CN109958879A - 电子级介质用管束式集装箱及其压力管排 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电子级介质用管束式集装箱及其压力管排。管束式压力管排包括一主管路、至少一气动总阀、安全附件和多个气瓶连接件；多个气瓶连接件沿主管路的延伸方向间隔分布；各气瓶连接件均包括支管路、分别焊接在支管路两端的手动阀和气动瓶阀；手动阀与主管路通过管件接头焊接连通；主管路、支管路和管件接头均由电子级的不锈钢钢管制成；手动阀、气动瓶阀和气动总阀均采用隔膜阀或波纹管阀；上述各处焊接均采用自动钨极氩弧焊接，焊接处焊缝内外壁均圆滑过渡；管束式压力管排经气压试验、气密性试验及氦检漏试验合格，氦检漏指标不低于1×10‑7Pa·m3/s。管束式集装箱包括呈管束排布的多支气瓶、集装箱框架和管束式压力管排。

Description

电子级介质用管束式集装箱及其压力管排
技术领域
本发明涉及气体的储运领域，尤其涉及电子级介质用管束式集装箱及其压力管排。
背景技术
随着工业气体的快速发展，中小容积气瓶已经不能满足快速增长的气体储存和运输的需要，大容积气瓶逐渐兴起，但一般限于单只大容积气瓶储存和运输，目前多支大容积气瓶组装成的管束式集装箱因其一次运输量大，运输效率高得到用户的青睐。
在电子气体工业中，对介质的纯净度要求极其严格，设备储存和运输时也不得造成介质的污染，且部分介质具有较强的氧化性，如一氧化二氮和三氟化氮，有些介质易自燃，如硅烷，这些介质的特性要求储运设备的致密性非常好。
发明内容
本发明在于提供一种电子级介质用管束式压力管排，以解决现有技术中的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种电子级介质用管束式压力管排，包括：一主管路、至少一气动总阀、安全附件和多个气瓶连接件；气动总阀焊接于所述主管路上；安全附件包括手动阀、通过面密封接头与所述手动阀可拆卸连接的压力表；所述手动阀焊接于所述主管路上；多个气瓶连接件沿所述主管路的延伸方向间隔分布；各气瓶连接件均包括支管路、分别焊接在支管路两端的手动阀和气动瓶阀；所述手动阀与所述主管路通过管件接头焊接连通，而使得所述支管路与所述主管路相连通；所述主管路、所述支管路和所述管件接头均由电子级的不锈钢钢管制成；所述手动阀、气动瓶阀和气动总阀均采用隔膜阀或波纹管阀；上述各处焊接均采用自动钨极氩弧焊接，焊接处焊缝内外壁均圆滑过渡；所述管束式压力管排经气压试验、气密性试验及氦检漏试验合格，所述氦检漏指标不低于1×10-7Pa·m3/s。
优选地，所述管束式压力管排还包括一气线汇总接头和分别与气线汇总接头连接的多根气动管线；各气动管线对应与各所述气动瓶阀连接。
优选地，所述面密封接头为端面密封接头，所述压力表的接头为高纯介质接头；所述压力表与所述面密封接头之间通过金属镍垫片密封。
优选地，所述管束式压力管排经气压试验、气密性试验及氦检漏试验合格后，留存试验气体使得所述管束式压力管排内的压力不低于0.1MPa，且所述管束式压力管排的端口用工艺堵堵住。
本发明还提供一种电子级介质用管束式集装箱，包括：呈管束排布的多支气瓶、支撑固定所述气瓶的集装箱框架和如上所述的管束式压力管排；所述气瓶包括瓶体和设置于所述瓶体端口的端塞；所述管束式压力管排的各气瓶连接件一一对应于各所述气瓶，所述气瓶连接件的气动瓶阀与所述气瓶的端塞连接，以使各支管路对应与所述气瓶相连通。
优选地，所述端塞包括凸出部和接合部，所述接合部伸入所述瓶体端口内并与瓶体端口内壁密封连接，所述凸出部贴合于所述瓶体外端面并密封连接。
优选地，所述瓶体端口内壁设有内螺纹以及位于所述内螺纹外侧的精加工光孔；所述接合部与所述内螺纹连接配合，所述光孔与所述接合部之间设有至少一个密封圈形成密封连接；所述端塞与所述瓶体的端面之间设有密封垫而密封连接。
优选地，所述气瓶两端套设有法兰，并通过所述法兰与所述集装箱框架连接固定。
优选地，所述气瓶内壁的粗糙度≤0.8μm；所述气瓶与所述管束式压力管排相连通所构成的系统内的含水量小于1ppm。
优选地，所述集装箱框架与所述管束式压力管排之间设有多个管夹，所述管夹固定连接所述主管路与所述集装箱框架。
