CN206176035U - 二氧化碳致裂器充装机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种二氧化碳致裂器充装机，包括箱体和设置在箱体内的充装设备，所述充装设备包括：二氧化碳高压泵，配有输入管和输出管；以及换热系统，该换热系统的冷流体侧连接制冷系统，热流体侧接入所述输入管。依据本实用新型整体能耗较低，且能够有效充满储液管。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种二氧化碳致裂器充装机。
背景技术
二氧化碳致裂器可见于《二氧化碳致裂器安全技术要求（试行）》，该文件是国内二氧化碳致裂器的第一份规范文件，该文件对二氧化碳致裂器及其主要部件进行了定义。首先是关于二氧化碳致裂器，其主要由充装阀、发热装置、储液管和泄能器组成，其中，储液管的一端与充装阀通过螺纹进行连接，另一端则通过螺纹与泄能器进行连接。
二氧化碳致裂器的充装，是将原液灌中的液态二氧化碳通过二氧化碳致裂器充装机导入到储液管，二氧化碳在原液罐内靠比较高的压强而维持液相。而在充装过程中，受周围环境的影响，以及管路内摩擦的影响，液压存在滞后现象，导致在充装过程中产生气态二氧化碳，液态二氧化碳无法充满储液管。
在一些实现中，充装时，储液管倾斜放置，充装阀所在的一端较低，泄能器所在的一端较高，充装过程中释放到泄能器端的气态二氧化碳，从而使液态二氧化碳能够充满储液管。然而这种方式通过泄放气态二氧化碳的方式会产生比较大的浪费，而且泄放本身会导致储液管失压，而产生更多的气态二氧化碳。
中国专利文献CN203453761U公开了一种二氧化碳爆破管（致裂器）灌注机，其采用以下手段以使液态二氧化碳充满储液管：采用冷却装置对灌注机进行冷却，使二氧化碳保持的给定压强的沸点之下；采用冷却储液管予以缓冲，降低液压的滞后效应。然而，冷却储液管占据比较大的空间，自身具有比较大的表面积，容易吸热，从而造成整体的能耗较多。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种整体能耗较低，且能够有效充满储液管的二氧化碳致裂器充装机。
本实用新型采用的技术方案为：
一种二氧化碳致裂器充装机，包括箱体和设置在箱体内的充装设备，所述充装设备包括：
二氧化碳高压泵，配有输入管和输出管；以及
换热系统，该换热系统的冷流体侧连接制冷系统，热流体侧接入所述输入管。
上述二氧化碳致裂器充装机，可选地，所述换热系统为套管式换热器，该套管式换热器的管程构造入热流体侧，而壳程则构造入冷流体侧。
可选地，所述换热系统的冷流体侧还包括设置在箱体内壁面上的管路，以对壁面制冷。
可选地，设置在箱体内壁面上的管路结构为：
上下走向的主体管路被阵列在箱体的内壁面，连同顺次连接主体管路的连接管路构成箱体内壁面上的管路结构。
可选地，所述制冷系统包括基于冷媒相变而形成回路的蒸发器、接入换热系统的部分、压缩机和冷凝器。
可选地，所述冷凝器为风冷冷凝器。
可选地，还包括温度闭环控制装置，该温度闭环控制装置包括用于采样箱体内温度的温度传感器，连接该温度传感器的控制器，其中控制器输出控制制冷系统。
可选地，还包括压强闭环控制装置，该压强闭环控制装置包括用于采样输出管管路压力的压力传感器连接该压力传感器的控制器，其中控制器输出控制二氧化碳高压泵。
依据本实用新型，不再在灌注管路上设置缓冲罐，减少了吸热点和吸热面积，一定程度上也能够抵消液压滞后的问题。同时还存在着换热系统节点和二氧化碳高压泵节点，一方面通过制冷，使液态二氧化碳保持低温状态，另一方面二氧化碳高压泵往往具有比较大的给压能力，不采用缓冲罐也能够充满储液管。
附图说明
图1为依据本实用新型的一种二氧化碳致裂器充装机的结构原理图。
图中：1.箱体，2.输入管，3.输出管，4.二氧化碳高压泵，5.换热器，6.压缩机，7.风冷冷凝器，8.蒸发器，9.压力表。
具体实施方式
参照说明附图1，一般而言，对于二氧化碳致裂器充装机都需要配置箱体1，毕竟需要形成一定的温度相对较低气氛，以减少液态二氧化碳变成气相。
箱体1一方面用于保护内部气氛，另一方面用于安装其他部件，除了接出的输入管部分和输出管部分外，其余部分都纳入到箱体1内。内部所纳入的主要是充装设备
关于充装设备，其基本结构必然包括二氧化碳高压泵4，二氧化碳高压泵又称二氧化碳增压泵，其输入输出的最高压力，对液体二氧化碳的输送可以达到300MPa，而对于气态二氧化碳的输送则可以达到90MPa，换言之，其具有比较强大的输送能力，同时二氧化碳致裂器所冲装的液态二氧化碳普遍只有几个MPa，通过增加输送压力，可以提高液态二氧化碳的沸点。
公知的，相变温度跟气压有直接的关系，例如在平原地区100摄氏度时，水沸腾（由液相向气相转换），而到高原地区，可能七八十度水就沸腾，这就是平原地区接近一个标准大气压，高原地区气压相对较低，而导致水的沸点降低。
为维持二氧化碳处于液相，文献CN203453761U侧重于降低温度，以维持给定压力条件下的液相，本实用新型则通过两个方面予以保证，一方面是降低箱体1内的温度，另一方面，二氧化碳高压泵4具有非常大的工作压力，完全可以依靠其的输送压力而维持二氧化碳处于液相。
