CN106764455B - 一种用于燃气管线的地震应急处置系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于燃气管线的地震应急处置系统，包括管线、法兰密封圈、左壳体、右壳体、壳体密封圈、蓄电池、继电开关、MCU、下侧电容板、上侧电容板、上侧绕组、下侧绕组、封闭盘、大螺栓、大螺母、小螺栓、小螺母；左右壳体均通过大螺栓，夹住法兰密封圈装配在管线法兰上，左右壳体通过小螺栓，夹住壳体密封圈装配在一起，壳体内部形成封闭盘滑动腔和控制元件腔两个腔室；蓄电池、继电开关、MCU、下侧电容板、上侧电容板、上侧绕组、下侧绕组位于控制元件腔，其中上侧电容板呈悬浮状态，地震发生后平行电容板容量改变，MCU控制上下绕组电流方向改变，封闭盘从封闭盘滑动腔的顶部滑到底部，阻断管线内的燃气。这对于保护人民生命财产安全具有重要意义。

Description

一种用于燃气管线的地震应急处置系统

技术领域

本发明涉及一种管线设施，特别是涉及一种用于燃气管线的地震应急处置系统。

背景技术

燃气管线是指从开采地或处理厂输送到城市配气中心或工业企业用户的管道。利用燃气管道输送天然气，是陆地上大量输送天然气的唯一方式。燃气管线是由单根管子逐根连接组装起来的连续密闭输送系统，管子通常使用深加工过的钢管。燃气管线发生事故时危害性大，波及范围广。管线一旦破裂，释放能量大，撕裂长度较长，排出的天然气若遇到明火，极易酿成火灾，从而造成惨重损失。

地震原生灾害是指由地震引起的原生现象，如地震断层错动，大范围地面倾斜、升降和变形，以及地震波引起的地面震动等所造成的直接后果。地震对人类的生命线工程具有毁灭性的破坏，对社会生活和生产有重大影响的交通、通讯、供水、排水、供电、供气、输油等工程系统称为生命线工程，它就像人体的血管和神经一样，非常重要。

为了避免地震时，燃气管线因为地面扭曲或下沉造成管线破裂，泄露过多的天气导致更严重的灾害发生，必须在每隔一定距离的管线中，设置应急的燃气阻断结构。这种结构对于燃气管线周边环境的保护和进一步保护人民生命财产安全，维持社会和谐发展具有重要意义。

发明内容

因此，本发明为了实现在地震发生时对燃气管线进行燃气阻断，提供一种用于燃气管线的地震应急处置系统，它利用悬浮结构制作电容，根据接收到的电容变化启动阻断，实现对燃气管线内的燃气阻断，避免过多的燃气泄露到外部。

本发明所采用的技术方案是：一种用于燃气管线的地震应急处置系统，其特征在于：包括管线、法兰密封圈、左壳体、右壳体、壳体密封圈、蓄电池、继电开关、MCU、下侧电容板、上侧电容板、上侧绕组、下侧绕组、封闭盘、大螺栓、大螺母、小螺栓、小螺母。

整体结构根据功能划分为三个部分：壳体部分、控制部分、执行部分。

所述管线、法兰密封圈、左壳体、右壳体、壳体密封圈、大螺栓、大螺母、小螺栓、小螺母组成壳体部分，所述管线为圆柱形燃气管线，每个管线端部均设有管线法兰，管线法兰上开设有法兰螺栓孔；所述法兰密封圈为圆环形，上面开设有法兰密封圈螺栓孔；所述左壳体为竖直的长圆形，靠近下侧开设有与管线内径相等的通孔，环绕通孔均匀开设有大螺栓孔，左壳体的内侧凹陷形成封闭盘滑动腔，左壳体的前侧设有矩形凹槽形的控制元件腔，左壳体的边缘处均匀开设有小螺栓孔。

所述右壳体与左壳体的结构完全对称；所述壳体密封圈的轮廓与壳体的边缘轮廓一致，壳体密封圈上均匀开设有壳体密封圈螺栓孔。

大螺栓由内向外依次穿过左壳体、法兰密封圈、管线法兰，将左壳体固定在管线的管线法兰上，右壳体以同样的方式固定在另一管线的管线法兰上；小螺栓依次穿过左壳体、壳体密封圈、右壳体，将左壳体和右壳体装配在一起，左壳体和右壳体内侧形成两个密封的腔体，分别是封闭盘滑动腔和控制元件腔。

蓄电池、继电开关、MCU、下侧电容板、上侧电容板组成控制部分，均放置在控制元件腔中，蓄电池在最下端，继电开关安装在蓄电池上侧，MCU安装在继电开关上侧，长方体形的下侧电容板安装在MCU上侧，上侧电容板悬浮在下侧电容板上侧的控制元件腔中。

