CN1215817A - 气垫型径向弹性密封式浮顶 - Google Patents

Abstract

适用于圆柱型直立式液体储存罐的综合防护装备。以套装有密封力调节箍的、充入适量气体后具有弹性密封力的载压密封圈做为径向密封体,以罩有阻燃气体垫层的、由软质涂胶织物类材料制成的消防气垫篷做为轴向密封体。它在巧妙弥补了技术装备对具有锥度、阶梯、不柱度、倾斜度的储罐无法适应等严重缺陷的同时,有效克服了先有技术的缺陷,实现了抑制储罐内液体蒸发现象,将消防介质长期置备了被保护液体表面的消防方法。

Description

气垫型径向弹性密封式浮顶

本发明涉及一种用于圆柱型、直立式液体储存罐的综合防扩装备。具体地讲，本发明涉及一种浮置于储存罐内的液体表面，旨在抑制被保护液体蒸发现象发生的技术装备。更具体地讲，本发明涉及一种的套装有密封力调节箍的、充入适量气体后具有弹性密封的载压密封圈做为径向密封体，以罩有阻燃气体垫层的，由软质涂胶织物类材料制成的消防气垫篷做为轴向密封体的浮顶装备，及其将消防介质置备于被保护液体表面的消防方法。

众所周知，诸如原油柴油、喷气燃料、汽油、酒精等含有大量轻质有机成份的液态物质，普遍具有易气态化、易有氧剧烈燃烧式爆炸的物质特性。这种物质特性，一方面使这类物质具有较高的使用价值和商业价值，另一方面也使其成为失火，爆炸危险特别巨大，对大气、环境危害破坏作用特别严重的物质。

显然，异致这类物质，(一)使用价值降低，如氧化后生成胶质、添加剂被氧化分解失效、轻质馏份含量降低等趋劣质量变化；(二)商业价值损失：广义指做为当今社会重要能源的这类物质的巨大浪费，狭义指做为商品单位的重量或体积的减少；(三)发生火灾、爆炸事故；(四)危害生态环境、破坏自然环境的关键环节在于：这类物质在生产、储存、运输过程中，存在与空气接触，从而使蒸发，挥发现象连续发生的机会。

针对这种物质特性的控制技术，分为疏导型、回收型、抑制型三类。疏那里型控制技术是将液体产生的蒸汽进行安全疏导，有序燃烧，在其分解后排放到大气空间的技术。它的技术目的仅限于预防失火、爆炸事故发生的减轻对环境的危害破坏作用；回收型控制技术不是将含有上述液体的蒸汽的空气混合气进行冷却分离，使其转化为液态物质后再组织回收的技术。它的技术目的着重于商业价值的能源再利用。抑制型控制技术是将液体与空气隔绝，从而抑制液体蒸发现象发生的技术。

足见：疏导型、回收型控制技术是针对蒸汽的挥发逸散过程采取措施的技术；抑制型控制技术则是针对蒸发现象的发生过程采取措施的技术。显然，抑制型控制技术照疏导型、回收型控制技术，更具理论上的科学性和原理上的易操作性。因此，它具有充分的技术发展优选条件。

浮顶技术是一项以浮顶装备做为技术主体；以储有易燃、易爆液体的大型、圆柱型、直立式储罐做为技术客体；以浮顶装备在储罐内的液体表面体现抑制型控制技术功能，实现抑制被保护液体蒸发等技术目的为内容的应用型技术。

公知的浮顶装备是一种漂浮于储罐内液体表面的储罐罐顶。这种罐顶的外缘与储罐体的内壁始终保持一种可以沿罐体轴向进行相对运动的封闭式接触。这种装备通常由浮顶主面的联结在主面边缘的密封圈或密封舌等组成。它的基本工作原理是：以不透气材料制成的浮顶主面做为轴向密封体，以具有一定弹性的软质材料制成的密封圈或密封舌做为径向密封体。在浮顶装备长期地、舒展的漂浮在液体表面，并随其升降的过程中，使罐内液体始终处于一种无蒸发表面的状态。

先有浮顶装备分为外装式、内装式二种。外装式浮顶是一种暴露式浮顶，它仅适用于无固定罐顶的专用型储罐。内装式浮顶，俗称内浮顶，是一种隐蔽式浮顶，它适用于有固定罐顶的直立式储罐。

