CN112064721A - 一种隔膜式气压罐保护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及储能技术领域，且公开了一种隔膜式气压罐保护装置，包括罐体，所述罐体上端中部固定安装有进水阀门，所述罐体的底端中部固定安装有出水阀门，所述罐体的内部设置有内囊，所述内囊的上端与进水阀门固定安装，且内囊的下端与出水阀门固定安装。本发明通过活塞环挤压空气来实现储能的效果，内囊挤压压力油，使得压力油压缩，环形下腔体的外壁扩张，达到储能的效果，然后再通过压力油以及惰性气体的压缩性不同，推动活塞环上移，使得惰性气体被压缩至环形上腔体内部，实现空气压缩储能的效果，当给水时，压力油、惰性气体膨胀，环形下腔体的柔性外壁向外回复，挤压内囊，能够加快水的排出，起到补偿压力的效果。
Description
技术领域
本发明涉及储能技术领域，具体为一种隔膜式气压罐保护装置。
背景技术
隔膜式气压罐是用于补水稳压的设备，多应用于消防、采暖系统、蒸水供应膨胀系统场合，罐体内部安装有内囊，然后通过进气阀门在罐体以及内囊之间充满加压气体，然后在内囊内部充入水，内囊在充水的过程中变形，同时挤压内囊两侧的气体，根据波义尔定理，气体受到挤压时，体积会变小，压强升高，达到储存能量的效果，当下方开始给水时，气体膨胀，挤压内囊，使得内囊内的水被压出罐体。
现有的气压罐内囊在充水的过程中，由于内囊内水的重力作用，使得底部内囊收到的力更大，由于底部区域没有保护支撑构件，使得底部内囊变形比上部大，同时由于罐体形状的设定，存在有一个拐角处，在拐角处时，内囊容易先到达弹力上限，该区域会更加薄弱，容易破裂。
发明内容
针对背景技术中提出的现有隔膜式气囊在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种隔膜式气压罐保护装置，具备保护易破裂处的优点，解决了上述背景技术中提出的问题。
本发明提供如下技术方案：一种隔膜式气压罐保护装置，包括罐体，所述罐体上端中部固定安装有进水阀门，所述罐体的底端中部固定安装有出水阀门，所述罐体的内部设置有内囊，所述内囊的上端与进水阀门固定安装，且内囊的下端与出水阀门固定安装，所述罐体的内腔底部侧壁固定安装有环形下腔体，所述环形下腔体的上方设置有直角轨道，所述直角轨道的一侧固定安装在罐体的内腔侧壁上，所述直角轨道的另一侧活动安装有活塞环，所述活塞环远离直角轨道的一侧活动安装有橡胶囊，所述橡胶囊的底端与环形下腔体的上端固定连接，所述直角轨道的上表面固定安装有环形上腔体，所述环形上腔体的一侧与罐体的内腔侧壁固定安装，所述环形上腔体的底端一侧与橡胶囊固定连接；
所述环形下腔体与罐体固定安装的一侧为刚性，所述环形下腔体的另一侧为柔性，且环形下腔体的柔性侧为橡胶材质，所述环形下腔体的内部充满压力油；
所述环形上腔体靠近直角轨道的一侧开设有开口，所述开口连通环形上腔体的内腔与直角轨道、活塞环和橡胶囊组成的密封腔，所述环形上腔体远离罐体内腔侧壁的一侧圆弧形，且环形上腔体的圆弧侧为刚性，所述环形上腔体的内部充满惰性气体，惰性气体的压缩性比压力油的压缩性高。
优选的，所述橡胶囊的长度与直角轨道的直线面垂直长度相等，且橡胶囊靠近活塞环的一侧壁设有多条软滑道，所述软滑道与活塞环的一侧活动连接。
本发明具备以下有益效果：
1、本发明通过环形下腔体、活塞环以及环形上腔体，通过环形下腔体内部的压力油以及活塞环来分别实现柔性保护和刚性保护，内囊挤压环形下腔体时，环形下腔体的柔性外壁以及压力油会对内囊产生一个反作用力，用于支撑内囊，从而限制内囊的形变，活塞环在上升的过程中，能够随着内囊的最大变形处的上升升高，起到刚性保护的作用，避免内囊在罐体拐角处发生最大形变，同时环形下腔体以及活塞环也在支撑着内囊的侧壁，避免重力对于内囊形变的影响。
