專利名稱：為多路生產(chǎn)線供氦的設(shè)備與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在一個(gè)生產(chǎn)場所為多路生產(chǎn)線供氦的設(shè)備與方法。所述的氦最好是液態(tài)或超臨界態(tài)的。
目前氣態(tài)氦在大量工業(yè)部門中得到應(yīng)用，特別是在電子工業(yè)中，如用來冷卻硅片，保護(hù)印刷電路；和在玻璃工業(yè)中，如在生產(chǎn)過程中冷卻光纖。
傳統(tǒng)上氦首先以液態(tài)形式大量地送到一個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)和再存貯站。在此氦被蒸發(fā)，然后在送往使用地點(diǎn)前又被壓縮存入氣瓶或類似容器中，其大小各異但容積不超過數(shù)百升。這些在文件us-A-5386707(cal.1，1.30-35)中也有概括。
另外有時(shí)液氦利用小容積的存貯庫，被直接運(yùn)到使用地點(diǎn)。一般庫的容積小于三千升。在送往使用地點(diǎn)以前氦可以以氣態(tài)形式存于庫中。
在這種情形中，使用地點(diǎn)有多條生產(chǎn)線，每條都使用大量氦氣，而每條線的用量各不相同，這就需要提供和生產(chǎn)線數(shù)目同樣多的氦氣庫，各不相同的多路生產(chǎn)線的氦氣供應(yīng)能夠靈活自如。也就是說按每條線的要求變化，且各自獨(dú)立于其它線耗費(fèi)的變化。
本發(fā)明涉及一套向多路生產(chǎn)線供氦的設(shè)備，它包括一個(gè)內(nèi)容積至少七千升的氦源，一個(gè)每根管至少供應(yīng)一條用氦氣生產(chǎn)線的管網(wǎng)，一個(gè)上游連接所述氦源下游連接供應(yīng)所述生產(chǎn)線的所述次級管網(wǎng)的主管，每條生產(chǎn)線都是由內(nèi)容積大于七千升的氦源供氦。
根據(jù)本專利，所述設(shè)備最好具有一個(gè)或多個(gè)下述特征氦源有內(nèi)容積至少八千升，最好超過一萬五千升，至少兩萬升更可取，至少四萬到五萬升更加可取；氦源是可移動的，如公路罐，鐵路罐，或是靜止的，諸如貯存容器，緩沖罐；
主管進(jìn)一步連接在至少一種待選設(shè)備組的設(shè)備上。這個(gè)設(shè)備組包括熱交換器，緩沖罐，也就是說每條生產(chǎn)線都需要用一條單獨(dú)的管道連接到它所需的氦庫，如氣瓶，以使得每條生產(chǎn)線能得到獨(dú)立的，并可按照該線氦需求量調(diào)整的供應(yīng)。
這樣的設(shè)備在文件us-A-5386707，us-A-4607490，us-A-4766731，us-A-3415069，us-A-4972677，us-A-4444572和JP-A-6241654中有特別描述。
然而，這些已知設(shè)備類型有些缺點(diǎn)，即在轉(zhuǎn)運(yùn)站里需要把液氦再以氣態(tài)形式存貯這就大大提高了運(yùn)送和存貯液氦的費(fèi)用；在液氦是用壓力容器送往使用地點(diǎn)的情況下，一旦它裝有的氦氣量變小時(shí)就必須經(jīng)常更換所述容器；當(dāng)每條生產(chǎn)線和各自的氦庫相連時(shí)，設(shè)備的數(shù)量增加了，從而大大增加了設(shè)備的復(fù)雜性，也就增加了相應(yīng)生產(chǎn)過程的總費(fèi)用。