本发明的技术背景，以内装式浮顶的技术现状做为技术主体参照系，但本发明所涉及的技术客体范畴不局限于有顶储罐和圆柱型、直立式储罐的应用。

众所周知，浮顶技术是否具有先进性，浮顶装备是否具有实用性，必须考察其：(一)密封作用的高效性；(二)密封功能的长效性；(三)普及应用的客观性。据此衡量，先有技术存在如下不足：

一、理论上，技术依据不充分。

先有技术在对其客体方面的分析过程中，仅把若干静态要素参数化，而忽视了一系列动态要素的影响作用。因此，据此支持主体方面先进性，实用性的技术依据不够充分。

例如：先有技术认为：圆柱型、直立式储罐的内壁是一个不存在锥度、不柱度、倾斜度的绝对化的圆柱体。沿该内壁升降的液体表面形状始终是一个不变的平面圆。基于这种片面观点，先有技术以储罐内壁柱体半径做为基准参数，首先确定浮顶主面半径与密封间隙；其次，延用诸如钢板、铝板、合金板、泡沫塑料板等硬质、材料制做浮顶方面的基本模式；再次，采用半硬质或软质材料自身弹性组织径向密封的基本方法。

显然，先有技术忽视了圆柱型、直立式储罐必然或普遍存在的、源于力学要求的适量锥度(针对缝焊接而成的储罐或阶梯(针对搭缝焊接而成的储罐。先有技术的应用范围不包括这类储罐)的客观事实。同时它也忽视了储罐在裁板、焊接、使用过程中，必然会因工程质量、环境温度变化、罐体自身重量、罐内液体压力，以及风力、地震等动态要素的影响而出现不柱度、倾斜度的现实情况。

这些难以预料，发觉和补救的影响作用，是导致先有浮顶技术难以发展、更新的客观性根本障碍。

(二)实践中，普及应用难推广。

拘泥于客体方面片面分析的先有技术，在应用实践过程中，必然于主体方面表现出诸多罐陷，这些使先有技术长期徘徊于研究、试验阶段的技术罐陷，是阻碍浮顶装备普及应用的主观根本。

(一)装备设计要求高，难度大。

先有技术的浮顶设计，首先要考虑以硬质材料制做浮顶方面的基本情况；其次，要考虑硬质、浮顶在制造、安装使用、维修等方面的技术局限；再次，要考虑针对每个储罐使用的浮顶，必须分别作出独立的、专用的。精确设计等客观情况。所以，先有技术有浮顶设计过程，不便于建立设计标准，不利于普及应用。

(二)制造、组装工序繁杂。

具有轴向径向大，且由硬质材料制作而成等特点的先有技术装备，在焊接、接、粘接成型的制造、组装过程中，必须切实把握投入使用后的密封效果。因此，大幅度增加了制造、组装的难度。特别是由于密封圈或密封舌与浮顶方面必须由不同的，且一软一硬的材料分别制成后粘接而成，其结合部容易开裂。所以粘接工艺、质量要求都很高，难度也较大。从而使制造、组装过程不利于规模生产和普及装备。

(三)安装极为不便。

先有技术中的浮顶安装工程有二种方式：一种是在建造储罐过程中，储罐罐顶没有封闭之前，将半成品的浮顶吊装至罐体内进行拼装，然后再进行储罐封顶焊接工程。这样，浮顶的组装过程容易破坏储罐内壁防腐涂层。罐顶的焊接工程，也容易损坏安装的浮顶。同时它也为储罐内壁表层防腐工程的施工带来不便。另一种安装方式是在储罐建筑峻工后，将浮顶板块和部件从底部人孔或顶部检查孔送入罐内进行拼装。由于储罐人孔或检查孔一般直径仅在90cm左右，所以必须将浮顶主面切割成较窄的板块。显然，安装工程劳动量大，工期长，工程质量难以保障。

(四)使用过程中，形成误差积累。

先有技术的径向密封方式，缺乏对径向密封间隙或压力进行使用前的人工调试和使用后的自动调节等功能。这样，必然会将浮顶装备在设计、制造、安装过程中产生的各种误差带到使用过程中，而在使用过程中，具有不圆度的硬质浮顶与具有锥度、不柱度、倾斜度的储罐内壁间的相对运动，往往使浮顶方面的误差与储罐方面的误差形成积累。从而导致径向密封效果难以满足技术要求。

