CN102410439B

CN102410439B - 一种橡胶膜辅助提升装置

Info

Publication number: CN102410439B
Application number: CN 201110363269
Authority: CN
Inventors: 黄永红; 刘斌奇; 邵同平; 付重重; 夏志煌
Original assignee: Wisdri Engineering and Research Incorporation Ltd
Current assignee: Wisdri Engineering and Research Incorporation Ltd
Priority date: 2011-11-16
Filing date: 2011-11-16
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2031-11-16
Also published as: CN102410439A

Abstract

本发明公开了一种橡胶膜辅助提升装置包括卷扬机、平衡锤、钢丝绳、定滑轮，其中，卷扬机的端绳挂钩与平衡锤下端的挂环拆解式连接，定滑轮安装在煤气柜的T挡板的一侧，胶合在橡胶膜的空气接触面中部的吊耳设置在定滑轮固定的同一径向位置，钢丝绳与滑轮配合使用，其一端与吊耳连接，另一端与平衡锤的上端连接，平衡锤挂环与同侧的定滑轮的切线方向及挂钩端绳均在一铅垂线上，由于提升位置在橡胶膜高度的中部，使未充气时自重对上部固定点处的拉伸力减小一半，这使得普通性能的低压煤气柜橡胶膜可以用于大容积两段密封煤气柜或高度较大的单段密封橡胶膜煤气柜，使低压煤气柜的发展可以不受橡胶膜有效高度的制约。

Description

一种橡胶膜辅助提升装置

技术领域

本发明涉及干式煤气柜领域，尤其涉及一种橡胶膜辅助提升装置。

背景技术

橡胶膜密封煤气柜广泛应用于冶金、化工、能源开采、市政民用等领域，因为其具有制作安装难度小、运行维护方便、升降速度快、介质适应性广等优点，越来越受到广大用户的青睐，大有取代稀油密封干式柜的之势。

橡胶膜是橡胶膜密封煤气柜主要关键设备，其主要作用是盛装及密封煤气。目前该型式的煤气柜由于受橡胶膜高度、厚度的限制，其大型化或采用单段密封等应用企图均受制于此，进展缓慢。

一般典型两段密封煤气柜的橡胶膜的运行状态见附图1。

煤气柜未充气时橡胶膜因自重悬垂，自重产生的拉力通过传递作用，最底部拉伸最小，越向上拉力越大，上部固定端附近受到的拉力最大。由于橡胶膜是弹性体，其弹性变形也沿高度逐步增加，当在某一高度出现弹性失效时，则在此高度以上均会产生不可恢复变形，橡胶膜出现被拉长现象。同时在此高度以上截面处厚度被依次减薄。假如重量足够大，某处甚至被拉断。即使不被拉断，悬挂密封处因密封膜因拉伸而减薄，从而出现间隙，煤气渗漏量增加。另外，厚重的橡胶膜因自重导致不可逆的拉伸变形，运行翻转过程中产生反复褶皱的现象，最终导致橡胶膜破损漏气，造成泄漏事故。

实际上，为使之不被拉断，橡胶膜生产商会根据橡胶膜高度及自重进行了核算调整，通过增加橡胶膜厚度及增加内夹帘线强度来抵抗拉伸变形。但厚度越大，重量也越大，即使强度足够，拉伸变形不可避免。

为避免橡胶膜高度过高，通常还可以采用增加密封段数的方法，比如，15万m³煤气柜采用3段密封。见《橡胶膜型干式煤气柜》(谷中秀著)。顾名思义，3段密封煤气柜的密封橡胶膜有3段，分别为：内橡胶膜、中橡胶膜及外橡胶膜。对应的支撑橡胶膜的钢结构从内至外分别为：活塞挡板、内T挡板、外T挡板。多段密封有效降低了单个橡胶膜的有效高度，也降低了煤气柜外筒的总高度，但造成煤气压力多个级别，不利于压力稳定，同时给每级挡板调平对中及操作维护增加了难度，并且由于增加T挡板托架等，单位容积耗钢量不一定节省。

