一種便攜式燃氣置換裝置及置換方法
【專利摘要】本申請公開了一種便攜式燃氣置換裝置及置換方法，所述裝置包括筒體，所述筒體內與進氣端連接處設置有氣體過濾器、筒體內與出氣端連接處設置有除霧器，所述筒體的出氣端連接紊流發生器且所述紊流發生器與所述除霧器相連通，所述筒體的進氣端可同時連接多個氣瓶；置換方法為：氣體進入氣體過濾器對氣體中的固體雜質進行過濾；過濾后的氣體經過筒體使液體雜質粘附在筒體內壁，然后進入除霧器進一步去除氣體中的微小液滴；過濾后的氣體進入紊流發生器，使氣流擾動加劇，由紊流發生器流出的氣體進行燃氣置換。本申請解決了更換氣瓶造成供氣中斷、供氣壓力波動大以以及氣體中雜質進入置換管道造成管道腐蝕甚至產生冰堵的問題，驅替效果好。
【專利說明】
一種便攜式燃氣置換裝置及置換方法
技術領域
[0001 ]本申請屬于燃氣置換技術領域，具體地說，涉及一種便攜式燃氣置換裝置，還涉及一種燃氣置換方法。
【背景技術】
[0002]在現代城市燃氣維修施工、維修以及檢測過程中勢必會造成空氣滯留在管線中，由于天然氣的密度小，相對密度一般為0.6左右，管道中的天然氣和空氣就會因密度差異發生分層現象，天然氣在管道上部，空氣在管道下部，滯留在供氣管道內的空氣中的氧氣與天然氣混合，有可能達到爆炸臨界值，從而發生爆炸，造成巨大的經濟損失和人員傷亡，其影響將非常惡劣。因而需要對供氣管道中的氣體進行置換(注:維修、檢測施工前需要置換的是管道中的天然氣，施工后需要置換的是管道中的空氣)，目前主要有直接置換、間接置換、阻隔置換三種置換方式，各種方式的優缺點如下:
[0003]直接置換操作簡便、經濟;但置換必然會一部分天然氣與空氣直接接觸，產生的混合氣體很容易在外界因素誘發下(如管道內的鋼渣、金屬顆粒的滾動等)產生爆炸，危險性較大。
[0004]間接置換就是采用其它惰性氣體置換出管道內的氣體。此方法優點是可靠性好、安全系數高、成功率也高;但是缺點是換氣時間長，工作量大，用于長管道時經濟性較差。
[0005]阻隔置換是采用隔離設備將置換氣體與驅替氣體隔離，優點是經濟性、安全性優勢明顯;缺點是技術要求高、操作難度大、對管線承壓能力要求高，需采用專用加壓設備，不方便攜帶。
[0006]在城市燃氣施工實踐表明，出于安全等因素考慮，城市燃氣施工一般不采用直接置換;阻隔置換由于設備巨大，技術要求高、操作難度大、耗時長，城市燃氣現場施工亦不采用;城市燃氣施工現場一般采用間接置換的方式對燃氣管道內的空氣進行置換。
[0007]通過查閱相關資料和文獻發現:燃氣置換主要采用，如N2、C02、He等惰性氣體，最常采用的是N2。目前市面上沒有專門針對燃氣管道間接置換的專門裝置，現場施工一般直接將氮氣瓶與管線連接，采用％氣瓶供氣的方式，如圖1所示。氣瓶標定是15Mpa，一般充裝到12Mpa。常見的40L氣瓶放出后相當于標準狀態下約7m3，通常一瓶不能滿足氣體置換要求，需要更換氮氣瓶，然而更換氣瓶會造成供氣中斷，有可能導致NdP空氣重新混合，甚至發生回流;為了要達到良好的驅替效果，勢必需要消耗更多的N2,長此以往造成仏的巨大大浪費。這種置換方式，由于氣瓶中的氣體減少、壓力降低，造成供氣壓力逐漸降低、波動，換氣時間長，工作量大，驅替效果不佳。
[0008]另外，現有技術氮氣中的液體和微小的固體雜質會隨著仏進入置換管道，可能發生液體析出，對管道造成腐蝕，甚至因溫度變化產生冰堵(冰堵由于壓力降低引起溫度或溫度降低到臨界點形成的天然氣水合物堵塞管道)等問題。

