CN118009222A - 一种sf6-n2混合气体灌充装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种SF6‑N2混合气体灌充装置，灌充装置用于向电气元件内灌充混合气体，灌充装置包括载体、导流装置和存储装置，导流装置和载体连接，存储装置和载体管道连通，载体上分别设有上气道和下气道，存储装置包括第一储罐和第二储罐，第一储罐和上气道管道连通，第二储罐和下气道管道连通，导流装置用于进行气体流路切换，第一储罐用于供应SF6，第二储罐用于供应N2，通过上下分层供应的方式，提高气体供应精度，导流装置主要用于进行流路切换，在SF6供气完成后，通过流路切换，使得N2对上气道进行冲刷，从而保证供应的SF6全部进入电气元件内。

Description

一种SF6-N2混合气体灌充装置

技术领域

本发明涉及气体灌充技术领域，具体为一种SF6-N2混合气体灌充装置。

背景技术

六氟化硫（SF6）以其优良的电气绝缘性能，被广泛应用在高压电气设备中，然而，随着SF6的大量使用，灌充以及更换的SF6被大量排放到大气当中，SF6作为一种强温室气体，会对环境造成一定的危害。因此，在保证一定绝缘强度的情况下，减少SF6气体的使用，成为潜在趋势。

SF6-N2混合气体，其中SF6的比例为30%左右，极大地减少了SF6气体的使用，同时也保证了一定的电气绝缘强度。然而，在进行SF6-N2混合气的灌充过程中，由于管道内容易残留气体，无法精确保证混合气中各成分的比例，从而无法保证最终的灌充精度，会对电气绝缘性能有一定影响。

此外，常规的灌充装置，容易造成空气进入输送管道中，影响混合气体的纯度。同时，无论是同时输送SF6、N2气体，还是依次输送，混合程度都较差，一般需静置30min左右，才能达到混合均匀的状态，影响后续精度检验。

发明内容

本发明的目的在于提供一种SF6-N2混合气体灌充装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种SF6-N2混合气体灌充装置，灌充装置用于向电气元件内灌充混合气体，灌充装置包括载体、导流装置和存储装置，导流装置和载体连接，存储装置和载体管道连通，载体上分别设有上气道和下气道，存储装置包括第一储罐和第二储罐，第一储罐和上气道管道连通，第二储罐和下气道管道连通，导流装置用于进行气体流路切换。

通过灌充装置向电气元件内进行混合气体灌充，电气元件主要为电气、电力行业的高压电力设备，通过充入混合气体，保证电气元件具有良好的绝缘性能，第一储罐用于供应SF6，第二储罐用于供应N2，通过上下分层供应的方式，提高气体供应精度，载体作为主要的安装基础，用于对其他装置进行承载，载体可以为箱框式设计，为了提高移动性，也可以在底部设置车轮，进行便携式设计，导流装置主要用于进行流路切换，在SF6供气完成后，通过流路切换，使得N2对上气道进行冲刷，从而保证供应的SF6全都进入电气元件内。

进一步的，存储装置还包括截止阀和调节阀，截止阀设置有两个，两个截止阀分别位于上气道进出口位置，调节阀位于下气道进口处，载体上设有均混腔，上气道和下气道末端分别与均混腔连通，电气元件上设有灌充口，均混腔和灌充口连通，导流装置包括密封板和电磁铁，载体上设有切换流道，切换流道两端分别与上气道和下气道连通，密封板和切换流道上端转动连接，电磁铁置于切换流道内，密封板为磁铁材质；

通电时：电磁铁和密封板相向端为异名磁极；

初始状态：截止阀和调节阀都处于导通状态，电磁铁处于通电状态，切换流道和上气道处于截止状态。

截止阀设置在上气道的进出口，采用电动型号，两个截止阀联动控制，同时导通或者同时截止，调节阀用于控制下气道的瞬时进气量，当SF6和N2进气完成后，将其导入均混腔内，进行混合，并通过灌充口送入电气元件内，电磁铁通电过程，显示的磁极和密封板为异名磁极，即电磁铁通电时，可以对密封板进行吸附，从而使切换流道上端不和上气道导通，在初始状态下，SF6和N2分别通过上气道和下气道进行供气，送入均混腔内进行初步混合，通过分体式供气，进行末端混合，防止气体串流，便于进行分类贮存，有利于保证供气精度。

