CN113048385A - 一种恒压式储气库 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及压力容器及储能技术领域，特别是涉及一种恒压式储气库，包括空气管路和凸台，所述凸台的上方设有能上下活动的恒压体，所述恒压体的底部形成有凹槽，恒压体通过凹槽向下与所述凸台相互咬合，所述凹槽的内壁与凸台的外壁之间形成有间隙，所述间隙上密封设置有柔性膜，所述柔性膜上装载有密封液，所述空气管路从外部接通所述凹槽。本发明一种恒压式储气库不仅能解决现有技术中储气库面临的压力波动、容积效率低的问题，还能有效解决储气库在高气压状态下容易漏气的问题，确保储气库在高气压状态下也能恒压储气。

Description

一种恒压式储气库
技术领域
本发明涉及压力容器及储能技术领域，特别是涉及一种恒压式储气库。
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、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，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。
为了解决上述问题，目前现有技术已有恒压式储气装置广泛应用于各类气体供应领域，例如用于石油气储存的曼式气柜或膜式气柜。上述储气装置分别采用机械密封和柔性膜的方式实现气体密封。机械密封存在固有的泄漏率，且随着压力的升高、泄漏率也会增大，因而一般曼式气柜储气压力仅为数公斤；柔性膜具有良好的延展性，但其材料存在气体分子渗漏问题，且需要在膜外增加调压系统辅助实现恒压，也不适于存储压力超过数十公斤的高压气体。
发明内容
本发明提供一种恒压式储气库，不仅能解决现有技术中储气库面临的压力波动、容积效率低的问题，还能有效解决储气库在高气压状态下容易漏气的问题，确保储气库在高气压状态下也能恒压储气。
本发明提供一种恒压式储气库，包括空气管路，还包括凸台，所述凸台的上方设有能上下活动的恒压体，所述恒压体的底部形成有凹槽，恒压体通过凹槽向下与所述凸台相互咬合，所述凹槽的内壁与凸台的外壁之间形成有间隙，所述间隙上密封设置有柔性膜，所述柔性膜上装载有密封液，所述空气管路从外部接通所述凹槽。
根据本发明提供的一种恒压式储气库，还包括竖直导向机构，所述竖直导向机构导引所述恒压体竖直上下运动。
根据本发明提供的一种恒压式储气库，所述竖直导向机构包括至少两个滚轮，各个滚轮分居于所述恒压体的相对两侧并且共同抵靠恒压体外壁。
根据本发明提供的一种恒压式储气库，所述凸台的两侧分别固定设置有立柱，所述两侧的滚轮分别固定设置在立柱上。
根据本发明提供的一种恒压式储气库，所述柔性膜的相对两边缘分别与所述凹槽的内壁和凸台的外壁密封连接。
根据本发明提供的一种恒压式储气库，所述密封液的液位高于柔性膜与凹槽和凸台的连接处。
根据本发明提供的一种恒压式储气库，所述柔性膜的宽度大于所述间隙的宽度。
根据本发明提供的一种恒压式储气库，所述恒压体的质量可调。
根据本发明提供的一种恒压式储气库，所述空气管路的外端设置有阀门。
根据本发明提供的一种恒压式储气库，所述空气管路贯穿于所述凸台并延伸至所述凹槽。
本发明提供的一种恒压式储气库，上方的恒压体通过底部的凹槽向下与所述凸台相互咬合，从而在凹槽的内壁面与凸台的外壁面之间构成一个恒压腔，利用空气管路可以对恒压腔充放气，并通过所述柔性膜密封所述凹槽与凸台之间形成的间隙，从而可以利用柔性膜有效密封所述恒压腔，当通过所述空气管路从外部对恒压腔内充放气时，可以利用恒压体自身的重力，向下稳压恒压腔内的气体，实现对恒压腔内气体压力的稳定控制，具体表现在：由于是恒压体的重力与恒压腔内的气体压强之间产生推力平衡，当恒压体的质量确定时，恒压体可以对恒压腔内的气体构成恒定的下压力，以使恒压腔内的气体压力能保持恒定，在忽略高度引起的重力加速度变化的情况下，便可以让恒压腔内的气体压力不会随充放气过程变化，有效解决了储气库在充放气时的压力波动；因此，在充气过程中，当充气设备接通所述空气管路时，气体从所述空气管路不断进入恒压腔、气压推动恒压体逐渐上移，由于恒压腔内的压力不变，使得空气管路所受到的压力也稳定不变，故有利于充气设备在恒压的工况下工作；同理，在放气过程中，当用气设备接通所述空气管路时，气体不断流出恒压腔、恒压体由于自重逐渐下移，由于恒压腔内的压力不变，使得用气设备接受到的气体压力也稳定不变，有利于用气设备在恒压的工况下工作。