【發明內容】

[0009]有鑒于此，本申請針對燃氣置換中更換氣瓶造成供氣中斷、供氣壓力波動大以以及氣體中雜質進入置換管道造成管道腐蝕甚至產生冰堵的問題，提供了一種便攜式燃氣置換裝置，供氣壓力穩定、氣體壓力波動小，可避免液體進入管道對管道產生腐蝕及產生冰堵，驅替效果好。
[0010]為了解決上述技術問題，本申請公開了一種便攜式燃氣置換裝置，包括筒體，所述筒體內與進氣端連接處設置有氣體過濾器、筒體內與出氣端連接處設置有除霧器，所述筒體的出氣端連接紊流發生器且所述紊流發生器與所述除霧器相連通，所述筒體的進氣端可同時連接多個氣瓶；
[0011]由于筒體具有一定體積，當其中一個氣瓶停止供氣時筒體內壓力基本維持不變，避免更換氣瓶產生壓力波動;經氣體過濾器、筒體和除霧器對氣體中固體及液體雜質的過濾，避免了雜質進入置換管道中對管道造成腐蝕，甚至產生冰堵。
[0012]進一步地，所述氣體過濾器為一根管壁上分布有若干小孔的圓管。
[0013]進一步地，所述除霧器包括一根管壁上均勻分布有若干割縫的圓管，所述管壁上均勻分布有若干割縫的圓管外纏繞有塑料絲。
[0014]進一步地，所述紊流發生器包括兩根直徑不等相嵌套的圓管，直徑較小的圓管管壁上隨機分布有小孔，且小孔方向與氣體流向呈一定夾角。
[0015]進一步地，所述筒體的進氣端通過接頭連接高壓軟管，所述高壓軟管與氣瓶相連，所述接頭包括但不限于:直接接頭、三通接頭、四通接頭。
[0016]進一步地，還包括:保護外罩，所述保護外罩套于所述筒體外，所述保護外罩兩端設置有粘連扣，所述保護外罩上設置有手提帶，所述保護外罩上還設置有工具袋，所述保護外罩底部設置有支座。
[0017]進一步地，還包括:安全閥，所述安全閥與所述筒體相連接。
[0018]進一步地，還包括:調壓閥，所述調壓閥與所述筒體的出氣端連接，所述調壓閥位于所述除霧器與所述紊流發生器之間。
[0019]本申請還公開了一種燃氣置換方法，包括以下步驟:
[0020]步驟I，筒體連接多個氣瓶，氣體通過高壓軟管與連接頭由進氣端進入筒體內的氣體過濾器，氣體過濾器對氣體中的固體雜質進行過濾避免固體雜質進入置換管道中；
[0021 ]步驟2，經過氣體過濾器過濾后的氣體經過筒體使液體雜質粘附在筒體內壁，然后進入除霧器進一步去除氣體中的微小液滴;避免了液體雜質進入置換管道中對管道造成腐蝕，甚至產生冰堵；
[0022]步驟3，經過除霧器過濾后的氣體由出氣端經減壓閥進入紊流發生器，使氣流擾動加劇，由紊流發生器流出的氣體進行燃氣置換。
[0023]進一步地，還包括:當筒體內壓力超過規定值時，開啟安全閥向筒外排放氣體避免壓力過大造成筒體損壞。
[0024]與現有技術相比，本申請可以獲得包括以下技術效果:
[0025](I)本申請便攜式燃氣置換裝置，由于筒體具有一定體積，且可以同時與多個氣瓶相連，當其中一個氣瓶停止供氣時筒體內壓力基本維持不變，克服了氣瓶供氣因為更換N2瓶造成供氣中斷和壓力明顯變化的缺點，操作簡單、攜帶方便，而且同時可以與多個氣瓶相連也可以與氮氣發生車相連，以滿足不同的驅替要求，具有較強的適應能力；
