氣墊型徑向彈性密封式浮頂的製作方法
2023-12-11 04:31:17 2
專利名稱：氣墊型徑向彈性密封式浮頂的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於圓柱型、直立式液體儲存罐的綜合防擴裝備。具體地講，本發明涉及一種浮置於儲存罐內的液體表面，旨在抑制被保護液體蒸發現象發生的技術裝備。更具體地講，本發明涉及一種的套裝有密封力調節箍的、充入適量氣體後具有彈性密封的載壓密封圈做為徑向密封體，以罩有阻燃氣體墊層的，由軟質塗膠織物類材料製成的消防氣墊篷做為軸向密封體的浮頂裝備，及其將消防介質置備於被保護液體表面的消防方法。
眾所周知，諸如原油柴油、噴氣燃料、汽油、酒精等含有大量輕質有機成份的液態物質，普遍具有易氣態化、易有氧劇烈燃燒式爆炸的物質特性。這種物質特性，一方面使這類物質具有較高的使用價值和商業價值，另一方面也使其成為失火，爆炸危險特別巨大，對大氣、環境危害破壞作用特別嚴重的物質。
顯然，異致這類物質，(一)使用價值降低，如氧化後生成膠質、添加劑被氧化分解失效、輕質餾份含量降低等趨劣質量變化；(二)商業價值損失廣義指做為當今社會重要能源的這類物質的巨大浪費，狹義指做為商品單位的重量或體積的減少；(三)發生火災、爆炸事故；(四)危害生態環境、破壞自然環境的關鍵環節在於這類物質在生產、儲存、運輸過程中，存在與空氣接觸，從而使蒸發，揮發現象連續發生的機會。
針對這種物質特性的控制技術，分為疏導型、回收型、抑制型三類。疏那裡型控制技術是將液體產生的蒸汽進行安全疏導，有序燃燒，在其分解後排放到大氣空間的技術。它的技術目的僅限於預防失火、爆炸事故發生的減輕對環境的危害破壞作用；回收型控制技術不是將含有上述液體的蒸汽的空氣混合氣進行冷卻分離，使其轉化為液態物質後再組織回收的技術。它的技術目的著重於商業價值的能源再利用。抑制型控制技術是將液體與空氣隔絕，從而抑制液體蒸發現象發生的技術。
足見疏導型、回收型控制技術是針對蒸汽的揮發逸散過程採取措施的技術；抑制型控制技術則是針對蒸發現象的發生過程採取措施的技術。顯然，抑制型控制技術照疏導型、回收型控制技術，更具理論上的科學性和原理上的易操作性。因此，它具有充分的技術發展優選條件。
浮頂技術是一項以浮頂裝備做為技術主體；以儲有易燃、易爆液體的大型、圓柱型、直立式儲罐做為技術客體；以浮頂裝備在儲罐內的液體表面體現抑制型控制技術功能，實現抑制被保護液體蒸發等技術目的為內容的應用型技術。
公知的浮頂裝備是一種漂浮於儲罐內液體表面的儲罐罐頂。這種罐頂的外緣與儲罐體的內壁始終保持一種可以沿罐體軸向進行相對運動的封閉式接觸。這種裝備通常由浮頂主面的聯結在主面邊緣的密封圈或密封舌等組成。它的基本工作原理是以不透氣材料製成的浮頂主面做為軸向密封體，以具有一定彈性的軟質材料製成的密封圈或密封舌做為徑向密封體。在浮頂裝備長期地、舒展的漂浮在液體表面，並隨其升降的過程中，使罐內液體始終處於一種無蒸發表面的狀態。
先有浮頂裝備分為外裝式、內裝式二種。外裝式浮頂是一種暴露式浮頂，它僅適用於無固定罐頂的專用型儲罐。內裝式浮頂，俗稱內浮頂，是一種隱蔽式浮頂，它適用於有固定罐頂的直立式儲罐。
本發明的技術背景，以內裝式浮頂的技術現狀做為技術主體參照系，但本發明所涉及的技術客體範疇不局限於有頂儲罐和圓柱型、直立式儲罐的應用。
眾所周知，浮頂技術是否具有先進性，浮頂裝備是否具有實用性，必須考察其(一)密封作用的高效性；(二)密封功能的長效性；(三)普及應用的客觀性。據此衡量，先有技術存在如下不足一、理論上，技術依據不充分。
