專利名稱：氣體填充和分配裝置以及包括這種裝置的組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣體填充和分配裝置、包括容器和這種裝置的組件、以及控制泄露的 方法。更加具體地，本發(fā)明涉及氣體填充和分配裝置，該裝置包括用于放置于加壓氣體 貯存容器的孔中的體部、在用于與容器的內(nèi)部相連的上游第一端和用于與氣體使用者相連 的下游第二端之間延伸的回收回路，該回收回路包括按照從上游端到下游端的順序串聯(lián)布 置的壓力調(diào)節(jié)器、低壓室和隔離閥，所述低壓室與一通路連接，該通路用于經(jīng)由對低壓室內(nèi) 的壓力敏感的安全卸壓閥將氣體排放至所述裝置的外部。
背景技術(shù)：
特別地，出于安全原因，設(shè)置氣體填充和分配系統(tǒng)——例如具有內(nèi)置調(diào)節(jié)器的 閥——從而使得加壓氣體罐的終端用戶不能與罐內(nèi)的高壓氣體接觸，而只能接觸壓力已經(jīng) 被壓力調(diào)節(jié)器降低的氣體。如果將閥設(shè)置在調(diào)節(jié)器的下游(在低壓側(cè))，調(diào)節(jié)器和隔離閥之間的壓力可能增 大，特別是當(dāng)調(diào)節(jié)器泄露時(shí)。具體地，任何調(diào)節(jié)器都不是100 %的流體密封，特別是對于分子 較小的氣體(氫氣或者氦氣類型)。因此，如果氣體長期儲存而沒有任何回收，調(diào)節(jié)器下游的低壓室會充滿高壓氣體。 如果發(fā)生這種情況，當(dāng)用戶再一次來回收氣體并通過打開隔離閥而與容器連通時(shí)，將會發(fā) 生險(xiǎn)情。為了解決該問題，實(shí)踐中已知的方法是使用安全排氣閥，該安全排氣閥在壓力過 高或者溫度過高的情況下釋放氣體。但是，這些已知的排氣閥在某些情況下，即使泄露較 小，也可能由于突然釋放大量氣體而發(fā)生險(xiǎn)情。當(dāng)氣體可燃時(shí)，例如氫氣，這尤其危險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是減輕現(xiàn)有技術(shù)的上述全部或者一些不利之處。為此，從上文給出的本發(fā)明裝置的定義的廣義方面來說，根據(jù)本發(fā)明的裝置的主 要特征在于，所述閥被設(shè)計(jì)成，當(dāng)?shù)蛪菏覂?nèi)的壓力低于第一閾值時(shí)關(guān)閉排放通路，當(dāng)?shù)蛪菏?內(nèi)的壓力高于第一壓力閾值且低于第二壓力閾值時(shí)打開所述排放通路，當(dāng)?shù)蛪菏覂?nèi)的壓力 高于第二壓力閾值時(shí)關(guān)閉所述排放通路；所述安全卸壓閥被設(shè)計(jì)成，當(dāng)?shù)蛪菏覂?nèi)的壓力低 于第一閾值時(shí)關(guān)閉所述排放通路，當(dāng)?shù)蛪菏覂?nèi)的壓力高于第一壓力閾值且低于第二壓力閾 值時(shí)打開所述排放通路，當(dāng)?shù)蛪菏覂?nèi)的壓力高于第二壓力閾值時(shí)關(guān)閉所述排放通路。另外，本發(fā)明的一些實(shí)施例可以包括一個(gè)或者多個(gè)下述特征-所述安全卸壓閥包括移動(dòng)(切斷)閥件，該移動(dòng)閥件承受低壓室內(nèi)的壓力并且被 回位元件推向關(guān)閉通路的第一位置，回位裝置和閥件的尺寸設(shè)計(jì)成允許閥件在當(dāng)?shù)蛪菏覂?nèi) 的壓力低于第一壓力閾值時(shí)關(guān)閉排放通路的第一位置、當(dāng)所述室內(nèi)的壓力高于第一壓力閾 值且低于第二壓力閾值時(shí)打開所述排放通路的第二位置、以及當(dāng)所述室內(nèi)的壓力高于第二壓力閾值時(shí)關(guān)閉所述排放通路的第三位置之間移動(dòng)；-所述移動(dòng)閥件包括與所述壓力調(diào)節(jié)器的卸壓閥連結(jié)的活塞和至少一個(gè)能夠?yàn)榱?