[0026](2)本申請設置氣體過濾器和除霧器，氣體過濾器可以有效地將N2中攜帶的固體雜質過濾，進入筒體的N2由于壓力降低，促使其中含有的水蒸氣等液體雜質析出，在重力作用下粘附在筒體內壁，除霧器可以使他中的液體雜質進一步析出；因而避免了N2中的液體和微小的固體雜質會隨著他進入置換管道，可能發生液體析出，對管道造成腐蝕，甚至因溫度變化產生冰堵(冰堵由于壓力降低引起溫度或溫度降低到臨界點形成的天然氣水合物堵塞管道)等問題；
[0027](3)本身申請通過設置紊流發生器，使氣流擾動加劇，制造紊流效應，消耗他少，驅替時間短，驅替效果好；
[0028](4)本申請克服了現有技術換氣時間長，工作量大的缺點，長期使用可有效節約成本，經濟效益明顯，且攜帶使用方便，操作簡單。
[0029]當然，實施本申請的任一產品并不一定需要同時達到以上所述的所有技術效果。
【附圖說明】
[0030]此處所說明的附圖用來提供對本申請的進一步理解，構成本申請的一部分，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構成對本申請的不當限定。在附圖中:[0031 ]圖1是常規燃氣置換方式示意圖；
[0032]圖2是本申請實施例便攜式燃氣置換裝置的結構示意圖；
[0033]圖3是本申請實施例便攜式燃氣置換裝置的保護外罩結構示意圖。
[0034]圖中，1-筒體，2-氣體過濾器，3-除霧器，4-調壓閥，5-紊流發生器，6_第一壓力表，7-安全閥，8-第二壓力表，9-保護外罩，901-粘連扣，902-手提帶，903-工具袋，904-支座，10-塑料絲，11-第一高壓軟管，12-第二高壓軟管，13-第三高壓軟管。
【具體實施方式】
[0035]以下將配合實施例來詳細說明本申請的實施方式，藉此對本申請如何應用技術手段來解決技術問題并達成技術功效的實現過程能充分理解并據以實施。
[0036]本發明一種便攜式燃氣置換裝置，參見圖2，包括包括筒體I，所述筒體I內與進氣端連接處設置有氣體過濾器2、筒體I內與出氣端連接處設置有除霧器3，所述氣體過濾器2的設置方向與氣體流入方向相一致，所述除霧器3的設置方向與氣體流出方向相一致，所述筒體I的出氣端連接紊流發生器5且所述紊流發生器5與所述除霧器3相連通，所述筒體I的進氣端可同時連接多個氣瓶。
[0037]進一步地，所述筒體I的進氣端通過接頭連接第一高壓軟管11，第一高壓軟管11與氣瓶相連，高壓軟管具有一定的承壓能力，其主要起連接作用，建立氣流流動通道，所述進氣端與所述接頭之間設置有第一閥門，所述第一高壓軟管11上設置有第二閥門，所述接頭包括但不限于:直接接頭、三通接頭、四通接頭。
[0038]優選的，筒體I采用耐壓橡膠制作而成;使用前需要先對筒體I進行充氣和調壓，達到驅替對壓力和氣流的要求。
[0039]筒體I的主要作用是儲存氣體，其上有兩個或兩個以上進氣口，與接頭配合可同時與多個氣瓶連接，為驅替提高穩定氣源和壓力，以滿足不同的施工需要;現場施工時一般同時接多個他瓶備用，當其中一個氮氣瓶壓力低于調壓閥設置的壓力時，氣瓶停止供氣;此時可打開備用氣瓶繼續供氣，由于筒體I具有一定體積，當氣瓶停止供氣時筒體I內壓力基本可維持不變;這就避免了更換氣瓶造成壓力變化，產生壓力波動。此外還可以使犯中的水等液體雜質析出，避免對驅替產生影響。另外還可以暫時儲存析出的液體雜質。
[0040]進一步地，所述氣體過濾器2為一根管壁上均勻分布有若干小孔的鋼管，其材質具有一定的耐腐蝕和低溫能力；優選的，所述小孔的孔徑為2mm。其中，所述氣體過濾器2根據需要設置N個，N為大于等于I的整數。