目前已运行的橡胶膜煤气柜运行压力一般为2.5～3.2kPa。煤气柜橡胶膜有效高度～11.5米在以下，其国内产品性能基本成熟可靠，通常厚度为3+(0.3~0.6) mm。

橡胶膜性能表

试验项目	技术指标
		厚度 mm	3+(0.3~0.6)
扯断强度（竖直方向）KN/3cm	≥1
		扯断伸长率％	30~40%
屈挠性能（常温×500次/分，自由状态）	80万次无异常现象
		单位面积重量	4.7～5.2kg/m²

注：以上表格中取值为一区间范围，具体由专业生产厂根据橡胶膜的高度和压力等因素确定。

在常用的两段式密封煤气柜中，橡胶膜有两个——内密封橡胶膜和外密封橡胶膜，其工作原理见附图1。在起升状态时，内橡胶膜上端固定在T挡板下部内侧，下端固定在活塞挡板下部外侧。外密封橡胶膜上端固定在气柜壁的密封角钢上，高度位于T挡板上部稍偏下处，下端固定在T挡板下部外侧。在煤气柜充气后，首先活塞浮升，内密封橡胶膜开始翻转，到活塞支架顶住T挡板时，活塞带动T挡板开始浮升，同时外橡胶膜开始翻转，直至到最高位气柜满柜容为止。

未充气时固定在上下两端的橡胶膜由于其帘布高度大于两固定端的直线间距，因此橡胶膜处于悬吊状态，见附图2。橡胶膜受到自重拉伸，由于是弹性体，在上固定端受到最大拉力。

充气后，橡胶膜上端鼓起，整个帘布侧面在气体作用下向侧壁(或侧壁波纹板)贴紧，形成一个充气的筒壁。筒壁受上端鼓圆部分的向上拉伸力及自重产生的下垂力，同时在筒壁外侧因内压力产生摩擦力。摩擦力方向取决与橡胶膜的运行趋势，而运动趋势取决与上拉力与下垂力的对比，当上拉伸力大于下垂力时，摩擦力方向向下，而上拉伸力小于下垂力时则相反。当两力相当时摩擦力为0。摩擦力大小等于气体压力与摩擦系数的乘积。

对于低压煤气柜，橡胶膜密度为4.77kg/m²,若T挡板起升压力为3kPa，则上端连接点处受到的气体拉伸力由两侧帘布承受，每边截面承力各一半，为：

Fy＝R×W×3000÷2＝1500RW(N)

W——橡胶膜宽度(筒壁周长),m。

R——橡胶膜鼓起半径，一般为0.37m

则Fy＝555 W(N)

未充气时自重对上端连接点处的拉伸力：

Fz＝W×H×4.77kg/m²×9.8＝46.75WH(N)

H——橡胶膜高度(两连接点间筒壁长度),m

当以上两力相等时，意味着未充气时自重和充气运行时气体拉力对上连接点的拉伸作用相当。

通过等式计算得：H＝1500×0.37÷46.75＝11.87m

则Fz＝555 W(N)

国内目前生产的橡胶膜用于承压3kPa煤气柜的运行已经没有问题，说明等效11.87m高度以下可以接受。以上计算基于橡胶膜厚度均匀的情况，如果考虑帘副之间重叠粘接的情况，实际上高度～11.5米以下是可以接受的。

当高度超过～11.5m后，橡胶膜吊装或停气检修阶段的自重拉力超过充气投运的煤气压力产生的拉伸。相应帘布性能需要相应提高。

波纹板或柜壁最大静摩擦力：

Fm＝W×(H-0.37×π)×3000×0.1(橡胶对钢摩擦系数)＝(300H-348.7)W(N)

当H＝11.87m时，Fm＝3212.3W(N)>Fy及Fz

向上拉力及自重分别可以拉动上、下部的一部分高度橡胶膜：

通过等式555W＝(300H-348.7)W解得：H=3m；

说明两力虽均不能克服整段橡胶膜的最大静摩擦力，但可以拉动3m高度的橡胶膜(弹性拉伸)。压力产生的向上拉力不会向下传递至下端固定处，自重产生的下滑力在充气运行时也不会向上传递至上端固定处。