本發(fā)明的目的在于，提供一套能直接向擁有多個(gè)獨(dú)立運(yùn)作的生產(chǎn)線或單元的使用地點(diǎn)供氦的方法和設(shè)備，以克服上述缺點(diǎn)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于，使向耗用氦氣量氦純化設(shè)備和/或壓縮設(shè)備；該設(shè)備還具有控制主管和/或次級管網(wǎng)中每支管中氦氣的流速和/或壓力的功用。
所述生產(chǎn)線選自下列生產(chǎn)線組潛水氣罐充裝線，飛艇氣袋或氣囊的充裝線。所述充裝線是流經(jīng)飛艇的主氣管的分支。換言之，主氣管和充裝線直接布置在飛艇內(nèi)部，安全氣袋充氣罐的充裝線，電子產(chǎn)品生產(chǎn)線，它包括至少一個(gè)用氦氣對片或印刷電路實(shí)行冷卻的場所，光纖生產(chǎn)線，用氦氣冷卻金屬物件的生產(chǎn)線。
所述生產(chǎn)線各自獨(dú)立地通過所述管網(wǎng)連到所述主管上，從所述氦源抽出的氦是氣態(tài)，液態(tài)或超臨界態(tài)的，最好是液態(tài)或超臨界態(tài)的。
本發(fā)明還涉及一個(gè)向多路生產(chǎn)線供氦的方法，其中主管的氦是抽取自氦源，氦源的內(nèi)容積至少是七千升，最好至少在一萬升左右，所述氦在所述主管里被傳送到多路次級管道網(wǎng)，每條次級管道至少供應(yīng)一條用氦的生產(chǎn)線，每條所述生產(chǎn)線都有源自氦源的氦氣供應(yīng)。
本發(fā)明的方法最好包括一條或多條以下特點(diǎn)氦以液態(tài)或超臨界態(tài)從氦源抽出，此后又至少經(jīng)過一次蒸發(fā)步驟以得到氦氣，主管中氦的壓力和/或流速是根據(jù)每條所述次級管道中的壓力和/或流速調(diào)節(jié)的。
下面將要在附圖的幫助下詳細(xì)描述本發(fā)明。附圖用來演示而不意味著任何限制。


圖1給出本發(fā)明供氦設(shè)備1整體的示意圖。
如圖所示，供氦設(shè)備1包括一個(gè)氦源2，如一個(gè)貯存庫，其內(nèi)容積至少有七千升，比如大約一萬升。這個(gè)氦源2通過輸氦主管3、3a、3b連在多路次級管4a、4b、4c組成的管網(wǎng)4上。每條次級管都向生產(chǎn)線5a、5b、5c供氦。
依此實(shí)例，氦可以用抽取裝置3以液態(tài)形式從貯存庫2中抽出，接著在熱交換器7中進(jìn)行汽化，也可以通過抽取裝置3b直接以氣態(tài)形式抽出。但氦最好還是以液態(tài)或超臨界態(tài)形式抽取。
為在管3中獲得足夠的氦壓，可在其中安裝諸如活塞式或膜式壓縮機(jī)之類的壓縮裝置。
另外當(dāng)氦輸送到不同的生產(chǎn)線5a到5c時(shí)，它的雜質(zhì)要低于某個(gè)閾值?？梢栽诠芫€3中安裝一個(gè)氦純化裝置，如過濾器或是吸收器。
此外還可以在主管線3上安裝緩沖罐。
依此個(gè)案，氦源2可以是如圖1所示的貯存一類的固定氦源，也可以是如圖2所示的運(yùn)氦車一類的活動源。圖2和圖1基本相同。
圖3到6分別代表本發(fā)明供氦設(shè)備的幾種可能的應(yīng)用。
準(zhǔn)確地講，圖3代表上述供氦設(shè)備在潛水氣罐充裝上的應(yīng)用。
圖3重復(fù)了圖1和2的結(jié)構(gòu)，但它還包括了一個(gè)混勻裝置12，它裝在主管3中用來獲取氦氣和來自第二氣源11的一種或幾種其它氣體的均勻混合物，做為潛水罐13用的混合呼吸氣。
