二氧化碳充装装置的制作方法

1.本实用新型涉及二氧化碳充装技术领域，尤其涉及一种二氧化碳充装装置。


背景技术：

2.高纯度的二氧化碳通常以液态储存，现有技术中，液态的二氧化碳通常集中储存于一大型的储罐中，在二氧化碳充装时，再通过充装泵经管道将液态的二氧化碳充装至小型的气瓶中。
3.然而，现有技术中，管道内容易存在残留的气体。充装时，在充装泵的驱动下，储罐中液态的二氧化碳会和管道内残留的气体一同充装至气瓶中，从而影响气瓶内的二氧化碳纯度，导致气瓶内的二氧化碳纯度不能满足需求。


技术实现要素：

4.针对现有技术在充装二氧化碳时，管道内残留的气体会一同充入气瓶中，从而影响二氧化碳纯度的技术问题。本实用新型提供了一种二氧化碳充装装置，其设置有抽真空结构，在充装准备前期能将管道内残留的气体排出，更有效的净化管道环境，从而可以更好的保障充装后的二氧化碳纯度，满足高纯度二氧化碳充装需求。
5.一种二氧化碳充装装置，其包括储罐、低温液体泵、第一管道、第二管道、第三管道、第一抽真空管道、第二抽真空管道及纯化真空泵；
6.所述第一管道一端与所述储罐的液相口连通，另一端与所述低温液体泵的进液口，且所述第一管道上设置有控制其通断的第一控制阀；
7.所述第二管道一端与所述低温液体泵的出液口连通；且所述第二管道上设置有检测其内部压力的第一压力表；
8.所述第三管道一端与所述第二管道的另一端连通，另一端用以连通气瓶的液相入口；且所述第三管道上设置有控制其通断的第二控制阀，所述第三管道上还设置有检测其内部压力的第二压力表，所述第二压力表位于所述第二控制阀的远离所述第二管道的一端；
9.所述第一抽真空管道与所述第一管道连通，且所述第一抽真空管道上设置有控制其通断的第三控制阀；
10.所述第二抽真空管道与所述第三管道连通，且所述第二抽真空管道上设置有控制其通断的第四控制阀；
11.所述纯化真空泵的吸气口与所述第一抽真空管道、所述第二抽真空管道连通。
12.优选的，还包括氦检管道，所述氦检管道与所述第一抽真空管道、所述第二抽真空管道连通，用以充入氦气进行氦检。
13.优选的，还包括排气管道，所述排气管道用以连通所述气瓶的气相出口；且所述排气管道上设置有控制其通断的第五控制阀。
14.优选的，还包括卸压管道，所述卸压管道与所述第二管道的另一端连通；且所述卸
压管道上设置有控制其通断的第六控制阀；
15.所述排气管道与所述卸压管道连通。
16.优选的，还包括气相管道，所述气相管道一端与所述储罐的气相口连通，另一端与所述第三管道连通；且所述气相管道上设置有控制其通断的第七控制阀、第八控制阀，所述第七控制阀位于靠近所述储罐的一端，所述第八控制阀位于靠近所述第三管道的一端。
17.优选的，还包括第一分析管路，所述第一分析管路与所述储罐连通，用以对所述储罐内原料进行分析；且所述第一分析管路上设置有控制其通断的第九控制阀。
18.优选的，还包括第二分析管路，所述第二分析管路与所述第三管路连通，用以对所述气瓶内充入的原料进行分析；且所述第二分析管路上设置有控制其通断的第十控制阀。
19.优选的，还包括用以称量所述气瓶的称重仪，所述称重仪与所述第二控制阀电连接，用以控制所述第二控制阀。
20.与现有技术相比，本实用新型提供的二氧化碳充装装置，其包括储罐、低温液体泵、第一管道、第二管道、第三管道、第一抽真空管道、第二抽真空管道及纯化真空泵；所述第一管道一端与所述储罐的液相口连通，另一端与所述低温液体泵的进液口，且所述第一管道上设置有控制其通断的第一控制阀；所述第二管道一端与所述低温液体泵的出液口连通；且所述第二管道上设置有检测其内部压力的第一压力表；所述第三管道一端与所述第二管道的另一端连通，另一端用以连通气瓶的液相入口；且所述第三管道上设置有控制其通断的第二控制阀，所述第三管道上还设置有检测其内部压力的第二压力表，所述第二压力表位于所述第二控制阀的远离所述第二管道的一端；所述第一抽真空管道与所述第一管道连通，且所述第一抽真空管道上设置有控制其通断的第三控制阀；所述第二抽真空管道与所述第三管道连通，且所述第二抽真空管道上设置有控制其通断的第四控制阀；所述纯化真空泵的吸气口与所述第一抽真空管道、所述第二抽真空管道连通。所述二氧化碳充装装置中设置有所述第一抽真空管道、所述第二抽真空管道及所述纯化真空泵，从而在二氧化碳充装前，能通过所述纯化真空泵经所述第一抽真空管道、所述第二抽真空管道将管道内残留的气体抽出，能实现对所述二氧化碳充装装置进行抽真空处理，更有效的净化管道环境，从而可以更好的保障充装后二氧化碳的纯度，满足高纯度二氧化碳充装需求。