(五)适应能力差，故障率高。

(1)对于存在一定锥度的储罐，当浮顶储罐水平截面面积较大处时，浮顶密封圈或舌作用于罐壁的密封压力较小，容易出现“漏顶”现象，即出现蒸发表面。在输入液体作业过程中，“漏顶”部位受液体湍流冲击时，容易发生“沿顶”事故，即浮顶被液体淹没。当浮顶行至储罐水平截面面积较小处时，密封圈或舌的径向密封压力过大，容易出现“密顶”现象，即加剧密封圈或舌的靡损。严重时甚至发生“卡顶”事故，即浮顶无法随液面运行。

(2)对于存在不柱度、倾斜度的储罐，当浮顶行至储罐水平截面不圆度较大处时，该截面圆弧半径较大方向上的浮顶密封圈或舌的密封压力过大，容易出现“磨顶”、“卡顶”事故或故障，而弧半径较小方向的密封压力过小，容易出现“漏顶”事故。

(3)当因误操作导致超量输入液体或将液体抽空情况，使浮顶受到超出承受触力的液体或大气压力时，浮顶密封圈或舌容易被冲破或变形，甚至使浮顶主面拱起或凹陷。

(六)检查维修难度大

浮顶装备的工作环境处于罐内液体的表面，故障与事故的检查、发现难度较大。发现后维修时必须停止使用储罐，并将罐内液体抽空、蒸汽排净，此过程通常要将密封圈或舌破坏、更换。先有技术中的浮顶装备的主面板，一旦变形或开裂，必须解体整个浮顶，解体过程也必须由人工完成。校正或更换板块后的组装，安装工程与原工程复杂程度相当。可见，先有技术的检查，维修过程繁杂，也是不利于普及应用的因素。

(七)防扩能力差

先有技术装备防扩能力，仅限于一般情况下抗蒸发式防扩，而在遇明火，电击点燃，引爆或炮火轰击，等特殊情况发生时，它便全部或部分丧失防护能力。

(八)综合或车高。

先有浮顶在设计、制造、安装、调试、维修等方面，普遍存在综合成本高的因素。

显而易见，这些无法回避或消除的因素，是阻碍浮次装备普及、推广应用的桎梏。

基于上述针对技术背景的客观分析与辩证理解，本发明的提供一种充分满足技术客体要求的径向密封式做为先导性技术目的，以提供一种兼具高级消防功能的轴向密封方式做为核心性技术目的，以始终遵循利于普及、推广的实用方针做为基本发明原则，提供了一种巧妙弥补先有技术诸多严重罐陷，有效克服先有装备多方面原理逆悖的技术局限的浮顶技术。

本发明所提供的技术主体，是一种由载压密封圈1.，消防气垫篷工，以及视情况而选择的附件组成的浮顶装备(见附图二)。

载压密封圈1.是一种由密封圈载压体(以下简称载压体)，载压体上层，下层径向弹性密封力调节箍(以下简称限径箍12,13或上层限径箍12，下层限径箍13)，非助燃类气体(以下简称气体14)，载村体充、放气阀门(以下简称阀门15)，以及视情况而选择的载压体充、放气导管，储罐内壁清洁舌等附件组成的径向密封体系(见附图一)。

载压体11.是一种由橡胶合成橡胶式涂胶组物类材料制成的，带有充放气阀门15的空腔13形圈。

阀门15，可以安装在载压体11的内缘方便处，也可以通过导管以浮顶上或下方(液体内)引至储罐罐体外的便于操作处。

以阀门15，向载压体11内腔充入适量气体14，可以使载压体11带动载压密封圈1膨胀至要求状态(见附图二、四)。

每具浮顶或每套载压密封圈至少包括一具载压体11。

限径箍12,13场是一种由串联式连接着温感熔断结121,131限力拉断结122,132，以及绞接，调节，销定装置或器(以下简称组合连接器123,133)的绳或带围成环形箍。(见附图一)。

限径箍12,13分别与载压体11共轴套装。其中，上层限径箍12套装在载压体11的外缘的上斗部。下层限径箍13套装在载压体11的外缘的下半部(见附图二)。

限径箍12,13的周长，均分别小于载压体11外缘上与该箍接触的环形表面可以达到的最大周长。向套装有限径箍12,13的载压体11的空腔内充入适量气体14，膨胀后的载压体11的外缘被上层限径箍12，下层限径箍13限制膨胀作用力紧箍成自下而下的三方弧面或凸面外缘X.Y.Z(见附图二)。

消防气垫篷2是一种由浮顶主面(以下简称顶面21)，调节气垫厚度配重消防箱(以下简称消防箱巧)、阻燃气体(以下简称气体24)、气垫充气阀(以下简称阀门25)，以及视情况而选择的附件组成的轴向密封体系。