进一步讲，上侧电容板的下端为正方体形的电容板，上端设有圆柱形凸起，凸起内部中空，充有氦气，氦气的浮力抵消上侧电容板的重量，使得上侧电容板平稳悬浮在下侧电容板上侧的控制元件腔中。

进一步讲，继电开关包含一个常闭开关和一个常开开关。

上侧绕组、下侧绕组、封闭盘组成执行部分，所述上侧绕组和下侧绕组均由多个绕组线圈组成，其中上侧绕组安装在封闭盘滑动腔的顶部，下侧绕组安装在封闭盘滑动腔的底部；所述封闭盘为圆盘状，圆盘面积稍大于管线的内孔截面面积，封闭盘的顶部为N极永磁体，底部为S极永磁体，封闭盘的两侧均设有弧形凸起，弧形凸起的内部靠近顶端开设有腔体，内部充有氦气，氦气的浮力恰好抵消封闭盘自身的重力。

本发明的原理为：在正常情况下，上侧绕组和下侧绕组均通电，上侧绕组对下产生S极磁场，下侧绕组对上产生S极磁场，由于同极相斥，异极相吸，封闭盘移动到封闭盘滑动腔的顶部，位于上侧绕组下侧。

地震发生时，下侧电容板随着管线振动，上侧电容板悬浮不动，平行电容板的电容量发生变化，MCU闭合某管脚，接通继电开关的线圈电流，随即常开开关闭合，常闭开关打开，反向接通上侧绕组和下侧绕组的电流，使得上侧绕组对下产生N极磁场，下侧绕组对上产生N极磁场，这样封闭盘移动到封闭盘滑动腔的底部，阻断管线内的燃气流通。

本发明一种用于燃气管线的地震应急处置系统具有如下优点：

（1）利用氦气浮力制作悬浮电容板，避免地震的干扰；

（2）利用磁力转换移动封闭盘，实现对管线的迅速阻断。

所以，这种用于燃气管线的地震应急处置系统，它利用悬浮结构制作电容，根据接收到的电容变化启动阻断，实现对燃气管线内的燃气阻断，避免过多的燃气泄露到外部导致发生灾害。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者通过实施本发明而了解。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1是本发明的整体结构外观示意图。

图2是本发明的整体结构的局部外观示意图。

图3是本发明的管线和左壳体的拆解图。

图4是本发明的管线和左壳体的装配体的外侧结构示意图。

图5是本发明的管线和左壳体的装配体的内侧结构示意图。

图6是本发明的左右壳体和壳体密封圈的拆解图。

图7是本发明的壳体密封圈的结构示意图。

图8是本发明的左右壳体和壳体密封圈的装配体的局部外观图。

图9是本发明的封闭盘在未阻断燃气状态时的左右壳体内的各元件分布示意图。

图10是本发明的左右壳体的控制元件腔内的元件装配示意图。

图11是本发明的控制元件腔内的元件拆解示意图。

图12是本发明的封闭盘在阻断燃气状态时的左右壳体内部结构示意图。

图13是本发明的封闭盘的结构示意图。

图14是本发明的封闭盘的充气室的剖视图。

图15是本发明的主要元件的电路连接图。

图中标号：1-管线、101-管线法兰、102-法兰螺栓孔、2-法兰密封圈、201-法兰密封圈螺栓孔、3-左壳体、301-封闭盘滑动腔、302-控制元件腔、303-大螺栓孔、304-小螺栓孔、4-右壳体、5-壳体密封圈、501-壳体密封圈螺栓孔、6-蓄电池、7-继电开关、701-常闭开关、702-常开开关、8-MCU、9-下侧电容板、10-上侧电容板、11-上侧绕组、12-下侧绕组、13-封闭盘、1301-N极永磁体、1302-S极永磁体、1303-氦气腔、14-大螺栓、15-大螺母、16-小螺栓、17-小螺母。

具体实施方式

以下将结合附图和实施例对本发明一种用于燃气管线的地震应急处置系统作进一步的详细描述。

一种用于燃气管线的地震应急处置系统，其特征在于：包括管线1、法兰密封圈2、左壳体3、右壳体4、壳体密封圈5、蓄电池6、继电开关7、MCU8、下侧电容板9、上侧电容板10、上侧绕组11、下侧绕组12、封闭盘13、大螺栓14、大螺母15、小螺栓16、小螺母17。

