CN108224065B - 一种带有喷气式气垫缓冲装置的橡胶膜密封煤气柜 - Google Patents

Abstract

本发明属于煤气柜技术领域，涉及一种通过喷气式气垫气裹活塞的带有喷气式气垫缓冲装置的橡胶膜密封煤气柜，包括煤气柜筒体、密封煤气柜的橡胶膜和煤气柜活塞，煤气柜活塞的上部设置有向煤气柜筒体内壁喷出气体的缓冲装置，缓冲装置包括若干组通过喷射式气垫气囊固定装置均匀安装在煤气柜活塞圆周方向上的喷射式气垫气囊，每组气垫气囊上分别安装有共用一个气体源的气体进口管，气体源与气体进气管之间通过气体进口管线连接，解决了一段式橡胶膜密封煤气柜上的活塞在运行到高位时，缠绕在活塞上的橡胶膜容易剥落下来，使得活塞的重心远离橡胶膜，活塞受到干扰，活塞与外筒体碰撞摩擦，造成外筒体破坏的问题。

Description

一种带有喷气式气垫缓冲装置的橡胶膜密封煤气柜

技术领域

本发明属于煤气柜技术领域，涉及一种通过喷气式气垫气裹活塞的带有喷气式气垫缓冲装置的橡胶膜密封煤气柜。

背景技术

煤气柜的密封形式分为干湿两种，以水为密封介质的湿式煤气柜现在已经淘汰了，只留下了干式煤气柜(储存压力在kPa级别的)。

在干式气柜中，有采用稀润滑油做密封介质进行密封的气柜，有采用橡胶膜做密封介质进行密封的气柜，还有采用干润滑油做密封介质进行密封的气柜。

采用干润滑油做密封介质进行密封的气柜(又称可隆柜)，由于这种柜型虽然承受力高、活塞运行速度快。但由于泄露率大，还有干润滑油做密封介质靠进口且无法回收而成本高，造成这种柜没有推广。

稀润滑油做密封介质进行密封的气柜，因密封性能好而普遍受欢迎。在稀油密封中，密封方式有金属滑板式的曼柜密封装置，也有橡胶密封的新型柜密封装置，但由于新型柜的橡胶密封具有密封性能更好和运行速度快的优点，使其新型柜在稀润滑油密封柜中独受青睐。但是，目前的稀油密封煤气，活塞运行速度目前一般在2.5m/min以下，受多种因素的影响，提高这个活塞运行速度有一定的难度，而且，这种类型的稀润滑油密封柜在北方使用，避免不了水这个让人头痛的问题。

橡胶膜密封煤气柜，不需要水密封，其次是活塞运行速度快，吞吐量大。这种煤气柜，完全做到了零泄漏率，而且活塞运行速速也比较快，活塞吞入气体的速度可以达到7m/min，活塞吐出气体的速度也可以达到6m/min，虽然比不过活塞速度10m/min的可隆煤气柜，但比活塞速度很难达到4m/min的新型煤气柜快多了。而且，橡胶膜密封煤气柜还能够承受较高的煤气温度，同时，橡胶膜密封煤气柜不受寒冷天气影响，对南北地域使用不受限制，因此橡胶膜密封煤气柜显示出了它独特优越性。

近年来出现的一段式橡胶膜密封煤气柜，在运行时，其活塞运行的稳定性是变化的，在活塞刚刚起步的一段距离，因为有密封橡胶膜对活塞的缠绕，活塞运行时稳定而安全的，活塞这个时候不可能倒向煤气柜的外简体。当活塞上升得越高，缠绕在活塞上的橡胶膜就向煤气柜筒体侧贴上去，而缠绕到活塞上的橡胶膜就被剥离下来，变得越来越少了，这样，活塞的重心也越来越远离橡胶膜的缠绕部分了，特别是活塞上部也是越来越远离缠绕的橡胶膜了，这个时候，活塞如果受到干扰，就可能发生倾斜，倾斜的煤气柜活塞就可能倒向外筒体，这就会造成活塞与外筒体发生碰撞与摩擦，造成外筒体破坏。因此，需要对运行到高位的活塞进行纠偏。