进一步的，下气道沿着气流输送方向依次设有入口段、收缩段、喉道和扩散段，第二储罐和入口段连通，扩散段和均混腔连通，喉道一侧设有引流道，引流道远离喉道一端和上气道连通后；

除气过程：两个截止阀处于截止状态。

SF6-N2混合气体中SF6的比例一般为30%左右，N2比SF6气体量多，当N2沿着下气道的多个分段路径流通时，通过直径的改变，经由入口段进入收缩段进行压缩，压缩完成后进入喉道，由于过流截面的减小，流速增大，从而使得喉道的压力降低，在引流道内形成负压，引流道和上气道连通，使得部分SF6进入N2中，进行预混合，SF6供气完成后，通过两个截止阀使上气道两端同时截止，上气道内残留的SF6气体会继续在负压作用下，通过引流道进入喉道，降低管内SF6余量，提高配气精度。

进一步的，收缩段直径沿气体输送方向递减设置，切换流道进口位于收缩段内；

冲刷时：电磁铁断电，切换流道和上气道导通。

收缩段直径递减设置，用于对N2气体进行压缩，在除气完成后，不再向电磁铁通电，电磁铁端部磁性消失，不对密封板进行吸附，N2从切换流道冲入上气道内，对上气道内经过负压吸附参与的SF6气体进行冲刷，并裹挟着从引流道进入喉道内，并最终排入均混腔内，使得从第一储罐输出的SF6气体，会完全进入电气元件的内腔，避免管道输送过程中SF6余气，影响最终的配比精度。

进一步的，均混腔包括内流道和外流道，上气道出口朝向内流道，扩散段末端和外流道连通。

内流道直径较小，SF6流速快于外流道内的N2流速，在SF6从内流道流出时，气体间的摩擦较小，N2和外流道的壁面摩擦较大，形成拖曳流动，使得SF6具有向N2运动的趋势，提高扩散混合性能，使得进入电气元件内的气体呈混合状，不需要长时间等待混合，即可使用。

进一步的，导流装置还包括截断组件，载体上设有感压腔，感压腔位于均混腔一侧，截断组件包括感压膜片和感应线圈，感压膜片位于感压腔和均混腔连接处，感应线圈置于感压腔内，感压膜片向上延伸设有感应杆，感应杆上端伸入感应线圈内圈。

通过在均混腔一侧设置感压腔，接口处设置感压膜片，当电气元件内混合气体灌充完毕后，会使均混腔内的压力增大，感压膜片在压力作用下发生形变，带动感应杆移动，感应线圈做切割磁感线运动，并产生感应电流，当感应线圈产生的感应电流值达到标准值时，即电气元件内充气完毕，在第一储罐输出的SF6完全进入电气元件内的前提下，当达到预定压力，输入的N2也是定量的，从而保证混合气体的灌充为定量灌充，且SF6和N2比例固定，保证灌充精度。

作为优化，感应杆和感应线圈构成检测电路，检测电路和调节阀电连。当感应线圈收集到的电流大小达到标准值时，即电气元件内填充的混合气体达到标准时，关闭电气元件进口的进气阀，并控制调节阀关闭第二储罐供应的N2，从而达到充满自停的目的。

作为优化，密封板旋转轴线位于靠近上气道进口一侧。将密封板的旋转轴线设置在靠近上气道进口的一侧，初始状态下，SF6进入上气道后，气体压力会辅助使电磁铁和密封板贴合，保证切换流道和上气道的截止性能。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明在初始状态下，SF6和N2分别通过上气道和下气道进行供气，送入均混腔内进行初步混合，通过分体式供气，进行末端混合，防止气体串流，便于进行分类贮存，有利于保证供气精度；当N2沿着下气道的多个分段路径流通时，通过直径的改变，经由入口段进入收缩段进行压缩，压缩完成后进入喉道，由于过流截面的减小，流速增大，从而使得喉道的压力降低，在引流道内形成负压，引流道和上气道连通，使得部分SF6进入N2中，进行预混合，SF6供气完成后，通过两个截止阀使上气道两端同时截止，上气道内残留的SF6气体会继续在负压作用下，通过引流道进入喉道，降低管内SF6余量，提高配气精度；在除气完成后，不再向电磁铁通电，电磁铁端部磁性消失，不对密封板进行吸附，N2从切换流道冲入上气道内，对上气道内经过负压吸附参与的SF6气体进行冲刷，并裹挟着从引流道进入喉道内，并最终排入均混腔内，使得从第一储罐输出的SF6气体，会完全进入电气元件的内腔，避免管道输送过程中SF6余气，影响最终的配比精度。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的总体结构示意图；