[0041]氣體過濾器2的主要作用:一是改變他流向，使N2流向不一致防止他分層，可將其內部含有的微量空氣驅替出筒體I，以避免其內部含有的空氣對燃氣管道造成影響;二是管壁上的若干小孔具有過濾作用，可過濾％以及連接管匯中的固體雜質，避免其對驅替產生影響。
[0042]進一步地，所述除霧器3包括一根管壁上均勻分布有若干割縫的鋼管，優選的，割縫長度為Imm;所述管壁上均勻分布有若干割縫的鋼管外纏繞有塑料絲10。
[0043]除霧器3最主要的作用是對氣體中的較小液滴進行進一步過濾，液滴在此碰撞、凝聚最后結合成較大液滴下沉至筒體I底部，避免液滴進入置換管匯驅替管匯造成影響。
[0044]進一步地，所述紊流發生器5包括兩根直徑不等相嵌套的圓管，直徑較小的圓管管壁上隨機分布有小孔，且小孔方向與氣體流向呈一定夾角。
[0045]例如，外管采用直徑5cm的鋼管，內管采用直徑2cm的鋼管，內管與外管嵌套在一起，內管管壁上隨機分布有2mm的小孔。
[0046]優選的，所述夾角不大于45°，以避免造成較大的壓力損失。
[0047]紊流發生器5的主要作用是使氣體從內管管壁各小孔流出，從而使氣流擾動加劇，制造紊流效應，配合安全流速可起到良好的驅替效果。
[0048]具體地，紊流發生器5的一端通過第二高壓軟管12連接出氣端，紊流發生器5的另一端連接第三高壓軟管13，所述第三高壓軟管13上靠近紊流發生器5—端設置有第三閥門、遠離紊流發生器5—端設置有第一壓力表6。第一壓力表6用于檢測壓力變化，及時根據壓力變化更換氣瓶及根據驅替要求設置驅替壓力及流量，當壓力低于最低設置壓力或高于最高設置壓力時進行報警。
[0049]進一步地，還包括:安全閥7，所述安全閥7與所述筒體I相連通，所述安全閥7與所述筒體I之間還連接有第二壓力表8，用于檢測筒體I內壓力變化，所述安全閥7與所述第二壓力表8之間設置有第四閥門。
[0050]安全閥7處于常閉狀態，當筒體I內壓力升高超過規定值時，開啟安全閥7向筒外排放氣體來防止筒體I內壓力超過規定數值，其作用是保護筒體I，避免壓力過大造成筒體I損壞。其中，安全閥7開啟的壓力值可自行設定，最小開啟壓力應低于筒體I的最大承壓能力。
[0051]進一步地，還包括:調壓閥4，所述調壓閥4與所述筒體I的出氣端連接，所述調壓閥4位于所述除霧器3與所述紊流發生器5之間。調壓閥4的作用是調節供氣壓力，具有壓力檢測、流量計量及顯示功能，可根據置換施工要求調節氣體壓力以滿足驅替需要。
[0052]進一步地，參見圖3，還包括:保護外罩9，所述保護外罩9套于所述筒體I外，所述保護外罩9兩端設置有粘連扣901，所述保護外罩9上設置有手提帶902，所述保護外罩9上還設置有多個工具袋903，所述保護外罩9底部設置有支座904。
[0053]具體地，保護外罩9是一個大小比筒體I略的大圓柱體，其作用是套在筒體I外部保護和固定筒體I，避免筒體I被外界的尖銳物損壞。亦可防止筒體I壓力超過最大承壓能力發生爆炸給工作人員造成傷害，和安全閥7—起構成雙保險。
[0054]保護外罩9可隨意拆卸，其上設置有工具袋903，驅替結束后可將壓力表等部件拆卸下來放于其中，防止損壞和避免丟失;驅替結束后，可將筒體I內氣體排盡后直接對折采用粘連扣901固定，這樣所占空間小，攜帶方便。
[0055]一種燃氣置換方法，包括以下步驟:
[0056]步驟I，筒體I連接多個氣瓶，N2通過第一高壓軟管11與連接頭由進氣端進入氣體過濾器2 ；
[0057]氣體過濾器2對犯中含有固體雜質進行過濾；由于氣體過濾器2的孔徑分布方向各異可以使筒體I中含有的微量空氣與N2充分混合流動，避免發生分層；
[0058]步驟2，經過氣體過濾器2過濾后的他流經筒體I進入除霧器3;
[0059]筒體I具有一定的體積可以起到緩沖的作用，一方面可以避免犯瓶更換時產生壓力波動，另一方面N2由氣體過濾器2上的小孔進入筒體I后由于壓力發生變化使他含有的水蒸氣析出，在重力作用下發生分層，附著在筒體I內壁；
[0060]犯中含有的液滴在除霧器3中發生碰撞、凝聚，最后結合成較大液滴，在重力作用下，下沉到筒體I底部，N2通過除霧器3后液滴被進一步除去，從而避免了他中含有的水等液體雜質進入所需置換的管匯，對供氣管道造成腐蝕等影響；
[0061]步驟3，經過除霧器3過濾后的犯由出氣端經調壓閥4進入紊流發生器5，使氣流擾動加劇，再配合安全驅替速度可以起到良好的驅替效果，由紊流發生器5流出的犯經過第三高壓軟管13進入燃氣管道中進行燃氣置換。
[0062]進一步地，還包括:對筒體I進行充氣和調壓，達到驅替對壓力和氣流的要求。
[0063]進一步地，還包括:當筒體I內壓力超過規定值時，開啟安全閥7向筒外排放氣體避免壓力過大造成筒體I損壞。
[0064]本發明與現場直接采用％瓶進行置換的方式相比，具有明顯的優勢:一是可避免更換N2瓶造成驅替氣體供氣中斷，壓力波動，大大減少他的使用量，具有經濟效益;二是可同時與多個氣瓶連接或氣源連接滿足不同施工對N2流量和壓力的要求，因而適應能力強；三是可將N2中含有的固體和液體雜質進行過濾，避免其進入置換管道后液體析出對管道產生腐蝕和因溫度變化產生冰堵，對供氣造成影響。
[0065]如在說明書及權利要求當中使用了某些詞匯來指稱特定成分或方法。本領域技術人員應可理解，不同地區可能會用不同名詞來稱呼同一個成分。本說明書及權利要求并不以名稱的差異來作為區分成分的方式。如在通篇說明書及權利要求當中所提及的“包含”為一開放式用語，故應解釋成“包含但不限定于” ο “大致”是指在可接收的誤差范圍內，本領域技術人員能夠在一定誤差范圍內解決所述技術問題，基本達到所述技術效果。說明書后續描述為實施本申請的較佳實施方式，然所述描述乃以說明本申請的一般原則為目的，并非用以限定本申請的范圍。本申請的保護范圍當視所附權利要求所界定者為準。
[0066]還需要說明的是，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的商品或者系統不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種商品或者系統所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系統中還存在另外的相同要素。
[0067]上述說明示出并描述了發明的若干優選實施例，但如前所述，應當理解發明并非局限于本文所披露的形式，不應看作是對其他實施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環境，并能夠在本文所述發明構想范圍內，通過上述教導或相關領域的技術或知識進行改動。而本領域人員所進行的改動和變化不脫離發明的精神和范圍，則都應在發明所附權利要求的保護范圍內。