關(guān)閉/打開的目的而與所述排放通路協(xié)作的密封件；-使閥件回位的回位元件包括一彈簧，該彈簧的彈簧載荷被傳遞至壓力調(diào)節(jié)器的 閥；-使閥件回位的回位元件位于承受所述裝置外部的壓力的空間內(nèi)，所述空間優(yōu)選 通過閥件下游的氣體排放通路與外界連接；-所述排放通路包括在所述閥件和所述裝置的體部之間形成的槽，該槽首先與所 述排放通路流體連通，其次與所述低壓室流體連通，所述閥件包括一組密封件，該密封件用 于根據(jù)閥件相對于所述體部和所述槽的位置來保持所述裝置的活塞和體部之間的排放通 路打開或者關(guān)閉，-所述閥件包括貫穿該閥件的管路，該管路使得低壓室與所述槽流體連通；-所述閥件能夠平移運(yùn)動(dòng)；-所述低壓室通過限制元件與所述排放通路連接，該限制元件將氣體的流量限制 在預(yù)定值；-所述裝置包括不同于回收回路的填充回路，該填充回路具有直接或者通過所述 回收回路與所述容器連接且位于所述壓力調(diào)節(jié)器的上游的第一端，和不同于回收回路的第二端。-所述第一壓力閾值的范圍在20到29巴之間，優(yōu)選在23到25巴之間；-所述第二壓力閾值的范圍在30到50巴之間，優(yōu)選在30到35巴之間；-由所述限制元件設(shè)定的氣體流量的預(yù)定值的范圍在10到SOOcm3Aiin之間，優(yōu)選 在10到50cmVrnin之間；-所述閥件內(nèi)的管路使得低壓室通過所述限制元件與所述槽流體連通。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提出一種組件，該組件包括加壓氣體容器和根據(jù)上述或者 下述任一特征所述的填充和分配裝置。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提出一種從加壓氣體容器內(nèi)泄漏的氣體的自然泄漏的控 制方法，所述加壓氣體容器包括根據(jù)上述或者下述任一特征所述的填充和分配裝置，其中， 執(zhí)行該方法的步驟，即，通過安全卸壓閥逐步并且自動(dòng)地排放由于自然泄漏而積聚在低壓 室內(nèi)的氣體，以便避免產(chǎn)生過高的壓力，并且當(dāng)壓力調(diào)節(jié)器失效且低壓室內(nèi)突然產(chǎn)生壓力 時(shí)，執(zhí)行自動(dòng)關(guān)閉安全卸壓閥的步驟。本發(fā)明還涉及包括上文或者下文所列特征的任何組合的任何替代方法或裝置。


通過結(jié)合附圖閱讀下文的說明，本發(fā)明的其他細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)會變得明顯，其中-圖1是設(shè)置有根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)例子的氣體填充和分配裝置的加壓氣體容器的 局部示意圖；-圖2是本發(fā)明的氣體填充和分配裝置的一個(gè)例子的示意性局部截面圖，圖示氣 體填充和分配裝置處于操作流程中的“靜止”狀態(tài)；-圖3是圖2中細(xì)部A的放大-圖4示出在已知為“向外界排放泄露氣體”的操作流程中，圖2中細(xì)部A的放大 圖；-圖5示出在已知為“當(dāng)大量泄露時(shí)關(guān)閉”的操作流程中，圖2中的裝置的包括細(xì) 部A的局部視圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在結(jié)合圖1至5對本發(fā)明進(jìn)行說明，圖1至5圖示出本發(fā)明的一個(gè)完全非限制 性的實(shí)施例。特別地，本發(fā)明同樣也可應(yīng)用于任何其他類型的裝置或閥。本發(fā)明特別適用 于文件W02007/048954A1或W02007/048957中描述的裝置。在圖1示出的例子中，裝置或閥被安裝在加壓氣體容器(罐)30的孔內(nèi)。