附图说明
21.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为一种实施例提供的二氧化碳充装装置的结构示意图
具体实施方式
23.为了使本领域的技术人员更好地理解本技术中的技术方案，下面将对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
24.需要说明的是，当部件被称为“固定于”、“安装于”或“设置于”另一个部件上，它可以直接在另一个部件上或者间接设置在另一个部件上；当一个部件与另一个部件“连接”，或一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或间接连接至另一个部件上。
25.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
26.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本技术的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
27.须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本技术所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
28.本实用新型提供了一种二氧化碳充装装置，其包括储罐、低温液体泵、第一管道、第二管道、第三管道、第一抽真空管道、第二抽真空管道及纯化真空泵；所述第一管道一端与所述储罐的液相口连通，另一端与所述低温液体泵的进液口，且所述第一管道上设置有控制其通断的第一控制阀；所述第二管道一端与所述低温液体泵的出液口连通；且所述第二管道上设置有检测其内部压力的第一压力表；所述第三管道一端与所述第二管道的另一端连通，另一端用以连通气瓶的液相入口；且所述第三管道上设置有控制其通断的第二控制阀，所述第三管道上还设置有检测其内部压力的第二压力表，所述第二压力表位于所述第二控制阀的远离所述第二管道的一端；所述第一抽真空管道与所述第一管道连通，且所述第一抽真空管道上设置有控制其通断的第三控制阀；所述第二抽真空管道与所述第三管道连通，且所述第二抽真空管道上设置有控制其通断的第四控制阀；所述纯化真空泵的吸气口与所述第一抽真空管道、所述第二抽真空管道连通。所述二氧化碳充装装置中设置有所述第一抽真空管道、所述第二抽真空管道及所述纯化真空泵，从而在二氧化碳充装前，能通过所述纯化真空泵经所述第一抽真空管道、所述第二抽真空管道将管道内残留的气体抽出，能实现对所述二氧化碳充装装置进行抽真空处理，更有效的净化管道环境，从而可以更好的保障充装后二氧化碳的纯度，满足高纯度二氧化碳充装需求。
29.请结合参阅图1。本实施例提供了一种二氧化碳充装装置100，其用于将液态99.999％二氧化碳充装至y-tank罐中。具体的，本实施例提供的所述二氧化碳充装装置100用于二氧化碳储罐对于工业高纯级(金属离子检测限定要求)二氧化碳y-tank罐充装，充装完备的产品y-tank罐应用于芯片管路环境吹扫等高新领域。在本实施例中，y-tank罐具体的为440l规格，当然，在其他实施例中，y-tank罐还可为其他规格参数。
30.所述二氧化碳充装装置100包括储罐1、低温液体泵2、第一管道3、第二管道4、第三管道5、第一抽真空管道6、第二抽真空管道7及纯化真空泵。
31.所述第一管道3一端与所述储罐1的液相口连通，另一端与所述低温液体泵2的进
液口连通，且所述第一管道3上设置有控制其通断的第一控制阀301。
32.所述第二管道4一端与所述低温液体泵2的出液口连通，且所述第二管道4上设置有检测其内部压力的第一压力表401。
