專利名稱：對流體系統進行除氣及注液的裝置及方法
技術領域：
本發明是關于一種對流體系統施行除氣及定量注液的裝置及方法，該流體系統泛指任何封閉的且填充有一定質量的工作液體的系統。
背景技術：
在各式流體系統的定量注液過程中清除系統中的非凝結氣體以避免其負面效應，一直是業界重視的課題，上述流體系統所涵蓋的范圍包括工業級的大型蒸汽沸騰系統、化工制程系統、冷凍循環系統、以及用于電子冷卻的小型液冷散熱系統。
以下將列舉在該等流體系統中若留存有非凝結氣體所可能造成的典型負面效應及習知技術的缺失。
例如對于以幫浦驅動流體的密閉循環系統或以壓縮機驅動流體的冷凍循環系統而言，滯留于幫浦或壓縮機的非凝結氣體會使高速旋轉的輪葉(impeller)發生穴蝕(cavitations)現象而降低其應有的效能甚至造成幫浦或壓縮機的損壞。
又例如在熱傳或冷卻系統中，非凝結氣體不論滯留于該系統的熱源端(發熱體、吸熱體)或熱沉端(冷卻體、散熱體)皆會造成熱傳或冷卻的障礙，前者會導致熱源端的異常升溫而使系統的解熱能力下降，甚至使該系統受損；后者會因熱傳或冷卻效能的下降而導致系統積熱，使工作流體的異常升溫及升壓，以致在設計時必須提高系統的耐溫及耐壓規格，方能避免系統的受損，從而增加系統的制造成本及提高系統的整體性(integrity)受到威脅之風險。
再例如在流體系統的組件及管路中高速運動的工作流體，易因混入其中的非凝結氣體而加速對該流體系統的沖腐蝕(flow-induced erosion andcorrosion)現象，從而使長期運轉的該系統引發組件及管路的薄化，以及氧化銹蝕的問題，嚴重威脅到系統的整體性。
除此之外，流體系統內存有非凝結氣體常造成流體震蕩而使系統呈現不穩定現象；如果進一步有非凝結氣體滲入以壓差或壓力為原始訊號的各式監控系統所運作之儀器(例如液位計、流量計、壓差計、壓力計等)的壓力訊號傳輸管，可能導致該等重要儀器訊號的失真，從而升高該流體系統控制單元發生誤動作之風險；由于上述以壓差或壓力為原始訊號的儀器已被廣泛應用于工業界，應防制其負面效應可能造成對系統本身和外圍工作人員及環境的危害。
由以上所例舉因為非凝結氣體存留于各式流體系統中的諸多負面效應，顯示在該等流體系統注入定量工作液體的過程中，必須發展一具有同步清除系統內非凝結氣體功能的可靠裝置。
習知技術對于一類似槽體的簡易系統實施注液，通常需要至少兩個開口來達成，包括一進液口設于槽體的最底端以及一排氣口設于槽體的最頂端，并利用重力或外加的驅動力使一定體積的工作液體由該進液口導入，同時將等體積的氣體由該排氣口排出，待該系統內的工作液體達到預定的存量(inventory)時關閉上述進液口及排氣口，達到同時注液與排氣之目的。
然而，就實務應用而言，在底部設一進液口及頂部設一排氣口的作法常因空間的限制、操作的考量、工安的因素等而無法一體適用于任何系統；尤其對于可能使非凝結氣體積存于各處死角的較復雜系統而言，必須將除氣管普遍設置于該等死角的頂端，并于注液中或注液后逐一施行排氣，如此必然耗時費工，卻未必能徹底清除系統內的非凝結氣體；況且，在實際應用上，通常并不需要將整個系統注滿工作液體，因此上述習知技術實難以兼顧定量注液及有效清除系統內非凝結氣體的基本要求。
由于習知技術采用注液以除氣的方式無法達到有效清除系統內非凝結氣體的要求，且易衍生諸多負面效應，從而使成本提高及增加技術難度，因此有必要對習知技術作改進。
發明內容有鑒于此，本發明一方面提供一種對流體系統進行有效除氣及注液的裝置，該裝置包括一真空幫浦、一注液槽及一聯通件，該真空幫浦用于清除流體系統內的非凝結氣體，該注液槽用于容置待注入的工作液體。該聯通件包括二歧管及一連接部，該真空幫浦及注液槽連接于該二歧管，并利用閥門控制真空幫浦及注液槽和聯通件的聯通與關斷。該聯通件的連接部用于和該流體系統的一個開口連接，并利用閥門控制聯通件和該流體系統的聯通與關斷。
另一方面，本發明亦提供一種對流體系統進行有效除氣及注液的方法，該方法可總結為如下步驟先利用一真空幫浦自該流體系統的一個開口清除該流體系統內的非凝結氣體，使該流體系統達到預定的真空度；然后自該流體系統的所述開口向該流體系統注入工作液體；最后封閉該流體系統的所述開口，從而建立一個封閉的且填充有一定質量工作流體的流體系統。
