低饱和蒸气压气体释放方法与流程

1.本发明涉及液态气体释放技术领域，具体是低饱和蒸气压气体释放方法。


背景技术：

2.在泄漏监测或高压电气设备检漏领域，通常投放液态sf6作为示踪气体，其在微正压环境中的饱和蒸气压约为2mpa，因此高饱和蒸气压的液态sf6可迅速转变为气态，实现气体示踪、便于仪器的快速分析监测。
3.申请号为201510557987.1公开了一种密封爆炸泄漏监测的示踪气体投放装置可用于sf6示踪气体在爆炸条件下的投放，但该装置存在一定的局限性，在常温常压环境中，高饱和蒸气压的气体无法作为示踪剂，且低饱和蒸气压的气体无法作为示踪剂，其液态气体转变为气态时，需从外界环境中吸热，这会导致投放装置的温度降低，低温又将降低低饱和蒸气压的气体的液态饱和蒸气压，使相变转换的速度进一步降低，为满足快速监测的需求，本发明提出一种低饱和蒸气压气体释放方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种低饱和蒸气压气体释放方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种低饱和蒸气压气体释放方法，组装低饱和蒸气压气体释放装置，该低饱和蒸气压气体释放装置包括耐高压铝瓶，所述耐高压铝瓶顶部螺纹固定连接有连接套筒，连接套筒端部固定安装有电动球阀，连接套筒在耐高压铝瓶内的一端固定的连通有排气管；所述连接套筒和电动球阀之间设置有三通接头，三通接头的端部对应的与连接套筒和电动球阀相连通，三通接头另一端连接有连接弯管，连接弯管另一端固定连接有增压注射器，增压注射器内设置活塞，增压注射器内壁底端固定安装有电动模块，电动模块为直线步进电机，电动模块输出端与活塞相连接；所述电动球阀端部固定连接有连接头，连接头端部固定连接有连接管，连接管端部密封的固定连接有玻璃密封管，连接管与玻璃密封管内相连通；在化爆环境中使用时，通过电动球阀向存有液态cf2clbr的饱和蒸气压踪气体的耐高压铝瓶内充入高压氮气，实现对耐高压铝瓶内部进行加压，连接管通过连接头与电动球阀相连接，对该装置进行投放，预先打开电动球阀，同时将连接管上连接的密封玻璃管放置在爆炸泄漏点附近，依靠爆炸冲击作用力击破玻璃密封管，耐高压铝瓶内的液态示踪气体受高压作用，实现液态示踪气体的快速释放，或者，在微正压环境中使用时，耐高压铝瓶内存液态cf2clbr的饱和蒸气压，将装置投放在非爆炸、微正压的环境中，通过电动模块推动活塞，实现增压注射器对耐高压铝瓶内增压，使得耐高压铝瓶内的压强变大，通过定时/远程控制打开电动球阀，实现耐高压铝瓶内的液态示踪气体的快速释放。
6.与现有技术相比，本发明的有益技术效果是：本发明根据应用场景向耐高压铝瓶内充入高压氮气，或者是通过电动模块推动活
塞向耐高压铝瓶内增压，使得耐高压铝瓶内的液态示踪气体的相变速度将不再受限于饱和蒸气压大小、投放瓶容积及释放通道直径大小等因素，示踪气体由液体向气体转变的速度将大大加快，满足快速监测的需求，且在高压作用下，示踪气体释放率大大提高。
7.本发明通过设置两种实现途径，以满足两种不同的应用场景（化爆环境中和微正压环境中）实现低饱和蒸气压示踪气体的快速释放。
8.本发明根据应用场景不同，在实现相同功能的前提下，选择本发明组装、连接方式，以满足两种不同的应用场景（化爆环境中和微正压环境中）实现低饱和蒸气压示踪气体的快速释放，且装置体积减小，便于安装。
附图说明
9.图1为本发明在化爆环境中采用的低饱和蒸气压气体释放装置的结构示意图。
10.图2为本发明在化爆环境中采用的低饱和蒸气压气体释放装置的剖视图。
11.图3为本发明在微正压环境中采用的低饱和蒸气压气体释放装置的结构示意图。
12.图4为本发明在微正压环境中采用的低饱和蒸气压气体释放装置的剖视图。