2、本发明通过活塞环挤压空气来实现储能的效果，内囊挤压压力油，使得压力油压缩，环形下腔体的外壁扩张，达到储能的效果，然后再通过压力油以及惰性气体的压缩性不同，推动活塞环上移，使得惰性气体被压缩至环形上腔体内部，实现空气压缩储能的效果，当给水时，压力油、惰性气体膨胀，环形下腔体的柔性外壁向外回复，挤压内囊，能够加快水的排出，起到补偿压力的效果。
附图说明
图1为本发明内囊初始状态结构示意图；
图2为本发明内囊最终状态结构示意图。
图中：1、罐体；2、进水阀门；3、出水阀门；4、内囊；5、环形下腔体；6、直角轨道；7、活塞环；8、环形上腔体。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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做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。
请参阅图1-2，一种隔膜式气压罐保护装置，包括罐体1，罐体1上端中部固定安装有进水阀门2，罐体1的底端中部固定安装有出水阀门3，罐体1的内部设置有内囊4，内囊4的上端与进水阀门2固定安装，且内囊4的下端与出水阀门3固定安装，罐体1的内腔底部侧壁固定安装有环形下腔体5，环形下腔体5的上方设置有直角轨道6，直角轨道6的一侧固定安装在罐体1的内腔侧壁上，直角轨道6的另一侧为与地面垂直的直线面，直角轨道6的另一侧表面设有多条固定滑道，直角轨道6的另一侧活动安装有活塞环7，活塞环7远离直角轨道6的一侧活动安装有橡胶囊，橡胶囊的底端与环形下腔体5的上端固定连接，直角轨道6的上表面固定安装有环形上腔体8，环形上腔体8的一侧与罐体1的内腔侧壁固定安装，环形上腔体8的底端一侧与橡胶囊固定连接。
其中，环形下腔体5与罐体1固定安装的一侧为刚性，环形下腔体5的另一侧为柔性，且环形下腔体5的柔性侧为橡胶材质，环形下腔体5的内部充满压力油，当内囊4内部充入水时，由于水重力的作用，使得内囊4底部开始先变形，内囊4上的最大变形处在充水的的过程中也在不断地上升，此时，环形下腔体5内部的压力油起到一个保护的作用，避免最大变形处破裂，其次，随着内囊4内部水量不断地增加，内囊4的外壁对环形下腔体5的外壁存在有一个压力，使得环形下腔体5变形扩张，环形下腔体5表面的收缩弹力增大，储存能量，同时对环形下腔体5内部的压力油进行压缩，压力油之间的压力增大储存能量。
其中，橡胶囊的长度与直角轨道6的直线面垂直长度相等，且橡胶囊靠近活塞环7的一侧壁设有多条软滑道，软滑道与活塞环7的一侧活动连接，使得活塞环7在直角轨道6表面的固定滑道向上滑动时，橡胶囊能够一直紧贴活塞环7，避免环形下腔体5内部的油进入到环形上腔体8的内部，影响储能效果，活塞环7在向上滑动的同时，内囊4的最大变形处也在逐步上升，活塞环7在此过程中用于保护内囊4，到达最顶点时，此时活塞环7对内囊4的侧壁起到保护支撑的效果，限制内囊4的变形，保护内囊4。
