CN207540205U - 一种co2加注装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种CO2加注装置,所述气瓶通过一号管路连接至一号三通的第一端口,所述一号管路上设置有增压装置和一号阀门,所述增压装置位于气瓶与一号阀门之间,一号三通的第二端口通过二号管路连接至二号三通的第一端口,一号三通的第三端口连接有三号管路,所述三号管路上设置有二号阀门;二号三通的第二端口通过四号管路7连接至目标产品的充气阀,二号三通的第三端口通过五号管路连接至抽真空设备,所述五号管路上设置有三号阀门;所述目标产品置于称重设备上,所述称重设备的精度在0.01g~1g之间。本设备具有设备成本低、起始加注质量小、加注压力大、所需产品降温幅度小、加注精度高的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种工质加注装置,特别是一种CO2加注装置。
背景技术
CO2作为最早的制冷剂之一,在19世纪末到20世纪30年代之间得到了广泛应用。此后,随着对CO2的进一步研究,自上世纪90年代初,逐渐形成了CO2跨临界循环制冷系统。其中,CO2跨临界循环制冷系统在高压侧的较大温度变化(约80—100℃)的放热过程,非常适合用于热水加热,因此,人们开始将CO2用于对热泵领域的研究。因此,目前在制冷系统、热泵系统、热管等多种冷热交换设备中都需要加注CO2。
如表1所示为液态CO2温度和压力关系表:
表1
CO2具有高压特性,并且液态CO2的临界压力和临界温度分别为31℃、7.4MP,即液态CO2的最高压力为7.4MPa、此时CO2温度为31℃,温度高于上述临界温度,再大的压力都无法形成液态CO2。
一般公司在生产需要加注CO2工质的产品时,都会采购加注设备,但由于CO2的高压特性导致目前的加注设备对CO2工质的加注比较困难。目前的加注设备大多采用“质量流量计”配合软件计算补偿的方案来计量加注克数,该方法具有以下缺点:
1、加注精度相对较低,一般精度在±2g-±5g,无法满足±1g甚至±0.1g等高精度要求;
2、加注质量有局限性:质量一般要求20g以上,由于加注精度太低,故为了保证偏差比例在可控范围内,必须要加注足够多的工质才可以,比如若仅加注5g,在精度为2g的情况下,其偏差达到了2/5=40%;
3、部分产品内部的CO2必须为液态时才能达到要求的加注克数,由于现有加注设备加注压力较小,很难使加注到产品内的气体液化,以加注设备能提供4MPa的压力为例,按照上表,必须把产品降温到5℃以下才能达到CO2的液化条件,降温幅度大,难度高。
基于上述加注设备的现状,国内外很少有成品设备可以满足加注量少、加注精度高、加注压力大的要求,并且即使满足,那该种设备的价格非常昂贵,对于想小批量生产相关产品的公司来说采购难度高、采购成本大。
发明内容
发明目的:为了克服现有技术中存在的不足,本实用新型提供一种CO2加注装置,用于解决现有的加注装置存在的加注精度低、加注质量有局限以及降温幅度较大的技术问题。
技术方案:为实现上述目的,本实用新型采用的技术方案为:
一种CO2加注装置,用于对目标产品进行CO2加注,包括气瓶、抽真空设备和称重设备;
所述气瓶内装有液态CO2;
还包括一号管路、二号管路、三号管路、四号管路、五号管路以及一号三通、二号三通;
所述气瓶通过一号管路连接至一号三通的第一端口,所述一号管路上设置有增压装置和一号阀门,所述增压装置位于气瓶与一号阀门之间,一号三通的第二端口通过二号管路连接至二号三通的第一端口,一号三通的第三端口连接有三号管路,所述三号管路上设置有二号阀门;二号三通的第二端口通过四号管路连接至目标产品的充气阀,二号三通的第三端口通过五号管路连接至抽真空设备,所述五号管路上设置有三号阀门;
所述目标产品置于称重设备上,所述称重设备的精度在0.01g~1g之间。