13.图中：1、耐高压铝瓶；2、连接套筒；3、电动球阀；4、连接头；5、连接管；6、玻璃密封管；7、排气管；8、三通接头；9、连接弯管；10、增压注射器；11、活塞；12、电动模块。
具体实施方式
14.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
15.请参阅图1～2，本发明实施例中，一种低饱和蒸气压气体释放方法，组装低饱和蒸气压气体释放装置，该低饱和蒸气压气体释放装置包括耐高压铝瓶1，耐高压铝瓶1顶部螺纹固定连接有连接套筒2，连接套筒2端部固定安装有电动球阀3，连接套筒2在耐高压铝瓶1内的一端固定的连通有排气管7，电动球阀3端部固定连接有连接头4，连接头4端部固定连接有连接管5，连接管5为紫铜管，连接管5端部密封的固定连接有玻璃密封管6，连接管5与玻璃密封管6内相连通；在化爆环境中使用时，通过电动球阀3向存有液态cf2clbr的饱和蒸气压踪气体的耐高压铝瓶1内充入高压氮气，实现对耐高压铝瓶1内部进行加压，连接管5通过连接头4与电动球阀3相连接，对该装置进行投放，预先打开电动球阀3，同时将连接管5上连接的密封玻璃管6放置在爆炸泄漏点附近，依靠爆炸冲击作用力击破玻璃密封管6，耐高压铝瓶1内的液态示踪气体受高压作用，实现液态示踪气体的快速释放。
实施例二
16.请参阅图3～4，本发明实施例中，一种低饱和蒸气压气体释放方法，组装低饱和蒸气压气体释放装置，该低饱和蒸气压气体释放装置耐高压铝瓶1，耐高压铝瓶1顶部固定连
接有连接套筒2，连接套筒2端部固定安装有电动球阀3，连接套筒2在耐高压铝瓶1内的一端固定的连通有排气管7，连接套筒2和电动球阀3之间设置有三通接头8，三通接头8的端部对应的与连接套筒2和电动球阀3相连通，三通接头8另一端连接有连接弯管9，连接弯管9另一端固定连接有增压注射器10，增压注射器10内设置活塞11，增压注射器10内壁底端固定安装有电动模块12，电动模块12输出端与活塞11相连接，电动模块12为直线步进电机，其伸缩轴与活塞相连接，装置内安装有5v电源和用于控制电动模块12和电动球阀3的单片机；在微正压环境中使用时，耐高压铝瓶1内存液态cf2clbr的饱和蒸气压，将装置投放在非爆炸、微正压的环境中，通过电动模块12推动活塞11，实现增压注射器10对耐高压铝瓶1内增压，使得耐高压铝瓶1内的压强变大，通过定时/远程控制打开电动球阀3，实现耐高压铝瓶1内的液态示踪气体的快速释放。
17.本发明采用的液态示踪气体存储于容器（耐高压铝瓶）中时，在饱和蒸气压的作用下，容器内处于气液共存的状态。
18.本发明采用的低饱和蒸气压气体释放装置为低饱和蒸气压液态气体快速释放提供了两种实现途径和应用场景。
19.一是适用于非爆炸、微正压条件下自主可控快速释放。通过直线电机推动气密注射器，对容器内的气态部分进行加压，投放时通过定时/远程控制打开电动球阀，实现液态示踪气体的快速释放。
20.二是适用于化爆、微正压条件下被动快速释放。通过两通球阀连接高压氮气瓶，对容器内的气态部分进行加压，紫铜管一端连接电动球阀，另一端连接耐高压玻璃密封管。投放时预先打开电动球阀，将玻璃密封管引至爆心附近，依靠爆炸冲击作用力击破玻璃密封管，实现液态示踪气体的快速释放。
21.本发明采用的低饱和蒸气压气体释放装置应用到的环境微正压的定量数值范围为比标准大气压高10%-30%。
22.两种释放方式均是在高压驱动下，液态气体通过瓶底铜管直接释放到外界环境中，以满足低饱和蒸气压液态气体快速释放的需求。
