CN103277661A - 一种橡胶膜密封煤气柜的活塞 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种橡胶膜密封煤气柜的活塞，包括活塞圆筒和活塞拱，所述活塞拱位于活塞圆筒的非底部位置，所述活塞拱位于活塞圆筒的中部或者顶部。本发明可以大大加强活塞的强度与刚度，大大的优化活塞的刚度，减轻活塞的金属重量，节省成本。由于活塞拱提升后，用于活塞纠偏的钢丝绳可以固定到活塞拱的混凝土环上，又由于活塞拱有浮心点，现在这种发明，可以将活塞纠偏的钢丝绳布置在整个活塞的重心之上，使活塞纠偏能力加强。

Description

一种橡胶膜密封煤气柜的活塞

技术领域

    本发明涉及一种煤气柜，尤其涉及煤气柜上的活塞。

背景技术

在干式气柜中，主要有两种类型：一是采用稀润滑油做密封介质进行密封的煤气柜，其次是采用橡胶膜密封的煤气柜。在稀油密封中，一种是金属滑板式的曼柜密封装置，还有一种是橡胶密封的新型柜密封装置，由于新型柜的橡胶密封具有密封性能好的优点，使其新型柜独受青睐。但是，目前的稀油密封煤气，活塞运行速度在2.5m/min以下，受多种因素的影响，如煤气柜筒体的制作精度、安装精度；还有活塞里稀油高度如何稳定维持，等等，这些因素造成了活塞运行速度提高的难度加大。而采用橡胶膜密封的煤气柜，它是用橡胶膜形成的皮囊，可塑性大，按国外的经验，其活塞运行速度可以达到5m/min以上，甚至可以达到7m/min，这是除干油密封的可隆型煤气柜之外的其他煤气柜所无法达到的。还有，因为是橡胶膜，它承受的温度比稀油高，而且也正因为是橡胶膜，它还不怕粉尘。但是，这么多年橡胶膜密封的煤气柜咋没有大力推广呢？原因有很多，因为多年以来，这种煤气柜一直作为炼钢的转炉煤气回收的专用煤气柜，许多人都忘记了它的真名――威金斯柜，而直接称为转炉煤气柜。当另外的煤气柜没有暴露出缺陷时候，很少有人会研究转炉煤气柜的新用途的。

近几年来，出现了威金斯柜盛装高炉煤气的报道。用威金斯柜盛装高炉煤气，其密封橡胶的分段，有多段和一段，因为一段式消除了一段与多段变段时的压力波动，优点更加突出而倍受青睐。但是，一段式由于活塞的径高比太高，活塞的刚性就小，如果不采取措施就容易造成活塞变形而使煤气柜无法正常生产。

为了更好的承受煤气压力，活塞底部结构通常设计成球形拱（一般为中心辐射状）。根据橡胶膜的特点，一段式橡胶膜煤气柜对活塞行程应作为一个必须考虑的关键因素，对容积一定的前提下，如果直径太小，活塞行程就太大，同样，如果直径太大，活塞行程是小了，但煤气柜占地就大了，给工厂的布置造成困难，同时，直径太大了，煤气柜的活塞与煤气柜柜顶的强度与刚度就大大降低了，因此，必须有一个合理的径高比。以一个12万m³的一段式为例子，煤气柜的直径如果按照传统的直径61.8m来确定。这样，橡胶膜在煤气柜筒体高度方向的长度一般在21m，则活塞高度也会达到21m左右。而一个30万m³稀油密封柜的活塞侧面高度才7m～8m，并且，稀油密封柜的活塞侧面是不受均匀正压力的，而只受1m～2m深的活塞油沟中密封油的静液柱压力，其他就是考虑导轮的瞬间作用力，所以受力很小，稀油密封柜的活塞侧面就设计成了皇冠形状，（注：以前，转炉煤气柜的第一段的活塞也设计成了皇冠形状，也可以说是水盆结构）。一段式橡胶膜密封煤气柜，由于活塞的侧面（即：圆筒部分）和底面受均匀正压力，而且，活塞侧面（即：圆筒部分）高度达到近21m高，七～八层楼了，这么高的侧面，如果工作压力为10kPa（每平方米达到1吨多的压力），甚至更高，如工作压力为15kPa（每平方米达到1吨半的压力）时，就容易造成活塞侧面屈服失稳。容易发生活塞侧面屈服失稳而使活塞卡住的事故。