基于以上技术背景，本发明针对高度在11.5米以上的橡胶膜，该装置在吊装或停气阶段对橡胶膜提供保护，避免过重的膜悬垂拉伸，解决了橡胶膜因高度增加而导致的橡胶膜拉伸问题，使橡胶膜密封煤气柜的应用发展不再受外橡胶膜高度的限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种在煤气柜吊装或停气阶段对橡胶膜提供保护，避免过重的膜悬垂拉伸，解决了橡胶膜因高度增加而导致的橡胶膜拉伸问题的橡胶膜辅助提升装置。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种橡胶膜辅助提升装置，其特征在于，其包括卷扬机、平衡锤、钢丝绳、定滑轮，其中，卷扬机的端绳挂钩与平衡锤下端的挂环拆解式连接，定滑轮安装在煤气柜的T挡板的一侧，胶合在橡胶膜的空气接触面中部的吊耳设置在定滑轮固定的同一径向位置，钢丝绳与滑轮配合使用，其一端与吊耳连接，另一端与平衡锤的上端连接，平衡锤挂环与同侧的定滑轮的切线方向及挂钩端绳均在一铅垂线上。

作为本发明的一个优选实施例，设置在煤气柜中橡胶膜辅助提升装置是煤气柜立柱数量的2倍。

作为本发明的另一个优选实施例，卷扬机是手动的，具有手柄与防倒转装置。

作为本发明的又一个优选实施例，钢丝绳具有保护胶套。

作为本发明的还一个优选实施例，吊耳与胶合到橡胶膜中部的连接段是整体制作的，材质为氯丁橡胶，强度同橡胶膜本体。

本发明提供的橡胶膜辅助提升装置，提升位置在橡胶膜高度的中部，使未充气时自重对上部固定点处的拉伸力减小一半，这使得普通性能的低压煤气柜橡胶膜可以用于大容积两段密封煤气柜或高度较大的单段密封橡胶膜煤气柜，使低压煤气柜的发展可以不受橡胶膜有效高度的制约。另外，橡胶膜上端固定点拉力减小后，更有利于该处的煤气密封，因为橡胶膜拉力增大会导致橡胶膜在该处减薄，从而导致煤气泄漏。

附图说明

图1：两段式橡胶膜密封煤气柜工作原理半剖面图；

图2：传统密封橡胶膜未充气状态半剖面图；

图3：安装橡胶膜辅助提升装置后未充气状态半剖面图；

图4：橡胶膜充气起升时辅助提升装置工作状态半剖面图；

图5：橡胶膜中部反转时辅助提升装置工作状态半剖面图；

图6：橡胶膜运行至高位时辅助提升装置工作状态半剖面图；

图7：中部胶合吊耳的橡胶膜详图。

附图标记说明：1为橡胶膜导向环；2为密封角钢；3为外密封橡胶膜；4为导向板；5、5′为定滑轮；6为中部提升吊耳；7为钢丝绳；8为平衡锤；9为挂环；10为挂钩；11为手动卷扬机。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图所示，橡胶膜辅助提升装置包括卷扬机11、平衡锤8、钢丝绳7、定滑轮5、5′，其中，卷扬机11的端绳挂钩10与平衡锤8下端的挂环9拆解式连接，定滑轮5、5′安装在煤气柜的T挡板的一侧，胶合在橡胶膜3的空气接触面中部的吊耳6设置在定滑轮5固定的同一径向位置，钢丝绳7与滑轮5、5′配合使用，其一端与吊耳6连接，另一端与平衡锤的上端8连接，平衡锤挂环9与同侧的定滑轮5′的切线方向及挂钩10端绳均在一铅垂线上。