23.低饱和蒸气压气体释放装置主要由以下器部件组成：（1）1个耐高压铝瓶，用于存储液态示踪气体。（2）1个电动球阀，用于气路截止与切换；（3）1个增压注射器，用于瓶内气体加压；（4）1个直线步进电机，用于驱动注射器；（5）1个真空计，用于气源和样品压力监测；（6）1根直通瓶底的软管/紫铜管，用于示踪气体以液态方式释放到外界环境；（7）1个连接弯管9（弯管接头），用于连接气密注射器、电动球阀及耐高压铝瓶；（8）铝合金固定块若干个，用于装置各部件的连接固定；（9）三通接头8，用于连接电动球阀、真空计和高压高纯氮气瓶；（10）玻璃密封管6，用于密封投放装置内的示踪气体。
24.本发明的应用方法为：1、在非化爆的微正压环境中通过增压注射器加压投放示踪气体：（1）加工并组装低饱和蒸气压气体释放装置，三通接头8具有三个通气端口，将三通接头8的第一通气端口通过连接套筒2连接耐高压铝瓶1的瓶口，将其第二通气端口通过减压阀和连接弯管9连接增压注射器的出气口，将其第三通气端口连接真空计、电动球阀3；打开电动球阀3，以将耐高压铝瓶1（示踪气体纯气存储瓶）倒置灌装的方式往耐高压铝瓶1内充装液态示踪气体cf2clbr，充装至指定投放量后，关闭电动球阀3，进而使其中的气体释放通道截止；（2）启动
电动模块12（直线步进电机），增压注射器10（气密注射器）在直线电机的驱动下给耐高压铝瓶1内加压，直至使耐高压铝瓶1内终态压力高于5-10倍耐高压铝瓶1所处实验环境的大气压且真空计读数稳定，关闭电动球阀3；（3）预先将密封玻璃管6放置在非化爆的微正压环境中，微正压的定量数值范围为比标准大气压高10%-30%，释放示踪气体时，定时/远程开启电动球阀3，使耐高压铝瓶1的液态示踪气体直接从三通接头8的第三通气端口和电动球阀3释放到外界空间。
25.2、在化爆的微正压环境中通过高压高纯氮气瓶加压投放示踪气体：（1）加工并组装低饱和蒸气压气体释放装置，三通接头8具有三个通气端口，将三通接头8的第一通气端口通过连接套筒2连接耐高压铝瓶1的瓶口，将其第二通气端口通过减压阀和连接弯管9连接替换如图3、4所示的增压注射器10的高压高纯氮气瓶的瓶口，将其第三通气端口连接真空计、电动球阀3；打开电动球阀3，以将耐高压铝瓶1（示踪气体纯气存储瓶）倒置灌装的方式往耐高压铝瓶1内充装液态示踪气体cf2clbr，充装至指定投放量后，关闭电动球阀3，进而使其中的气体释放通道截止； （2）将高压高纯氮气瓶瓶口密封安装的旋转开关阀拧开，再将减压阀出口的压力调至5-10倍耐高压铝瓶1所处实验环境的大气压，直至使耐高压铝瓶1内终态压力高于5-10倍耐高压铝瓶1所处实验环境的大气压且真空计读数稳定，关闭电动球阀3；（3）将连接管5（紫铜管）的进气管口连接电动球阀，其出气管口连接密封玻璃管6（耐高压玻璃密封管）；预先将密封玻璃管6放置在非化爆的微正压环境中靠近地面化学爆炸点的附近（即将其放置在地面化学爆炸点（爆心）的有效爆炸冲击范围内）并提前开启电动球阀3，直至在密封玻璃管6所处的环境发生化学爆炸，密封玻璃管6受外界化学爆炸冲击作用破碎后，液态气体直接从连接管5（紫铜管）的出气管口释放到外界空间。
26.本发明主要创新点有：
①
本发明提供了两种实现途径和应用场景，可在化爆/微正压环境中实现低饱和蒸气压气体的快速释放。
②
低饱和蒸气压气体释放速度更快。相比于未加压的普通投放装置，液态cf2clbr的相变速度不再受限于装置容积大小及气体释放口的直径，液态气体直接释放到外界空间中，其液—气转变的速度将大大加快。
③
自动执行流程、稳定性高。电动球阀的开闭、对投放瓶（耐高压铝瓶）内气体加压等操作均通过软件指令来实现，且电路模块采用单片机控制，可靠性强、稳定性好；
④
本发明装置结构精巧，交叉污染小，并且对cn201510557987.1专利文献中的玻璃密封管进行改进，在实现相同功能的前提下，缩小玻璃密封管的体积，简化制作和组装连接过程，缩小了装置管路的死体积，便于安装、清洗。