由上述技术方案可知，本发明的优点和积极效果在于：本发明的管束式压力管排均采用自动钨级氩弧焊接，焊缝内外壁圆滑过渡，不会对电子级介质造成影响。本发明不但进行压力试验合格，还进行气密性试验和氦检漏试验合格，保证了管束式压力管排的强度、致密性和良好的防泄漏性能，从而保证了电子级介质储运时所需的纯净度、致命性及安全使用。本发明的气瓶采用多重密封结构，保证了电子级介质对于密封的更高要求。
附图说明
图1为本发明管束式压力管排优选实施例的示意图；
图2为本发明管束式压力管排优选实施例的左视图；
图3为本发明安全附件优选实施例的示意图；
图4为本发明管束式集装箱优选实施例的示意图；
图5为本发明气瓶优选实施例的示意图；
图6为图5中A处的放大示意图；
图7为本发明管束式集装箱优选实施例的左视图。
其中，附图标记说明如下：1、管束式集装箱；11、管束式压力管排；111、主管路；112、气动总阀；113、安全附件；1131、手动阀；1132、面密封接头；1133、压力表；114、气瓶连接件；1141、手动阀；1142、气动瓶阀；1143、支管路；115、管件接头；116、气线汇总接头；117、气动管线；118、手动阀；119、充装接头；12、气瓶；121、瓶体；1211、内螺纹；1212光孔；122、端塞；1221、凸出部；1222、接合部；123、密封圈；124、密封垫；125、法兰；13、集装箱框架；131、角柱；132、端梁；133、角件；134、支撑板；1341、安装孔；1342、通孔。14、管夹
具体实施方式
体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。
为了进一步说明本发明的原理和结构，现结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。
参阅图1-图4，本发明提供一种电子级介质用管束式集装箱1，包括：呈管束排布的多支气瓶12、支撑固定气瓶12的集装箱框架13和管束式压力管排11。
本实施例子的电子级介质用管束式压力管排11，包括：一主管路111、至少一气动总阀112、安全附件113和多个气瓶连接件114。
主管路111为气瓶12的充气或卸气提供通路。为满足电子级介质的要求，主管路111采用电子级的不锈钢钢管制成。主管路111的内壁要求为干燥、无油状态，且内壁粗糙度为电子级，具体地，粗糙度低于0.25μm。
具体到本实施例中，主管路111由多段不锈钢钢管通过多个管件接头115连接制成，管件接头115为正三通接头或四通接头，其中两接口与不锈钢钢管对接焊接从而使多段不锈钢钢管依次连接形成主管路111，三通接头的另一接口与气动总阀112焊接连接，四通接头的另外两个接口与气瓶连接件114焊接连接。为满足电子级介质的要求，管件接头115也采用电子级的不锈钢钢管制成。管件接头115的内壁均要求为干燥、无油状态，且内壁粗糙度为电子级，具体地，粗糙度低于0.25μm。
气动总阀112通过与管件接头115焊接而与主管路111相通。气动总阀112控制整个管束式压力管排11的打开与关闭，为满足电子级介质的要求，气动总阀112采用隔膜阀或波纹管阀。
充装接头119，与气动总阀112焊接，用于与用户方的装卸管路接头进行连接，进行充气或卸气。为满足电子级介质的要求，充装接头119为超高纯接头，以防止介质发生污染。充装接头119可实现快速连接，进行充气或卸气，充卸气作业完毕后，用户方的装卸管路接头可以实现与充装接头119快速脱离。
参阅图3，安全附件113包括手动阀1131、通过面密封接头1132与手动阀1131可拆卸连接的压力表1133。手动阀1131焊接于主管路111的管件接头115上。在压力表1133损坏或检修时，关闭手动阀1131，可以方便地拆下压力表1133进行更换或维修。较优地，面密封接头1132为超高纯的端面密封接头，压力表1133的接头为高纯介质接头。压力表1133与面密封接头1132之间通过金属镍垫片密封，保证了压力表1133的密封效果。
