CN117212674A - 一种带有泄露检测以及临时封堵功能的压力容器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种带有泄露检测以及临时封堵功能的压力容器，属于压力容器技术领域。包括压力容器本体。所述的压力容器本体的薄弱处外部罩设有罩壳，所述的罩壳内部设有封堵总成，所述的罩壳外部固定有泄露检测总成。所述的泄露检测总成通过感知罩壳与压力容器本体之间腔体内部的变化来判断压力容器是否发生泄露。本发明在压力容器产生开裂的同时，可以对其进行临时的封堵，避免内部物质外溢，同时还可以及时发出报警，提醒厂区作业人员做好相关的抢修工作。
Description
技术领域
本发明属于压力容器技术领域，具体涉及为一种带有泄露检测以及临时封堵功能的压力容器。
背景技术
压力容器在交变应力的作用下，位于容器的某些局部区域(如开孔接管周围、局部结构不连续处等)受力最大的金属晶粒将会产生滑移并逐渐发展成为微小裂纹，且裂纹两端不断扩展，最终导致容器的疲劳破坏。疲劳首先出现在上述高应力的局部区域，即出现在这些高应力引起的大应变的地方，这种破坏就称大应变疲劳。
压力容器的疲劳破坏一般具有以下特征：(1)容器没有明显的变形(2)破裂的断口存在两个区域：疲劳裂纹产生至扩展区和最后断裂区(3)容器常因开裂泄漏而失效。
在容器没有明显变形以及破裂的断口没有形成断裂区时，我们一般是无法发现压力容器的安全隐患，只有当开裂泄露时候我们才发现。开裂后，压力容器本身损失的经济价值是一方面，最重要的还是有些压力容易内部存储的是易燃易爆气体、或是有毒有害物质等，因为压力容器的泄露产生外溢造成的后果，有时是无法承受的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种带有泄露检测以及临时封堵功能的压力容器，本发明在压力容器产生开裂的同时，可以对其进行临时的封堵，避免内部物质外溢，同时还可以及时发出报警，提醒厂区作业人员做好相关的抢修工作。
本发明解决现有技术存在的问题所采用的技术方案是：
一种带有泄露检测以及临时封堵功能的压力容器，包括压力容器本体。所述的压力容器本体的薄弱处外部罩设有罩壳，所述的罩壳内部设有封堵总成，所述的罩壳外部固定有泄露检测总成。
所述的泄露检测总成通过感知罩壳与压力容器本体之间腔体内部的变化来判断压力容器是否发生泄露。
优选的，所述的封堵总成包括若干个胶囊以及将若干个胶囊固定的连接网。
相邻的两个胶囊内部分别填充有A、B胶。
优选的，所述的罩壳内部填充有若干层封堵总成。
优选的，所述的泄露检测总成包括下端敞口布置的外壳，外壳内部设有分别与电路板电性连接的电池、声音收纳装置以及击打装置。
击打装置间隔性的敲击罩壳外表面，声音收纳装置对敲击产生的声音进行收集。
优选的，所述的电路板上集成有音频处理模块以及远传模块。
优选的，所述的外壳内部设有隔板，隔板将击打装置、声音收纳装置共同与电池以及电路板隔离。
优选的，所述的击打装置为垂直设置的电缸，通过电缸伸缩杆的活动来击打罩壳。
优选的，所述的击打装置包括电机，电机的输出轴连接有转块，转块圆周面上内凹有弹簧腔，弹簧腔内部设有套设有弹簧的撞击杆，撞击杆靠近转块轴线的一端设有弹簧座。
转块静止状态下，弹簧挤压弹簧座使撞击杆缩回至弹簧腔内部。
优选的，所述的撞击杆7端部为圆头。
优选的，所述的转块与罩壳之间空隙距离小于撞击杆长度。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果：
(1)仅对压力容器本体薄弱的地方进行防护，在保证防护质量的情况下，降低成本。
(2)泄露检测装置以及防护总成均可以单独使用，适用于对现有的压力容器进行改造。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明一种带有泄露检测以及临时封堵功能的压力容器外部结构图，