图2是本发明的SF6、N2分层输送结构示意图；

图3是图2的局部A放大视图；

图4是本发明的SF6除气结构示意图；

图5是本发明的SF6流路冲刷结构示意图；

图6是图5的局部B放大视图；

图7是图5的局部C放大视图；

图中：1-载体、11-上气道、12-下气道、121-入口段、122-收缩段、123-喉道、124-扩散段、125-引流道、13-均混腔、131-内流道、132-外流道、14-切换流道、15-感压腔、2-导流装置、21-密封板、22-电磁铁、23-截断组件、231-感压膜片、232-感应杆、233-感应线圈、3-存储装置、31-第一储罐、32-第二储罐、33-截止阀、34-调节阀、4-电气元件。

具体实施方式

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。

本发明提供技术方案：

如图1~图2所示，一种SF6-N2混合气体灌充装置，灌充装置用于向电气元件4内灌充混合气体，灌充装置包括载体1、导流装置2和存储装置3，导流装置2和载体1连接，存储装置3和载体1管道连通，载体1上分别设有上气道11和下气道12，存储装置3包括第一储罐31和第二储罐32，第一储罐31和上气道11管道连通，第二储罐32和下气道12管道连通，导流装置2用于进行气体流路切换。

通过灌充装置向电气元件4内进行混合气体灌充，电气元件4主要为电气、电力行业的高压电力设备，通过充入混合气体，保证电气元件4具有良好的绝缘性能，第一储罐31用于供应SF6，第二储罐32用于供应N2，通过上下分层供应的方式，提高气体供应精度，载体1作为主要的安装基础，用于对其他装置进行承载，载体1可以为箱框式设计，为了提高移动性，也可以在底部设置车轮，进行便携式设计，导流装置2主要用于进行流路切换，在SF6供气完成后，通过流路切换，使得N2对上气道11进行冲刷，从而保证供应的SF6全部进入电气元件4内。

如图1~图3所示，存储装置3还包括截止阀33和调节阀34，截止阀33设置有两个，两个截止阀33分别位于上气道11进出口位置，调节阀34位于下气道12进口处，载体1上设有均混腔13，上气道11和下气道12末端分别与均混腔13连通，电气元件4上设有灌充口，均混腔13和灌充口连通，导流装置2包括密封板21和电磁铁22，载体1上设有切换流道14，切换流道14两端分别与上气道11和下气道12连通，密封板21和切换流道14上端转动连接，电磁铁22置于切换流道14内，密封板21为磁铁材质；

通电时：电磁铁22和密封板21相向端为异名磁极；

初始状态：截止阀33和调节阀34都处于导通状态，电磁铁22处于通电状态，切换流道14和上气道11处于截止状态。

截止阀33设置在上气道11的进出口，采用电动型号，两个截止阀33联动控制，同时导通或者同时截止，调节阀34用于控制下气道12的瞬时进气量，当SF6和N2进气完成后，将其导入均混腔13内，进行混合，并通过灌充口送入电气元件4内，电磁铁22通电过程，显示的磁极和密封板21为异名磁极，即电磁铁22通电时，可以对密封板21进行吸附，从而使切换流道14上端不和上气道11导通，在初始状态下，SF6和N2分别通过上气道11和下气道12进行供气，送入均混腔13内进行初步混合，通过分体式供气，进行末端混合，防止气体串流，便于进行分类贮存，有利于保证供气精度。

如图4~图5所示，下气道12沿着气流输送方向依次设有入口段121、收缩段122、喉道123和扩散段124，第二储罐32和入口段121连通，扩散段124和均混腔13连通，喉道123一侧设有引流道125，引流道125远离喉道123一端和上气道11连通后；