发明内容

有鉴于此，本发明为了解决一段式橡胶膜密封煤气柜上的活塞在运行到高位时，缠绕在活塞上的橡胶膜容易剥落下来，使得活塞的重心远离橡胶膜，活塞受到干扰，活塞与外筒体碰撞摩擦，造成外简体破坏的问题，提供一种带有喷气式气垫缓冲装置的橡胶膜密封煤气柜。

为达到上述目的，本发明提供一种带有喷气式气垫缓冲装置的橡胶膜密封煤气柜，包括煤气柜筒体、密封煤气柜的橡胶膜和煤气柜活塞，煤气柜活塞的上部设置有向煤气柜筒体内壁喷出气体的缓冲装置，缓冲装置包括若干组通过喷射式气垫气囊固定装置均匀安装在煤气柜活塞圆周方向上的喷射式气垫气囊，每组气垫气囊上分别安装有共用一个气体源的气体进口管，气体源与气体进气管之间通过气体进口管线连接。

进一步，活塞的圆周方向上安装有四组喷射式气垫气囊，每组喷射式气垫气囊包括上下两个气垫气囊，每组气垫气囊内的压力互不相干。

进一步，每组气垫气囊相对的位置安装有喷射筒裙，相对的喷射筒裙与煤气柜筒体内壁之间安装有气垫，相对的喷射筒裙靠近活塞的一端之间安装有气垫内封板。

进一步，缓冲装置上部的煤气柜活塞外壁上均匀安装有若干活塞防倾斜导轮。

进一步，气体进口管与气体源连接的位置安装有气体进口控制阀门，相邻两组气垫气囊上气体进口控制阀门之间连接有气体进口控制阀门仪表控制线。

进一步，喷射式气垫气囊和喷射筒裙的材质为非金属。

进一步，气体源为压缩空气或者为无毒、无害、不可燃的气体，气体源采用外界供给或者在煤气柜活塞上布置空气压缩机。

进一步，喷射式气垫气囊固定装置为螺栓。

本发明的有益效果在于：

1、本发明带有喷气式气垫缓冲装置的橡胶膜密封煤气柜，采用了橡胶膜煤气柜活塞运行调节系统上的独特思路，通过增加喷气式气垫来包裹活塞，可以完全控制活塞的平稳运行，优化了传统橡胶膜密封煤气柜的活塞重锤调节系统，从而优化了煤气柜筒体结构，减少了耗钢量，提高了橡胶膜密封煤气柜的竞争力。

2、如图7传统的纠偏方法是采用在煤气柜的柜顶上增加N组重锤调平装置，一般是6组、8组，为了在煤气柜顶部布置这些重锤调平装置。整个一段式(或两段式)橡胶膜密封的煤气柜顶部，到处都是钢丝绳，如同蜘蛛网一下的布置在煤气柜顶部，既不美观，又不安全，而且增加了煤气柜顶部的承载负荷。比如，一个8万立方米的橡胶膜煤气柜，调平装置系统，整个调平装置的结构重量为45吨。其中6组调平配重的重量为24.5吨。那么，由于调平装置系统对煤气柜柜顶产生了向下W向下＝45-24.5+2×24.5＝69.5吨的作用力。为了支撑着近70吨的向下的作用力，必须对煤气柜的柜顶进行加固，从而增加了煤气柜的耗钢量，增加了成本。又比如，一个12万立方米的橡胶膜煤气柜，调平装置系统，整个调平装置的结构重量为69吨。其中8组调平配重的重量为32.8吨。那么，由于调平装置系统对煤气柜柜顶产生了向下W向下＝69-32.8+2×32.8＝101.8吨的作用力。为了支撑着101.8吨的向下的作用力，必须对煤气柜的柜顶进行加固，从而增加了煤气柜的耗钢量，增加了成本。

为了保证煤气柜的高效运转，我们要降低煤气柜的承载负荷，降低能耗，同时要保证煤气柜活塞的安全，也就是只要不让煤气柜活塞与外筒体发生接触，即使煤气柜活塞在运行时摇晃也能保证煤气柜是安全的。本专利申请的技术方案在煤气柜上部设置喷射式气垫气囊作为缓冲装置，这样当煤气柜倒向外筒体内壁时，这个距离外筒体内壁最近的气体喷射装置就开始向煤气柜柜壁喷射气体，使之形成气垫，通过这个气垫是煤气柜活塞反弹回来，这样就阻止了煤气柜活塞与煤气柜外筒体的接触，保证了煤气柜的安全。本发明的喷射气垫气囊装置，可以完全取代传统的钢丝绳调平系统，既安全，又美观，而且还优化了煤气柜结构，降低了煤气柜建造成本，提高了煤气柜的竞争力。