33.所述第三管道5一端与所述第二管道4的另一端连通，所述第三管道5另一端用以连通气瓶200的液相入口，在本实施例中，所述气瓶200具体为y-tank罐。所述第三管道5上设置有控制其通断的第二控制阀501，所述第三管道5上还设置有检测其内部压力的第二压力表502，所述第二压力表502位于所述第二控制阀501的远离所述第二管道4的一端。
34.所述第一抽真空管道6与所述第一管道3连通，且所述第一抽真空管道6上设置有控制其通断的第三控制阀601。
35.所述第二抽真空管道7与所述第三管道5连通，且所述第二抽真空管道7上设置有控制其通断的第四控制阀701。
36.所述纯化真空泵的吸气口与所述第一抽真空管道6、所述第二抽真空管道7连通。
37.通过设置所述第一抽真空管道6与所述第二抽真空管道7，从而在充装二氧化碳前，能通过所述纯化真空泵提供吸附力，将管道内残留的气体抽出。使得充装二氧化碳时，管道内不会存在残留的气体影响充入所述气瓶200内的二氧化碳纯度。
38.可以理解的是，目前气体生产充装企业大多数以简单的“生产+储罐+槽罐运输+气瓶”的充装模式而发展。而未企及更具机动性的新发展的iso-tank罐(罐式集装箱)充装，和y-tank罐充装。随着时代的发展，我国工业气体市场发展空间持续扩大，全球各大气体公司将我国列为重点发展区域，纷纷以合资或独资等方式设立企业。相比之下，我国气体充装企业受制于规模，设备，技术，人才等诸多原因影响，无法良好的满足y-tank罐充装需求。
39.而本实施例提供的所述的二氧化碳充装装置100，能在充装前对管道进行排空，从而更好的保障充入所述气瓶200内二氧化碳的纯度，可以更好的满足高纯度二氧化碳充装于y-tank罐充装需求。
40.优选的，所述二氧化碳充装装置100还包括氦检管道8，所述氦检管道8与所述第一抽真空管道6、所述第二抽真空管道7连通，用以充入氦气进行氦检。具体的，当所述第一压力表401显示真空度不合格时，能通过开启所述氦检管道8上的控制阀，将所述氦检管道8导通，从而通过所述氦检管道8能通入氦气进行氦检，更好的进行气密性检查。
41.优选的，所述二氧化碳充装装置100还包括排气管道9，所述排气管道9用以连通所述气瓶200的气相出口，且所述排气管道9上设置有控制其通断的第五控制阀901。从而在充装二氧化碳前，能通过所述排气管道9对所述气瓶200内的残留物(残液、残气)进行排放，进一步的保障了充装于所述气瓶200内的二氧化碳的纯度。
42.优选的，所述二氧化碳充装装置100还包括卸压管道10、所述卸压管道10与所述第二管道4的另一端连通，且所述卸压管道10上设置有控制器通断的第六控制阀1001，所述排气管道9与所述卸压管道10连通。从而在二氧化碳充装前，能通过所述卸压管道10对管道进行卸压，更好的保障了安全性。
43.优选的，所述二氧化碳充装装置100还包括气相管道11，所述气相管道11一端与所述储罐1的气相口连通，所述气相管道11另一端与所述第三管道5连通。所述气相管道11上设置有控制其通断的第七控制阀1101、第八控制阀1102，所述第七控制阀1101位于靠近所述储罐1的一端，所述第八控制阀1102位于靠近所述第三管道5的一端。从而通过所述气相
管道11能对所述气瓶200内的残留物进行置换，更好的将所述气瓶200内的残留物排出。
44.优选的，所述二氧化碳充装装置100还包括第一分析管路12，所述第一分析管路12与所述储罐1连通，用以对所述储罐1内原料进行分析，且所述第一分析管路12上设置有控制其通断的第九控制阀1201。具体的，所述第一分析管路12一端与所述储罐1连通，另一端连通至分析室，从而能实现对所述储罐1内的原料进行在线分析。通过设置所述第一分析管路12，使得在二氧化碳充装前，能对所述储罐1内的二氧化碳进行分析，确保充入所述气瓶200的二氧化碳的品质。
45.优选的，所述二氧化碳充装装置100还包括第二分析管路13，所述第二分析管路13与所述第三管路5连通，用以对所述气瓶200内充入的原料进行分析，且所述第二分析管路13上设置有控制其通断的第十控制阀1301。具体的，所述第二分析管路13一端与所述第三管路5连通，另一端连通至分析室，从而能实现对所述气瓶200内充入的原料进行在线分析。通过设置所述第二分析管路13，使得可以预先在所述气瓶200中充入一定量二氧化碳气体进行在线分析，可以进一步的确保充入所述气瓶200的二氧化碳的品质。