图2为本发明防护总成结构图，
图3为图2的底视图，
图4为图2的分解图，
图5本发明防护总成内部封堵总成平铺示意图，
图6为本发明泄露检测总成底视图，
图7为本发明泄露检测总成外壳剖视图，
图8为本发明泄露检测总成分解图，
图9为本发明敲击转块剖视图。
图中：1-外壳、101-第一隔板、102-第二隔板、103-第一支撑架、104-第二支撑架、2-电池、3-电路板、4-声音收纳装置、5-电机、6-转块、601-弹簧腔、7-撞击杆、701-弹簧座、8-弹簧、9-罩壳、10-封堵总成、1001-胶囊、1002-连接网、11-压力容器本体。
具体实施方式
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图对本发明一种带有泄露检测以及临时封堵功能的压力容器作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。
一种带有泄露检测以及临时封堵功能的压力容器，包括压力容器本体11，所述的压力容器本体11的薄弱处外部罩设有罩壳9，所述的罩壳9内部设有封堵总成10，所述的罩壳9外部固定有泄露检测总成。
所述的泄露检测总成通过感知罩壳9与压力容器本体11之间腔体内部的变化来判断压力容器是否发生泄露。
压力容器本体11的薄弱处主要包括焊缝部分、管件接头部位、开孔接管周围、局部结构不连续处以及其它一些应力集中的区域，根据压力容器设计图纸进行确定。这些区域占整个压力容器本体11的区域有限，因此可以减少罩壳9的用量，就可以对压力容器本体11的防泄漏产生较好的效果。
所述的封堵总成10包括若干个胶囊1001以及将若干个胶囊1001固定的连接网1002，相邻的两个胶囊1001内部分别填充有A、B胶。胶囊1001之间紧密接触，与连接网1002一起形成一个类似于垫子的结构形式。
当压力容器本体11位于罩壳9罩设的区域发生泄露后，高压气体通过裂缝喷射至罩壳9中，会直接喷射到胶囊1001上。胶囊1001在高压气体冲击下，发生破裂，A、B胶泄露、结合、固化，对压力容器本体的裂缝进行临时封堵。
因为罩壳9与压力容器本体11之间是一个固定的空间，因此，裂缝处不会一直向外喷射高压气，当该空间与容器本体11内部压力平衡，裂缝处就不再喷射高压气。这时罩壳9内部的压力增大，更多的胶囊1001破裂，将裂缝处进行临时固化封堵。同时一部分A、B胶也会在罩壳9与压力容器本体11的结合面处集结、固化，增加了罩壳9与压力容器本体11连接处的密封性能。
为了提高临时封堵的效果，所述的罩壳9内部填充有若干层封堵总成10。
当罩壳9与压力容器本体11之间区域的压力发生变化时，泄露检测总成检测到数据也会发生变化，并将数据上传，进行泄露报警。
本实施例中，泄露总成是通过敲击产生的声音变化来直管的判断罩壳9内部空间的情况。与探伤、热成像等方式相比，通过敲击的方式，泄露总成的制作成本更低，使用效果受外界的影响更小，简单、低廉、可靠。而且敲击是作用在罩壳9上，不是直接作用在压力容器本体11上，因此，不会影响到压力容器本体11的正常使用，也不会带来新的安全隐患。
因此，本实施例中，所述的泄露检测总成包括下端敞口布置的外壳1，外壳1内部设有分别与电路板3电性连接的电池2、声音收纳装置4以及击打装置。
击打装置间隔性的敲击罩壳9外表面，声音收纳装置4对敲击产生的声音进行收集。
所述的外壳1内部设有隔板，隔板将击打装置、声音收纳装置4共同与电池2以及电路板3隔离。
隔板包括上下两层布置的第一隔板101以及第二隔板102，第一隔板101上方连接有电池2，第二隔板102上固定有电路板3，击打装置以及声音收纳装置4设置于第二隔板102的下方。