多个气瓶连接件114沿主管路111的延伸方向间隔分布，用于将主管路111的电子级介质引入至各气瓶12。各气瓶连接件114均包括支管路1143、分别焊接在支管路1143两端的手动阀1141和气动瓶阀1142。手动阀1141与主管路111通过管件接头115焊接连通，而使得支管路1143与主管路111相连通。手动阀1141和气动瓶阀1142均采用超高纯净的隔膜阀或波纹管阀。气动瓶阀1142用于连接气瓶12，控制气瓶12的打开与关闭。手动阀1141的设置是为了预防意外，一般是处于打开状态，在气动瓶阀1142发生故障，此时通过手动阀1141来关闭气瓶12，防止介质外泄。支管路1143同样采用电子级的不锈钢钢管制成，具体到本实施例中其为挠性管，一是为气体提供管路，二是在介质充卸气作业时，介质温度会发生变化，而造成管路的热胀冷缩，挠性管的设置是为了减小管路内应力。在充气或卸气时，为严格控制充装量或卸气量，逐支气瓶12进行操作的，也即是一支气瓶12充气或卸气时，该气瓶12的气动瓶阀1142开，其余气瓶12的气动瓶阀1142是关闭的。
较优地，管束式压力管排11还包括一气线汇总接头116和连接各气动瓶阀1142与气线汇总接头116的多根气动管线117，这样便于集中控制，根据编号来控制对应编号的气瓶12的气动瓶阀1142打开或关闭。
为方便介质的取样使用，主管路111上单独设置一手动阀118。
管束式压力管排11进行焊接组装时，主管路111与管件接头115的焊接、气动总阀112与主管路111的焊接、气动总阀112与充装接头119的焊接、手动阀1141与管件接头115的焊接、手动阀1141与支管路1143的焊接、气动瓶阀1142与支管路1143的焊接、手动阀1131与管件接头115的焊接、手动阀118与管件接头115的焊接均采用自动钨极氩弧焊接，焊接处焊缝内外壁均圆滑过渡。焊接时，管束式压力管排11内部采用高纯氩气保护，通过母材的融化实现连接件相焊，不额外添加焊丝，内部无焊渣残留。各焊接接头进行无损检测并合格，保证管束式压力管排11无泄漏。
管束式压力管排11焊接完成后经气压试验、气密性试验及氦检漏试验合格，氦检漏指标不低于1×10-7Pa·m3/s。气密性试验检验了电子级介质管束式压力管排11在工作状况下的致密性。增加氦检漏测试试验对于电子级介质管束式压力管排11可能发生的介质泄漏程度提出了更高的要求，保证了设备的致密性及安全使用。
管束式压力管排11的气压试验采用干燥洁净的氮气或压缩空气为试验介质。试验压力与钢瓶的试验压力相同。气压试验应当先缓慢升压至规定试验压力的10％，保压足够时间，并且对所有焊缝和连接部位进行初次检查，如无泄漏，方可继续升压到规定试验压力的50％；如无异常现象，其后按照规定试验压力的10％逐级升压，直到试验压力，保压足够时间；然后降至设计压力，保压足够时间进行检查，检查期间压力应当保持不变。气压试验过程中，罐体无异常响声，经过肥皂液或者其他检漏液检查无漏气，无可见的变形即为合格。
气密性试验与氦检漏同时进行，试验压力等于钢瓶的公称工作压力，试验介质采用干燥洁净的氮气或压缩空气，并添加适量氦气，因为氦气的分子量小，泄漏性强，加氦气的目的是更易检查泄漏点，尤其是不允许微量泄漏的场合。
对管路内充装以上试验介质至试验压力，对所有连接部位进行检查。先用检漏液检查有无泄漏，再用氦质谱检漏仪检测各连接部位，检漏仪检测漏率指标不低于1×10- 7Pa·m3/s为合格。
较优地，气压试验、气密性试验及氦检漏试验合格后，电子级介质管束式压力管排11的管路内部留存微量试验气体，端口处用工艺堵堵住，防止存放过程中内部污染。
本发明的管束式压力管排11采用自动钨级氩弧焊接，焊缝内外壁圆滑过渡，不会对电子级介质造成影响。本发明不但进行压力试验合格，还进行气密性试验和氦检漏试验合格，保证了电子级介质管束式压力管排11的强度、致密性和良好的防泄漏性能，从而保证了电子级介质储运时所需的纯净度、致命性及安全使用。
参阅图5和图6，气瓶12包括瓶体121和设置于瓶体121端口的端塞122。管束式压力管排11的各气瓶连接件114一一对应于各气瓶12，气瓶连接件114的气动瓶阀1142与气瓶12的端塞122连接，以使各支管路1143对应与气瓶12相连通。
气瓶12两端热旋压缩口成形。缩口形状圆滑过渡，避免了应力集中。气瓶12整体是无缝结构，无任何焊缝结构，杜绝了介质在瓶体121部位泄漏的可能。