发明内容

本发明的目的是提供一种完全可以靠自身结构布置调整来解决活塞的强度与刚度，满足一段式橡胶膜密封煤气柜需要的钢材耗量最省的能自行纠偏的橡胶膜密封煤气柜的活塞。

    为了实现上述目的，采用以下技术方案：一种橡胶膜密封煤气柜的活塞，包括活塞圆筒和活塞拱，其特征在于：所述活塞拱位于活塞圆筒的非底部位置。

    所述活塞拱位于活塞圆筒的中部或者顶部。

    所述活塞包括煤气柜活塞桁架立柱兼导向轮立柱，煤气柜活塞桁架立柱兼导向轮立柱的外侧依次设置有橡胶密封膜承压波纹档板和橡胶密封膜，煤气柜活塞桁架立柱兼导向轮立柱的内侧设置有煤气柜活塞箱形梁，煤气柜活塞板的圆周与煤气柜活塞箱形梁（也称连接点）相连。

    为了方便对活塞纠偏，所述煤气柜活塞箱形梁（也称连接点）上连接有活塞纠偏钢丝绳。

    将活塞拱上移至活塞圆筒的中间部位，以减少活塞圆筒的外压计算高度（即：（H3-H4）=受外压圆筒的高度）。

    在活塞结构中，周边结构通过煤气柜活塞桁架立柱兼导向轮立柱、煤气柜活塞桁架立柱兼导向轮立柱斜支撑桁架组成多边形桁架结构，通过这个多边形桁架结构来承受橡胶密封膜承压波纹档板传来的压力。

    活塞拱结构采用中心辐射状。

活塞拱布置在活塞圆筒中部后，活塞拱下部的活塞圆筒两边受同样工作压力而不再承受煤气的作用力（注：只有桁架内的内力），只承受活塞落地时的整个活塞静载荷。

   同时由于活塞拱提升了，活塞拱下面的死空间虽增加，使活塞拱的可以自行纠偏的浮心完全高于整个活塞的质量重心，这就提高活塞的自纠偏能力，形成活塞运行中自行纠偏，活塞运行更稳定。

本发明的效果显著，通过这样措施，首先，可以大大加强活塞的强度与刚度，特别是活塞侧面承受着通过橡胶膜传递来的均匀外压的这种情况，通过这种方式就能解决活塞的强度与刚度问题，使一段式橡胶膜密封高压煤气柜核心问题得到解决。其次，通过这样的措施，大大的优化了活塞的刚度，减轻的活塞的金属重量，节省了成本。第三，由于活塞拱提升后，用于活塞纠偏的钢丝绳可以固定到活塞拱的混凝土环上，又由于活塞拱有浮心点，现在这种发明，可以将活塞纠偏的钢丝绳布置在整个活塞的重心之上，使活塞纠偏能力加强了。第四，由于活塞拱提升了，活塞拱下面的死空间虽增加，但这个空间提高活塞的自纠偏能力，活塞运行更稳定。

附图说明

    图1为传统的一段式橡胶膜煤气柜。

     图2为本发明的结构示意图；

     图3为应用了本发明的煤气柜示意图。

图中，1—煤气柜承受的气体压力；2—煤气柜活塞箱形梁；3—煤气柜活塞桁架立柱兼导向轮立柱；4—橡胶密封膜承压波纹档板；5—橡胶密封膜；6—煤气柜活塞板；7—煤气柜活塞板支撑桁架；8—煤气柜活塞板支撑桁架中心大圈梁；9—煤气柜活塞板支撑桁架中心小圈梁；10—煤气柜活塞桁架立柱兼导向轮立柱斜支撑桁架；11—活塞纠偏钢丝绳，H1——活塞拱结构点的高度；H2——橡胶膜压在活塞圆筒桁架上的高度；H3——活塞圆筒桁架高度；H4——活塞拱底线至塞圆筒桁架下部的高度，H5——传统煤气柜活塞落底后与底板的高度；H6——传统煤气柜活塞圆筒桁架高度；H7——传统煤气柜活塞运行行程；H8——传统煤气柜筒体高度。