顶面21是一种由单层，软质，不透气的校胶，合成橡胶或涂胶组物类材料制成的球冠状物体。该项面的边缘与载压体11的内缘无透气篷隙地粘接而成或同体制做。

配重链22是一种串联式连接着温感熔断栓221，限力接断栓222，气垫厚度栓223的金属式非金属绳或带连成的链。

消防箱23是由金属或非金属制成的箱状物体。该箱可以浮漂在被保护液体表面，并具有一定的载物体积。该箱内装载着带有温感开启阀门或限压开启阀门或拉启式阀门的自动消防弹231，以及视情况而选择其他重物。如报警控头、测量探头和配量法码等。

配重链22的上端与顶面21连接，下端与消防箱23连接。

阀门25可以安装在项面21位上，也可以安装在储罐底部便于操作处。例如安装在储罐清除沾淀物的短管上。

从阀门25向顶面21下或被保护液体内充入气体24后，即可使轴向密封系统进入常时防备状态，即工作状态。

径向密封体系中的非助燃类气体14，轴向密封体系中的阻燃类气体24以及非常时以消防弹中释放出的消防介质所形成的气体，应该具有协同性。例如：二氧化碳、氮气。

制做浮顶装备，特别是制做载压体所选用的材料，应是耐被储存液体浸蚀、溶解、并对被保护液体无品质影响的材料。例如：原油、喷气、燃料、汽油储存罐所装备的浮顶所使用的材料，可以选择丁腈类、氟类橡胶、合成橡胶或涂有该胶的织物等材料。

载压密封圈的外缘，特别是常与罐壁接触的外缘，应具有较强的耐磨性和柔韧性。

本发明的技术关键在于：载压密封圈1的载压体11外缘套装有限径箍12,13；消防气垫篷2的顶面21罩有阻燃气体24垫层。

本发明所提供的浮顶技术原理如下：

一、径向密封系统技术原理：

(一)“径向”定义：本说明书所述“径向”，是由储罐内壁的弧心指向储罐内壁，且垂直于储罐内壁上被指点的水平切线和储罐内壁的方向。

(二)“要求状态”的概念：

本说明书所述“要求状态”的概念是指向载压体内腔充入设计要求量(Pmin·Vmax/T)的气体14，使套装有达到设计周长的限径箍12,13的载压体11膨胀至设计要求容积Vmax，并具有设计要求压力Pmin时的载压状态(见附图二)。要求状态的载压密封圈1的Y段最大外缘周长大于储罐内壁最大水平截面周长，X段，Z段最大外缘周长分别小于储罐内壁最小水平截面周长。水平旋转的载压密封圈1的上缘与下缘间的距离，或载压体11内腔的直径应小于储罐最大允许空容高度。显然，要求状态下，Vmax=Vo+ΔV，式中：Vmax为载压密封圈1内腔设计要求容积；Vo为充气压力达到一个当地绝对对大气压力时载压密封圈1内腔的容积；ΔV为达到Vmax容积时Vo的增大量。

(三)形成载压密封圈弹性的原理：

当载压密封圈内腔壁所受到的源于气体14分子间排斥力的作用力超过载压密封圈外表面所受到的当地大气压力时，载压密封圈内腔容积开始增加，载压体11的弹性收缩力开始增加。当载压密封圈内腔气体14太力达到设计压力ρmin，载压密封圈内腔壁所受气体作用力与载压密封圈外表面所受大气压力和戴压体弹性收缩力达到平衡状态时，载压密封圈具有一种保持这种平衡状态的性质，这种性质即是载压密封圈的弹性。显然形成这种弹性的必要条件是：ΔVo＞0。

(四)产生径向弹性密封力的原理：

工作状态的载压密封圈的最大外缘周长，等于载压密封圈外缘所接触的储罐内壁周长，该周长小于要求状态的载压密封圈最大外缘周长。显然，载压密封圈在储罐内壁逆径向挤压力产生作用力的同时，产生了一种作用于储罐内壁接触面上的径向弹性力。这种径向弹性力与逆径向挤压力是一对作用力与反作用力。产生这种径向弹性力的必要条件是载压密封圈在储罐内壁逆径向挤压力作用下产生相对于要求状态的形体变化。即：载压密封圈最大外缘的周长被逆径向挤压缩小。

