专利名称：气体填充和分配装置以及包括这种装置的组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及气体填充和分配装置、包括容器和这种装置的组件、以及控制泄露的 方法。更加具体地，本发明涉及气体填充和分配装置，该装置包括用于放置于加压气体 贮存容器的孔中的体部、在用于与容器的内部相连的上游第一端和用于与气体使用者相连 的下游第二端之间延伸的回收回路，该回收回路包括按照从上游端到下游端的顺序串联布 置的压力调节器、低压室和隔离阀，所述低压室与一通路连接，该通路用于经由对低压室内 的压力敏感的安全卸压阀将气体排放至所述装置的外部。
背景技术：
特别地，出于安全原因，设置气体填充和分配系统——例如具有内置调节器的 阀——从而使得加压气体罐的终端用户不能与罐内的高压气体接触，而只能接触压力已经 被压力调节器降低的气体。如果将阀设置在调节器的下游(在低压侧)，调节器和隔离阀之间的压力可能增 大，特别是当调节器泄露时。具体地，任何调节器都不是100 %的流体密封，特别是对于分子 较小的气体(氢气或者氦气类型)。因此，如果气体长期储存而没有任何回收，调节器下游的低压室会充满高压气体。 如果发生这种情况，当用户再一次来回收气体并通过打开隔离阀而与容器连通时，将会发 生险情。为了解决该问题，实践中已知的方法是使用安全排气阀，该安全排气阀在压力过 高或者温度过高的情况下释放气体。但是，这些已知的排气阀在某些情况下，即使泄露较 小，也可能由于突然释放大量气体而发生险情。当气体可燃时，例如氢气，这尤其危险。
发明内容
本发明的一个目的是减轻现有技术的上述全部或者一些不利之处。为此，从上文给出的本发明装置的定义的广义方面来说，根据本发明的装置的主 要特征在于，所述阀被设计成，当低压室内的压力低于第一阈值时关闭排放通路，当低压室 内的压力高于第一压力阈值且低于第二压力阈值时打开所述排放通路，当低压室内的压力 高于第二压力阈值时关闭所述排放通路；所述安全卸压阀被设计成，当低压室内的压力低 于第一阈值时关闭所述排放通路，当低压室内的压力高于第一压力阈值且低于第二压力阈 值时打开所述排放通路，当低压室内的压力高于第二压力阈值时关闭所述排放通路。另外，本发明的一些实施例可以包括一个或者多个下述特征-所述安全卸压阀包括移动(切断)阀件，该移动阀件承受低压室内的压力并且被 回位元件推向关闭通路的第一位置，回位装置和阀件的尺寸设计成允许阀件在当低压室内 的压力低于第一压力阈值时关闭排放通路的第一位置、当所述室内的压力高于第一压力阈 值且低于第二压力阈值时打开所述排放通路的第二位置、以及当所述室内的压力高于第二压力阈值时关闭所述排放通路的第三位置之间移动；-所述移动阀件包括与所述压力调节器的卸压阀连结的活塞和至少一个能够为了 关闭/打开的目的而与所述排放通路协作的密封件；-使阀件回位的回位元件包括一弹簧，该弹簧的弹簧载荷被传递至压力调节器的 阀；-使阀件回位的回位元件位于承受所述装置外部的压力的空间内，所述空间优选 通过阀件下游的气体排放通路与外界连接；-所述排放通路包括在所述阀件和所述装置的体部之间形成的槽，该槽首先与所 述排放通路流体连通，其次与所述低压室流体连通，所述阀件包括一组密封件，该密封件用 于根据阀件相对于所述体部和所述槽的位置来保持所述装置的活塞和体部之间的排放通 路打开或者关闭，-所述阀件包括贯穿该阀件的管路，该管路使得低压室与所述槽流体连通；-所述阀件能够平移运动；-所述低压室通过限制元件与所述排放通路连接，该限制元件将气体的流量限制 在预定值；-所述装置包括不同于回收回路的填充回路，该填充回路具有直接或者通过所述 回收回路与所述容器连接且位于所述压力调节器的上游的第一端，和不同于回收回路的第二端。