【主權項】
1.一種便攜式燃氣置換裝置，其特征在于，包括筒體(I)，所述筒體(I)內與進氣端連接處設置有氣體過濾器(2)、筒體(I)內與出氣端連接處設置有除霧器(3)，所述筒體(I)的出氣端連接紊流發生器(5)且所述紊流發生器(5)與所述除霧器(3)相連通，所述筒體(I)的進氣端可同時連接多個氣瓶； 由于筒體(I)具有一定體積，當其中一個氣瓶停止供氣時筒體(I)內壓力基本維持不變，避免更換氣瓶產生壓力波動;經氣體過濾器(2)、筒體(I)和除霧器(3)對氣體中固體及液體雜質的過濾，避免了雜質進入置換管道中對管道造成腐蝕，甚至產生冰堵。2.如利要求I所述的一種便攜式燃氣置換裝置，其特征在于，所述氣體過濾器(2)為一根管壁上分布有若干小孔的圓管。3.如利要求I所述的一種便攜式燃氣置換裝置，其特征在于，所述除霧器(3)包括一根管壁上均勻分布有若干割縫的圓管，所述管壁上均勻分布有若干割縫的圓管外纏繞有塑料絲(1)04.如利要求I所述的一種便攜式燃氣置換裝置，其特征在于，所述紊流發生器(5)包括兩根直徑不等相嵌套的圓管，直徑較小的圓管管壁上隨機分布有小孔，且小孔方向與氣體流向呈一定夾角。5.如利要求I所述的一種便攜式燃氣置換裝置，其特征在于，所述筒體(I)的進氣端通過接頭連接高壓軟管，所述高壓軟管與氣瓶相連，所述接頭包括但不限于:直接接頭、三通接頭、四通接頭。6.如利要求I所述的一種便攜式燃氣置換裝置，其特征在于，還包括:保護外罩(9)，所述保護外罩(9)套于所述筒體(I)外，所述保護外罩(9)兩端設置有粘連扣(901)，所述保護外罩(9)上設置有手提帶(902)，所述保護外罩(9)上還設置有工具袋(903)，所述保護外罩(9)底部設置有支座(904)。7.如利要求I所述的一種便攜式燃氣置換裝置，其特征在于，還包括:安全閥(7)，所述安全閥(7)與所述筒體(I)相連接。8.如利要求I所述的一種便攜式燃氣置換裝置，其特征在于，還包括:調壓閥(4)，所述調壓閥(4)與所述筒體(I)的出氣端連接，所述調壓閥(4)位于所述除霧器(3)與所述紊流發生器(5)之間。9.一種燃氣置換方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟I，筒體(I)連接多個氣瓶，氣體通過高壓軟管與連接頭由進氣端進入筒體(I)內的氣體過濾器(2)，氣體過濾器(2)對氣體中的固體雜質進行過濾避免固體雜質進入置換管道中； 步驟2，經過氣體過濾器(2)過濾后的氣體經過筒體(I)使液體雜質粘附在筒體(I)內壁，然后進入除霧器(3)進一步去除氣體中的微小液滴;避免了液體雜質進入置換管道中對管道造成腐蝕，甚至產生冰堵； 步驟3，經過除霧器(3)過濾后的氣體由出氣端經減壓閥(4)進入紊流發生器(5)，使氣流擾動加劇，由紊流發生器(5)流出的氣體進行燃氣置換。10.如權利要求9所述的燃氣置換方法，其特征在于， 還包括:當筒體(I)內壓力超過規定值時，開啟安全閥(7)向筒外排放氣體避免壓力過大造成筒體(I)損壞。
【文檔編號】F17D1/20GK106015936SQ201610451248
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月21日
【發明人】李波, 劉全, 歐成華
【申請人】西南石油大學