3、采用本发明带有喷气式气垫缓冲装置的橡胶膜密封煤气柜进行活塞调平，活塞运行安全可靠，而且可以淘汰传统的重锤式钢丝绳调平装置，且通过这项技术可以大大提高煤气柜活塞的稳定性和活塞运行速度。

4、本发明带有喷气式气垫缓冲装置的橡胶膜密封煤气柜，可以用来调节煤气柜活塞的倾斜程度，数个喷气式气垫气囊橡胶膜密封气柜活塞运行调整系统装置，方便不同方向的调节。同时，如果有气体泄漏，也便于更换其中任意一个气垫气囊。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为现有技术中带有重锤调平装置的一段式橡胶膜密封煤气柜的外形结构示意图；

图2为本发明带有喷气式气垫缓冲装置的一段式橡胶膜密封煤气柜的外形结构示意图；

图3为现有技术中带有重锤调平装置的两段式橡胶膜密封煤气柜的外形结构示意图；

图4为本发明活塞位于高位时喷气式气垫气囊活塞运行调整系统原理放大图；

图5为本发明活塞位于低位时喷气式气垫气囊活塞运行调整系统原理放大图；

图6为本发明喷气式气垫气囊活塞运行调整系统原理放大平面图；

图7为传统12万立方米橡胶膜密封煤气柜重锤调平系统图；

图8为本发明带有喷气式气垫缓冲装置的一段式橡胶膜密封煤气柜中活塞人孔喷射时承载能力实验图。

具体实施方式

下面将对本发明的优选实施例进行详细的描述。

说明书附图中的附图标记包括：

煤气柜筒体1、橡胶膜2、煤气柜活塞3、喷射式气垫气囊4、喷射筒裙5、气垫6、气垫内封板7、第一喷射式气垫气囊压力8、活塞防倾斜导轮9、喷射式气垫气囊固定装置10、气体进口管11、气体进口控制阀门12、气体进口控制阀门仪表控制线13、气体进口管线14、气体源15、第二喷射式气垫气囊压力16、活塞浮心17、活塞质量重心18、橡胶膜回转中心19、第一煤气柜存储的气体压力20、重锤调平装置21、柜顶钢丝绳导轮架22、柜顶钢丝绳套筒23、调平钢丝绳24、滑轮台导绳架25、第一组钢丝绳26、第二组钢丝绳27、第二煤气柜存储的气体压力28、F煤气柜活塞29、煤气柜活塞人孔座30、煤气柜活塞人孔盖板31、安全调节螺栓32、体重为75kg的人33。

图1为现有技术中带有重锤调平装置的一段式橡胶膜密封煤气柜的外形结构示意图，煤气柜筒体1的柜顶上增加了四组重锤调平装置21。增加重锤调平装置21的煤气柜承载负荷增大，并且不美观也不安全。

图3为现有技术中带有重锤调平装置的两段式橡胶膜密封煤气柜的外形结构示意图，煤气柜筒体1的柜顶上增加了八组重锤调平装置21。

图2为带有喷气式气垫缓冲装置的橡胶膜密封煤气柜，包括煤气柜筒体1、密封煤气柜的橡胶膜2和煤气柜活塞3，煤气柜活塞3的上部设置向煤气柜筒体1内壁喷出气体的缓冲装置。缓冲装置包括四组通过喷射式气垫气囊4固定装置均匀安装在煤气柜活塞3圆周方向上的喷射式气垫气囊4，喷射式气垫气囊固定装置10可以为螺栓，通过螺栓将缓冲装置上的气囊固定在活塞上。四组喷射式气垫气囊4在活塞的圆周方向上呈十字状，分别为第一喷射式气垫气囊压力(P1)8、第二喷射式气垫气囊压力(P2)16、第三喷射式气垫气囊压力和第四喷射式气垫气囊压力。每组喷射式气垫气囊4包括上下两个气垫气囊，每组气垫气囊内的压力互不相干。每组气垫气囊相对的位置安装楔形状的喷射筒裙5，相对的喷射筒裙5与煤气柜筒体1内壁之间安装缓冲气垫6，相对的喷射筒裙5靠近活塞的一端之间安装气垫内封板7。喷射式气垫气囊4和喷射筒裙5的材质为非金属。