因此，所 述裝置包括體部1 (由一個(gè)或多個(gè)零件構(gòu)成)，所述體部包括在上游第一端和下游第二端之 間延伸的氣體回收回路20，所述上游第一端與容器30的內(nèi)部連接，所述下游第二端用于與 氣體使用者40連接。從上游端至下游端(從第一端至第二端)，所述回收回路20包括過濾器32 (可 選的)，壓力調(diào)節(jié)器50，低壓室70和隔離閥/隔斷閥60。在隔離閥60的下游，所述裝置可 以包括快速連結(jié)系統(tǒng)，該快速連結(jié)系統(tǒng)用于與例如用于回收和用于打開隔離閥60的系統(tǒng) 的連接器40接合。在低壓室70和隔離閥60之間具有安全氣體出口通路80。另外，設(shè)置填充回路22， 該填充回路具有閥件122。優(yōu)選地，填充回路22的至少一部分(例如進(jìn)口)獨(dú)立于回收回 路20。圖2示出壓力調(diào)節(jié)器50的構(gòu)造的一個(gè)例子，該壓力調(diào)節(jié)器承受高壓HP。如圖所 示，壓力調(diào)節(jié)器50可以容納在筒9內(nèi)，該筒9以密封的方式(密封件11，防蠕動(dòng)環(huán)10)設(shè) 置(例如旋擰)在體部1上。壓力調(diào)節(jié)器50可以包括閥14，該閥承受彈簧15沿朝向底座 13，12的下游方向的力。閥14的下游端被抵抗活塞8沿朝向上游的方向推動(dòng)，該抵抗活塞 在體部1內(nèi)流體密封(密封件4，防蠕動(dòng)環(huán)7)地滑動(dòng)并被活塞彈簧21推動(dòng)。閥14的彈簧15和活塞8的彈簧21的載荷/簧上重量(spring weight)確保壓 力調(diào)節(jié)器在高于大氣壓的預(yù)定卸壓壓力下打開。推動(dòng)活塞8的彈簧21通過通路80與外界大氣壓力相通，以便防止壓力調(diào)節(jié)器50 的閥上產(chǎn)生任何背壓。在閥座12的下游端和活塞8的上游端之間形成低壓室70?；钊?具有貫穿該活塞的管路17，該管路使得低壓室70與形成于體部1內(nèi)且位于 活塞的下游端周圍的槽19流體連通。更加具體地，在活塞8的體部內(nèi)形成的流動(dòng)限制元件18調(diào)整位于槽19區(qū)域內(nèi)的 室區(qū)域中氣體的流量。在正常狀態(tài)下，來自低壓室70的被調(diào)節(jié)的氣體被一對0型密封件6阻止，該密封 件由活塞8承載并且在槽19的每一側(cè)各設(shè)置一個(gè)(用以相對體部1密封，如圖2和圖3所 示)°在活塞8的下游，體部1包括隔離閥60 (沒有詳細(xì)示出)。在回收時(shí)正常使用狀態(tài) 下，被調(diào)節(jié)的氣體G沿著該路線(圖2所示的向右的箭頭)排出。當(dāng)調(diào)節(jié)器50泄露程度較輕時(shí)，室70內(nèi)的壓力將逐漸地增大至高于調(diào)節(jié)器50的調(diào)節(jié)壓力。這使得活塞8的上游表面上的力增大。這種逐漸增大的壓力使活塞8沿朝向下游 的方向移動(dòng)(壓縮活塞彈簧21)。當(dāng)室70內(nèi)的壓力達(dá)到第一設(shè)定閾值時(shí)，所述一對密封件 中的位于上游的密封件6到達(dá)槽19并進(jìn)入該槽內(nèi)(如圖4所示)。在該位置，在槽19的上 游處，體部1和活塞8之間不再形成密封。經(jīng)由限制元件18來自低壓室70的氣體能通過 活塞彈簧21的室和排放通路80流向外界(即，閥打開，如圖2所示的箭頭方向)。當(dāng)預(yù)定量的泄露氣體被釋放后，低壓室70內(nèi)的壓力恢復(fù)至正常值，并且活塞8被 彈簧21沿朝向上游的方向回推至圖2和圖3所示的位置，在該位置處，來自低壓室70的氣 體不能到達(dá)排放通路80 (閥關(guān)閉)。只要發(fā)生測量得出的泄露，壓力逐漸增大、隨后(氣體被)排放的過程將自動(dòng)地重 復(fù)。這樣，在每一個(gè)排放循環(huán)中，少量的氣體被釋放。因此，少量的氣體泄露不會引起裝置 內(nèi)產(chǎn)生不相稱的壓力。