46.优选的，所述二氧化碳充装装置100还包括用以称量所述气瓶200的称重仪14，所述称重仪14与所述第二控制阀501电连接，用以控制所述第二控制阀501。从而在充装二氧化碳时，能通过所述称重仪14根据所述气瓶200的重量，控制所述第二控制阀501，进一步的避免了过充。所述称重仪14具体为y-cylinder(卧式气瓶)称重仪。
47.优选的，所述二氧化碳充装装置100还包括回气管道15，所述回气管道15一端与所述储罐1连通，另一端与所述排气管道9连通，且所述回气管道15上设置有控制其通断的第十一控制阀1501。从而在充装过程中，所述气瓶200中压力过大时，能通过所述回气管道15将二氧化碳气体回流至所述储罐1中。
48.本实施例还提供了一种二氧化碳充装方法，其包括如下步骤：
49.提供所述二氧化碳充装装置100；
50.气瓶安装：将所述第三管道5与所述气瓶200的液相入口连通。
51.在本实施例中，所述气瓶200为具有液相入口和气相出口的y-tank罐。在此步骤时，还需将所述气瓶200的气相出口与所述排气管道9连通。
52.具体的，在本实施例中，先将所述气瓶200置于所述称重仪14上，然后连接好液相充装猪尾管和气相猪尾管，以此将所述第三管道5、所述排气管道9与所述气瓶200连通，再确认所述气瓶200的液相阀门和气相阀门关闭。
53.气密性检查：开启所述纯化真空泵，并开启所述第三控制阀601、所述第四控制阀701，对充装管道以及所述低温液体泵2进行抽真空处理，直至真空度合格，关闭所述纯化真空泵、所述第三控制阀601、所述第四控制阀701。
54.优选的，在通过所述纯化真空泵进行抽吸之前，可通过所述第一压力表401、所述第二压力表502，来观察充装管线压力。如若有压力，则开启所述气流控制阀1001进行卸压，直至卸压至≤2psi。
55.在本实施例中，通过所述纯化真空泵进行抽吸，直至所述第一压力表401显示为-14psi，则为真空度合格。若真空度不合格，还可开启所述氦检管道8上的控制阀，向管道中充入氦气进行氦检，直至系统气密性合格。
56.气瓶充装：开启所述第一控制阀301，开启所述低温液体泵2，开启所述第二控制阀
501以及所述气瓶200的液相阀门，以使所述储罐1内的液态二氧化碳装入所述气瓶200。
57.在本实施例中，所述气瓶充装步骤具体为：检查设备状况，检查压力表、仪表气源、称重衡器的灵敏度、安全阀是否正常完好，如有失常现象立即修复或更换。所述称重仪14归零。确认所述气瓶200重量、容积等数据。然后按二氧化碳充装系数计算充装量，定秤充装。
58.开启所述第一控制阀301引入液态二氧化碳。启动所述低温液体泵2，并观察所述低温液体泵2运行情况。开启所述第二控制阀501，打开所述气瓶200的液相阀门和气相阀门。所述气瓶200开始充装液态二氧化碳。观察所述第二压力表502的充装压力，当充装压力大于所述储罐1压力时。打开所述第十一控制阀1501，使得二氧化碳气体经所述回气管道15回流至所述储罐1。
59.充装过程中，严密监视所述第二压力表502，将充装压力控制在2.2―4mpa范围内。所述气瓶200充装系数不超过0.6kg/l。当充装重量到达设定数值后，所述称重仪14会控制所述第二控制阀501联锁关闭。现场操作人员迅速关闭所述气瓶200气相阀门和液相阀门。屏幕操作员关停所述低温液体泵2，打开所述第二控制阀501。现场操作员关闭所述第一控制阀301，打开与所述第二管路4连通的导淋管道的导淋阀，排放充装管道余液。观察所述第二压力表502压力，小于30psi后，关闭导淋阀，拆卸液相充装管。
60.关闭所述第十一控制阀1501，打开所述第五控制阀901，排放气相管内余压。排放完成后，拆卸所述气瓶200气相管。至此，所述气瓶200充装完成。
61.需要说明的是，在其他实施例中，当所述气瓶200只有液相入口，无气相出口。则充装前期先充入1.2-1.8mpa二氧化碳气体，然后开启所述低温液体泵2将低温液态二氧化碳引入充装管，打开充装阀开始充装。注意充装压力控制，如充装压力过高，开启液相回流阀，控制充装压力不大于4mpa。