含氦的潛水混合氣被輸送到次級管4a到4c組成的管網(wǎng)4，每條管為潛水氣罐13的裝充線供氣。
圖4代表本發(fā)明設(shè)備在電子產(chǎn)品生產(chǎn)中的應(yīng)用。和前例類似，氦由管3輸送到包含多路生產(chǎn)線5a和5b的管網(wǎng)4。生產(chǎn)線可以是片或印刷電路的冷卻線。
在本例中設(shè)備還包括對用過的氦回收和循環(huán)使用的裝置14。氦氣被回收，若可行的話，在回送到主管3以前在回收氣預(yù)純化單元9′中被預(yù)提純。在上游的提純裝置9中預(yù)純化的回收又氣經(jīng)過足夠的純化以使其可以重新輸進(jìn)生產(chǎn)線5a和5b。
然而，若當(dāng)循環(huán)裝置14回收的用過的氦中的雜質(zhì)低于一個(gè)預(yù)定的閾值時(shí)，讓它經(jīng)過預(yù)純化就不一定必要，它可以通過旁路裝置流回管線3。
圖5代表本發(fā)明設(shè)備用于光纖17生產(chǎn)線5a到5c的供氦。當(dāng)光纖17經(jīng)過冷卻室16時(shí)，氦被用來冷卻光纖17。
氦氣在冷卻室16的出氣口又被回收，經(jīng)過管21到冷卻裝置15，然后或經(jīng)旁路裝置直接輸回主管3，或通過裝在管20上的預(yù)純化裝置進(jìn)行預(yù)純化。
圖6代表本發(fā)明設(shè)備用于安全氣袋充氣罐25生產(chǎn)部門的供氦。
在本例中，一個(gè)容積至少兩萬升的公路液罐2直接運(yùn)送液氦到制造所述生產(chǎn)安全氣袋充氣罐的場所。從源2抽取的液氦在加熱器7中蒸發(fā)，然后，若必要和喜歡的話，經(jīng)過由來自第二個(gè)氣源11中的一種氣或多種氣稀釋12，在輸送到次級管4a、4b組成的管網(wǎng)4前又經(jīng)過壓縮，最后裝入安全氣袋氣罐。
本發(fā)明的設(shè)備和方法有如下幾種優(yōu)點(diǎn)氦可以直接運(yùn)至所述氦使用地點(diǎn)，所述氦以液態(tài)裝在很大的容器中，一般大于七千升運(yùn)送，而無需經(jīng)過在初液化或生產(chǎn)地和使用地之間的轉(zhuǎn)運(yùn)、存貯。
另外，如圖中所示，液氦可在使用地直接蒸發(fā)成氣氦，氦氣在輸送到使用它的生產(chǎn)線以前可以進(jìn)行純化。
一般管3中的最小流速至少要2m3/h，或應(yīng)加自105pa到4.107pa的壓力。
用過的氦可以回收，再循環(huán)，也許要經(jīng)過預(yù)純以便下一步重新使用。
另外每一條次級管網(wǎng)中的次級管線4a到4c只和唯一的氦源2連接，而它們相互間是獨(dú)立的。
換言之，本發(fā)明的方法和設(shè)備可以使各種使用所述氦的生產(chǎn)線高度靈活，盡管每條線都由同一氦源供應(yīng)，然而每條所述生產(chǎn)線可以在任何時(shí)刻獲得它正常運(yùn)作所需要的氦氣量。
權(quán)利要求
1.向多路生產(chǎn)線(5a，5b，5c)供氦的設(shè)備(1)，包括一個(gè)內(nèi)容積至少7000升的氦源(2)，一個(gè)由多路次級管(4a，4b，4c)組成的網(wǎng)路(4)，其中每條管至少向一條用氦氣的生產(chǎn)線(5a，5b，5c)供氦，一個(gè)輸氦主管(3，3a，3b)，它上游與所述氦源相連，下游與向所述生產(chǎn)線(5a，5b，5c)供氦的所述次級管(4a，4b，4c)組成的所述網(wǎng)路(4)相連，每條生產(chǎn)線都由一個(gè)內(nèi)容積至少7000升的氦源的氦輸出供氦。