本实用新型与现有技术中通过大幅降低目标产品温度来加速CO2液化的方法不同的是,本实用新型采用增加压力的方式,使得在温度较高的环境下能够实现CO2的液化;并且通过增压液化的方式可以满足注入大量CO2的要求;采用高精度的称重装置,使得对所加注的二氧化碳量得以严格控制,及时对于少量注入量的情况下也能严格控制偏差。
进一步的,在本实用新型中,气瓶的阀门上设置有压力调节装置。通过压力调节装置,可以查看气瓶内的CO2压力并调节输入至增压装置的CO2的压力值,与增压泵配合共同对CO2压力进行调节。
进一步的,在本实用新型中,还包括快速接头,所述四号管路通过快速接头与充气阀连接。为了精确控制注入的CO2的质量,在注入前期的准备工作中需对管路和目标产品分别抽真空,第四管路和目标产品之间需要先分离再连接,故用快速接头可以方便二者的连接和拆卸。
进一步的,在本实用新型中,三号管路的末端设置有气体回收装置。在加注结束后,需将存在于管路中的残留CO2通过二号阀门排出,气体回收装置可以减少CO2的浪费。
进一步的,在本实用新型中,由于本装置通常是在高压环境下工作,故对本装置汇中的零部件的压力要求较高,所述一号阀门、二号阀门、三号阀门以及快速接头的公称压力在7.4MPa以上。
有益效果:
本实用新型提供的CO2加注装置,与市场上的成品加注设备相比,具有设备成本低、起始加注质量小、加注压力大、所需产品降温幅度小、加注精度高的优点。具体如下:
采用高精度的称重设备,对所加注的CO2的质量控制精确,在低质量加注情况下可以获得良好的偏差;
利用增压的方式将CO2的压力增大,使之更加容易液化,满足在温度较高的环境下的加注要求,相比于原先需要对产品温度进行大幅降温的方法而言,本装置实施起来相对容易;
同时,通过增压方式,能够向目标产品内加注更多的CO2,满足某些对加注量大的产品的需求。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。
如图1所示为本实用新型提供的一种CO2加注装置,用于对目标产品9进行CO2加注,加注CO2的基本考虑因素为温度和压力,温度越低、压力越高,则液化CO2的速度越快。
本装置包括气瓶1、抽真空设备6和称重设备10;
所述气瓶1内装有液态CO2,常规的气瓶1一般为40L的钢瓶;
还包括一号管路13、二号管路16、三号管路14、四号管路7以及一号三通17、二号三通18;
所述气瓶1通过一号管路13连接至一号三通17的第一端口,所述一号管路13上设置有增压装置12和一号阀门3,所述增压装置12位于气瓶1与一号阀门3之间,一号三通17的第二端口通过二号管路16连接至二号三通18的第一端口,一号三通17的第三端口连接有三号管路14,所述三号管路14上设置有二号阀门4;二号三通18的第二端口通过四号管路7连接至目标产品9的充气阀8,二号三通18的第三端口通过五号管路15连接至抽真空设备6,所述五号管路15上设置有三号阀门5,三号阀门5位于抽真空设备6和二号三通18之间。上述一号阀门3、二号阀门4、三号阀门5在关闭时管路中的工质无法通过,打开时管路中的工质可以通过。
所述目标产品9置于称重设备10上,所述称重设备10的精度在0.01g~1g之间。采用市面上电子称重设备,如TC200KB,其承重和精度范围为200KG±1g,如TC20KB,其承重和精度范围为20KG±0.1g,如JJ3000B,其承重和精度范围为3KG±0.01g,可根据不同目标产品9的需求选择适当的称重设备10。
在某些实施例中,气瓶1的阀门上设置有压力调节装置2。压力调节装置2用于查看气瓶1内的工质压力和调节进入增压装置12的压力,压力调节装置2和增压装置12配合共同调节工质加注压力。可选压力调节装置2的调压范围为0~40MPa。
在某些实施例中,还包括快速接头11,所述四号管路7通过快速接头11与充气阀8连接。