整体结构根据功能划分为三个部分：壳体部分、控制部分、执行部分。

如图3、图4、图5所示，所述管线1、法兰密封圈2、左壳体3、右壳体4、壳体密封圈5、大螺栓14、大螺母15、小螺栓16、小螺母17组成壳体部分，所述管线1为圆柱形燃气管线，每个管线端部均设有管线法兰101，管线法兰101上开设有法兰螺栓孔102；所述法兰密封圈2为圆环形，上面开设有法兰密封圈螺栓孔201；所述左壳体3为竖直的长圆形，靠近下侧开设有与管线1内径相等的通孔，环绕通孔均匀开设有大螺栓孔303，左壳体3的内侧凹陷形成封闭盘滑动腔301，左壳体3的前侧设有矩形凹槽形的控制元件腔302，左壳体3的边缘处均匀开设有小螺栓孔304。

如图1、图2、图6所示，所述右壳体4与左壳体3的结构完全对称；如图7所示，所述壳体密封圈5的轮廓与壳体的边缘轮廓一致，壳体密封圈5上均匀开设有壳体密封圈螺栓孔501。

如图5、图8所示，大螺栓14由内向外依次穿过左壳体3、法兰密封圈2、管线法兰101，将左壳体3固定在管线1的管线法兰101上，右壳体4以同样的方式固定在另一管线的管线法兰上；小螺栓16依次穿过左壳体3、壳体密封圈5、右壳体4，将左壳体3和右壳体4装配在一起，左壳体3和右壳体4内侧形成两个密封的腔体，分别是封闭盘滑动腔301和控制元件腔302。

进一步讲，左壳体3内环绕通孔均匀开设的大螺栓孔303为阶梯沉孔，大螺栓14由内向外穿过阶梯沉孔，大螺栓14的头部沉在阶梯沉孔内，保证密封盘滑动腔301的腔壁光滑。

进一步讲，大螺栓14的头部为内六角扳手孔，便于大螺栓14的安装。

进一步讲，所述法兰密封圈2和壳体密封圈5的材质均为天然橡胶，具有良好的机械性能和绝缘性。

如图9、图10、图11所示，蓄电池6、继电开关7、MCU8、下侧电容板9、上侧电容板10组成控制部分，均放置在控制元件腔302中，蓄电池6在最下端，继电开关7安装在蓄电池6上侧，MCU8安装在继电开关7上侧，长方体形的下侧电容板9安装在MCU8上侧，上侧电容板10悬浮在下侧电容板9上侧的控制元件腔302中。

进一步讲，所述上侧电容板10的下端为正方体形的电容板，上端设有圆柱形凸起，凸起内部中空，充有氦气，氦气的浮力抵消上侧电容板10的重量，使得上侧电容板10平稳悬浮在下侧电容板9上侧的控制元件腔302中。

进一步讲，所述上侧电容板10的极板面积小于下侧电容板9的极板面积，所以两者组成的平板电容的有效极板面积为上侧电容板10的极板面积，这样不管上侧电容板10水平平移，不会改变平行电容板的电容量。

进一步讲，所述继电开关7包含一个常闭开关701和一个常开开关702。

进一步讲，所述蓄电池6为可充电锂电池。

如图9、图12所示，上侧绕组11、下侧绕组12、封闭盘13组成执行部分，所述上侧绕组11和下侧绕组12均由多个绕组线圈组成，其中上侧绕组11安装在封闭盘滑动腔301的顶部，下侧绕组12安装在封闭盘滑动腔301的底部；如图13、图14所示，所述封闭盘13为圆盘状，圆盘面积稍大于管线1的内孔截面面积，封闭盘13的顶部为N极永磁体1301，底部为S极永磁体1302，封闭盘13的两侧均设有弧形凸起，弧形凸起的内部靠近顶端开设有氦气腔1303，内部充有氦气，氦气的浮力恰好抵消封闭盘13自身的重力。

如图9所示，在正常情况下，上侧绕组11和下侧绕组12均通电，上侧绕组11对下产生S极磁场，下侧绕组12对上产生S极磁场，由于同极相斥，异极相吸，封闭盘13移动到封闭盘滑动腔301的顶部，位于上侧绕组11下侧。

如图12所示，地震发生时，下侧电容板9随着管线1振动，上侧电容板10悬浮不动，平行电容板的电容量发生变化，MCU8闭合某管脚，接通继电开关7的线圈电流，随即常开开关702闭合，常闭开关701打开，反向接通上侧绕组11和下侧绕组12的电流，使得上侧绕组11对下产生N极磁场，下侧绕组对上产生N极磁场，这样封闭盘13移动到封闭盘滑动腔301的底部，阻断管线1内的燃气流通。

如图15所示，继电开关7和绕组的电路连接方式为：上侧绕组11和下侧绕组12并联后，a端通过常闭开关701连接到蓄电池6的正极，a端通过常开开关702连接到蓄电池6的负极，b端通过常开开关702连接到蓄电池6的正极，b端通过常闭开关701连接到蓄电池6的负极；常闭开关701和常开开关702均为多触点开关。