除气过程：两个截止阀33处于截止状态。

SF6-N2混合气体中SF6的比例一般为30%左右，N2比SF6气体量多，当N2沿着下气道12的多个分段路径流通时，通过直径的改变，经由入口段121进入收缩段122进行压缩，压缩完成后进入喉道123，由于过流截面的减小，流速增大，从而使得喉道123的压力降低，在引流道125内形成负压，引流道125和上气道11连通，使得部分SF6进入N2中，进行预混合，SF6供气完成后，通过两个截止阀33使上气道11两端同时截止，上气道11内残留的SF6气体会继续在负压作用下，通过引流道125进入喉道123，降低管内SF6余量，提高配气精度。

如图5~图6所示，收缩段122直径沿气体输送方向递减设置，切换流道14进口位于收缩段122内；

冲刷时：电磁铁22断电，切换流道14和上气道11导通。

收缩段122直径递减设置，用于对N2气体进行压缩，在除气完成后，不再向电磁铁22通电，电磁铁22端部磁性消失，不对密封板21进行吸附，N2从切换流道14冲入上气道11内，对上气道11内经过负压吸附参与的SF6气体进行冲刷，并裹挟着从引流道125进入喉道123内，并最终排入均混腔13内，使得从第一储罐31输出的SF6气体，会完全进入电气元件4的内腔，避免管道输送过程中SF6余气，影响最终的配比精度。

如图7所示，均混腔13包括内流道131和外流道132，上气道11出口朝向内流道131，扩散段124末端和外流道132连通。

内流道131直径较小，SF6流速快于外流道132内的N2流速，在SF6从内流道131流出时，气体间的摩擦较小，N2和外流道132的壁面摩擦较大，形成拖曳流动，使得SF6具有向N2运动的趋势，提高扩散混合性能，使得进入电气元件4内的气体呈混合状，不需要长时间等待混合，即可使用。

如图7所示，导流装置2还包括截断组件23，载体1上设有感压腔15，感压腔15位于均混腔13一侧，截断组件23包括感压膜片231和感应线圈233，感压膜片231位于感压腔15和均混腔13连接处，感应线圈233置于感压腔15内，感压膜片231向上延伸设有感应杆232，感应杆232上端伸入感应线圈233内圈。

通过在均混腔13一侧设置感压腔15，接口处设置感压膜片231，当电气元件4内混合气体灌充完毕后，会使均混腔13内的压力增大，感压膜片231在压力作用下发生形变，带动感应杆232移动，感应线圈233做切割磁感线运动，并产生感应电流，当感应线圈233产生的感应电流值达到标准值时，即电气元件4内充气完毕，在第一储罐31输出的SF6完全进入电气元件4内的前提下，当达到预定压力，输入的N2也是定量的，从而保证混合气体的灌充为定量灌充，且SF6和N2比例固定，保证灌充精度。

作为优化，感应杆232和感应线圈233构成检测电路，检测电路和调节阀34电连。当感应线圈233收集到的电流大小达到标准值时，即电气元件4内填充的混合气体达到标准时，关闭电气元件4进口的进气阀，并控制调节阀34关闭第二储罐32供应的N2，从而达到充满自停的目的。

作为优化，密封板21旋转轴线位于靠近上气道11进口一侧。将密封板21的旋转轴线设置在靠近上气道11进口的一侧，初始状态下，SF6进入上气道11后，气体压力会辅助使电磁铁22和密封板21贴合，保证切换流道14和上气道11的截止性能。

本发明的工作原理：在初始状态下，SF6和N2分别通过上气道11和下气道12进行供气，送入均混腔13内进行初步混合，通过分体式供气，进行末端混合，防止气体串流，便于进行分类贮存，有利于保证供气精度；当N2沿着下气道12的多个分段路径流通时，通过直径的改变，经由入口段121进入收缩段122进行压缩，压缩完成后进入喉道123，由于过流截面的减小，流速增大，从而使得喉道123的压力降低，在引流道125内形成负压，引流道125和上气道11连通，使得部分SF6进入N2中，进行预混合，SF6供气完成后，通过两个截止阀33使上气道11两端同时截止，上气道11内残留的SF6气体会继续在负压作用下，通过引流道125进入喉道123，降低管内SF6余量，提高配气精度；在除气完成后，不再向电磁铁22通电，电磁铁22端部磁性消失，不对密封板21进行吸附，N2从切换流道14冲入上气道11内，对上气道11内经过负压吸附参与的SF6气体进行冲刷，并裹挟着从引流道125进入喉道123内，并最终排入均混腔13内，使得从第一储罐31输出的SF6气体，会完全进入电气元件4的内腔，避免管道输送过程中SF6余气，影响最终的配比精度。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，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。