-所述第一压力阈值的范围在20到29巴之间，优选在23到25巴之间；-所述第二压力阈值的范围在30到50巴之间，优选在30到35巴之间；-由所述限制元件设定的气体流量的预定值的范围在10到SOOcm3Aiin之间，优选 在10到50cmVrnin之间；-所述阀件内的管路使得低压室通过所述限制元件与所述槽流体连通。本发明的另一个目的是提出一种组件，该组件包括加压气体容器和根据上述或者 下述任一特征所述的填充和分配装置。本发明的另一个目的是提出一种从加压气体容器内泄漏的气体的自然泄漏的控 制方法，所述加压气体容器包括根据上述或者下述任一特征所述的填充和分配装置，其中， 执行该方法的步骤，即，通过安全卸压阀逐步并且自动地排放由于自然泄漏而积聚在低压 室内的气体，以便避免产生过高的压力，并且当压力调节器失效且低压室内突然产生压力 时，执行自动关闭安全卸压阀的步骤。本发明还涉及包括上文或者下文所列特征的任何组合的任何替代方法或装置。
通过结合附图阅读下文的说明，本发明的其他细节和优点会变得明显，其中-图1是设置有根据本发明的一个例子的气体填充和分配装置的加压气体容器的 局部示意图；-图2是本发明的气体填充和分配装置的一个例子的示意性局部截面图，图示气 体填充和分配装置处于操作流程中的“静止”状态；-图3是图2中细部A的放大-图4示出在已知为“向外界排放泄露气体”的操作流程中，图2中细部A的放大 图；-图5示出在已知为“当大量泄露时关闭”的操作流程中，图2中的装置的包括细 部A的局部视图。
具体实施例方式现在结合图1至5对本发明进行说明，图1至5图示出本发明的一个完全非限制 性的实施例。特别地，本发明同样也可应用于任何其他类型的装置或阀。本发明特别适用 于文件W02007/048954A1或W02007/048957中描述的装置。在图1示出的例子中，装置或阀被安装在加压气体容器(罐)30的孔内。因此，所 述装置包括体部1 (由一个或多个零件构成)，所述体部包括在上游第一端和下游第二端之 间延伸的气体回收回路20，所述上游第一端与容器30的内部连接，所述下游第二端用于与 气体使用者40连接。从上游端至下游端(从第一端至第二端)，所述回收回路20包括过滤器32 (可 选的)，压力调节器50，低压室70和隔离阀/隔断阀60。在隔离阀60的下游，所述装置可 以包括快速连结系统，该快速连结系统用于与例如用于回收和用于打开隔离阀60的系统 的连接器40接合。在低压室70和隔离阀60之间具有安全气体出口通路80。另外，设置填充回路22， 该填充回路具有阀件122。优选地，填充回路22的至少一部分(例如进口)独立于回收回 路20。图2示出压力调节器50的构造的一个例子，该压力调节器承受高压HP。如图所 示，压力调节器50可以容纳在筒9内，该筒9以密封的方式(密封件11，防蠕动环10)设 置(例如旋拧)在体部1上。压力调节器50可以包括阀14，该阀承受弹簧15沿朝向底座 13，12的下游方向的力。阀14的下游端被抵抗活塞8沿朝向上游的方向推动，该抵抗活塞 在体部1内流体密封(密封件4，防蠕动环7)地滑动并被活塞弹簧21推动。阀14的弹簧15和活塞8的弹簧21的载荷/簧上重量(spring weight)确保压 力调节器在高于大气压的预定卸压压力下打开。推动活塞8的弹簧21通过通路80与外界大气压力相通，以便防止压力调节器50 的阀上产生任何背压。在阀座12的下游端和活塞8的上游端之间形成低压室70。活塞8具有贯穿该活塞的管路17，该管路使得低压室70与形成于体部1内且位于 活塞的下游端周围的槽19流体连通。更加具体地，在活塞8的体部内形成的流动限制元件18调整位于槽19区域内的 室区域中气体的流量。在正常状态下，来自低压室70的被调节的气体被一对0型密封件6阻止，该密封 件由活塞8承载并且在槽19的每一侧各设置一个(用以相对体部1密封，如图2和图3所 示)°在活塞8的下游，体部1包括隔离阀60 (没有详细示出)。在回收时正常使用状态 下，被调节的气体G沿着该路线(图2所示的向右的箭头)排出。