(五)载压密封圈的基准状态：

设定载压密封圈静止于储罐内壁水平截面面积最大处(通常处于储罐底部)时的状态为基准状态。

载压密封圈基准状态改变了要求状态的受力状况，形成了以径向密封力与逆径向挤压力为作用力与反作用力的平衡体系。

(六)载压密封圈弹性强度的调节：

设定载压密封圈处于基准状态时的弹性强度为基准弹性强度。显然，当载压密封圈内腔实际气体量ρV/T大于要求状态或基准状态气体量ρmin·Vmox/T时，载压密封圈弹性强度增强。反之，则减弱。因此在载压密封圈弹性系数为定值时，控制载压密封圈内腔气体量，是调节弹性强度的主要措施。

(七)载压密封圈径向密封力度的调节：

具有基准弹性强度的载压密封圈的径向密封力的大小，取决于要求状态下的Y段外缘最大周长与工作状态下的Y段外缘最大周长之差。即Y段外缘被挤压的程度。因此，对Y段外缘最大周长的预先调节，是控制径向密封力度的主要措施。

调节位于X段，Y段外缘之间的上层限径箍12的连接器121，可以使上层限径箍的周长处于要求状态，从而控制X段，Y段外缘的最大周长。调节位于Y段，Z段外缘之间的下层限径箍13的连接器131，可以使下层限径箍的周长处于要求状态，从而控制Y段，Z段外缘的最大周长。显然，通过对X、Y、Z段外缘最大周长的调节，可以达到控制载压密封圈径向弹性密封力的技术目的。

(八)径向密封技术原理：

将可以达到要求状态的浮顶装备放入储罐内，向载压密封圈充入可以达到要求状态的气体量ρmin·Vmax/T，使载压密封圈达到基准密封状态。此时，载压密封圈具有一种足以实现高效率径向密封效果的径向弹性密封力。在浮顶装备工作过程中，这种始终存在的径向弹性密封力，使径向密封效果具有高效性，长期性成为现实。

二、轴向密封系统技术原理：

(一)“轴向”定义：本说明书所述“轴向”是指沿圆柱形、直立式储罐轴线向上的方向。

(二)消防气垫层的形成：在径向密封系统进入基准状态后，通过阀门25向顶面21下或液面33下充入气体24，即可使陆续到达液面23之上的气体24逐渐将顶面21垫起。逐渐集聚于以顶面21为顶，以载压密封圈1的内缘为边墙，以液面33为底的储气空间的气体24，在形成消防气垫层过程中，逐渐使轴向密封系统进入工作状态。

(三)控制消防气垫层厚度的原理：

具有足够重量的、浮置于液面33的消防箱23，通过配重链22的连接作用，将顶面21与液面33间的轴向距离限制在要求范围之内。通过气垫厚度栓223调整配重链22长度，使工作状态下的消防气垫层厚度得控制。

(四)控制消防气垫层压力的原理：

在消防气垫层厚度所的控制的条件下，向储气空间充入要求量的气体24，即可得到要求压力的消防气垫层。

(五)一般性轴向密封原理

由于顶面21是一种由不透气材料制成的浮顶主面，其边缘与载压体11封闭联结，载压体11的外缘与储罐内壁32密封接触，因此，本发明所提供的轴向密封体系，至少具有公知浮顶的一般性轴向密封功能。

三、消防系统技术原理：

(一)“消防功能”的概念：本说明书所述“消防功能”的概念，是指本发明所提供的公知浮顶所具备的一般性消防功能以外的消防功能。

(二)常时防备状态：包括径向、轴向两大密封系统的浮顶装备的正常工作状态，即是本发明所提供的消防系统的常时防备状态。

(三)非常时防备状态：常时防备状态的载压密封圈1失去限径箍12，13的径向密封力限制作用的状态，即是径向消防系统的非常时防备状态。常时防备状态的消防气垫篷1的顶面21失去消防箱23通过配重链22的逆轴向拉力，而沿轴向膨胀后的状态，即是轴向消防系统的非常时防备状态。消防箱23所装载的消防弹231释放消防介质的过程，即是中心消防系统的非常时防备状态。

径向、轴向、中心消防系统分别进入非常时防备状态的次序，可以预先设定成为根据防备对象或所遇情况而自动选择的次序。

(四)防备状态的转换原理：

当温感溶断结121,131温感熔断栓222，消防弹231温感控头分别感受到非常时温度，或限力拉断结122,132限力拉断栓223，消防弹231拉启阀门感受到因气体14,24温度升高而膨胀所形成的增大的压力，限径箍12,13，配重链22分别断开，消防弹231阀门开启时，径向、轴向、中心消防系统分别从常时防备状态转换为非常时防备状态。

