CN105042072B - 分缸筒式加压泄压装置及加压泄压方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分缸筒式加压泄压装置及加压泄压方法，加压泄压装置包括分缸筒密封装置和气动开启机构；分缸筒密封装置包括上缸筒、下缸筒及上盖；下缸筒与上缸筒滑动连接，当下缸筒滑动至最上端时，下缸筒封闭出料口，上缸筒密封；当下缸筒滑动至最下端时，完全打开出料口，加压泄压装置排出蒸汽和物料；气动开启机构用于驱动下缸筒上下滑动。本发明采用多方向出料，增加排气出料面积，设置大口径进气阀，大口径排气阀，用于气缸快速充气、排气，同时实现了增大排气口径与提高开启速度。

Description

分缸筒式加压泄压装置及加压泄压方法

技术领域

本发明涉及一种分缸筒式加压泄压装置及其加压泄压方法，可应用于有机质处理的大型加压泄压装置，属于有机质处理领域。

背景技术

大型容器类装置放气泄压速度的主要瓶颈在于放气截面积的大小，传统的放气阀结构，增大口径与提高开启速度是相互矛盾的，因此普遍存在泄压速度慢，处理效率低的问题。笼式弹射装置虽增大了放气口径和泄压速度，但是负载大，结构复杂，填料困难，且密封部位无保护，存在泄压效率低，密封圈受损严重，可靠性和维护性差等问题。

目前本领域常规的密封容器放气最大有效截面积为D为密封容器的外径。很难增加有效截面积，由于放气有效截面积的限制，加压泄压装置的泄压速度也很难提高，导致有机质处理无法达到理想的爆碎效果。如果克服传统方式的有效截面积的限制，提高泄压速度，是有机质处理领域急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种分缸筒式加压泄压装置及加压泄压方法。

本发明目的通过如下技术方案予以实现：

一种分缸筒式加压泄压装置，包括分缸筒密封装置和气动开启机构；

其中所述分缸筒密封装置包括上缸筒、下缸筒及上盖；所述上缸筒包括位于底部的蒸汽阀口和位于侧部的出料口；所述下缸筒为两端开口的圆筒结构，套装在上缸筒的外侧，蒸汽管道通过下缸筒的下端开口与蒸汽阀口连接，下缸筒与上缸筒滑动连接，当下缸筒滑动至最上端时，下缸筒封闭出料口，上缸筒密封；当下缸筒滑动至最下端时，完全打开出料口，加压泄压装置排出蒸汽和物料；上盖封盖在上缸筒的顶端；

气动开启机构用于驱动下缸筒上下滑动。

其中所述上缸筒具有上部密封，用于上盖与上缸筒之间的连接部分进行密封。

其中所述上缸筒具有中部密封，用于当下缸筒滑动至最上端时，上缸筒中部与下缸筒之间的连接部分的密封；所述下缸筒具有下部密封，用于当下缸筒滑动至最上端时，上缸筒底部与下缸筒之间的连接部分的密封。

其中出料口为多个，沿上缸筒的圆周方向分布，在上缸筒的表面，优选均匀分布，多个出料口的横截面弧长相加接近上缸筒横截面圆周周长，优选大于圆周周长的2/3，更优选大于圆周周长的90％；优选多个出料口的高度相同，大于上缸筒高度的三分之二。。

其中所述上缸筒具有安装支耳，用于加压泄压装置的外部安装连接。

其中下缸筒外部具有导轨，用于下缸筒上下滑动的导向。

其中所述气动开启机构具有大口径进气阀，用于泄压时气缸的上腔快速充气；大口径排气阀，用于气缸的下腔快速排气；还具有普通进气阀用于下缸筒的上行复位。

同时提供一种基于所述装置的加压泄压方法，包括如下步骤：

1)下缸筒滑动至最上端，装填物料，关闭上盖，使上缸筒处于密封状态；

2)将高温高压的蒸汽通过蒸汽阀口加注上缸筒内，当温度或压力达到设定阈值时，停止蒸汽加注，按预定的时间长度进行保压；

3)保压结束后，下缸筒滑动至最下端，完全打开出料口，蒸汽和物料的快速排出。

其中温度的设定阈值为150～300℃，温度传感器螺接在上缸筒上，用于测量上缸筒内的温度。

其中压力达到设定阈值1～3MPa，压力传感器螺接在上缸筒上，用于测量上缸筒内的压力。

其中所述气动开启机构具有大口径进气阀和大口径排气阀，步骤3)中下缸筒滑动至最下端具体为：打开大口径进气阀，使气缸的上腔快速充气，同时开启大口径排气阀，使气缸的下腔快速排气，从而推动下缸筒快速滑动至最下端。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)采用多方向出料，增加排气出料面积，可以增加设备的出料效率。气动开启机构设置大口径进气阀，用于气缸的上腔快速充气，大口径排气阀，用于气缸的下腔快速排气。同时实现了增大排气口径与提高开启速度。