27.本发明的技术优点为：针对化爆/微正压环境中低饱和蒸气压液态气体释放速度较慢的问题，本发明研究设计出一种加压投放装置。该装置具备远程/定时控制电动球阀开启及关闭功能，且液态示踪气体充装完毕后，按按附图的示意结构连接，可对投放瓶（耐高压铝瓶）实现自动加压。针对不同的应用场景，选择投放装置的组装、连接方式，在微正压环境中低饱和蒸气压液态气体均可快速释放，相较于普通密封投放瓶（耐高压铝瓶），释放速度优势特别明显。经实验，使用普通的投放装置，在充装1mol cf2brcl示踪气体（标况22.4l）、常温常压的条件下，投放瓶内气体在30秒内释放约30%；使用加压装置（增压注射器10或高压高纯氮气瓶）后，在相同的实验条件下，释放量可达80%以上。液态cf2clbr的相变速度将不再受限于饱和蒸汽压大小、投放瓶容积及释放通道直径大小等因素，液-气转变的速度将大大加快，满足快速监测的需求。
28.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种低饱和蒸气压气体释放方法，其特征在于：组装低饱和蒸气压气体释放装置，该低饱和蒸气压气体释放装置包括耐高压铝瓶（1），所述耐高压铝瓶（1）顶部螺纹固定连接有连接套筒（2），连接套筒（2）端部固定安装有电动球阀（3），连接套筒（2）在耐高压铝瓶（1）内的一端固定的连通有排气管（7）；所述连接套筒（2）和电动球阀（3）之间设置有三通接头（8），三通接头（8）的端部对应的与连接套筒（2）和电动球阀（3）相连通，三通接头（8cf2clbr）另一端连接有连接弯管（9），连接弯管（9）另一端固定连接有增压注射器（10），增压注射器（10）内设置活塞（11），增压注射器（10）内壁底端固定安装有电动模块（12），电动模块（12）为直线步进电机，电动模块（12）输出端与活塞（11）相连接；所述电动球阀（3）端部固定连接有连接头（4），连接头（4）端部固定连接有连接管（5），连接管（5）端部密封的固定连接有玻璃密封管（6），连接管（5）与玻璃密封管（6）内相连通；在化爆环境中使用时，通过电动球阀（3）向存有液态cf2clbr的饱和蒸气压踪气体的耐高压铝瓶（1）内充入高压氮气，实现对耐高压铝瓶（1）内部进行加压，连接管（5）通过连接头（4）与电动球阀（3）相连接，对该装置进行投放，预先打开电动球阀（3），同时将连接管（5）上连接的密封玻璃管（6）放置在爆炸泄漏点附近，依靠爆炸冲击作用力击破玻璃密封管（6），耐高压铝瓶（1）内的液态示踪气体受高压作用，实现液态示踪气体的快速释放，或者，在微正压环境中使用时，耐高压铝瓶（1）内存液态cf2clbr的饱和蒸气压，将装置投放在非爆炸、微正压的环境中，通过电动模块（12）推动活塞（11），实现增压注射器（10）对耐高压铝瓶（1）内增压，使得耐高压铝瓶（1）内的压强变大，通过定时/远程控制打开电动球阀（3），实现耐高压铝瓶（1）内的液态示踪气体的快速释放。

技术总结
本发明公开了低饱和蒸气压气体释放方法，包括耐高压铝瓶，所述耐高压铝瓶顶部螺纹固定连接有连接套筒，根据应用场景向耐高压铝瓶内充入高压氮气，或者是通过电动模块推动活塞向耐高压铝瓶内增压，使得耐高压铝瓶内的液态示踪气体的相变速度将不再受限于饱和蒸气压大小、投放瓶容积及释放通道直径大小等因素，示踪气体由液体向气体转变的速度将大大加快，满足快速监测的需求，且在高压作用下，示踪气体释放率大大提高，根据应用场景不同，在实现相同功能的前提下，选择本发明组装、连接方式，以满足两种不同的应用场景（在化爆环境中和微正压环境中）实现低饱和蒸气压示踪气体的快速释放，且装置体积减小，便于安装。便于安装。便于安装。


技术研发人员：谢海峰 李铮 田梅 王泽平 龙斌 陈伟 林俊洁 周子雄 王立皓
受保护的技术使用者：西北核技术研究所
技术研发日：2023.04.23
技术公布日：2023/8/1