端塞122包括凸出部1221和接合部1222，接合部1222伸入瓶体121端口内并与瓶体121端口内壁密封连接，凸出部1221贴合于瓶体121外端面并密封连接。较优地，瓶体121的两端面进行精密加工，保证与端塞122的密封性。瓶体121端口内壁设有内螺纹1211以及位于内螺纹1211外侧的精加工光孔1212；端塞122的接合部1222与内螺纹1211连接配合，光孔1212与接合部1222之间设有至少一个密封圈123。具体地，密封圈123选用承压能力高、硬度适中、耐磨性好、与充装介质相容的橡胶材料，如氟橡胶、三元乙丙橡胶等。本实施例中，密封圈123为两个O形圈，其他实施例中，可以根据实际需要而设定。
端塞122与瓶体121的端面之间设有密封垫124而密封连接。具体地，密封垫124选用承压能力高、硬度较高、耐磨性好且与充装介质相容的非金属材料，如聚四氟乙烯、聚三氟乙烯等塑料材料。
较优地，与密封垫124、密封圈123的接触面均应进行精密磨削或其他加工，保证密封面的粗糙度值较小，进而保证密封效果。
气瓶12内壁的粗糙度≤0.8μm，因为气瓶12内壁的粗糙度越好，介质越不容易积存在死角处形成积存或腐蚀。
气瓶12与管束式压力管排11相连通所构成的系统内的含水量小于1ppm，目的是防止气瓶12及管束式压力管排11内部对电子级介质形成污染。具体地，通过多次抽真空置换直到含量小于1ppm。
气瓶12两端套设有法兰125，并通过法兰125与集装箱框架13连接固定。
为提升运输效率，单支气瓶12的容积在1000-3000升之间。
气瓶12采用经过调质处理达到综合性能优良的铬钼钢作为主体材料，并严格控制材料中有害元素如S,P的含量，防止有害元素析出对介质造成的影响。
本发明的气瓶12通过光孔1212与密封圈123的密封、端塞122与瓶体121的端面之间增设密封垫124进行密封，多重密封结构，保证了电子级介质对于密封的更高要求。
参阅图7，具体到本实施例中，集装箱框架13呈矩形，包括四个互相平行的角柱131、连接在四个角柱131顶端之间和底端之间的端梁132、用于连接角柱131与端梁132的角件133，以及用于固定气瓶12的支撑板134。端梁132包括位于四个角柱131顶端的上端梁和位于四个角柱131底端的下端梁。支撑板134包括前支撑板和后支撑板，后支撑板与端梁132进行焊接固定，前支撑板与端梁132进行螺栓连接固定，以便于气瓶12的安装、拆卸以及缓解气瓶12热胀冷缩造成的应力。支撑板134上开设有用于与气瓶12两端的法兰125连接固定的安装孔1341以及用于气瓶12穿过的通孔1342。气瓶12的端部穿过通孔1342而定位在支撑板134上，并通过紧固件将气瓶12的法兰125连接固定在支撑板134上。集装箱框架13还包括多根平行于角柱131的加强柱，以及连接在相邻两加强柱之间的斜撑，各斜撑均位于上端梁和下端梁之间。
较优地，集装箱框架13与管束式压力管排11之间设有多个管夹14，管夹14固定连接主管路111与集装箱框架13，防止管束式集装箱1移动过程中管束式压力管排11发生震动或移动。
为保证电子级介质的安全使用，对集装箱框架13进行模拟运行工况应力分析计算合格。集装箱框架13的模拟运行要求如下：
在设备运行方向上，对集装箱框架13施加设备可能承受的最大负荷的2倍惯性力；在与运动方向垂直的水平方向，对集装箱框架13施加设备可能承受的最大负荷的惯性力；在垂直向上方向，对集装箱框架13施加设备可能承受的最大负荷的惯性力；在垂直向下方向，对集装箱框架13施加设备可能承受的最大负荷的2倍惯性力；对于有可能堆叠的集装箱框架13，对集装箱框架13的角件133施加有可能承受的最大作用力，进行计算。以上计算结果中最大应力均不得超过集装箱框架13材料屈服强度的2/3。
本实施例中，管束式集装箱1的后端设置后仓，管束式压力管排11设于后仓，进行充气或卸气作业。后仓的端面设置仓门，气体充卸气时可以打开。后仓的侧面设置通风孔，如果气体出现泄漏时，可以通过通风孔排出，不会造成气体积聚。在其他实施例中，管束式压力管排11还可以同时设置在管束式集装箱1的前仓和后仓，可以满足某些电子级介质需要在管束式集装的一端进行充气，另一端进行卸气的要求。
集装箱框架13的尺寸可以是40英尺，还可以是其他尺寸；气瓶12的数量可以是4支，还可以是其他数量，可根据介质用量的不同来设计。