其中，环形上腔体8靠近直角轨道6的一侧开设有开口，此开口连通环形上腔体8的内腔与直角轨道6、活塞环7和橡胶囊组成的密封腔，环形上腔体8远离罐体1内腔侧壁的一侧圆弧形，且环形上腔体8的圆弧侧为刚性，环形上腔体8的内部充满惰性气体，惰性气体的压缩性比压力油的压缩性高，当环形下腔体5内部的压力油被继续挤压时，由于压力油的压缩性比较低，会使得压力油推动活塞环7沿着直角轨道6表面的轨道向上滑动，然后活塞环7会挤压着气体向环形上腔体8的内部压缩，由于环形上腔体8为刚性的，根据玻意耳定律P1V1＝P2V2可知，开始的压强以及气体大小是一定的，当活塞环7向上运动时，会使得气体体积变小，在最顶点时体积最小，在这个过程中气体压强逐渐增大，顶点时压强最大，此时气体压力最大，储存最大能量，同时此时活塞环7处于最顶点时与环形上腔体8的圆弧侧内部相切，用于保护内囊4，避免刚性的环形上腔体8对内囊4的侧壁形成伤害，使得内囊4破裂。
本发明的使用方法如下：
从进水阀门2处往内囊4的内部充入水，内囊4开始变形，然后内囊4的底部在水重力的作用下，先变形，挤压环形下腔体5，使得环形下腔体5内部的压力油开始压缩，同时环形下腔体5的柔性外壁被挤压变形扩张，使得压力油与柔性外壁储存能量，同时由于压力油的压缩性小于气体的压缩性，使得活塞环7沿着直角轨道6开始向上滑动，橡胶囊由于紧贴活塞环7，使得气体被压缩向环形上腔体8的内部运动，气体被压缩，体积变小，压力增大储存能量，在这个过程中，开始时，由于内囊4先挤压的是环形下腔体5，环形下腔体5内部的压力油支撑内囊4内部的水，柔性保护内囊4的外壁，压力油被向上挤压时，当内囊4接触活塞环7时，活塞环7对内囊4的内壁支撑保护，当需要使用压力罐进行给水时，打开出水阀门3，此时环形上腔体8内部的空气开始膨胀，挤压活塞环7向下挤压压力油，此时压力油膨胀使得环形下腔体5挤压内囊4，使得内囊4内部的水向外排出，然后环形下腔体5的柔性侧壁压缩，也能挤压内囊4，加速水的供给。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (2)
1.一种隔膜式气压罐保护装置，包括罐体(1)，其特征在于：所述罐体(1)上端中部固定安装有进水阀门(2)，所述罐体(1)的底端中部固定安装有出水阀门(3)，所述罐体(1)的内部设置有内囊(4)，所述内囊(4)的上端与进水阀门(2)固定安装，且内囊(4)的下端与出水阀门(3)固定安装，所述罐体(1)的内腔底部侧壁固定安装有环形下腔体(5)，所述环形下腔体(5)的上方设置有直角轨道(6)，所述直角轨道(6)的一侧固定安装在罐体(1)的内腔侧壁上，所述直角轨道(6)的另一侧活动安装有活塞环(7)，所述活塞环(7)远离直角轨道(6)的一侧活动安装有橡胶囊，所述橡胶囊的底端与环形下腔体(5)的上端固定连接，所述直角轨道(6)的上表面固定安装有环形上腔体(8)，所述环形上腔体(8)的一侧与罐体(1)的内腔侧壁固定安装，所述环形上腔体(8)的底端一侧与橡胶囊固定连接；
所述环形下腔体(5)与罐体(1)固定安装的一侧为刚性，所述环形下腔体(5)的另一侧为柔性，且环形下腔体(5)的柔性侧为橡胶材质，所述环形下腔体(5)的内部充满压力油；
所述环形上腔体(8)靠近直角轨道(6)的一侧开设有开口，所述开口连通环形上腔体(8)的内腔与直角轨道(6)、活塞环(7)和橡胶囊组成的密封腔，所述环形上腔体(8)远离罐体(1)内腔侧壁的一侧圆弧形，且环形上腔体(8)的圆弧侧为刚性，所述环形上腔体(8)的内部充满惰性气体，惰性气体的压缩性比压力油的压缩性高。
2.根据权利要求1所述的一种隔膜式气压罐保护装置，其特征在于：所述橡胶囊的长度与直角轨道(6)的直线面垂直长度相等，且橡胶囊靠近活塞环(7)的一侧壁设有多条软滑道，所述软滑道与活塞环(7)的一侧活动连接。
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