(五)非常时防备状态的消防技术原理：

非常时防备状态的径向消防系统不仅比常时防备状态的径向密封系统具有更大的径向密封力，而且还可以在需受时形成粘接式密封。因此，它可以有效地扼制具有非常时温度的被保护液体或其内部气化形成的蒸汽从径向密封间隙处沿轴向窜出。

非常时防备状态的轴向消防系统比常时防备状态的轴向密封系统，具有更大气垫层储气空间。它可以容纳具有非常时温度的被保护液体内部或表面所产生的蒸汽和中心消防系统释放的消防介质。因此，它有效地缓解径向密封间隙处的轴向压力增大幅度。同时，在满储状态下，顶面21的轴向膨胀，可以将储罐空容空间的残余空气全部或大部分挤出储罐，并封闭储罐呼吸孔。

非常时防备状态的中心消防系统所释放出的消防介质，若是冷却型消防介质(如：干冰)它在有效降低被保护液体，特别是其表面温度过程中，吸收热量形成的气体，仍具有阻燃功能。因此，它在有效增加气垫层的压力后，使轴向消防系统的防护能力进一步增强。

本发明所提供浮顶装备的工作原理如下：

一、载压密封圈的延时起动：

装备于储罐内的浮顶的载压密封圈，具有一种作用于储罐内壁的径向密封力。在向储罐内输入液体的初始阶段，载在密封圈须在克服罐壁作用于载压密封圈摩擦表面的最大静摩擦力后才能以静止状态起动。因此，载压密封圈有一个迟于液体表面、气垫层和消防气垫篷顶面上升的延时过程。在此期间，载压密封圈所受浮力逐渐增大，载压密封圈在沿轴向的浮力和逆轴向的静摩擦力共同作用下，做出一个内缘逐渐略高于外缘的、由里向外、自下而上的微量“外翻”动作。“外翻”动作使载夺体内腔气体压力的增加幅度得到控制，进而使静摩擦力的增加幅度得到控制。“外翻”动作使载压密封圈X段外缘与罐壁的间隙逐渐减小，Z段外缘与罐壁间隙逐渐增大，带动Y段外缘的摩擦表面自下而上的微量“滚动”，“滚动”动作将载压密封圈Y段外缘摩擦表面与储罐内壁受力表面间的“剪切”式起动动作转变为“滚动”式起动动作。从而使载压密封圈完成起动动作所需要的轴向浮力增加量减小。

在载压密封圈完成起动动作的瞬间，静摩擦力消失，载压密封圈在自身弹性力的作用下，“内翻”回来。此后，载压密封圈仅需克服较小的动摩擦力即可随液体表面上升。

二、适应具有锥变的储罐的工作原理：

对缝焊接而线的圆柱形、直立式储罐，普遍具有一种水平截面圆的面积、周长、半径沿轴向逐渐减小的锥变。在载压密封圈随液面沿轴向上升的过程中，逆径向挤压力与径向密封力同步增加，动摩擦力随之增大，载压密封圈克服逆轴向动摩擦力所需要的轴向浮力增大，液体淹没载压密封圈的体积增加。由于载压密封圈可以在通轴向动摩擦力增加、轴向浮力增加过程中，产生内缘逐渐高于外缘的状态变化，所以载压密封圈在具有锥度的储罐中运行过程中的径向密封力变化幅度得到控制。

在载压密封圈随液面行至“上止点”时，X段外缘与罐壁间隙最小；行至“下止点”时，X段

外缘与罐壁间隙最大。

三、适应具有阶梯的储罐的工作原理。

搭缝焊接而成的圆柱型、直立式储罐，必然存在若干水平截面圆突然增大或减小一个储罐壁厚的阶梯。当载压密封圈随液体表面上升至阶梯下时，X段外缘跨上阶梯，Y段外缘上部长在阶梯下，阶梯角部对Y段外缘的压力逐渐增大，液体对载压密封圈的浮力逐渐增大，迫使载压密封圈以阶梯角部做支撑，“外翻”一家角度，“外翻”动作配合逐渐增大的轴向浮力使载压密封圈经过一个暂短的“停滞”过程而跨上阶梯。