管束式集装箱1包括箱门和门锁装置，用于在运输过程中对电子级介质管束式压力管排11的各阀门的保护，使之不被意外开启。
为保护气瓶12不会因为超压造成破坏，在管束式集装箱1上安装一安全泄放装置，使压力始终保持在许用压力范围以内。
由上述技术方案可知，本发明的优点和积极效果在于：本发明的管束式压力管排均采用自动钨级氩弧焊接，焊缝内外壁圆滑过渡，不会对电子级介质造成影响。本发明不但进行压力试验合格，还进行气密性试验和氦检漏试验合格，保证了管束式压力管排的强度、致密性和良好的防泄漏性能，从而保证了电子级介质储运时所需的纯净度、致命性及安全使用。本发明的气瓶采用多重密封结构，保证了电子级介质对于密封的更高要求。
以上仅为本发明的较佳可行实施例，并非限制本发明的保护范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作出的等效结构变化，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电子级介质用管束式压力管排，其特征在于，包括：
一主管路；
至少一气动总阀，焊接于所述主管路上；
安全附件，包括手动阀、通过面密封接头与所述手动阀可拆卸连接的压力表；所述手动阀焊接于所述主管路上；
多个气瓶连接件，沿所述主管路的延伸方向间隔分布；各气瓶连接件均包括支管路、分别焊接在支管路两端的手动阀和气动瓶阀；所述手动阀与所述主管路通过管件接头焊接连通，而使得所述支管路与所述主管路相连通；
所述主管路、所述支管路和所述管件接头均由电子级的不锈钢钢管制成；
所述手动阀、气动瓶阀和气动总阀均采用隔膜阀或波纹管阀；
上述各处焊接均采用自动钨极氩弧焊接，焊接处焊缝内外壁均圆滑过渡；
所述管束式压力管排经气压试验、气密性试验及氦检漏试验合格，所述氦检漏指标不低于1×10-7Pa·m3/s。
2.根据权利要求1所述的电子级介质用管束式压力管排，其特征在于，所述管束式压力管排还包括一气线汇总接头和分别与气线汇总接头连接的多根气动管线；
各气动管线对应与各所述气动瓶阀连接。
3.根据权利要求1所述的电子级介质用管束式压力管排，其特征在于，所述面密封接头为端面密封接头，所述压力表的接头为高纯介质接头；所述压力表与所述面密封接头之间通过金属镍垫片密封。
4.根据权利要求1所述的电子级介质用管束式压力管排，其特征在于，所述管束式压力管排经气压试验、气密性试验及氦检漏试验合格后，留存试验气体使得所述管束式压力管排内的压力不低于0.1MPa，且所述管束式压力管排的端口用工艺堵堵住。
5.一种电子级介质用管束式集装箱，其特征在于，包括：呈管束排布的多支气瓶、支撑固定所述气瓶的集装箱框架和如权利要求1～4任意一项所述的管束式压力管排；所述气瓶包括瓶体和设置于所述瓶体端口的端塞；所述管束式压力管排的各气瓶连接件一一对应于各所述气瓶，所述气瓶连接件的气动瓶阀与所述气瓶的端塞连接，以使各支管路对应与所述气瓶相连通。
6.根据权利要求5所述的电子级介质用管束式集装箱，其特征在于，所述端塞包括凸出部和接合部，所述接合部伸入所述瓶体端口内并与瓶体端口内壁密封连接，所述凸出部贴合于所述瓶体外端面并密封连接。
7.根据权利要求6所述的电子级介质用管束式集装箱，其特征在于，所述瓶体端口内壁设有内螺纹以及位于所述内螺纹外侧的精加工光孔；所述接合部与所述内螺纹连接配合，所述光孔与所述接合部之间设有至少一个密封圈形成密封连接；所述端塞与所述瓶体的端面之间设有密封垫而密封连接。
8.根据权利要求5所述的电子级介质用管束式集装箱，其特征在于，所述气瓶两端套设有法兰，并通过所述法兰与所述集装箱框架连接固定。
9.根据权利要求5所述的电子级介质用管束式集装箱，其特征在于，所述气瓶内壁的粗糙度≤0.8μm；
所述气瓶与所述管束式压力管排相连通所构成的系统内的含水量小于1ppm。
10.根据权利要求5所述的电子级介质用管束式集装箱，其特征在于，所述集装箱框架与所述管束式压力管排之间设有多个管夹，所述管夹固定连接所述主管路与所述集装箱框架。
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