62.优选的，在所述气密性检测与所述气瓶充装之间还包括如下步骤：
63.瓶内残留物处理：开启所述气瓶200的气相阀门，并开启所述二氧化碳充装装置100中与所述气瓶200的气相出口连通的排气管路上的控制阀，排放所述气瓶200内的残气；并通过所述二氧化碳充装装置100中的气相管道向所述气瓶200充入二氧化碳气体，进行置换排放，置换排放完成后关闭所有阀门；
64.在本实施例中，所述瓶内残留物处理具体为：开启所述气瓶200气相阀门，开启所述第五控制阀901，排放瓶内残气。观察所述第二压力表502压力至2psi后，关闭所述第五控制阀901。然后开启所述储罐1的气相手阀(在本实施例中即为所述第七控制阀1101)、所述第八控制阀1102，开启所述气瓶200的液相阀门，向所述气瓶200内充入二氧化碳气体，进行置换排放。最后再关闭所有阀门。
65.当然，在其他实施例中，也可以为关闭所述第五控制阀901，所述气瓶200充压至2mpa左右，再关闭所述储罐1的气相手阀，然后打开所述第五控制阀901进行阶段性充压再排放，重复多次。
66.气瓶抽真空净化处理，开启所述气瓶200的液相阀门，开启所述纯化真空泵，并开启所述第四控制阀701，对所述气瓶200进行抽真空处理，直至真空度合格后，关闭所述纯化真空泵、所述第四控制阀701、所述气瓶200的液相阀门；
67.在本实施例中，所述气瓶抽真空净化处理具体为：开启所述气瓶200的液相阀门，观察所述第二压力表502的压力，如果压力大于2psi，则开启所述第五控制阀901和所述气
瓶200的气相阀门卸压至≤2psi，然后再关闭所述第五控制阀901和所述气瓶200的气相阀门。确认所述纯化真空泵已开启，开启所述第四控制阀701抽真空，直至所述第二压力表502为-14psi。关闭所述第四控制阀701，关闭所述气瓶200的液相阀门，至此，所述气瓶200抽真空净化处理完成。
68.从而通过上述步骤，能更好的保障最终充入所述气瓶200内二氧化碳的纯度。
69.分析：对所述储罐1内的原料气体进行分析，并对充入所述气瓶200内的原料气体进行分析；
70.在本实施例中，所述分析具体为：开启所述储罐1的分析手阀(在本实施例中即为所述第九控制阀1201)，联系品控进行原料气体进行在线分析。待分析合格后，再开启所述第七控制阀1101、所述第八控制阀1102，开启所述气瓶200的液相阀门，向所述气瓶200充入二氧化碳气体。观察所述第二压力表502压力至1.8mpa左右，关闭所述第八控制阀1102。然后开启所述第十控制阀1301，联系品控对所述气瓶200内二氧化碳气体进行在线分析。分析合格后，准备进入充装工序。通过此步骤，更好的保障了最终充入所述气瓶200的二氧化碳符合所需要求。
71.优选的，所述气瓶充装后还包括如下步骤：
72.充装后分析：对充装于所述气瓶200内的二氧化碳进行金属离子检测；
73.通过对充装完成的所述气瓶200将进行金属离子检测，从而可以保障所述气瓶200中气体的微金属离子含量达到所需要求。
74.充装后检查：对所述气瓶200进行复称，并检测所述气瓶200的密封性。
75.可以理解的是，充装过程重是在y瓶充装称上进行，为确保充装量的准确性，充装完成后将所述气瓶200送至二氧化碳tank罐电子地称上进行复称。
76.可以理解的是，一般情况下，如发生二氧化碳泄露在空气中一般成起雾状态，目检瓶阀及其与瓶口连接的密封是否良好。充装完成后泄露检查，用专用检漏液对瓶阀连接处进行检漏测试。检查瓶体的温度是否有异常升高的迹象，瓶体是否出现鼓包变形或泄漏等严重缺陷。一旦发现过量充装后，立即处理，将超装的液量妥善排出。
77.本实施例提供的所述二氧化碳充装装置100设置有抽真空结构，充装准备前期能更有效果的净化管道环境，满足更高纯度气体充装。并设计有金属离子检测，能检测充装y-tank罐内气体的微小量金属离子br，cl，no2，no3，so4，al，ca等等，满足高端半导体企业用于芯片，集成电路的保护气吹扫等用途。
78.以上所述的仅是本实用新型的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本实用新型的保护范围。