由于恒压腔内的压力稳定不变，在放气过程中恒压体可以不断向下逼近所述空气管路的气口，从而可以大大提高储气库恒压腔的排气量，让恒压腔能排出更多的气体，使得储气库的容积效率大大提升，由于储气库的容积效率得到明显提升，使得储存等量高压气体所需要的储气库容积可以有效减小，故占地面积可以得到明显削减，有利于实现大规模的储气。其次，由于采用了具有承压功能的柔性膜与密封液组合的方式密封恒压腔内的气体，解决了柔性膜材料在密封高压气体时易渗透的问题，防止漏气，确保储气库在高气压状态下也能恒压储气；此外，本发明的恒压式储气库结构简单，无易损耗部件。因此本发明一种恒压式储气库不仅能解决现有技术中储气库面临的压力波动、容积效率低的问题，还能有效解决储气库在高气压状态下容易漏气的问题，确保储气库在高气压状态下也能恒压储气。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，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是本发明的整体结构示意图；
附图标记：
1凸台，2恒压体，3柔性膜，4密封液，5凹槽，6滚轮，7空气管路，8间隙，9立柱，恒压腔100，基座101。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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。
下面结合图1描述本发明的一种恒压式储气库，包括底部的基座101，基座101上形成有凸台1，凸台1的上方设有能上下活动的恒压体2，恒压体2的底部形成有凹槽5，恒压体2通过凹槽5向下与凸台1相互咬合，从而在凹槽5的内壁面与凸台1的外壁面之间构成一个恒压腔100，空气管路7从外部接通所述凹槽5，相当于接通了恒压腔100，在本实施例中，空气管路7贯穿于凸台1并向上延伸至凹槽5，利用空气管路7可以对恒压腔100充放气，另外，凹槽5的内壁与凸台1的外壁之间形成有间隙8，间隙8上密封设置有柔性膜3，柔性膜3能够承受恒压腔100内所储空气的压强而不被破坏，可以利用柔性膜3有效密封所述恒压腔100，柔性膜3的宽度大于间隙8的宽度，因此柔性膜3的中部自然下垂，在柔性膜3的下垂部分上装载有密封液4，由于密封液4将恒压腔100内的空气与柔性膜3隔离，恒压腔100内的空气无法透过柔性膜3，避免了发生气体的渗漏。当空气管路7关闭时，恒压腔100内的空气压强与恒压体2的位置处于上下平衡的状态。
当恒压腔100内储存有气体时，恒压体2会受恒压腔100内所储空气的压力而浮起，根据牛顿第一定律，空气因压强施加在恒压体2上的压力与恒压体2质量产生的重力平衡，当恒压体2的质量确定时，恒压体2可以对恒压腔100内的气体构成恒定的下压力，以使恒压腔100内的气体压力能保持恒定，在忽略高度引起的重力加速度变化的情况下，便可以让恒压腔100内的气体压力不会随充放气过程变化，有效解决了储气库在充放气时的压力波动。
当外部气源向通过空气管路7向恒压腔100内充气时，随着恒压腔100内空气的量的增多、空气体积增大，气压推动恒压体2逐渐上移，恒压体2高度上移以保持空气压强不变、受力平衡，在此过程中，在此过程中，由于恒压体2质量不变、恒压腔100内压强也不变，外部气源向恒压腔100内的供气时受到的压强也可保持不变，因此有利于充气设备在恒压的工况下工作。
同理，当恒压腔100通过空气管路7向外部用气负荷供气时，随着恒压腔100内空气的量的减少、空气体积缩小，恒压体2由于自重逐渐下移，恒压体2高度下降以保持空气压强不变、受力平衡，在此过程中，由于恒压体2质量不变、恒压腔100内压强不变，恒压腔100对外部用气负荷的供气压强也可保持不变，有利于用气设备在恒压的工况下工作。
