CN111271591A - 储气装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及压力容器及储能技术领域，提供了一种储气装置，包括：承压壳体、滑块和承压膜，其中，所述滑块位于所述承压壳体内，所述承压壳体的内壁与所述滑块的外缘通过所述承压膜连接，以使所述承压壳体、所述滑块和所述承压膜构造成封闭的储气室。本发明实施例提供的储气装置，通过在承压壳体内设置滑块和承压膜，使承压壳体、滑块和承压膜组成一个储气室，由于无机械密封缝隙或渗漏，使储气装置具有良好的气密性，可实现高压气体的稳压存储，且该储气装置结构简单。

Description

储气装置

技术领域

本发明涉及压力容器及储能技术领域，尤其涉及一种储气装置。

背景技术

压缩气体的存储对于工业生产和日常生活均具有重大意义，例如用于热电厂的天然气、医用氧气以及压缩空气储能等。大部分情况下，压缩气体的用户对于供气的质量具有一定的要求，尤其是针对供气压力的稳定性要求很高。因此，供气装置的出口压力至少需要保证不低于用户要求的压力，当供气装置内的气体排出至压力低于用户需求压力时，即不得不停止对外供气，剩余低压气体则残留在供气装置内而不能利用，导致储气利用率低下；另一方面，在一些情况下，例如压缩空气储能系统中，由于需要将大量空气压缩并储存于储气装置中，空气压缩设备不得不随储气装置中的压力上升而连续调整工况，使压缩设备运行复杂化，且偏离设计工况运行有损空气压缩设备的工作寿命。相应的，放气过程中的压力下降也将导致膨胀设备的效率下降。

工业恒压储气库一般称为“气柜”，广泛用于煤气、天然气等各种工业气体的存储，主要包括湿式、干式以及膜式三类。湿式气柜通过调整工作液体在高压容器内的容积实现储气空间容积和压力的控制，储气压力由压力容器承压能力及工作液体增压设备确定，泄漏率低，但其恒压控制需要外部液体增压泵等设备的辅助，能耗较高，因此储气压力仅为kPa量级，且不适用于大容量储气场景；干式气柜又包括普通干式和曼式等不同形式，但均是采用活塞和气缸的形式组成密封储气空间，气缸和活塞间采用橡胶密封圈机械密封加油密封的形式，不能实现高压气体的储存，储气压力为kPa量级，一般不高于10kPa；现有膜式气柜由聚酯弹性内膜和钢结构外膜两层膜组成，内膜内储存工业气体，内膜与外膜之间填充调压气体，通过调压气体的充放实现内膜内气体压力的调节，膜式气柜受限于弹性材料强度，不能实现高压气体的储存，且其恒压控制也需要外部辅助，一般储气压力为kPa量级，一般不高于10kPa。

综上所述，实现储气装置方便、节能地高压运行和自动恒压，是工业储气领域的发展趋势。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明实施例提供了一种储气装置。

本发明实施例提供了一种储气装置，包括：承压壳体、滑块和承压膜，其中，所述滑块位于所述承压壳体内，所述承压壳体的内壁与所述滑块的外缘通过所述承压膜连接，以使所述承压壳体、所述滑块和所述承压膜构造成封闭的储气室。

根据本发明的一个实施例，沿所述储气装置的横向方向，所述滑块的外缘尺寸小于所述承压壳体的内壁尺寸，以在所述滑块的外缘与所述承压壳体的内壁之间形成间隙，所述承压膜安装在所述间隙内。

根据本发明的一个实施例，所述承压膜的一端密封安装于所述承压壳体的内壁的上部，另一端密封安装于所述滑块的外缘的下部。

根据本发明的一个实施例，所述滑块的外缘上设置有导向机构，以引导所述滑块在所述承压壳体内沿所述承压壳体的内壁移动。

根据本发明的一个实施例，所述导向机构包括多组导向轮，多组所述导向轮安装在所述滑块的外缘上并与所述承压膜接触，以将所述承压膜压置于所述承压壳体的内壁上。

根据本发明的一个实施例，所述导向机构构造成：引导所述滑块以与所述储气室内的气体压力平衡的方式，沿所述承压壳体的内壁移动，并且，所述滑块构造成质量可调的结构。

根据本发明的一个实施例，多组所述导向轮彼此对称且间隔开地设置在所述滑块的外缘上。

根据本发明的一个实施例，所述承压膜由能够往复弯折的柔性材料制成。

根据本发明的一个实施例，所述承压壳体的外形结构为中空的圆柱形或多边形罩壳，所述滑块为与所述承压壳体外形相匹配的圆柱形或者多边形块体。

根据本发明的一个实施例，所述承压壳体的底部开设有用于充放所述储气室内的气体的充放孔，顶部开设有用于平衡所述滑块承受的压强的平衡孔。

本发明实施例提供的储气装置，通过在承压壳体内设置滑块和承压膜，使承压壳体、滑块和承压膜组成一个储气室，由于无机械密封缝隙或渗漏，使储气装置具有良好的气密性，可实现高压气体的稳压存储，且该储气装置结构简单。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的储气装置的结构示意图；