当调节器50泄露程度较轻时，室70内的压力将逐渐地增大至高于调节器50的调节压力。这使得活塞8的上游表面上的力增大。这种逐渐增大的压力使活塞8沿朝向下游 的方向移动(压缩活塞弹簧21)。当室70内的压力达到第一设定阈值时，所述一对密封件 中的位于上游的密封件6到达槽19并进入该槽内(如图4所示)。在该位置，在槽19的上 游处，体部1和活塞8之间不再形成密封。经由限制元件18来自低压室70的气体能通过 活塞弹簧21的室和排放通路80流向外界(即，阀打开，如图2所示的箭头方向)。当预定量的泄露气体被释放后，低压室70内的压力恢复至正常值，并且活塞8被 弹簧21沿朝向上游的方向回推至图2和图3所示的位置，在该位置处，来自低压室70的气 体不能到达排放通路80 (阀关闭)。只要发生测量得出的泄露，压力逐渐增大、随后(气体被)排放的过程将自动地重 复。这样，在每一个排放循环中，少量的气体被释放。因此，少量的气体泄露不会引起装置 内产生不相称的压力。相反，如果低压室内的压力显著增大，超过第二压力设定阈值(例如在调节器50 失效的情况下)，活塞8被气体沿朝向下游的方向回推越过图4所示的排放位置，到达图5 所示的关闭位置。实际发生的是，进入低压室70内的气体的流量超过可经由限制元件18 排放的流量。在该关闭位置，所述一对密封件6超过槽19，而由活塞8承载的位于上游的密封 件5将压靠体部1并关闭出口 80和槽19之间的气体通路。并且，在该位置，所述一对密封 件6再次从侧面流体密封活塞8的限制元件18。在该关闭位置，安全卸压阀关闭从而防止 过多的气体通过排放通路80排放。流经有故障的压力调节器50的高压气体通过隔离阀60 被保持在体部内，并且经由可为此目的设置的回收出口(tapping)进行控制。同样地，系统(显示器)可以以信号表明隔离阀60的出口侧的压力高于期望值的 情况。
权利要求
一种气体填充和分配装置，包括用于放置于加压气体贮存容器的孔中的体部、在用于与容器(30)的内部相连的上游第一端和用于与气体使用者(40)相连的下游第二端之间延伸的气体回收回路(20)，该回收回路(20)包括按照从上游端到下游端的顺序串联布置的压力调节器(50)、低压室(70)和隔离阀(60)，所述低压室(70)与一通路(80)连接，该通路用于通过安全卸压阀(5，6，8，18，19，21)将气体排放至所述装置外部，所述安全卸压阀对低压室(70)内的压力敏感并且被设计成，当低压室(70)内的压力低于第一阈值时关闭排放通路(80)，当低压室(70)内的压力高于第一压力阈值且低于第二压力阈值时打开所述排放通路(80)，以及当低压室(70)内的压力高于第二压力阈值时关闭所述排放通路(80)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述安全卸压阀(5，6，8，18，19，21)包括 移动阀件(5，6，8)，该移动阀件承受低压室(70)内的压力并被回位元件(21)朝向关闭所述 通路(80)的第一位置推动，所述回位元件和阀件(5，6，8)的尺寸设计成允许阀件(5，6，8) 在当低压室(70)内的压力低于第一压力阈值时关闭排放通路(80)的第一位置、当所述室 (70)内的压力高于第一压力阈值且低于第二压力阈值时打开所述排放通路(80)的第二位 置、以及当所述室(70)内的压力高于第二压力阈值时关闭所述排放通路(80)的第三位置 之间移动。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述移动阀件(5，6，8)包括与压力调节器 (50)的卸压阀(14)连结的活塞⑶和至少一个能够为了关闭/打开的目的而与所述排放 通路(80)协作的密封件(5,6) 0