为了避免管路中或目标产品9中存在杂质气体,在加注CO2前需对管路和目标产品9进行抽真空处理,因此在所述抽真空设备6上设置有真空度测量装置,当真空度达到预设值后才能进行正式的加注工作。一般真空度达到10Pa即可满足要求,抽真空设备6可选择范围较广,如飞跃牌V-i140SV真空泵。
在某些实施例中,三号管路14的末端设置有气体回收装置。可以对加注结束后残余在管路中的CO2进行回收,避免浪费。
上述各项实施例中,由于本装置需要耐受较高的压力,故需要选择耐压力较高的零部件,其中一号阀门3、二号阀门4、三号阀门5以及快速接头11的公称压力在7.4MPa以上,经过试验发现,当CO2压力达到12MPa时,能够快速液化且加注量大,基本能够满足市面上对各种质量的CO2的加注要求,因此上述一号阀门3、二号阀门4、三号阀门5以及快速接头11优选耐压12MPa以上。
同样的,上述一号管路13、二号管路16、四号管路7也需要耐受高压,需选用耐压管,其所耐受的压力与所通过的工质压力相关,如602型耐受48MPa的钢丝编织橡胶管,可以完全满足本装置的需求。其它管路对受压要求较小,可选与前述相同或耐受压力较小的材料。
加注工艺:
本实用新型提供的装置在加注CO2时整体过程大致分为:管路抽真空——目标产品9抽真空——高压加注——质量校对——密封五个过程,加注过程中,目标产品9的温度低于31℃。具体操作过程如下:
步骤一、管路抽真空
管路抽真空的目的是为了防止管路中的空气进入目标产品9而影响产品性能。
初始状态,四号管路7与目标产品9的充气阀8未连接,打开一号阀门3、三号阀门5,关闭二号阀门4,使得从气瓶1到抽真空设备6之间形成通路;打开增压装置12,打开抽真空设备6对一号管路13进行抽真空到所需真空度,关闭一号阀门3,关闭抽真空设备6,打开气瓶1的阀门,至此,一号管路13中的杂质气体被抽走,一号管路13中充满高压CO2。
步骤二、目标产品9抽真空
目标产品9抽真空可提高目标产品9的性能,防止目标产品9中有杂质气体影响产品性能。
将充气阀8和目标产品9连接,将快速接头11和充气阀8连接,打开充气阀8,使得从目标产品9到抽真空设备6之间形成通路;打开抽真空设备6对目标产品9进行抽真空到所需真空度,先关闭充气阀8,再关闭抽真空设备6,至此,目标产品9和二号管路16中的杂质气体被抽走。
步骤三、质量归零
质量归零可方便快速读取所加注的CO2的质量。
为了准确获得所加注的CO2的质量,一般选择适当过充,然后在加注后要利用充气阀8对目标产品9内的气体进行少量释放直到达到预定的加注质量即进行质量校对。基于上述原因,为了准确获得注入的CO2的质量,需要将加注前的称重设备10的基点调高,即将仅承载包含带充气阀8的目标产品9的称重设备10进行归零处理,又考虑到各种管路的晃动对归零的影响,故需在不连接各种管路的情况下归零,即先拔下快速接头11,称重设备10质量归零,然后再插上快速接头11,在上述插拔过程中,难免会对引入少量气体进入四号管路7,严格起见,再次打开抽真空设备6对四号管路7进行抽真空到所需真空度,关闭三号阀门5,再关闭抽真空设备6,打开充气阀8,此时管路中和目标产品9中均完成了抽真空,且称量设备归零。当然,若对真空度要求不高或插拔过程中没有空气进入,可省略此处的抽真空步骤。
步骤四、加注
打开一号阀门3和增压装置12,向目标产品9进行加注,加注时可对目标产品9进行降温处理可缩短加注时间;根据现场操作确定加注时长,时间到后,关闭充气阀8,然后关闭一号阀门3,打开二号阀门4将二号管路16、四号管路7中的CO2通过二号阀门4排放到外界,必要时可在二号阀门4处加装气体回收装置进行回收。
步骤五、质量校对
质量校对是为了上一步中加注的质量进行校对,确保加注精准度。
拔下快速接头11,查看称重设备10所显示的质量,此时称重设备10所显示质量为加注质量,如果加注质量大于所需质量,则慢慢打开充气阀8释放部分CO2,直到质量达到要求。