图2为本发明实施例的局部放大图。

附图标记说明：

1-承压壳体； 2-滑块； 3-承压膜；

4-储气室； 5-密封接点； 6-导向轮。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。

现参照图1和图2，对本发明提供的实施例进行描述。应当理解的是，以下所述仅是本发明的示意性实施方式，并不对本发明构成任何特别限定。

图1和图2为本发明实施例提供的储气装置的结构示意图。如图1和图2所示，本发明实施例提供的储气装置包括：承压壳体1、滑块2和承压膜3，其中，滑块2位于承压壳体1内，承压壳体1的内壁与滑块2的外缘通过承压膜3连接，以使承压壳体1、滑块2和承压膜3构造成封闭的储气室4。

具体地，在本发明的一个实施例中，承压壳体1的外形结构可以为中空的圆柱形或者多边形罩壳，其壁厚可根据具体工况所需的储气压力的大小设计；相应的，滑块2的外形结构与承压壳体1的外形结构相匹配，也为相应的圆柱形或者多边形块体。

进一步地，滑块2位于承压壳体1的内部，滑块2的外缘与承压壳体1的内壁通过承压膜3密封连接，使承压壳体1、滑块2以及承压膜3构造成一个封闭的储气室4。在本发明的一个实施例中，由于承压膜3表面具有良好的气密性，在储气压力下分子渗漏率较小，几乎接近零渗漏，所以储气室4可用于储存高压气体。

本发明实施例提供的储气装置，通过在承压壳体内设置滑块和承压膜，使承压壳体、滑块和承压膜组成一个储气室，由于无机械密封缝隙或渗漏，使储气装置具有良好的气密性，可实现高压气体的稳压存储，且该储气装置结构简单。

参照图1和图2，在本发明的一个实施例中，沿储气装置的横向方向，滑块2的外缘尺寸小于承压壳体1的内壁尺寸，以在滑块2的外缘与承压壳体1的内壁之间形成间隙，此间隙用于安装承压膜3。

具体地，承压膜3的一端通过密封接点5密封安装于承压壳体1的内壁的上部，另一端通过密封接点5密封安装于滑块2的外缘的下部。

进一步地，承压膜3由能够往复弯折的柔性材料制成，能够以一定半径的弧度至少弯折180°，该半径小于承压膜3两端的两个密封接点5之间的宽度的二分之一。承压膜3沿膜平面方向的延展性较小，在储气压力下不会被拉伸。承压膜3的材料可为多种能够满足上述功能的材料，可选的，在本发明的一个实施例中，承压膜3为橡胶+碳纤维+钢丝的复合材料。

继续参照图1和图2，在本发明的一个实施例中，滑块2的外缘上设置有导向机构，以引导滑块2在承压壳体1内沿承压壳体1的内壁移动。该导向机构包括多组导向轮6，多组导向轮6安装在滑块2的外缘上并与承压膜3接触，以将承压膜3压置于承压壳体1的内壁上。该导向机构构造成：引导滑块2以与储气室4内的气体压力平衡的方式，沿承压壳体1的内壁移动，并且，滑块2构造成质量可调的结构。

具体地，该多组导向轮6彼此对称且间隔开地设置在滑块2的外缘上。导向轮6的轮侧将承压膜3压紧至承压壳体1的内壁上，以保证滑块2在上下移动过程中保持竖直状态而不发生侧翻。

进一步地，储气室4是储存高压气体的空间。在储气状态下，储气室4内的高压气体的气压是滑块2的悬浮力的来源，即高压气体施加在滑块2底部上的向上的整体压力等于滑块2向下的自身重力。当储气室4内的高压气体的气压发生变化时，滑块2会在导向轮6的引导下，沿着承压壳体1的内壁上下移动，自动调节滑块2的高度以便维持受力平衡，从而使储气室4内的高压气体的气压稳定在恒压状态。

