УСТРОЙСТВО ДЛЯ ХРАНЕНИЯ, ТРАНСПОРТИРОВКИ И ВЫДАЧИ ГАЗОВ Российский патент 2004 года по МПК B01D53/04 F17C13/00 

Настоящее изобретение относится к области химического машиностроения и может быть использовано в химической, газовой, микроэлектронной промышленности, в машиностроении, в медицине и при проведении научных исследований, требующих использования высокочистых газов. Известно, что газы в сжатом и сжиженном состоянии хранятся и транспортируются в сосудах, а также в других емкостях, изготовленных из металла (легированные или углеродистые стали) или композитных материалов.

Однако хранение, транспортировка и выдача высокочистых газов (содержание примесей 10^-9-10^-7 об.%) сопряжено с трудностями, связанными с загрязнением газа примесями, десорбирующимися с внутренней поверхностью сосуда, натеканием примесей непосредственно из материала сосуда, а также появлением продуктов химических реакций взаимодействия газа с материалом внутренней поверхности стенок сосуда.

Также на чистоту газа может негативно влиять плохая промывка сосуда перед его заполнением.

Известно устройство, содержащее цилиндрический сосуд с установленным в нем вентилем, снабженным сифонной трубкой с обратным клапаном для прохода газа в сосуд и дополнительным обратным клапаном между вентилем и клапаном для прохода газа в трубку, а затем в сосуд (см. авт. св. СССР 2032846).

Известное устройство позволяет перед заполнением сосуда чистым газом производить его промывку этим же чистым газом, очищая более эффективно его внутреннюю полость от атмосферного воздуха и других примесей. Продувка производится периодическим набором и сбросом давления.

Основными недостатками известного устройства является большой расход дорогого, высокочистого газа, используемого для продувки сосуда, значительное время, затрачиваемое на эту технологическую операцию, и неспособность устранить натекание примесей из материала сосуда во время транспортировки и хранения газа.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению, выбранным в качестве прототипа является устройство для хранения, транспортировки и выдачи газа в высокочистом состоянии, содержащее сосуд со штуцером и установленным в нем двухпортовым вентилем, соединенный с находящимся внутри корпуса очистительным элементом, состоящим из входного и выходного фильтров и размещенного между ними корпуса с адсорбентом или хемосорбентом или смеси на их основе (см. патент США 5409526, 96/132 от 25.04.95).

Такая конструкция позволяет производить очистку газа непосредственно в процессе его выдачи из сосуда. При этом примеси, которые десорбировались с внутренней поверхности сосуда, натекшие из его материала, будут задерживаться очистительным элементом, адсорбируясь или химически связываясь на контактной массе, находящейся в очистительном элементе. Основными недостатками данного изобретения являются использование специального двухпортового вентиля, представляющего собой два независимых вентиля высокого давления, совмещенных в одном конструктивно сложном, а значит дорогостоящем корпусе. Кроме того, наличие двух портов вентиля вызывает необходимость при его эксплуатации применять два различных специальных адаптера, что, несомненно, создает большие неудобства при эксплуатации устройства.

Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков, то есть повышение эффективности и упрощение устройства и его обслуживания.

Указанная цель обеспечивается тем, что в известном устройстве для хранения, транспортировки и выдачи сжатых и сжиженных газов, содержащем корпус со штуцером, внутри которого установлен вентиль, соединенный с находящимся внутри корпуса очистительным элементом, предлагается вентиль выполнить однопортовым, в корпус дополнительно ввести входной и два выходных обратных клапана, а очистительный элемент выполнить в виде последовательно соединенных фильтра механических частиц, первого выходного обратного клапана, адсорбера и второго выходного обратного клапана, при этом, входной обратный клапан подключить к вентилю в месте его соединения с фильтром механических частиц, а адсорбер заполнить адсорбентом, и/или хемосорбентом, и/или геттером.

