气。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。