本发明中，MCU是指单片微型计算机，是集成了内处理器(CPU)、存储器(RAM、ROM)、计数器、以及I/O端口为一体的一块集成芯片。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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。

Claims (6)

1.一种用于燃气管线的地震应急处置系统，其特征在于：包括管线(1)、法兰密封圈(2)、左壳体(3)、右壳体(4)、壳体密封圈(5)、蓄电池(6)、继电开关(7)、MCU(8)、下侧电容板(9)、上侧电容板(10)、上侧绕组(11)、下侧绕组(12)、封闭盘(13)、大螺栓(14)、大螺母(15)、小螺栓(16)、小螺母(17)；

整体结构划分为壳体部分、控制部分、执行部分三个部分；

所述管线(1)、法兰密封圈(2)、左壳体(3)、右壳体(4)、壳体密封圈(5)、大螺栓(14)、大螺母(15)、小螺栓(16)、小螺母(17)组成壳体部分，所述管线(1)为圆柱形燃气管线，每个管线端部均设有管线法兰(101)，管线法兰(101)上开设有法兰螺栓孔(102)；所述法兰密封圈(2)为圆环形，上面开设有法兰密封圈螺栓孔(201)；所述左壳体(3)为竖直的长圆形，靠近下侧开设有与管线(1)内径相等的通孔，环绕通孔均匀开设有大螺栓孔(303)，左壳体(3)的内侧凹陷形成封闭盘滑动腔(301)，左壳体(3)的前侧设有矩形凹槽形的控制元件腔(302)，左壳体(3)的边缘处均匀开设有小螺栓孔(304)；

所述右壳体(4)与左壳体(3)的结构完全对称；所述壳体密封圈(5)的轮廓与壳体的边缘轮廓一致，壳体密封圈(5)上均匀开设有壳体密封圈螺栓孔(501)；

大螺栓(14)由内向外依次穿过左壳体(3)、法兰密封圈(2)、管线法兰(101)，将左壳体(3)固定在管线(1)的管线法兰(101)上，右壳体(4)以同样的方式固定在另一管线的管线法兰上；小螺栓(16)依次穿过左壳体(3)、壳体密封圈(5)、右壳体(4)，将左壳体(3)和右壳体(4)装配在一起，左壳体(3)和右壳体(4)内侧形成两个密封的腔体，分别是封闭盘滑动腔(301)和控制元件腔(302)；

蓄电池(6)、继电开关(7)、MCU(8)、下侧电容板(9)、上侧电容板(10)组成控制部分，均放置在控制元件腔(302)中，蓄电池(6)在最下端，继电开关(7)安装在蓄电池(6)上侧，MCU(8)安装在继电开关(7)上侧，长方体形的下侧电容板(9)安装在MCU(8)上侧，上侧电容板(10)悬浮在下侧电容板(9)上侧的控制元件腔(302)中；

上侧绕组(11)、下侧绕组(12)、封闭盘(13)组成执行部分，所述上侧绕组(11)和下侧绕组(12)均由多个绕组线圈组成，其中上侧绕组(11)安装在封闭盘滑动腔(301)的顶部，下侧绕组(12)安装在封闭盘滑动腔(301)的底部；所述封闭盘(13)为圆盘状，圆盘面积稍大于管线(1)的内孔截面面积，封闭盘(13)的顶部为N极永磁体(1301)，底部为S极永磁体(1302)，封闭盘(13)的两侧均设有弧形凸起，弧形凸起的内部靠近顶端开设有氦气腔(1303)，内部充有氦气，氦气的浮力恰好抵消封闭盘(13)自身的重力。

2.根据权利要求1所述的用于燃气管线的地震应急处置系统，其特征在于：所述左壳体(3)内环绕通孔均匀开设的大螺栓孔(303)为阶梯沉孔。

3.根据权利要求1所述的用于燃气管线的地震应急处置系统，其特征在于：所述上侧电容板(10)的下端为正方体形的电容板，上端设有圆柱形凸起，凸起内部中空，充有氦气，氦气的浮力抵消上侧电容板(10)的重量。

4.根据权利要求1所述的用于燃气管线的地震应急处置系统，其特征在于：所述上侧电容板(10)的极板面积小于下侧电容板(9)的极板面积。

5.根据权利要求1所述的用于燃气管线的地震应急处置系统，其特征在于：所述继电开关(7)包含一个常闭开关(701)和一个常开开关(702)。

6.根据权利要求1所述的用于燃气管线的地震应急处置系统，其特征在于：所述蓄电池(6)为可充电锂电池。