另外，由于恒压腔100内的压力稳定不变，在放气过程中恒压体2可以不断向下逼近所述空气管路7的气口，从而可以大大提高储气库恒压腔100的排气量，让恒压腔100能排出更多的气体，使得储气库的容积效率大大提升，由于储气库的容积效率得到明显提升，使得储存等量高压气体所需要的储气库容积可以有效减小，故占地面积可以得到明显削减，有利于实现大规模的储气。
同时由于采用了具有承压功能的柔性膜3与密封液4组合的方式密封恒压腔100内的气体，解决了柔性膜材料在密封高压气体时易渗透的问题，防止漏气，确保储气库在高气压状态下也能恒压储气；此外，本发明的恒压式储气库结构简单，无易损耗部件。因此本发明一种恒压式储气库不仅能解决现有技术中储气库面临的压力波动、容积效率低的问题，还能有效解决储气库在高气压状态下容易漏气的问题，确保储气库在高气压状态下也能恒压储气。
作为对本实施例的进一步补充和完善，为防止恒压体2在上下移动过程中侧翻，还包括竖直导向机构，竖直导向机构导引恒压体2竖直上下运动。具体地，底部的基座101为山字形结构，中间凸起的部分为凸台1，凸台1的两侧为固定的立柱9，立柱9的高度与恒压体2顶部相当并与其外缘保持一定距离，还包括四个滚轮6，各个滚轮6分居于恒压体2的相对两侧并且共同抵靠恒压体2外壁，四个滚轮6分别固定安装在立柱9内测。在恒压体2上下移动过程中，滚轮6在恒压体2外缘上轮动并支撑其不发生侧翻。
在本实施例中，柔性膜3的相对两边缘分别与凹槽5的内壁和凸台1的外壁密封连接，密封液4的液位高于柔性膜3与凹槽5和凸台1的连接处，因此可以防止恒压腔100内的气体从连接处泄漏。
另外，恒压体2的质量可调，因此可以根据实际情况调整恒压体2的重量。
根据本发明提供的一种恒压式储气库，空气管路7的外端连接有阀门(图中未画出)，因此可以通过阀门控制空气管路7的开闭。
另外，在实际应用过程中，为降低成本、减少用材，“山字型”结构的基座101可以直接在地面上人工开挖形成，通过在壁面上加设水泥承压层及防漏气涂层后配合上部恒压体2使用。
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)

1.一种恒压式储气库，包括空气管路(7)，其特征在于，还包括凸台(1)，所述凸台(1)的上方设有能上下活动的恒压体(2)，所述恒压体(2)的底部形成有凹槽(5)，恒压体(2)通过凹槽(5)向下与所述凸台(1)相互咬合，所述凹槽(5)的内壁与凸台(1)的外壁之间形成有间隙(8)，所述间隙(8)上密封设置有柔性膜(3)，所述柔性膜(3)上装载有密封液(4)，所述空气管路(7)从外部接通所述凹槽(5)。
2.根据权利要求1所述的恒压式储气库，其特征在于，还包括竖直导向机构，所述竖直导向机构导引所述恒压体(2)竖直上下运动。
3.根据权利要求2所述的恒压式储气库，其特征在于，所述竖直导向机构包括至少两个滚轮(6)，各个滚轮(6)分居于所述恒压体(2)的相对两侧并且共同抵靠恒压体(2)外壁。
4.根据权利要求3所述的恒压式储气库，其特征在于，所述凸台(1)的两侧分别固定设置有立柱(9)，所述两侧的滚轮(6)分别固定设置在立柱(9)上。
5.根据权利要求1所述的恒压式储气库，其特征在于，所述柔性膜(3)的相对两边缘分别与所述凹槽(5)的内壁和凸台(1)的外壁密封连接。
6.根据权利要求5所述的恒压式储气库，其特征在于，所述密封液(4)的液位高于柔性膜(3)与凹槽(5)和凸台(1)的连接处。
7.根据权利要求1所述的恒压式储气库，其特征在于，所述柔性膜(3)的宽度大于所述间隙(8)的宽度。
8.根据权利要求1所述的恒压式储气库，其特征在于，所述恒压体(2)的质量可调。
9.根据权利要求1所述的恒压式储气库，其特征在于，所述空气管路(7)的外端设置有阀门。
10.根据权利要求1所述的恒压式储气库，其特征在于，所述空气管路(7)贯穿于所述凸台(1)并延伸至所述凹槽(5)。
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