Claims (7)

1.一种SF6-N2混合气体灌充装置，所述灌充装置用于向电气元件（4）内灌充混合气体，其特征在于：所述灌充装置包括载体（1）、导流装置（2）和存储装置（3），所述导流装置（2）和载体（1）连接，所述存储装置（3）和载体（1）管道连通，所述载体（1）上分别设有上气道（11）和下气道（12），所述存储装置（3）包括第一储罐（31）和第二储罐（32），所述第一储罐（31）和上气道（11）管道连通，所述第二储罐（32）和下气道（12）管道连通，所述导流装置（2）用于进行气体流路切换；

所述存储装置（3）还包括截止阀（33）和调节阀（34），所述截止阀（33）设置有两个，两个所述截止阀（33）分别位于上气道（11）进出口位置，所述调节阀（34）位于下气道（12）进口处，所述载体（1）上设有均混腔（13），所述上气道（11）和下气道（12）末端分别与均混腔（13）连通，所述电气元件（4）上设有灌充口，所述均混腔（13）和灌充口连通，所述导流装置（2）包括密封板（21）和电磁铁（22），所述载体（1）上设有切换流道（14），所述切换流道（14）两端分别与上气道（11）和下气道（12）连通，所述密封板（21）和切换流道（14）上端转动连接，所述电磁铁（22）置于切换流道（14）内，所述密封板（21）为磁铁材质；

通电时：所述电磁铁（22）和密封板（21）相向端为异名磁极；

初始状态：所述截止阀（33）和调节阀（34）都处于导通状态，所述电磁铁（22）处于通电状态，所述切换流道（14）和上气道（11）处于截止状态。

2.根据权利要求1所述的一种SF6-N2混合气体灌充装置，其特征在于：所述下气道（12）沿着气流输送方向依次设有入口段（121）、收缩段（122）、喉道（123）和扩散段（124），所述第二储罐（32）和入口段（121）连通，所述扩散段（124）和均混腔（13）连通，所述喉道（123）一侧设有引流道（125），所述引流道（125）远离喉道（123）一端和上气道（11）连通后；

除气过程：两个所述截止阀（33）处于截止状态。

3.根据权利要求2所述的一种SF6-N2混合气体灌充装置，其特征在于：所述收缩段（122）直径沿气体输送方向递减设置，所述切换流道（14）进口位于收缩段（122）内；

冲刷时：所述电磁铁（22）断电，所述切换流道（14）和上气道（11）导通。

4.根据权利要求3所述的一种SF6-N2混合气体灌充装置，其特征在于：所述均混腔（13）包括内流道（131）和外流道（132），所述上气道（11）出口朝向内流道（131），所述扩散段（124）末端和外流道（132）连通。

5.根据权利要求4所述的一种SF6-N2混合气体灌充装置，其特征在于：所述导流装置（2）还包括截断组件（23），所述载体（1）上设有感压腔（15），所述感压腔（15）位于均混腔（13）一侧，所述截断组件（23）包括感压膜片（231）和感应线圈（233），所述感压膜片（231）位于感压腔（15）和均混腔（13）连接处，所述感应线圈（233）置于感压腔（15）内，所述感压膜片（231）向上延伸设有感应杆（232），所述感应杆（232）上端伸入感应线圈（233）内圈。

6.根据权利要求5所述的一种SF6-N2混合气体灌充装置，其特征在于：所述感应杆（232）和感应线圈（233）构成检测电路，所述检测电路和调节阀（34）电连。

7.根据权利要求1所述的一种SF6-N2混合气体灌充装置，其特征在于：所述密封板（21）旋转轴线位于靠近上气道（11）进口一侧。