如图3所示，在煤气柜未充气时，手动卷扬机11端绳挂钩10钩住平衡锤8下端的挂环9，然后人工转动卷扬机11手柄，钢丝绳7通过滑轮5传力将橡胶膜下半部分轻轻吊起，转动时观察吊点前的橡胶膜，使其在吊点处呈弧状即可，不可过度拉伸下部橡胶膜。此时手动卷扬机11处于防倒转位置，辅助提升过程即完成。

如图4所示，当煤气柜需要充气调试或正常投运时，松开卷扬机11的防倒转装置，将挂钩10与平衡锤8下端的挂环9脱开，平衡锤8处于可自由升降状态。煤气柜正常运行时，橡胶膜处于正常工作状态，中部吊耳随橡胶膜运动位置发生改变，带动钢丝绳及平衡锤8运动。平衡锤8仅起到拉直钢丝绳的作用，不会限制橡胶膜的运动。

图5为橡胶膜中部反转时本发明装置的运行状态，图6为橡胶膜运行至高位时本发明装置的运行状态。到气柜停气时，再回到附图3所示状态。

为防止橡胶膜辅助提升时发生扭转，吊耳6设置点同橡胶膜端部固定螺孔一样要精确定位，一一对应，吊耳6应设置在定滑轮固定的同一径向位置，而定滑轮5、5′安装在T挡板一侧。平衡锤挂环9保持与内侧定滑轮5′及手动卷扬机11的挂钩10端绳的切线方向均在一铅垂线上。

如见图7所示，橡胶膜3制作时,吊耳6与胶合到橡胶膜中部的连接段须整体制作，材质为氯丁橡胶，强度同橡胶膜本体。

作为本发明的一优选实施例，吊点数量为煤气柜立柱数量的2倍，与吊点对应的橡胶膜辅助提升装置数量也为煤气柜立柱数量的2倍，如36根立柱煤气柜，则本装置需要72套。

作为本发明的一优选实施例，钢丝绳需要有保护胶套。

总之，本发明提供的橡胶膜辅助提升装置，提升位置在橡胶膜高度的中部，使未充气时自重对上部固定点处的拉伸力减小一半，这使得普通性能的低压煤气柜橡胶膜可以用于大容积两段密封煤气柜或高度较大的单段密封橡胶膜煤气柜，使低压煤气柜的发展可以不受橡胶膜有效高度的制约。另外，橡胶膜上端固定点拉力减小后，更有利于该处的煤气密封，因为橡胶膜拉力增大会导致橡胶膜在该处减薄，从而导致煤气泄漏。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明权利要求的保护范围当中。

Claims

1.一种橡胶膜辅助提升装置，其特征在于，其包括卷扬机(11)、平衡锤(8)、钢丝绳(7)、定滑轮(5、5′)，其中，所述卷扬机(11)的端绳挂钩(10)与所述平衡锤(8)下端的挂环(9)拆解式连接，所述定滑轮(5、5′)安装在煤气柜的T挡板的一侧，胶合在橡胶膜(3)的空气接触面中部的吊耳(6)设置在所述定滑轮(5)固定的同一径向位置，所述钢丝绳(7)与所述滑轮(5、5′)配合使用，其一端与所述吊耳(6)连接，另一端与所述平衡锤(8)的上端连接，所述平衡锤挂环(9)与同侧的定滑轮(5′)的切线方向及所述挂钩(10)端绳均在一铅垂线上。

2.根据权利要求1所述的橡胶膜辅助提升装置，其特征在于，设置在煤气柜中橡胶膜辅助提升装置是煤气柜立柱数量的2倍。

3.根据权利要求1或2所述的橡胶膜辅助提升装置，其特征在于，所述卷扬机是手动的，具有手柄与防倒转装置。

4.根据权利要求1或2所述的橡胶膜辅助提升装置，其特征在于，钢丝绳具有保护胶套。

5.根据权利要求1或2所述的橡胶膜辅助提升装置，其特征在于，所述吊耳(6)与胶合到橡胶膜(3)中部的连接段是整体制作的，材质为氯丁橡胶，强度同橡胶膜(3)本体。