在工作过程中，电池2以及电路板3都会产生热量，由于压力容器本体11设置在户外，为了防水，外壳1上无法开设散热孔。为了解决散热问题，本实施例采用以下两种散热方式：一种是在外壳1的外表面设有散热用的翅片，另一种是在外壳1的外表面粘贴有反光的镜面贴膜，镜面贴膜将太阳光反射回去，较少这部分热量的吸收，进而实现避免壳体内部温度过高的作用。
所述的电路板3上集成有音频处理模块以及远传模块，两种均采用现有技术，音频处理装置将声音收纳装置4采集到的声音进行降噪处理，之后通过远传模块将其传送到后端的数据库中。
数据库与云计算机进行连接，云计算机内部的算法，通过算法对数据库内部的声音信号建立模型，在通过模型对后续采集到的声音进行分类，具体步骤如下：
步骤一，通过声音收纳装置4采集声音，然后通过电路板3集成的音频处理模块对声音数据进行预处理，预处理主要包括采样率转换、去除噪声、均衡化。
步骤二，预处理后的声音数据通过远传模块上传到云服务器，对其进行特征提取，从音频数据中提取有意义的特征来表示声音信号。声音数据中可以提取的特征很多，包括梅尔倒谱系数(MFCC)、色度频率梅尔倒谱系数(CFCC)、过零率、能量等，本实施例中主要提取的为能量，然后转化为数值进行表示。
因为声音的能量受振幅的影响，在同等敲击力的作用下，内部空间压力的变化，对振幅的影响很大，因此，通过能量特征的提取，可以更加直管的评判是否存在泄露。
本实施例中，通过下列公式来提取声音信号中的能量：
E＝∑(x[n]^2)
其中，E表示声音信号的能量，x[n]表示声音信号在时间点n的样本值，∑表示对所有样本进行求和操作。
具体步骤如下：
将声音信号进行采样，得到离散的样本序列x[n]。
对每个样本进行平方运算，得到x[n]^2。
对所有平方后的样本进行求和，得到总能量E。
这个公式基于一个假设，即声音信号的能量与振幅的平方成正比。因为能量是非负的，所以在计算平方和时可以保证结果始终为正数。
步骤三，对步骤二处理后的每个声音信号中的能量值E进行收集，由其是利用在压力容器投产前期的1000个能量值E来建立初步的模型，模型的作用在于确定正确的能量边界。后期声音信号处理后的能量值E在边界范围之内，则不存在泄露现象。如果超出边界，则可以初步判定该下方的压力容器本体11产生泄露。
具体为，将收集到的前1000个能量值E作为已知数据集，然后对已知数据集进行统计分析，计算其均值和标准差，得到区域范围。
均值：计算已知数据集中所有能量值E的平均值。
标准差：计算已知数据集中所有能量值E的离散度，并测量每个数据点相对于均值的偏离程度。标准差越大，数据点越分散。
根据均值和标准差，可以定义一个区域，使得绝大部分(如95％)的能量值E都位于这个区域内。一种常用的做法是，将区域定义为均值加减若干倍的标准差。
上界：均值+N*标准差
下界：均值-N*标准差
其中，N可以根据需求调整，通常取2或3，代表覆盖的标准差倍数范围。
当采集到新的能量值E时，判断该值是否落入上述区域内。如果新的能量值E在区域范围内，认为它是符合预期的；如果新的能量值E超出区域范围，可以判断它是异常或不符合预期的。
本实施例中的击打装置可以采用以下两种方式：
第一种，所述的击打装置为垂直设置的电缸，通过电缸伸缩杆的活动来击打罩壳9。
第二种，所述的击打装置包括电机5，电机5的输出轴连接有转块6，转块6圆周面上内凹有弹簧腔601，弹簧腔601内部设有套设有弹簧8的撞击杆7，撞击杆7靠近转块6轴线的一端设有弹簧座701，转块6静止状态下，弹簧8挤压弹簧座701使撞击杆7缩回至弹簧腔601内部。
所述的撞击杆7端部为圆头。所述的转块6与罩壳9之间空隙距离小于撞击杆7长度。
第二种布置方式的好处在于每次都可以积攒一定的击打能量，转块6旋转，在离心力的作用下，撞击杆7克服弹簧8的推力，前端圆头伸出至弹簧腔601外部，当伸出长度大于转块6与罩壳9之间的缝隙时，就会与罩壳9发生碰撞，产生声音。
转块6转速越大，撞击杆7伸出的长度就越大，撞击力就越强。因此，为了调节撞击力，电机5通过第一支架103与第二隔板102连接，第一支架103的高度可调，便于调节转块6与罩壳9之间的空隙。