相反，如果低壓室內(nèi)的壓力顯著增大，超過第二壓力設(shè)定閾值(例如在調(diào)節(jié)器50 失效的情況下)，活塞8被氣體沿朝向下游的方向回推越過圖4所示的排放位置，到達(dá)圖5 所示的關(guān)閉位置。實(shí)際發(fā)生的是，進(jìn)入低壓室70內(nèi)的氣體的流量超過可經(jīng)由限制元件18 排放的流量。在該關(guān)閉位置，所述一對密封件6超過槽19，而由活塞8承載的位于上游的密封 件5將壓靠體部1并關(guān)閉出口 80和槽19之間的氣體通路。并且，在該位置，所述一對密封 件6再次從側(cè)面流體密封活塞8的限制元件18。在該關(guān)閉位置，安全卸壓閥關(guān)閉從而防止 過多的氣體通過排放通路80排放。流經(jīng)有故障的壓力調(diào)節(jié)器50的高壓氣體通過隔離閥60 被保持在體部內(nèi)，并且經(jīng)由可為此目的設(shè)置的回收出口(tapping)進(jìn)行控制。同樣地，系統(tǒng)(顯示器)可以以信號表明隔離閥60的出口側(cè)的壓力高于期望值的 情況。
權(quán)利要求
一種氣體填充和分配裝置，包括用于放置于加壓氣體貯存容器的孔中的體部、在用于與容器(30)的內(nèi)部相連的上游第一端和用于與氣體使用者(40)相連的下游第二端之間延伸的氣體回收回路(20)，該回收回路(20)包括按照從上游端到下游端的順序串聯(lián)布置的壓力調(diào)節(jié)器(50)、低壓室(70)和隔離閥(60)，所述低壓室(70)與一通路(80)連接，該通路用于通過安全卸壓閥(5，6，8，18，19，21)將氣體排放至所述裝置外部，所述安全卸壓閥對低壓室(70)內(nèi)的壓力敏感并且被設(shè)計(jì)成，當(dāng)?shù)蛪菏?70)內(nèi)的壓力低于第一閾值時(shí)關(guān)閉排放通路(80)，當(dāng)?shù)蛪菏?70)內(nèi)的壓力高于第一壓力閾值且低于第二壓力閾值時(shí)打開所述排放通路(80)，以及當(dāng)?shù)蛪菏?70)內(nèi)的壓力高于第二壓力閾值時(shí)關(guān)閉所述排放通路(80)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述安全卸壓閥(5，6，8，18，19，21)包括 移動(dòng)閥件(5，6，8)，該移動(dòng)閥件承受低壓室(70)內(nèi)的壓力并被回位元件(21)朝向關(guān)閉所述 通路(80)的第一位置推動(dòng)，所述回位元件和閥件(5，6，8)的尺寸設(shè)計(jì)成允許閥件(5，6，8) 在當(dāng)?shù)蛪菏?70)內(nèi)的壓力低于第一壓力閾值時(shí)關(guān)閉排放通路(80)的第一位置、當(dāng)所述室 (70)內(nèi)的壓力高于第一壓力閾值且低于第二壓力閾值時(shí)打開所述排放通路(80)的第二位 置、以及當(dāng)所述室(70)內(nèi)的壓力高于第二壓力閾值時(shí)關(guān)閉所述排放通路(80)的第三位置 之間移動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述移動(dòng)閥件(5，6，8)包括與壓力調(diào)節(jié)器 (50)的卸壓閥(14)連結(jié)的活塞⑶和至少一個(gè)能夠?yàn)榱岁P(guān)閉/打開的目的而與所述排放 通路(80)協(xié)作的密封件(5,6) 0
