用于制造惰性气体氛围的方法、惰性化设备和惰性气体箱技术

用于制造惰性气体箱100中的惰性气体氛围的方法，包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
用于制造惰性气体氛围的方法、惰性化设备和惰性气体箱


[0001]本专利技术涉及一种用于制造惰性气体箱、例如层流箱或纯气体罩中的惰性气体氛围的方法。此外，本专利技术还涉及一种用于制造惰性气体箱中的惰性气体氛围(惰性化)的惰性化设备以及一种配备有该惰性化设备的惰性气体箱。本专利技术的应用在方法技术和/或生产技术中在使用惰性气体的情况下提供。

技术介绍

[0002]使用惰性气体箱用于实现惰性气体(惰性工作气体)的局部氛围是众所周知的。需要惰性气体用于确定的应用或工艺，以便保护待加工货物免受有害影响，例如免受氧气或水蒸气。在装配、维护或以其他方式进入惰性气体箱之后，该惰性气体箱起初被非惰性气体，例如周围环境空气充注。在惰性气体箱投入使用之前，必须通过所期望的惰性气体来替换现有的这种气体。为此，由实践中已知，在投入使用之前要用惰性气体(工作气体或吹扫气体，典型地是氮气或氩气)吹扫惰性气体箱。吹扫作为稀释工艺起作用，在稀释工艺中起初存在的非惰性气体的浓度持续地降低，并且惰性气体的浓度持续地提高。在此，惰性气体在一侧流入到惰性气体箱中并且气体在尽可能远离的位置处从惰性气体箱中离开又到废气管线中。这种吹扫在这样长的时间上以尽可能大的体积流执行，直到惰性气体中的残余气体杂志浓度充分地降低，以便使需要惰性气体的所期望工艺运行，或者利用另外的器件，例如气体清洁系统来进一步清洁惰性气体箱中的氛围。
[0003]借助吹扫进行的传统惰性化具有多个缺点。首先，根据惰性气体体积量、箱体积和箱及其内装件的几何形状，惰性化通常持续多个小时，使得例如在维护工作时得到长的惰性气体箱停机时间。惰性化的持续时长不仅对单个惰性气体箱的可用性有影响，而且在大多数情况下也对其中集成有惰性气体箱的整个生产线的停机时间产生影响，并且体现出相当大的投资价值。长时间的惰性化和/或停机时间会导致生产力的高度损失和相应的成本。
[0004]此外，传统的惰性化典型地需要大的惰性气体流用于进行吹扫，这种大惰性气体流可以约相当于箱容积的10至15倍或更多。所需要的惰性气体体积直接导致了惰性化的高成本。另一限制由此得出，传统惰性化所需要的体积流不能在介质侧在用户处产生，或仅能受限制地产生。