同时声音收纳装置4通过第二支架104与第二隔板102连接，便于更加接近撞击点，进行声音采集。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (10)
1.一种带有泄露检测以及临时封堵功能的压力容器，包括压力容器本体(11)，其特征在于：
所述的压力容器本体(11)的薄弱处外部罩设有罩壳(9)，所述的罩壳(9)内部设有封堵总成(10)，所述的罩壳(9)外部固定有泄露检测总成，
所述的泄露检测总成通过感知罩壳(9)与压力容器本体(11)之间腔体内部的变化来判断压力容器是否发生泄露。
2.根据权利要求1所述的一种带有泄露检测以及临时封堵功能的压力容器，其特征在于：
所述的封堵总成(10)包括若干个胶囊(1001)以及将若干个胶囊(1001)固定的连接网(1002)，
相邻的两个胶囊(1001)内部分别填充有A、B胶。
3.根据权利要求2所述的一种带有泄露检测以及临时封堵功能的压力容器，其特征在于：
所述的罩壳(9)内部填充有若干层封堵总成(10)。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种带有泄露检测以及临时封堵功能的压力容器，其特征在于：
所述的泄露检测总成包括下端敞口布置的外壳(1)，外壳(1)内部设有分别与电路板(3)电性连接的电池(2)、声音收纳装置(4)以及击打装置，
击打装置间隔性的敲击罩壳(9)外表面，声音收纳装置(4)对敲击产生的声音进行收集。
5.根据权利要求4所述的一种带有泄露检测以及临时封堵功能的压力容器，其特征在于：
所述的电路板(3)上集成有音频处理模块以及远传模块。
6.根据权利要求4所述的一种带有泄露检测以及临时封堵功能的压力容器，其特征在于：
所述的外壳(1)内部设有隔板，隔板将击打装置、声音收纳装置(4)共同与电池(2)以及电路板(3)隔离。
7.根据权利要求5或6所述的一种带有泄露检测以及临时封堵功能的压力容器，其特征在于：
所述的击打装置为垂直设置的电缸，通过电缸伸缩杆的活动来击打罩壳(9)。
8.根据权利要求5或6所述的一种带有泄露检测以及临时封堵功能的压力容器，其特征在于：
所述的击打装置包括电机(5)，电机(5)的输出轴连接有转块(6)，转块(6)圆周面上内凹有弹簧腔(601)，弹簧腔(601)内部设有套设有弹簧(8)的撞击杆(7)，撞击杆(7)靠近转块(6)轴线的一端设有弹簧座(701)，
转块(6)静止状态下，弹簧(8)挤压弹簧座(701)使撞击杆(7)缩回至弹簧腔(601)内部。
9.根据权利要求8所述的一种带有泄露检测以及临时封堵功能的压力容器，其特征在于：
所述的撞击杆(7)端部为圆头。
10.根据权利要求8所述的一种带有泄露检测以及临时封堵功能的压力容器，其特征在于：
所述的转块(6)与罩壳(9)之间空隙距离小于撞击杆(7)长度。
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Denomination of invention: A pressure vessel with leak detection and temporary sealing function Granted publication date: 20240308 Pledgee: Huantai County Branch of China Postal Savings Bank Co.,Ltd. Pledgor: SHANDONG YIFENG ENVIRONMENTAL PROTECTION MACHINERY CO.,LTD. Registration number: Y2024980012666 |
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