(2)物料重量和蒸汽对外压力由上缸筒承受，气缸仅用于支撑和推动下缸筒，降低了对支撑气缸推力的需求。

(3)采用半隐藏式密封结构，直接避免了出料过程中物料与密封位置的接触，增加了密封件的寿命和可靠性。

(4)在气缸活塞杆与下缸筒法兰之间增加万向轴承，在保证下缸筒正常上下运动的同时，大大降低了四个主气缸与下缸筒的配合精度要求，减低装配难度。

附图说明

图1为本发明加压泄压装置结构示意图；

图2为本发明分缸筒密封装置结构示意图；

图3为本发明分缸筒密封装置俯视图；

图4为本发明气动开启机构的结构示意图；

图5为分缸筒密封装置工作过程示意图，其中图(a)为加压保压工序示意图；图(b)为快速卸荷工序示意图。

具体实施方式

参见图1，加压泄压装置结构主要包括：分缸筒密封装置1、气动开启机构2、连接件3、导轨4。

参见图2，分缸筒密封装置包括：上缸筒11、下缸筒12、上盖13、蒸汽加注口14、安装支耳15、中部密封组件16、下部密封组件17、上部密封组件18。所述上缸筒11包括位于底部的蒸汽阀口14和位于侧部的出料口19；下缸筒12为两端开口的圆筒结构，蒸汽管道通过下端开口与蒸汽阀口14连接，下缸筒12与上缸筒11滑动连接，当下缸筒12滑动至最上端时，下缸筒12封闭出料口19，上缸筒11密封；当下缸筒12滑动至最下端时，完全打开出料口19，加压泄压装置排出蒸汽和物料；上盖13封盖在上缸筒11的顶端。

气动开启机构2的气缸位于下缸筒12下部，参见图4，气动开启机构主要包括高速气缸21和关节轴承组件22，高速气缸是执行机构的动力来源，通过高速进气阀23、和排气阀24控制气缸快速运动，关节轴承组件用于连接气缸和分缸筒密封装置。

其中，上缸筒11为圆周方向均布带若干出料口的圆柱筒体，上端开口，底部封闭，下缸筒12嵌套在上缸筒11的外部，上、下缸筒之间存在两处动密封，分别为中部密封组件16和下部密封组件17，上盖13与上缸筒11之间通过上部密封组件18实现密封。中部密封组件16和下部密封组件17的间距可以调整，使中下两处动密封都能同时达到一个较好的密封状态；上下两端的封头设计可以更好的控制因高温高压而产生的变形，从而保证密封效果。

分缸筒密封装置通过导轨连接在安装架上。导轨的滑块螺接到下缸筒的安装支耳上。导轨4与安装架焊接，上缸筒安装支耳15与安装架通过螺栓连接。

容器放气口径越大，排气泄压速度越快，容器的最大有效放气口径为容器直径。本发明设置四个出料口19，在四周均匀分布，出料口位于中部密封16与下部密封17之间，宽度接近1/4圆周，该宽度在保证上缸筒自身支撑的情况下，尽量宽，实际使用中保证四个宽度相加达到2/3圆周，优选达到9/10圆周；本发明中设计的密封装置放气等效截面积A而可以达到或大于密封装置直径对应的截面积S，从而提高放气速度，实现仓内压力的快速卸荷。

设上缸筒11的外径为D，出料开启高度等于出料口高度为H，则放气等效截面积A＝H·π·D。而本领域常规的密封容器放气最大有效截面积为D为密封容器的外径。通过对比可知，本发明提高了放气等效截面积，从而提高了放气泄压的速度。

参见附图4，其中关节轴承组件22用于连接气缸21和下缸筒12，大口径进气阀23安装在气缸21上部的一侧，大口径排气阀24和普通进气阀25均安装在气缸21下部，其中大口径进气阀23用于泄压时气缸21的上腔快速充气，大口径排气阀24用于气缸21的下腔快速排气，普通进气阀25用于下缸筒12上行复位时对气缸21的下腔充气。为了实现下缸筒12的快速下行，实现快速泄压，气动开启机构设置大口径进气阀23，用于气缸的上腔快速充气，大口径排气阀24，用于气缸的下腔快速排气；为了保持系统工作稳定可靠，下缸筒12的上行复位采用普通进气阀25对气缸下腔充气，普通排气阀对气缸上腔排气。需快速下行时，打开大口径进气阀23，使气缸的上腔快速充气，同时开启大口径排气阀24，使气缸的下腔快速排气。