2.如權(quán)利要求1所述設(shè)備，其特征在于氦源(2)的內(nèi)容積至少有8,000升，最好至少有20,000升，再最好至少有40,000升。
3.如權(quán)利要求1和2所述設(shè)備，其特征在于氦源(2)是可動的或是固定的。
4.如權(quán)利要求1到3所述設(shè)備，其特征在于主管(3，3a，3b)進(jìn)而連于至少一種選自下列設(shè)備組的裝置熱交換器(7)，緩沖罐(8)，氦純化裝置(9)，和壓縮裝置(10)。
5.如權(quán)利要求1到4所述設(shè)備，其特征在于它還具備，在主管(3，3a，3b)和/或在管網(wǎng)(4)中每一次級管(4a，4b，4c)中，控制流速和/或氦氣壓力的裝置。
6.如權(quán)利要求1到5所述設(shè)備，其特征在于所述生產(chǎn)線(5a，5b，5c)選自下列生產(chǎn)線組潛水氣罐的充裝線(13)，飛艇氣袋的充裝線，安全氣袋充氣罐的充裝線(25)，用氦冷卻金屬物件的生產(chǎn)線，包括至少一個(gè)冷卻片或印刷電路場所的電子產(chǎn)品生產(chǎn)線，光纖生產(chǎn)線(17)。
7.如權(quán)利要求1到6所述設(shè)備，其特征在于所述生產(chǎn)線(5a，5b，5c)互相獨(dú)立地通過所述管網(wǎng)裝置(4)連接在所述主管(3，3a，3b)上。
8.如權(quán)利要求1到7所述設(shè)備，其特征在于從所述氦源(2)抽取的氦在所述源出口處是液態(tài)或超臨界態(tài)的。
9.向多路生產(chǎn)線(5a，5b，5c)供氦的方法包括從一個(gè)容積大于7000升的氦源抽取氦以供給主管(3，3a，3b)，所述氦從所述主管(3，3a，3b)中輸送給由多路次級管(4a，4b，4c)組成的管網(wǎng)，每條次級管至少供給一條用氦氣的生產(chǎn)線，來自氦源(2)的氦以氣態(tài)形式供應(yīng)到每條分立的生產(chǎn)線。
10.如權(quán)利要求9所述方法，其特征在于從氦源(2)抽取的氦是液態(tài)或超臨界態(tài)的，抽出后至少經(jīng)過一次蒸發(fā)步驟以獲得氦氣。
11.如權(quán)利要求9和10所述方法，其特征在于主管(3)中的壓力和/或流速是作為各個(gè)所述次級管(4a，4b，4c)中氦氣的壓力和/或流速和的因變量來進(jìn)行調(diào)整的。
全文摘要
向多路生產(chǎn)線(5a,5b,5c)供氦的設(shè)備(1),包括一個(gè)至少七千升的氦源;一個(gè)向用氦氣的生產(chǎn)線供氦的次級輸送管(4a,4b,4c)網(wǎng)(4);一個(gè)輸氦的主管(3,3a,3b),它的上游連結(jié)氦源(2),下游連結(jié)次級輸送管網(wǎng)。這種設(shè)備(1)用于各種各樣的充氣操作,如潛水氣罐,飛艇氣袋、安全氣袋的充氣罐,或是電子產(chǎn)品和光纖生產(chǎn)。
文檔編號F17C9/00GK1245876SQ99110699
公開日2000年3月1日 申請日期1999年7月28日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月29日
發(fā)明者弗雷德里克·卡斯泰拉內(nèi)特 申請人:液體空氣喬治洛德方法利用和研究有限公司