在载压密封圈上升或下降过程中遇“下阶梯情况时，Y段外缘在载压体内气体膨胀力和载压体弹性力的作用，使摩擦表面与储罐内壁始终保持有压接触。

在载压密封圈上或下阶梯过程中，“外翻”或“内翻”动作使径向密封力增大或减小的幅度得到缓解。从而使径向效果不因阶梯的存在而降低。

四、适应具有不柱度、倾斜度储罐的工作原理：

大型、圆柱型、直立式储罐，一般都存在一种稳定或不稳定的不柱度的倾斜度。当载压密封圈随液面行至储罐内壁不圆的水平截面处时，储罐内壁作用于载压密封圈摩擦面的逆径向挤压力的增加量，以载压密封圈内腔的气体为媒体违背至逆径向挤压力减小的部位。因此，无论载压密封圈外缘形状随储罐内壁水平载面形状如何变化，载压密封圈周圈的径向密封力始终是相等的，从而使密封效果始终处于平衡状态。

五、抗常规炮火轰击的自动消防原理：

当液面以上罐身遭到常规炮火轰击，使被保护液体泄漏，并在罐外，特别是储罐外壁表面燃烧时，储罐温度大幅度升高，径向消防系统首先进行非常时防备状态，即载压密封圈径向密封力增大，甚至载压密封圈摩擦表面熔化，粘结在储罐内壁摩擦面，扼制被保护液体因温度升高而产生的大量气化物从径向密封处窜出。当该气化物进入气垫层，使轴向，中心消防系统进入非常时防备状态时，消防气垫篷的顶面沿轴向膨胀，缓解了径向密封处的轴向压力。自动消防弹释放冷却型消防介质后，使被保护液体和气垫层温度降低。热交换后的气化物进入气垫层，补充了气垫层压力，增加了气垫层的防护能力。这样便有效消除了被保护液体在储罐内燃烧式爆炸的可能性。

当液面以上罐身或罐顶遭到常规炮火轰击，高温弹头射入被保护液体时，由于储罐内不存在可燃混合气体，弹尾真空带也无法将所携空气穿过气垫层而进入被保护液体，所以，直接引燃、引爆被保护液体的概率被大幅度降低。当高温弹头在被保护液体内的热交换使液体温度升高，并产生气化物时，轴向、径向、中心消防系统适时转入非常时防备状态。由于本发明所提供的浮顶装备具有足够的柔韧性，因此，它不会被瞬间局部气化而产生的沿轴向冲击力颠覆。

六、防止液体冒出的工作原理：

当遇误操作超量输入液体，导致浮顶行至储罐柱身与罐顶结合部，载压密封圈被罐顶边缘卡住而无法上行情况时，由于载压密封圈具有足够的承压能力，所以其下缘与内缘所随的液体压力可以从外缘与上缘传递互储罐内壁和罐顶下部，使密封力同步增大。在液体继续上升，并推动气垫层与消防气垫篷的顶面上升至紧贴储罐顶时，消防气势篷的顶面将储罐呼吸孔封闭。若继续输入液体，则气垫层压力逐渐升高，直到达到与输液动力杨程相等时，液体表面不再上升。此时，尽管输液动力继续运转，液体仍不会冒出，浮顶装备也不会被损坏。

七、抽空液体时的自我保护原理

当遇误操作将罐内液体抽空(欲称打空罐)情况时，由于气垫层的气体被吸入离心泵叶轮室后，即可使叶轮空转，从而使浮顶装备得到保护。

本发明比照先有技术，具有以下显著特征。

一、径向密封体具有足够的弹性密封力：

先有技术以实心密封圈或单层密封舌或内腔灌有某种液体的载液密封圈做为径向密封体，是一种控制密封间隙型的径向密封方式。

本发明则以可调节径向弹性密封力的载有非助燃类气体的载压密封圈做为径向密封体。它是一种高级的、控制密封压力型的径向密封方式。

二、轴向密封体具有足够的柔韧性：

先有技术均以由某种硬质材料制造的浮顶主面做为轴向密封体，属于硬型轴向密封方式。

本发明则以罩有阴燃气体垫层的、挂有消防箱的消防气垫篷做为轴向密封体，是一种高级的、软型轴向密封方式。

三、径、轴向密封体的工作过程互不干扰：

先有按术装备是一种盖式装备，它的径、轴向密封体在工作过程中相互干扰。

本发明所提供的消防气垫篷具有足够的柔韧性，它不仅可以相对于载压密封圈做出凸起式凹陷的动作，而且可以随具有足够弹性的载压密封圈的水平形变而变形。显然，径向密封体可以不受轴向密封体约束力干扰地完成延时起动、跨跃阶梯、经过不圆截面等技术动作。轴向密封体也可以不受径向密封体限制力制约地完成防止液体冒出和打空罐时的自我保护等技术动作。因此，本发明所提供的浮顶是一种软篷式装备。