具体实施方式

    下面结合具体实施例和附图对本发明做进一步说明。

    如图2和图3所示，本发明将原来像水盆结构的下部活塞拱由原来的下部提升到中部，外形象英文字母的H，故叫H型，让活塞圆筒中间这一横的活塞拱大体在整个活塞的重心附近。而传统一段式的活塞拱位于下面，这样，活塞圆筒受外压作用时，为了达到刚度与稳定性的需要，必须设计得很强。现在将活塞拱移动到活塞圆筒的中部，这样，活塞拱下面的活塞圆筒由于两边受同一压力，这样，活塞拱下面的活塞圆筒受力就只考虑承受活塞落地时的静载荷，同时，由于活塞拱移动到了活塞圆筒的中部，活塞拱上部由于高度减少，按照外压稳定性理论，圆筒高度减小，圆筒的稳定性将大大提高，这样，活塞上部也减少了需要加强的金属。活塞圆筒的上下都减少了需要加强的金属，从而达到了结构的优化。

这个发明的承载原理：减少活塞圆筒受外压的筒体高度（即：（H3-H4）=受外压圆筒的高度），橡胶密封膜5经过气体承载在煤气柜活塞桁架立柱兼导向轮立柱3、橡胶密封膜承压波纹档板4上，形成了一个受煤气工作压力的均匀外压的一个压力环，形成外压作用圆筒。当煤气柜承受压力时，活塞底部的煤气柜活塞板6、煤气柜活塞板支撑桁架7、煤气柜活塞板支撑桁架中心大圈梁8、煤气柜活塞板支撑桁架中心小圈梁9组成的活塞底面结构就形成了一个承受气体的球形穹顶结构，它的承载计算为传统的薄壳理论。

这个发明的稳定性原理：由于活塞拱提升后，用于活塞纠偏的钢丝绳可以固定到活塞拱的混凝土环上，又由于活塞拱有浮心点，现在这种发明，可以将活塞纠偏的钢丝绳布置在整个活塞的重心之上，使活塞纠偏能力加强了。其次，由于活塞拱提升了，活塞拱下面的死空间虽增加，使活塞拱的可以自行纠偏的浮心完全高于整个活塞的质量重心，这就提高活塞的自纠偏能力，活塞运行更稳定。而传统一段式活塞由于活塞在底部，活塞拱的可以自行纠偏的浮心低于整个活塞的质量重心，活塞随时处于不稳定状态，纠偏就困难了。

Claims (4)

1.一种橡胶膜密封煤气柜的活塞，包括活塞圆筒和活塞拱，其特征在于：所述活塞拱位于活塞圆筒的非底部位置。

2.如权利要求1所述的橡胶膜密封煤气柜的活塞，其特征在于：所述活塞拱位于活塞圆筒的中部或者顶部。

3.如权利要求1或2所述的橡胶膜密封煤气柜的活塞，其特征在于：所述活塞包括煤气柜活塞桁架立柱兼导向轮立柱，煤气柜活塞桁架立柱兼导向轮立柱的外侧依次设置有橡胶密封膜承压波纹档板和橡胶密封膜，煤气柜活塞桁架立柱兼导向轮立柱的内侧设置有煤气柜活塞箱形梁，煤气柜活塞板的圆周与煤气柜活塞箱形梁相连。

4.如权利要求3所述的橡胶膜密封煤气柜的活塞，其特征在于：所述煤气柜活塞箱形梁上连接有活塞纠偏钢丝绳。

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