Заявленное изобретение поясняется графическими материалами. На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Заявленное устройство содержит корпус 1 со штуцером 2, в котором установлен вентиль 3. Внутри корпуса к вентилю 3 подсоединены входной обратный клапан 4 и последовательно соединенные фильтр механических частиц 5, первый выходной обратный клапан 6, адсорбер 7 и второй выходной обратный клапан 8.

Устройство работает следующим образом.

На этапе заполнения сосуда газ проходит внутрь корпуса сосуда 1 через вентиль 3 и входной обратный клапан 4, т.е. по автономному каналу. При этом входящий газ минует адсорбер 7 и не загрязняет выходные слои его контактной массы, т.е. не снижает качества очистки выдаваемого газа.

В месте потребления (выхода) очищаемого газа открывается вентиль 3 и газ через него поступает в оборудование потребителя (не показано). При этом очищаемый газ из корпуса сосуда 1 проходит через выходной обратный клапан 8 и попадает в адсорбер 7. Последний содержит адсорбент, и/или хемосорбент, и/или смесь на их основе, и/или геттер, которые являются индивидуальными для различных газов и содержащихся в них примесей. Т.е. в зависимости от хранящегося в сосуде газа и материала корпуса сосуда адсорбер 7 содержит определенную контактную массу, которая связывает примеси и продукты взаимодействия газа с материалом корпуса сосуда. Например, для очистки азота от влаги и кислорода очистительный элемент 7 заполнен хемосорбентом на основе Аl₂О₃, содержащим активные Сu и Ni.

Газ, очищенный в адсорбере 7, далее через выходной обратный клапан 6 попадает в фильтр механических примесей 5. Здесь газ очищается от частиц пыли, контактной массы и других механических частиц. Окончательно очищенный газ через вентиль 3 поступает в оборудование потребителя (не показано).

Перенос разветвления потоков заправка - выдача из корпуса вентиля в корпус сосуда позволяет существенно упростить все устройство в целом, так как системы обратных клапанов, помещенных внутри сосуда, не нагружены давлением рабочей среды и давление во внутренних полостях обратных клапанов практически совпадает с давлением рабочей среды в сосуде.

В такой конструкции устройства газ, загрязненный продуктами химических реакций взаимодействия с металлом внутренних стенок сосуда, будет очищаться в адсорбере 7 на этапе подачи к потребителю.

Настоящее изобретение выполнено из серийных и простых в изготовлении элементов и поэтому может быть легко изготовлено на предприятиях химического машиностроения средней степени оснащенности. Это позволяет считать, что заявленное изобретение соответствует критерию патентоспособности - практическая применимость.

Изобретение относится к хранению, транспортировке и выдаче высокочистых газов. Устройство для хранения, транспортировки и выдачи газов содержит корпус, вентиль, установленный в штуцере, который соединен с размещенным внутри корпуса очистительным элементом, при этом вентиль выполнен однопортовым, в корпус дополнительно введены входной и два выходных обратных клапана, очистительный элемент выполнен в виде последовательно соединенных фильтра механических частиц, первого выходного обратного клапана, адсорбера и второго выходного обратного клапана, причем входной обратный клапан подключен к вентилю в месте его соединения с фильтром механических частиц, а адсорбер содержит адсорбент, и/или хемосорбент, и/или геттер. Изобретение позволяет повысить эффективность и упростить устройство для хранения, транспортировки и выдачи газов и его обслуживание. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для хранения, транспортировки и выдачи газов, содержащее корпус со штуцером, внутри которого установлен вентиль, соединенный с находящимся внутри корпуса очистительным элементом, отличающееся тем, что вентиль выполнен однопортовым, в корпус дополнительно введены входной и два выходных обратных клапана, а очистительный элемент выполнен в виде последовательно соединенных фильтра механических частиц, первого выходного обратного клапана, адсорбера и второго выходного обратного клапана, при этом входной обратный клапан подключен к вентилю в месте его соединения с фильтром механических частиц.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что адсорбер содержит адсорбент, и/или хемосорбент, и/или геттер.