在本发明的一个实施例中，滑块2构造成质量可调的结构。具体地，滑块2的质量是可以调节的，可选地，可在滑块2的上部加放质量块或砝码，用以调节滑块2的质量。

在本发明的一个实施例中，承压壳体1的底部开设有用于充放储气室4内的高压气体的充放孔(图1中未示出)，顶部开设有用于平衡滑块2承受的压强的平衡孔(图1中未示出)。

具体地，为满足储气室4的充放气的需求，在本发明的一个实施例中，在承压壳体1的底部开设有充放孔(图1中未示出)。为使储气室4在充放气过程中保持储气压强稳定、充放气压强稳定，承压外壳1的顶部还开设有平衡孔(图1中未示出)。进一步地，在储气室4充放气过程中，由于滑块2上下移动将导致承压壳体1的上部与滑块2的上部以及承压膜3之间构成的封闭空间的气压发生变化，从而使滑块2的受力发生变化，将会影响滑块2的控压精度。为此，在承压壳体1的顶部开设平衡孔后，滑块2的上部空间与外部大气连通，气压恒等于当地大气压，从而能够保证滑块2受力稳定、控压精准。

本发明实施例提供的储气装置，可通过以下方式实现对储气室4内高压气体气压的调节。

方式一：当往储气室4内填充高压气体时，根据储气室4内预设高压气体的气压计算出相应的滑块2的重量，调节好滑块2的质量后，开始往储气室4内填充高压气体，滑块2沿着承压壳体1的内壁移动，当滑块2保持在平衡状态时，停止充气，此时，储气室4内的高压气体的气压即达到了预设的气压。

方式二：当需要增大储气室4内的高压气体的气压时，可先在滑块2上增加一定质量的质量块，当往储气室4内填充高压气体时，滑块2沿着承压壳体1的内壁移动，当储气室4内的高压气体的气压对滑块2的整体压力达到滑块2的自重与质量块的重量之和时，滑块2停止移动，保持在稳定状态，实现了对储气室4内高压气体气压的调节。

方式三：当需要用气时，可通过承压壳体1底部的充放孔将储气室4内的高压气体抽出一部分。此时，滑块2会沿着承压壳体1的内壁向下移动，当抽气结束时，滑块2停止移动，保持在稳定状态，实现了用气时对储气室4内高压气体气压的调节。

应当理解的是，以上所述的各种实施方式进行本发明的示意性实施例，并不对本发明构成任何特殊限定。本发明提供的储气装置可以根据需要执行如上所述的任何操作、以及未在说明书中指出但包含在本发明范围内的其他操作。

本发明实施例提供的储气装置，利用滑块2的自身重量实现储气室4内气压的实时跟随，不需要外部辅助调压，调压精度高、能耗低、操作方便。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种储气装置，其特征在于，包括：承压壳体、滑块和承压膜，

其中，所述滑块位于所述承压壳体内，所述承压壳体的内壁与所述滑块的外缘通过所述承压膜连接，以使所述承压壳体、所述滑块和所述承压膜构造成封闭的储气室。

2.根据权利要求1所述的储气装置，其特征在于，沿所述储气装置的横向方向，所述滑块的外缘尺寸小于所述承压壳体的内壁尺寸，以在所述滑块的外缘与所述承压壳体的内壁之间形成间隙，所述承压膜安装在所述间隙内。

3.根据权利要求1或2所述的储气装置，其特征在于，所述承压膜的一端密封安装于所述承压壳体的内壁的上部，另一端密封安装于所述滑块的外缘的下部。

4.根据权利要求1所述的储气装置，其特征在于，所述滑块的外缘上设置有导向机构，以引导所述滑块在所述承压壳体内沿所述承压壳体的内壁移动。

5.根据权利要求4所述的储气装置，其特征在于，所述导向机构包括多组导向轮，多组所述导向轮安装在所述滑块的外缘上并与所述承压膜接触，以将所述承压膜压置于所述承压壳体的内壁上。

6.根据权利要求4所述的储气装置，其特征在于，所述导向机构构造成：引导所述滑块以与所述储气室内的气体压力平衡的方式，沿所述承压壳体的内壁移动，并且，所述滑块构造成质量可调的结构。

7.根据权利要求5所述的储气装置，其特征在于，多组所述导向轮彼此对称且间隔开地设置在所述滑块的外缘上。

8.根据权利要求2所述的储气装置，其特征在于，所述承压膜由能够往复弯折的柔性材料制成。

9.根据权利要求1所述的储气装置，其特征在于，所述承压壳体的外形结构为中空的圆柱形或多边形罩壳，所述滑块为与所述承压壳体外形相匹配的圆柱形或者多边形块体。

10.根据权利要求1所述的储气装置，其特征在于，所述承压壳体的底部开设有用于充放所述储气室内的气体的充放孔，顶部开设有用于平衡所述滑块承受的压强的平衡孔。

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