至于所考虑的因素，液体的压缩比很小，不同于气态，提高二氧化碳增加泵4的输送压力并不会产生浪费。
二氧化碳高压泵4配有输入管2和输出管3，其中输入管2用于连接二氧化碳原液罐，而输出管3则用于连接二氧化碳致裂器的灌装阀。
再看制冷部分，即图中所示的换热器5及换热器冷流体侧的循环系统。显而易见的是，在此类系统中，二氧化碳输送管路是需要被冷却的部分，因此，应将其记为换热器5的热流体侧，即热流体侧接入所述输入管2。
以上结构不包含冷却储液罐，减小了散热面积。尤其是，冷却储液罐在缓冲的同时，必然会存在另外一个缺陷，即液态二氧化碳要在冷却储液罐中滞留一段时间，从而会增加吸热时间。
在本实用新型中，灌装是连续的管状，管路中的液态二氧化碳只有在更换工件时才会有一定时间的滞留，而在罐装过程中不会产生滞留。
进一步通过冷却，可以使液态二氧化碳保持液相，从而有利于保证液态二氧化碳灌满储液管的管腔。
此外，如前所述，二氧化碳高压泵4具有比较大的调压范围，一定程度上可以辅助液态二氧化碳的可控灌装。
关于所述换热器，优选地，采用套管式换热器，在于被冷流体采用管路输送，管套式换热器在此类应用中具有比较高的优势，尤其是不会增加流体的滞留和延长流体的路径。
一般而言，管套式换热器具有以下基本结构，用两种尺寸不同的标准管连接而成同心圆套管，外面的叫壳程，内部的叫管程。两种不同介质可在壳程和管程内逆向流动(或同向)以达到换热的效果。
那么，该套管式换热器的管程构造入热流体侧，而壳程则构造入冷流体侧。
在一些实施例中，如图1所示，所述换热系统的冷流体侧还包括设置在箱体1内壁面上的管路，以对壁面制冷，如图1中所示的蒸发器8，将其布设在箱体1壁面上，以形成箱体1内的较冷的气氛。
此外，箱体1外部还可以设置保温层，以减少周围环境对箱体1气氛的影响。
进而，如图1中所示，图中的蒸发器8蛇形布置，具体而言设置在箱体1内壁面上的管路结构为：
上下走向的主体管路被阵列在箱体1的内壁面，连同顺次连接主体管路的连接管路构成箱体1内壁面上的管路结构，整体而言，相当于若干U型结构或者V型结构的依次串联结构。
可选地，所述制冷系统包括基于冷媒相变而形成回路的蒸发器8、接入换热系统的部分、压缩机6和冷凝器。
在一些实施例中，所述冷凝器为风冷冷凝器7，整体而言，所配置的制冷系统是空调类的制冷系统。如果将风冷冷凝器7配置为水冷冷凝器则表现为另一实施例中，在例如夏天高温时段使用。
在一些实施例中，为保证储液管的充装效果，还包括温度闭环控制装置，该温度闭环控制装置包括用于采样箱体1内温度的温度传感器，连接该温度传感器的控制器，其中控制器输出控制制冷系统。
进一步地，为了保证储液管的充装效果，还包括压强闭环控制装置，该压强闭环控制装置包括用于采样输出管3管路压力的压力传感器连接该压力传感器的控制器，其中控制器输出控制二氧化碳高压泵4。
此外，关于基于本实用新型的灌装机，还可以考虑以下因素，气态的二氧化碳（P=2.5MPa，T=-10℃）经过热交换后形成液态的二氧化碳（P=2.5MPa，T=-13℃），低温环境下启动二氧化碳高压泵4，制冷后的液态二氧化碳由二氧化碳高压泵4压缩经输出管3注入二氧化碳致裂器。箱体1设置有与原液罐、输出管3相连接的压力表9。
Claims (8)
1. 一种二氧化碳致裂器充装机，包括箱体（1）和设置在箱体（1）内的充装设备，其特征在于，所述充装设备包括：
二氧化碳高压泵（4），配有输入管（2）和输出管（3）；以及
换热系统，该换热系统的冷流体侧连接制冷系统，热流体侧接入所述输入管（2）。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳致裂器充装机，其特征在于，所述换热系统为套管式换热器，该套管式换热器的管程构造入热流体侧，而壳程则构造入冷流体侧。
3.根据权利要求1或2所述的二氧化碳致裂器充装机，其特征在于，所述换热系统的冷流体侧还包括设置在箱体（1）内壁面上的管路，以对壁面制冷。
4.根据权利要求3所述的二氧化碳致裂器充装机，其特征在于，设置在箱体（1）内壁面上的管路结构为：
上下走向的主体管路被阵列在箱体（1）的内壁面，连同顺次连接主体管路的连接管路构成箱体（1）内壁面上的管路结构。
5.根据权利要求1或2所述的二氧化碳致裂器充装机，其特征在于，所述制冷系统包括基于冷媒相变而形成回路的蒸发器（8）、接入换热系统的部分、压缩机（6）和冷凝器。
6.根据权利要求5所述的二氧化碳致裂器充装机，其特征在于，所述冷凝器为风冷冷凝器（7）。
7.根据权利要求1或2所述的二氧化碳致裂器充装机，其特征在于，还包括温度闭环控制装置，该温度闭环控制装置包括用于采样箱体（1）内温度的温度传感器，连接该温度传感器的控制器，其中控制器输出控制制冷系统。
8.根据权利要求1或2所述的二氧化碳致裂器充装机，其特征在于，还包括压强闭环控制装置，该压强闭环控制装置包括用于采样输出管（3）管路压力的压力传感器连接该压力传感器的控制器，其中控制器输出控制二氧化碳高压泵（4）。
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