在對上述裝置及方法中，采用先抽真空再注液的技術手段，可避免習知技術于流體系統中注入定量的工作流體之后，因無法兼顧滯留于其中的非凝結氣體所引發的諸多負面效應；另外，該除氣及注液裝置與流體系統的連接只需利用設于該流體系統中的任何位置的單一開口達成，因此該開口兼具排氣口與進液口的功能，克服習知技術在底部設一進液口及頂部設一排氣口的缺點。
圖1為依本發明實施例的除氣及注液裝置連接于一流體系統的示意圖。
具體實施方式圖1為本發明裝置的一個實施例的示意圖；本實施例提供一種可對一流體系統10施行定量注液及有效清除流體系統10內非凝結氣體的除氣及注液裝置20。其中該流體系統10可為工業級的大型蒸汽沸騰系統、化工制程系統、冷凍循環系統、以及用于電子冷卻的小型液冷散熱系統。該流體系統10設有一可閉合的開口12以便與本實施例的除氣及注液裝置20連接。該除氣及注液裝置20包括一真空幫浦22、一注液槽24及一真空計26。其中，該真空幫浦22是用于清除流體系統10內的非凝結氣體，該注液槽24容置待注入流體系統10中的定量工作液體，該真空計26是用于檢測及顯示該流體系統10的真空度，以決定注入工作流體的時機。在本實施例中，利用一聯通件28密合套接于該流體系統10的開口12，并利用一閥門29以控制該聯通件28與該流體系統10的聯通與關斷。該聯通件28具有三支歧管282、284、286及一連接部288，該三歧管282、284、286分別連接上述真空幫浦22、注液槽24及真空計26，并各以一設于上述歧管282、284、286的閥門283、285、287來控制其與聯通件28的聯通與關斷。該連接部288用于與該流體系統10的開口12連接，而作為整個除氣及注液裝置20與流體系統10的連接部件。
由于該流體系統10與該除氣及注液裝置20的連接只需利用設于該流體系統10中的單一開口12達成，因此該開口12兼具排氣口與進液口的功能，該開口12可設于該流體系統10的任何位置；又，該開口12系一可閉合的開口，以便于該流體系統10完成除氣及定量注液后關閉與外界的聯通，因此，該開口12可以是一連通該流體系統10的管件并在該管件上裝設閥門，或為一個可與該除氣及注液裝置20匹配的快接頭，該快接頭或閥門在未與該除氣及注液裝置20連接時為封閉狀態。
操作時，先將該除氣及注液裝置20利用該具有三支歧管282、284、286的聯通件28的連接部288連接于該不含工作液體的流體系統10的開口12，并使該連接不致發生真空泄漏，且將該等歧管282、284、286上的各閥門283、285、287關閉使其與真空幫浦22、注液槽24及真空計26不聯通；然后實施抽真空，在實施抽真空作業時開啟聯通真空幫浦22及真空計26的閥門283、287以便與流體系統10聯通，待真空計26讀值顯示已達到預定的真空度后，停止真空幫浦22的作動，并關閉聯通真空幫浦22及真空計26的閥門283、287；繼之，開啟注液槽24連通該流體系統10的閥門285，利用流體系統10內的真空度將注液槽24中定量的工作液體完全吸入該流體系統10，并立即關閉聯通該除氣及注液裝置20與該流體系統10的閥門29，達到快速定量注液及有效清除系統內非凝結氣體的功效；最后采用閥門或焊接等方式將該流體系統10的單一開口12封閉，從而得到一封閉的且填充一定量工作液體的流體系統10。由于該方法是采用先抽真空再注液的操作方式，使原本滯留于流體系統10中的非凝結氣體得以清除，并快速完成定量注入工作流體的目的，避免習知技術于流體系統中注入定量的工作流體之后因與非凝結氣體共存所引發的諸多負面效應。
綜上所述，操作具有上述特征的除氣及注液裝置20可兼顧定量注液及有效清除系統內非凝結氣體的要求，并因具有以下優點而明顯優于習知技術(1)該除氣及注液裝置20采用先抽真空再注液的技術手段，可避免習知技術于流體系統中注入定量的工作流體之后，因無法兼顧滯留于其中的非凝結氣體所引發的諸多負面效應。
(2)該除氣及注液裝置20與流體系統10的連接只需利用設于該流體系統中的任何位置的單一開口12達成，因此該開口12兼具排氣口與進液口的功能，克服習知技術在底部設一進液口及頂部設一排氣口的缺點。
(3)該除氣及注液裝置20可克服習知技術將除氣管普遍設置于各處死角的頂端，且須逐一施行排氣的繁瑣程序的缺點，大幅降低時間、空間、人力、設備及生產的成本。