加压泄压装置的工作过程如下，参见图5，装填物料后，将高温高压的蒸汽通过蒸汽阀口14通入装置内，使装置内部压力达到2～3MPa，温度达到200～250℃，装置设有压力和温度传感器，通过螺栓与上缸筒11连接，用于实时监测装置内的压力和温度。达到目标压力后，停止蒸汽供给，开始按预定的时间长度进行保压。保压结束后，通过气动开启机构驱动气缸，使气缸上腔进气，下腔排气，气缸缩回，推动下缸筒12运动，从中部密封处打开分缸筒密封装置，实现快速泄压和物料排出。

所述上缸筒11具有安装支耳15，用于加压泄压装置与安装支架的外部安装连接

本发明通过提高放气等效截面积，设置大口径进气阀与大口径排气阀，从而可在100毫秒内推动下缸筒12快速滑动至最下端。气缸与下缸筒12之间通过万向轴承组件连接，降低运动过程中的侧向力，大大降低了四个主气缸与下缸筒的配合精度要求，减低装配难度。

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (13)

1.一种分缸筒式加压泄压装置，其特征在于：包括分缸筒密封装置(1)和气动开启机构(2)；

其中所述分缸筒密封装置包括上缸筒(11)、下缸筒(12)及上盖(13)；所述上缸筒(11)包括位于底部的蒸汽阀口(14)和位于侧部的出料口(19)；所述下缸筒(12)为两端开口的圆筒结构，套装在上缸筒(11)的外侧，蒸汽管道通过下缸筒的下端开口与蒸汽阀口(14)连接，下缸筒(12)与上缸筒(11)滑动连接，当下缸筒(12)滑动至最上端时，下缸筒(12)封闭出料口(19)，上缸筒(11)密封；当下缸筒(12)滑动至最下端时，完全打开出料口(19)，加压泄压装置排出蒸汽和物料；上盖(13)封盖在上缸筒(11)的顶端；

气动开启机构(2)用于驱动下缸筒(12)上下滑动。

2.根据权利要求1所述装置，其特征在于所述上缸筒(11)具有上部密封件(18)，用于上盖(13)与上缸筒(11)之间的连接部分进行密封。

3.根据权利要求1所述装置，其特征在于所述上缸筒(11)具有中部密封件(16)，用于当下缸筒(12)滑动至最上端时，上缸筒(11)中部与下缸筒(12)之间的连接部分的密封；所述下缸筒(12)具有下部密封件(17)，用于当下缸筒(12)滑动至最上端时，上缸筒(11)底部与下缸筒(12)之间的连接部分的密封。

4.根据权利要求1所述装置，其特征在于出料口(19)为多个，沿上缸筒(11)的圆周方向分布。

5.根据权利要求1所述装置，其特征在于下缸筒(12)外部具有导轨，用于下缸筒(12)上下滑动的导向。

6.根据权利要求1所述装置，其特征在于所述气动开启机构(2)包括气缸(21)、关节轴承组件(22)、大口径进气阀(23)、大口径排气阀(24)、普通进气阀(25)；关节轴承组件(22)用于连接气缸和分缸筒 密封装置；大口径进气阀(23)，用于泄压时气缸(21)的上腔快速充气；大口径排气阀(24)，用于气缸(21)的下腔快速排气；普通进气阀(25)用于下缸筒(12)的上行复位时对气缸(21)下腔充气。

7.一种基于权利要求1-6之一所述装置的加压泄压方法，其特征在于包括如下步骤：

1)下缸筒(12)滑动至最上端，装填物料，关闭上盖(13)，使上缸筒(11)处于密封状态；

2)将高温高压的蒸汽通过蒸汽阀口(14)加注上缸筒(11)内，当温度或压力达到设定阈值时，停止蒸汽加注，按预定的时间长度进行保压；

3)保压结束后，下缸筒(12)滑动至最下端，完全打开出料口(19)，蒸汽和物料的快速排出。

8.根据权利要求7所述方法，其特征在于温度的设定阈值为150～300℃，温度传感器螺接在上缸筒(11)上，用于测量上缸筒(11)内的温度。

9.根据权利要求7所述方法，其特征在于压力达到设定阈值1～3MPa，压力传感器螺接在上缸筒(11)上，用于测量上缸筒(1)内的压力。

10.根据权利要求4所述装置，其特征在于出料口(19)在上缸筒(11)的表面均匀分布。

11.根据权利要求10所述装置，其特征在于，多个出料口(19)的横截面弧长相加大于上缸筒(11)圆周周长的2/3。

12.根据权利要求10或11所述装置，其特征在于，多个出料口(19)的横截面弧长相加大于上缸筒(11)圆周周长的90％。

13.根据权利要求4所述装置，其特征在于，多个出料口的高度相同，大于上缸筒(11)高度的三分之二。