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，使閥件(5，6，8)回位的所述回位元件 (21)包括一彈簧，該彈簧的彈簧載荷被傳遞至壓力調(diào)節(jié)器(50)的閥(14)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2-4中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，使閥件(5，6，8)回位的所述回 位元件(21)位于承受所述裝置外部的壓力的空間內(nèi)，所述空間優(yōu)選通過閥件(5，6，8)下游 的氣體排放通路(80)與外界連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述排放通路(80)包括在所 述閥件⑶和所述裝置的體部⑴之間形成的槽(19)，該槽(19)首先與所述排放通路(80) 流體連通，其次與所述低壓室(70)流體連通，所述閥件(8)包括一組密封件(5，6)，所述密 封件用于根據(jù)閥件(5，6，8)相對于所述體部(1)和所述槽(19)的位置來保持所述裝置的 活塞(8)和體部(1)之間的排放通路(80)打開或者關(guān)閉。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述閥件(8)包括貫穿該閥件的管路 (17)，該管路使得低壓室(70)與所述槽(19)流體連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述閥件(8)能夠平移運(yùn)動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述低壓室(70)通過限制元 件(18)與所述排放通路(80)連接，該限制元件(18)將氣體的流量限制在預(yù)定值。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括與回收回路 (20)不同的填充回路(22)，該填充回路(22)具有直接或者通過所述回收回路(20)與所述 容器(30)連接且位于所述壓力調(diào)節(jié)器(50)的上游的第一端，和不同于回收回路(20)的第二端。
11.一種組件，包括加壓氣體容器和上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的填充和分配裝置。
12. —種控制加壓氣體容器內(nèi)氣體的泄漏的方法，該加壓氣體容器包括根據(jù)上述權(quán)利 要求1-10中任一項(xiàng)所述的填充和分配裝置，其特征在于，所述方法包括步驟通過安全卸 壓閥(5，6，8，18，19，21)逐步并且自動(dòng)地排放由于自然泄漏而積聚在低壓室(70)內(nèi)的氣 體，以便避免產(chǎn)生過高壓力，并且當(dāng)壓力調(diào)節(jié)器(50)失效且低壓室(70)內(nèi)突然產(chǎn)生壓力 時(shí)，執(zhí)行自動(dòng)關(guān)閉安全卸壓閥的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開一種氣體填充和分配裝置，包括用于放置于加壓氣體貯存容器的孔中的體部、在用于與容器(30)的內(nèi)部相連的上游第一端和用于與氣體使用者(40)相連的下游第二端之間延伸的氣體回收回路(20)，該回收回路(20)包括按照從上游端到下游端的順序串聯(lián)布置的壓力調(diào)節(jié)器(50)、低壓室(70)和隔離閥(60)，低壓室(70)與一通路(80)連接，該通路用于通過安全卸壓閥(5，6，8，18，19，21)將氣體排放至裝置外部，安全卸壓閥對低壓室(70)內(nèi)的壓力敏感并且被設(shè)計(jì)成，當(dāng)?shù)蛪菏?70)內(nèi)的壓力低于第一閾值時(shí)關(guān)閉排放通路(80)，當(dāng)?shù)蛪菏?70)內(nèi)的壓力高于第一壓力閾值且低于第二壓力閾值時(shí)打開排放通路(80)，以及當(dāng)?shù)蛪菏?70)內(nèi)的壓力高于第二壓力閾值時(shí)關(guān)閉排放通路(80)。
文檔編號F17C13/04GK101932868SQ200980103577
公開日2010年12月29日 申請日期2009年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月30日
發(fā)明者A·丹尼斯, A·莫萊迪, G·勒梅勒, P·皮索 申請人:喬治洛德方法研究和開發(fā)液化空氣有限公司