(4)該除氣及注液裝置20利用先使流體系統10達到一定真空度再使定量工作液體迅速吸入流體系統的方式，可同時縮短注液及除氣的時間，并確保注液及除氣的品質。
(5)該除氣及注液裝置20可使產品品質穩定，可靠度提高，故可縮短檢測數量及時間，大量節省檢測費用及增加出貨速度。
(6)該除氣及注液裝置20易實現自動化大量生產的高效率制程，提供客戶高品質的產品。
權利要求
1.一種對流體系統進行除氣及注液的裝置，其包括一真空幫浦，用于清除流體系統內的非凝結氣體；一注液槽，用于容置待注入的工作液體；及一聯通件，該聯通件包括二歧管及一連接部，該真空幫浦及注液槽分別連接于該二歧管并利用閥門控制真空幫浦及注液槽與聯通件的聯通與關斷，該聯通件的連接部用于與該流體系統的一個開口連接并利用閥門控制聯通件與該流體系統的聯通與關斷。
2.如權利要求1所述的對流體系統進行除氣及注液的裝置，其中該裝置是先清除該流體系統內的非凝結氣體使該流體系統達到預定的真空度，然后向該流體系統注入工作液體。
3.如權利要求2所述的對流體系統進行除氣及注液的裝置，進一步包括一用于檢測流體系統真空度的真空計，該聯通件設有另一歧管與該真空計連接，該另一歧管設有閥門控制真空計與聯通件的聯通與關斷。
4.一種對流體系統進行除氣及注液的方法，包括下列步驟利用一真空幫浦自該流體系統的一個開口清除該流體系統內的非凝結氣體，使該流體系統達到預定的真空度；自該流體系統的所述開口向該流體系統注入工作液體；及封閉該流體系統的所述開口。
5.如權利要求4所述的對流體系統進行除氣及注液的方法，其中該工作液體是利用該流體系統的真空度被吸入至該流體系統內。
6.如權利要求4所述的對流體系統進行除氣及注液的方法，其中該工作液體未注入該流體系統之前是容置在一與該流體系統的所述開口不聯通的注液槽中。
7.如權利要求6所述的對流體系統進行除氣及注液的方法，其中該真空幫浦及注液槽利用一聯通件與該流體系統的所述開口連接，該聯通件利用一閥門控制聯通件與該流體系統的聯通與關斷，該聯通件設有與該真空幫浦及注液槽連接的歧管，該等歧管各設一閥門控制聯通件與真空幫浦及注液槽的聯通與關斷，在除氣過程中，利用閥門控制真空幫浦與流體系統聯通，而注液槽與流體系統關斷，在注液過程中，利用閥門控制注液槽與流體系統聯通，而真空幫浦與該流體系統關斷。
8.一種對流體系統進行除氣及注液的裝置，該裝置包括一真空幫浦，用于清除流體系統內的非凝結氣體使流體系統達到預定真空度；及一注液槽，用于容置待注入的工作液體，該工作流體是當流體系統達到所述的預定真空度后注入該流體系統。
9.如權利要求8所述的對流體系統進行除氣及注液的裝置，其中該真空幫浦及該注液槽連接至該流體系統的同一開口，并可選擇性地與該開口聯通或關斷。
10.如權利要求9所述的對流體系統進行除氣及注液的裝置，其中該裝置包括一用于與該開口連接的聯通件，該真空幫浦及注液槽與該聯通件連接并可選擇性地與該聯通件聯通或關斷。
11.如權利要求10所述的對流體系統進行除氣及注液的裝置，其中該聯通件設有分別與該真空幫浦及注液槽連接的二歧管，所述二歧管各設有閥門以實現真空幫浦及注液槽與聯通件的選擇性地聯通或關斷。
12.如權利要求11所述的對流體系統進行除氣及注液的裝置，其中該裝置還包括一真空計，以在除氣過程中檢測流體系統的真空度，該聯通件還設有另一歧管與該真空計連接，該另一歧管設有閥門以控制該真空計與聯通件的聯通或關斷。
13.如權利要求10所述的對流體系統進行除氣及注液的裝置，其中于該流體系統的開口位置設置一閥門，以控制該聯通件與該流體系統的聯通或關斷。
全文摘要
一種對流體系統進行有效除氣及注液的裝置，包括一真空幫浦、一注液槽及一聯通件，該真空幫浦用于清除流體系統內的非凝結氣體，該注液槽用于容置待注入的工作液體。該聯通件包括二歧管及一連接部，該真空幫浦及注液槽連接于該二歧管，并利用閥門控制真空幫浦及注液槽和聯通件的聯通與關斷。該聯通件的連接部用于和該流體系統的一個開口連接，并利用閥門控制聯通件和該流體系統的聯通與關斷。在除氣及注液過程中，該裝置是先利用該真空幫浦除氣，再利用該注液槽注液。
文檔編號F04D29/66GK1939569SQ20051010005
公開日2007年4月4日 申請日期2005年9月30日 優先權日2005年9月30日
發明者劉泰健, 侯春樹, 童兆年 申請人:富準精密工業(深圳)有限公司, 鴻準精密工業股份有限公司