技术实现思路

[0005]本专利技术的任务是，提供一种用于制造惰性气体箱中的惰性气体氛围的改进的方法，一种改进的惰性化设备和/或改进的惰性气体箱，其中，避免传统技术的缺点。惰性化方法、惰性化设备和/或惰性气体箱应尤其能够实现在惰性气体箱运行时的缩短的惰性化时长、减小的惰性气体消耗、减小的成本和/或对基础设施的简化的要求。
[0006]该任务在其不同的方面分别通过用于制造惰性气体氛围的方法、惰性化设备和/或惰性气体箱来解决，它们具有独立权利要求的特征。本专利技术的优选实施方式和应用由从属权利要求中得出。
[0007]根据本专利技术的第一主要方面，上述任务通过一种用于制造惰性气体箱中的惰性气体氛围的方法来解决，该方法包括以下步骤：提供惰性气体箱，该惰性气体箱被应被惰性气体替换的气体充注；和将惰性气体供应到惰性气体箱中，直到待替换气体从惰性气体箱中移除并且惰性气体箱被惰性气体充注。根据本专利技术，惰性气体的供应以这样高的、在惰性气体箱的横截面上分布的体积流进行，使得产生惰性气体的定向的置换流，该置换流将待替换气体从惰性气体箱中置换出来。
[0008]根据本专利技术的第二主要方面，上述问题通过惰性化设备来解决，该惰性化设备配置为用于制造惰性气体箱中的惰性气体氛围并且包括惰性气体供应装置，该惰性气体供应装置设置为用于提供惰性气体箱中的惰性气体，通过该惰性气体可以替换先前包含在惰性气体箱中的气体，并且该惰性话设备包括排放装置，通过该排放装置可以将待替换气体从惰性气体箱中导出。根据本专利技术，惰性气体供应装置设置为用于以这样高的、分布在惰性气体箱的横截面上的体积流来供应惰性气体，使得可以产生惰性气体的定向的置换流，该置换流适用于将待替换气体从惰性气体箱中置换出。优选的是，该惰性化设备或其实施方式中的一个实施方式设置为用于执行根据本专利技术的第一主要方面的方法或该方法的实施方式中的一个实施方式。
[0009]根据本专利技术的第三主要方面，上述任务通过配备有根据本专利技术第二主要方面的惰性化设备或该惰性化设备的实施方式中的一个实施方式的惰性气体箱来解决。
[0010]有利地，上述问题通过借助置换流将待替换气体推过惰性气体箱的内部空间并且从惰性气体箱中排出来解决。术语“置换流”尤其如在通风技术中常用的那样涉及像活塞或滑块那样作用于待替换气体产生并且推动该待替换气体穿过惰性气体箱直到排放装置的流动。以此，根据本专利技术的技术与借助吹扫进行的传统惰性化不同，在传统惰性化中，由于惰性气体的供应逐步地通过惰性气体和待替换气体的混合，惰性气体分压提高并且待替换气体分压减小。
[0011]为此，在惰性气体箱的其中有惰性气体供应装置的第一区域中，供应惰性气体并且这样产生置换流的形状，使得形成分布在惰性气体箱的横截面上的、优选均匀分布的体积流。惰性气体箱的横截面是惰性气体箱的内部空间的垂直于惰性气体供应装置的空间方向、指向惰性气体箱的第二区域的面，在该第二区域中有排放装置。关于惰性气体箱的横截面分布的体积流的特点是，置换流的流线同时覆盖整个横截面，优选以相同的局部体积流分量被经过。在此也包括横截面的受限的局部区段例如由于惰性气体箱中的插入件没有或减小地流过，只要这不会对置换作用引起损害或仅引起可忽略的小损害。
[0012]优选的均匀分布的体积流是通过惰性气体供应装置的构型成形。术语“均匀分布的体积流”涉及惰性气体的均匀的置换作用，并且包括所有局部体积流分量相同的实施变形方案，或者包括局部体积流分量例如由于惰性化设备和/或惰性气体箱的部件而变化的替代实施方式，其中，同时保持这些体积流分量的置换作用。
[0013]置换流的体积流通过调整每单位时间供应的惰性气体体积这样产生，使得阻止惰性气体箱中的待替换气体回流。在具体应用情况中，可以通过测试和/或流动模拟来求取体积流。
[0014]待替换气体(一般：第一气体)是存在于惰性气体箱中的气体(包括蒸汽)，该气体例如包括周围环境气体，尤其是空气，或另一对于惰性气体箱的应用来说不是惰性的气体
(也被称为不纯气体)。惰性气体(一般：第二气体)是为了应用应填充到惰性气体箱中的气体并且在应用时对于所使用的部件和/或物质来说是惰性的(无反应或低反应)。要产生的惰性气体氛围完全由惰性气体组成，或者该惰性气体氛围可能包含待替换气体的残余，只要这些残余在惰性气体箱的应用范畴中是可容忍的。
[0015]与借助吹扫实现的传统惰性化相比，惰性化的时长可以显著减小，其中，也减小了惰性气体消耗，这尤其在惰性气体箱大的情况下例如在生产设施中是有利的并且减少了惰性气体箱和整个生产设施的运行成本。例如，惰性气体箱内部容积的1.5至2倍的惰性气体可能足以将待替换气体从惰性气体箱中置换出，而在应用传统吹扫的情况下需要内部容积的10至15倍的惰性气体。
[0016]根据本专利技术的一个优选实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于制造惰性气体箱(100)中的惰性气体氛围的方法，包括以下步骤：
‑
提供所述惰性气体箱(100)，所述惰性气体箱被气体充注，该气体应通过惰性气体被替换，以及
‑
将所述惰性气体供应到所述惰性气体箱(100)中，直到将待替换气体从所述惰性气体箱(100)中移除并且所述惰性气体箱(100)被充注所述惰性气体，其特征在于，
‑
所述惰性气体的供应以这样高的、分布在所述惰性气体箱(100)的横截面上的体积流进行，使得产生所述惰性气体的定向的置换流(1)，所述置换流将所述待替换气体从所述惰性气体箱(100)中置换出。2.根据权利要求1所述的方法，在所述方法中，所述惰性气体的供应包括：
‑
在所述惰性气体箱(100)的第一内壁面(101)上引入液化惰性气体，
‑
借助加热装置使所述液化惰性气体气化，所述加热装置在惰性气体箱(100)的第一内壁面上延伸，使得所述惰性气体在所述第一内壁面(101)上分布地在气态状态中释放，由此，所述惰性气体的所述置换流(1)在气态状态中产生，所述置换流穿过所述惰性气体箱(100)朝向所述惰性气体箱(100)的第二内壁面(102)，所述第二内壁面与所述第一内壁面(101)隔开一间距，并且
‑
在所述第二内壁面(102)上导出置换出的待替换气体。3.根据权利要求2所述的方法，在所述方法中，所述加热装置包括热交换装置(230)，所述热交换装置利用液态工作介质运行。4.根据权利要求3所述的方法，在所述方法中，所述液化惰性气体以液滴形式与所述热交换装置(230)面式地接触。5.根据权利要求4所述的方法，在所述方法中，所述液化惰性气体被喷嘴装置(220)喷洒到所述热交换装置(230)上。6.根据权利要求3至5中任一项的方法，在所述方法中，所述热交换装置(230)这样规定尺寸并且所述液态工作介质在所述液化惰性气体被引入到所述惰性气体箱(100)中之前被预加热到这样的温度，使得冲击到所述热交换装置(230)上的液化惰性气体的气化瞬间地进行，并且气态状态中的所述惰性气体的温度接近于所述惰性气体箱(100)中的所述待更换气体的温度。7.根据权利要求2至6中任一项的方法，在所述方法中，
‑
在气态状态中释放的惰性气体借助分布装置(240)分布在所述惰性气体箱(100)的横截面上，其中，所述分布装置(240)布置为与所述加热装置邻接且面式地在所述惰性气体箱(100)的横截面上延伸。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法具有至少一个以下特征：
‑
所述置换流(1)是层流，
‑
所述置换流(1)在重力方向上定向，
‑
所述置换流(1)在水平方向上定向，
‑
所述置换流(1)逆着重力方向地定向，
‑
所述置换流(1)具有在0.05米/秒至5米/秒的范围中的流...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：布劳恩惰性气体系统上海有限公司，
类型：发明
国别省市：