四、将消防介质长期置备于被保护液体表面：

先有技术的消防方式，仅限于抑制被保护液体蒸发的低级防备方式。

本发明所提供的将消防介质长期置备干被保护液体表面的消防方式，是一种在遇特殊情况时，可以主动实施消防措施的高级防备方式。

本发明所提供的消防方法，将包括：①感应时间②消防设备起动时间③消防介质到达液体表面的运行时间④消防介质敷满被保护液体表面的扩散时间等综合性消防介南起动时间降为零值。

显然，这种无起动时间的消防方法，是一种最高级的针对储储罐内易燃、易爆液体的消防方法。

显而易见，本发明具有如下优点：

一、设计方面：

本发明需测量出储罐或储罐群代表罐的最大、最小水平截面周长与平均壁厚，即可取得满足制做或批量制做要求的设计参数。

二、制做方面：

本发明仅需裁剪、缝接、粘结等工序，即可制做出便于折叠、运输、安装的轻体装备。

三、安装方面：

本发明可以不受储罐是否储有液体的限制而进行安装。安装过程权需投放装备和充入气体。

四、使用方面：

充有非助然类气体的载压密封圈、罩有阻燃类气体的消防气垫篷与载有消防弹的消防箱，是三套相对独立的漂浮系统与消防系统。其中任何一套系统均可相对独立地完成其功能。

五、维修方面：

发现故障或工作事故后，仅需放掉气体，即可方便的将装备取出维修。维修过程通常仅需“堵漏”或更换附件。

附图说明：

附图一：浮顶装备构造示意图

附图二：浮顶装备组装示意图

附图三：浮顶装备的工作状态示意图

附图四：要求状态、基准状态、工作状态下的载压密封图纵剖面示意图

图中：

1：载压密封图；

11：载压体；

12：上层限径箍；

121：温感熔断结；

122：限力拉断结；

123：组合连接器；

13：下层限径箍；

131：温感熔断结；

132：限力拉断结；

133：组合连接器；

14：非助燃类气体

15：载压体充放气阀门

2：消防气垫篷；

21：顶面；

22：配重链；

221：温感熔断栓；

222：限力拉断检；

223：气垫厚度检栓；

23：消防箱；

231：消防弹；

24：阴燃类气体；

25：气垫充气阀门

3：储罐；

31：储罐呼吸孔；

32：储罐内壁；

33：被保护液体表面。

Claims (9)

1．一种由载压密封圈、消防气垫篷，以及视情况而选择的附件组成的浮顶。

2．权力要求1中所述载压密封圈是一种由载压体、限径箍、非助燃类气体、充、放气阀门、以及视情况而选择的附件组成的径向密封体。

3．权力要求2中所述载压体是一种由软质、不透气材料制成的、带有充、放气阀门的空腔环形圈。从上述充、放气阀门向上述空腔内充入气体，可以使以述环形圈膨胀至要求状态。

4．权力要求2中所述限径箍，是一种由串联式连接着温感深断结、限力拉断结、组合连接器的绳或带围成的环形箍。

5．权力要求4中所述限径箍的周长，小于权力要求3中所述载压体充入气体后的外缘周长，大于其内缘周长，并可在该范围内调节。

6．权力要求1中所述消防气垫篷，是一种由顶面、配重链、载有消防弹的消防箱、阴燃类气体、气垫充气阀门、以及视情况而选择的附件组成的轴向密封体。

7．权力要求6中所述顶面，是一种由单层、软抽、不透气材料制成的球冠状物体。它的边缘与权力要求3中所述载压体的内缘无透气缝隙的粘接或同体制做。

8．权力要求6中所述配重链，是一种由串联式连接着温感熔断栓、限力拉断栓、气垫厚度栓的绳或带连成的链。它的上端与权力要求7中所述顶面连接，下端与权力要求6中所述消防箱连接。

9．一种将消防介质长期置备于液体储存罐内的液体表面的消防方法。它以权力要求1或2中所述载压密封圈的内缘为边墙，以权力要求7中所述顶面为顶，以上述液体表面为底，构成一个储存上述消防介质的容器。

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