为了防止煤气柜活塞3倾斜过大以及喷气式气垫气囊橡胶膜2密封气柜活塞运行调整系统装置某个出现问题，在缓冲装置上部的煤气柜活塞3外壁上均匀安装了四组活塞防倾斜导轮9。每组气垫6气囊上分别安装共用一个气体源15的气体进口管11，气体源15与气体进气管11之间通过气体进口管线14连接。气体进口管11进气口与气体源15连接的位置安装气体进口控制阀门12，相邻两组气垫6气囊上气体进口控制阀门12之间连接气体进口控制阀门仪表控制线13。气体源15为压缩空气或者为无毒、无害、不可燃的气体，气体源15采用外界供给或者在煤气柜活塞3上布置空气压缩机来解决气源问题。此外，煤气柜的密封装置可以采用不同的形式。

图6为本发明喷气式气垫气囊活塞运行调整系统原理放大平面图，通过对喷气式气垫缓冲装置中煤气柜活塞3的运动分析，活塞在低位时，活塞是无法摆动与平动的，图5为本发明活塞位于低位时喷气式气垫6气囊活塞运行调整系统原理放大图，虽然活塞受到橡胶膜2的缠绕夹持，活塞可以说是无法动弹的，就是活塞想摇动，这时活塞的摇动半径也是很小了，经过实验发现位于低位的活塞很稳定，根本不需要纠偏装置的作用。

图4为本发明活塞位于高位时喷气式气垫6气囊活塞运行调整系统原理放大图，第一煤气柜存储的气体压力20为P＝300kgf/m²，当活塞运行到高位时候时，活塞摇动的半径增加了，而且这时活塞浮心17与活塞质量重心18由于高于橡胶膜回转中心19，它们都对橡胶膜2圆弧拱的回转中心产生扰动，这个时候就需要活塞的纠偏功能起作用了。传统的纠偏功能就是在活塞顶部施加钢丝绳牵引，将钢丝绳引至柜顶外，通过一个重锤，然后用一组钢丝绳，通过活塞倾斜时产生的一组钢丝绳的不平衡，其中一根钢丝绳受力，这个受力的钢丝绳就是活塞倾斜的低位侧，通过吃力的钢丝绳牵引，把倾斜的活塞纠正回来。

本专利技术方案是直接在活塞顶部设置喷气式气垫6气囊橡胶膜2密封气柜活塞运行调整系统装置，该装置直接向煤气柜筒体1侧喷射气体，形成气垫6，阻止活塞倒向煤气柜筒体侧。

我们以传统的钢丝绳重锤调平系统为例：举例12万m³煤气柜，图7为传统12万立方米橡胶膜密封煤气柜重锤调平系统图。

煤气柜外侧安装竖向的调平钢丝绳24，上方安装水平的第一组钢丝绳26和第二组钢丝绳27，调平钢丝绳24与第二组钢丝绳27之间通过滑轮台导绳架25连接，导绳架上安装有柜顶钢丝绳套筒23，第一组钢丝绳24和第二组钢丝绳27通过柜顶钢丝绳导轮架22连接。第二煤气柜存储的气体压力28为P＝300kgf/m²。调平钢丝绳24柜顶钢丝绳导轮架22上导轮与侧板预留的距离，一般是220mm，而F煤气柜活塞29到了最高位时，传统第二组钢丝绳固定在F煤气柜活塞29的混凝土坝上，第一组钢丝绳固定在第二组钢丝绳上方的煤气柜顶部，这时第二组钢丝绳距离柜顶导轮的最小距离约为10000mm，通常重锤的重量是4.1吨。这样，我们可以计算出，重锤对活塞的水平方向的分力为：87kg。这与我们在进行活塞倾斜实验是所得到的力差不多。