步骤六、密封
密封是为了减少或防止目标产品9中的CO2泄露,一般泄漏量要求低于1g/年,具体根据产品要求进行。
取下充气阀8,对目标产品9进行密封处理,防止泄露。
上述一号阀门3、二号阀门4、三号阀门5、充气阀8、增压装置12、抽真空设备6以及称重设备10可利用手工控制,也可利用现代自动化控制技术进行控制,以代替手工开关阀门、抽真空设备6、增压装置12以及称重设备10归零,提高工作效率。
本实用新型是基于增压方法实现对CO2的快速液化,在某些实施例里,也可以不设置增压装置12,只要将气瓶1放置在不超过31℃的环境中,直接依靠气瓶1内的压力进行加注,优点是可降低设备成本,缺点是低于一定压力情况下将无法继续加注,使得无法将气瓶1内气体用尽。
利用本实用新型的装置和方法进行加注,起始加注质量小于1g,加注精度可选择±1g或者±0.1g,最高可选择±0.01g,加注压力在使用增压装置12时可超过7.4Mpa,不使用增压装置12时最高7.4MPa。
本实用新型提供的CO2加注装置与市场上的成品加注设备相比,具有设备成本低、起始加注质量小、加注压力大、所需产品降温幅度小、加注精度高的优点。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种CO2加注装置,用于对目标产品进行CO2加注,其特征在于:包括气瓶、抽真空设备和称重设备;
所述气瓶内装有液态CO2;
还包括一号管路、二号管路、三号管路、四号管路、五号管路以及一号三通、二号三通;
所述气瓶通过一号管路连接至一号三通的第一端口,所述一号管路上设置有增压装置和一号阀门,所述增压装置位于气瓶与一号阀门之间,一号三通的第二端口通过二号管路连接至二号三通的第一端口,一号三通的第三端口连接有三号管路,所述三号管路上设置有二号阀门;二号三通的第二端口通过四号管路连接至目标产品的充气阀,二号三通的第三端口通过五号管路连接至抽真空设备,所述五号管路上设置有三号阀门;
所述目标产品置于称重设备上,所述称重设备的精度在0.01g~1g之间。
2.根据权利要求1所述的CO2加注装置,其特征在于:气瓶的阀门上设置有压力调节装置。
3.根据权利要求2所述的CO2加注装置,其特征在于:还包括快速接头,所述四号管路7通过快速接头与充气阀连接。
4.根据权利要求2所述的CO2加注装置,其特征在于:所述抽真空设备上设置有真空度测量装置。
5.根据权利要求1所述的CO2加注装置,其特征在于:三号管路的末端设置有气体回收装置或者直接和外界相通。
6.根据权利要求3所述的CO2加注装置,其特征在于:所述一号阀门、二号阀门、三号阀门以及快速接头的公称压力在7.4MPa以上。
7.根据权利要求1至6中任意一条所述的CO2加注装置,其特征在于:所述一号管路、二号管路和四号管路为钢丝编织橡胶管。
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CN108845592A (zh) * | 2018-08-20 | 2018-11-20 | 苏州佐竹冷热控制技术有限公司 | 冷媒加注测量系统及冷媒加注方法 |
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- 2017-11-20 CN CN201721547541.1U patent/CN207540205U/zh active Active
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CN108845592B (zh) * | 2018-08-20 | 2024-02-27 | 苏州佐竹冷热控制技术有限公司 | 冷媒加注测量系统及冷媒加注方法 |
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