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，使阀件(5，6，8)回位的所述回位元件 (21)包括一弹簧，该弹簧的弹簧载荷被传递至压力调节器(50)的阀(14)。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的装置，其特征在于，使阀件(5，6，8)回位的所述回 位元件(21)位于承受所述装置外部的压力的空间内，所述空间优选通过阀件(5，6，8)下游 的气体排放通路(80)与外界连接。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其特征在于，所述排放通路(80)包括在所 述阀件⑶和所述装置的体部⑴之间形成的槽(19)，该槽(19)首先与所述排放通路(80) 流体连通，其次与所述低压室(70)流体连通，所述阀件(8)包括一组密封件(5，6)，所述密 封件用于根据阀件(5，6，8)相对于所述体部(1)和所述槽(19)的位置来保持所述装置的 活塞(8)和体部(1)之间的排放通路(80)打开或者关闭。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述阀件(8)包括贯穿该阀件的管路 (17)，该管路使得低压室(70)与所述槽(19)流体连通。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的装置，其特征在于，所述阀件(8)能够平移运动。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的装置，其特征在于，所述低压室(70)通过限制元 件(18)与所述排放通路(80)连接，该限制元件(18)将气体的流量限制在预定值。
10.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置包括与回收回路 (20)不同的填充回路(22)，该填充回路(22)具有直接或者通过所述回收回路(20)与所述 容器(30)连接且位于所述压力调节器(50)的上游的第一端，和不同于回收回路(20)的第二端。
11.一种组件，包括加压气体容器和上述权利要求中任一项所述的填充和分配装置。
12. —种控制加压气体容器内气体的泄漏的方法，该加压气体容器包括根据上述权利 要求1-10中任一项所述的填充和分配装置，其特征在于，所述方法包括步骤通过安全卸 压阀(5，6，8，18，19，21)逐步并且自动地排放由于自然泄漏而积聚在低压室(70)内的气 体，以便避免产生过高压力，并且当压力调节器(50)失效且低压室(70)内突然产生压力 时，执行自动关闭安全卸压阀的步骤。
全文摘要
本发明公开一种气体填充和分配装置，包括用于放置于加压气体贮存容器的孔中的体部、在用于与容器(30)的内部相连的上游第一端和用于与气体使用者(40)相连的下游第二端之间延伸的气体回收回路(20)，该回收回路(20)包括按照从上游端到下游端的顺序串联布置的压力调节器(50)、低压室(70)和隔离阀(60)，低压室(70)与一通路(80)连接，该通路用于通过安全卸压阀(5，6，8，18，19，21)将气体排放至装置外部，安全卸压阀对低压室(70)内的压力敏感并且被设计成，当低压室(70)内的压力低于第一阈值时关闭排放通路(80)，当低压室(70)内的压力高于第一压力阈值且低于第二压力阈值时打开排放通路(80)，以及当低压室(70)内的压力高于第二压力阈值时关闭排放通路(80)。
文档编号F17C13/04GK101932868SQ200980103577
公开日2010年12月29日 申请日期2009年1月28日 优先权日2008年1月30日
发明者A·丹尼斯, A·莫莱迪, G·勒梅勒, P·皮索 申请人:乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司