如果我们直接采用：喷气式气垫气囊橡胶膜2密封气柜活塞运行调整系统装置，直接产生这个约100kg的水平纠偏力，那就比通过长长的钢丝绳产生的水平分量来的更直接。

在煤气柜施工时，也就是在活塞首次落底时，为了使得F煤气柜活塞29下降速度快一点，但由于煤气柜没有多余的放散口，我在现场当技术负责人时，一起与施工单位设计了一个简易而安全的放散装置，就是利用活塞上的认孔进行放散，见图8橡胶膜2密封煤气柜中活塞人孔喷射时承载能力实验图。F煤气柜活塞29上安装煤气柜活塞人孔座30和煤气柜活塞人孔盖板31，煤气柜活塞人孔座30和煤气柜活塞人孔盖板31之间通过安全调节螺栓32固定。

当时因为活塞下面的储存气体压力为300kgf/m²，活塞的人孔直径为600mm，如果要密封住人孔，那么这个最小力是85kg。人孔板是30kg，我们在人孔板上站了一个体重为75kg的人33，加起来已经是105kg，按说这个重量已经超过了85kg的最小力，可还是无法把板压下去，还留了一个h高度的口子，后来，我们又叫了一个75看过的人站上人孔盖上，总重达180kg，这才把人孔盖板压下去了。可见气体喷射的气垫反力很大，因此可以利用作为活塞纠偏的反推力。

假设喷气式气垫气囊橡胶膜密封气柜活塞运行调整系统装置，产生气体推力，F＝ψ(P×S)。

式中，F为水平推力，P为气体压力，S为气体喷射面积。

ψ为气体漏气系数。

气体喷射面积S：S＝A×L1

为了防止气体逃逸，我们设置了喷射筒裙5，使之形成气垫层。这种方式，我们在实际煤气柜放散时使用过，就是用压板对放散口进行试压，气体就在板上形成压力，气垫区域的反作用力，就会阻止活塞倒向煤气柜侧板，达到煤气柜活塞的安全运行。

此外喷射气体的气源可以是外面对煤气柜活塞进行送气产生，也可以是在煤气柜活塞上用压缩机自己产生。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (7)

1.一种带有喷气式气垫缓冲装置的橡胶膜密封煤气柜，包括煤气柜筒体、密封煤气柜的橡胶膜和煤气柜活塞，其特征在于，所述煤气柜活塞的上部设置有向煤气柜筒体内壁喷出气体的缓冲装置，所述缓冲装置包括若干组通过喷射式气垫气囊固定装置均匀安装在煤气柜活塞圆周方向上的喷射式气垫气囊，每组气垫气囊上分别安装有共用一个气体源的气体进口管，气体源与气体进气管之间通过气体进口管线连接；

每组喷射式气垫气囊包括上下两个气垫气囊，每组气垫气囊内的压力互不相干；每组气垫气囊相对的位置安装有楔形状的喷射筒裙，气垫气囊向煤气柜柜壁喷射气体以使相对的喷射筒裙与煤气柜筒体内壁之间形成气垫，相对的喷射筒裙靠近活塞的一端之间安装有气垫内封板。

2.如权利要求1所述带有喷气式气垫缓冲装置的橡胶膜密封煤气柜，其特征在于，所述活塞的圆周方向上安装有四组喷射式气垫气囊。

3.如权利要求1所述带有喷气式气垫缓冲装置的橡胶膜密封煤气柜，其特征在于，所述缓冲装置上部的煤气柜活塞外壁上均匀安装有若干活塞防倾斜导轮。

4.如权利要求1所述带有喷气式气垫缓冲装置的橡胶膜密封煤气柜，其特征在于，所述气体进口管与气体源连接的位置安装有气体进口控制阀门，相邻两组气垫气囊上气体进口控制阀门之间连接有气体进口控制阀门仪表控制线。

5.如权利要求1～4任一所述带有喷气式气垫缓冲装置的橡胶膜密封煤气柜，其特征在于，所述喷射式气垫气囊和喷射筒裙的材质为非金属。

6.如权利要求5所述带有喷气式气垫缓冲装置的橡胶膜密封煤气柜，其特征在于，所述气体源为压缩空气或者为无毒、无害、不可燃的气体，所述气体源采用外界供给或者在煤气柜活塞上布置空气压缩机。

7.如权利要求1所述带有喷气式气垫缓冲装置的橡胶膜密封煤气柜，其特征在于，所述喷射式气垫气囊固定装置为螺栓。