先有技術在對其客體方面的分析過程中，僅把若干靜態要素參數化，而忽視了一系列動態要素的影響作用。因此，據此支持主體方面先進性，實用性的技術依據不夠充分。
例如先有技術認為圓柱型、直立式儲罐的內壁是一個不存在錐度、不柱度、傾斜度的絕對化的圓柱體。沿該內壁升降的液體表面形狀始終是一個不變的平面圓。基於這種片面觀點，先有技術以儲罐內壁柱體半徑做為基準參數，首先確定浮頂主面半徑與密封間隙；其次，延用諸如鋼板、鋁板、合金板、泡沫塑料板等硬質、材料製做浮頂方面的基本模式；再次，採用半硬質或軟質材料自身彈性組織徑向密封的基本方法。
顯然，先有技朮忽視了圓柱型、直立式儲罐必然或普遍存在的、源於力學要求的適量錐度(針對縫焊接而成的儲罐或階梯(針對搭縫焊接而成的儲罐。先有技術的應用範圍不包括這類儲罐)的客觀事實。同時它也忽視了儲罐在裁板、焊接、使用過程中，必然會因工程質量、環境溫度變化、罐體自身重量、罐內液體壓力，以及風力、地震等動態要素的影響而出現不柱度、傾斜度的現實情況。
這些難以預料，發覺和補救的影響作用，是導致先有浮頂技術難以發展、更新的客觀性根本障礙。
(二)實踐中，普及應用難推廣。
拘泥於客體方面片面分析的先有技術，在應用實踐過程中，必然於主體方面表現出諸多罐陷，這些使先有技術長期徘徊於研究、試驗階段的技術罐陷，是阻礙浮頂裝備普及應用的主觀根本。
(一)裝備設計要求高，難度大。
先有技術的浮頂設計，首先要考慮以硬質材料製做浮頂方面的基本情況；其次，要考慮硬質、浮頂在製造、安裝使用、維修等方面的技術局限；再次，要考慮針對每個儲罐使用的浮頂，必須分別作出獨立的、專用的。精確設計等客觀情況。所以，先有技術有浮頂設計過程，不便於建立設計標準，不利於普及應用。
(二)製造、組裝工序繁雜。
具有軸向徑向大，且由硬質材料製作而成等特點的先有技術裝備，在焊接、接、粘接成型的製造、組裝過程中，必須切實把握投入使用後的密封效果。因此，大幅度增加了製造、組裝的難度。特別是由於密封圈或密封舌與浮頂方面必須由不同的，且一軟一硬的材料分別製成後粘接而成，其結合部容易開裂。所以粘接工藝、質量要求都很高，難度也較大。從而使製造、組裝過程不利於規模生產和普及裝備。
(三)安裝極為不便。
先有技術中的浮頂安裝工程有二種方式一種是在建造儲罐過程中，儲罐罐頂沒有封閉之前，將半成品的浮頂吊裝至罐體內進行拼裝，然後再進行儲罐封頂焊接工程。這樣，浮頂的組裝過程容易破壞儲罐內壁防腐塗層。罐頂的焊接工程，也容易損壞安裝的浮頂。同時它也為儲罐內壁表層防腐工程的施工帶來不便。另一種安裝方式是在儲罐建築峻工後，將浮頂板塊和部件從底部人孔或頂部檢查孔送入罐內進行拼裝。由於儲罐人孔或檢查孔一般直徑僅在90cm左右，所以必須將浮頂主面切割成較窄的板塊。顯然，安裝工程勞動量大，工期長，工程質量難以保障。
(四)使用過程中，形成誤差積累。
先有技術的徑向密封方式，缺乏對徑向密封間隙或壓力進行使用前的人工調試和使用後的自動調節等功能。這樣，必然會將浮頂裝備在設計、製造、安裝過程中產生的各種誤差帶到使用過程中，而在使用過程中，具有不圓度的硬質浮頂與具有錐度、不柱度、傾斜度的儲罐內壁間的相對運動，往往使浮頂方面的誤差與儲罐方面的誤差形成積累。從而導致徑向密封效果難以滿足技術要求。
(五)適應能力差，故障率高。
(1)對於存在一定錐度的儲罐，當浮頂儲罐水平截面面積較大處時，浮頂密封圈或舌作用於罐壁的密封壓力較小，容易出現「漏頂」現象，即出現蒸發表面。在輸入液體作業過程中，「漏頂」部位受液體湍流衝擊時，容易發生「沿頂」事故，即浮頂被液體淹沒。當浮頂行至儲罐水平截面面積較小處時，密封圈或舌的徑向密封壓力過大，容易出現「密頂」現象，即加劇密封圈或舌的靡損。嚴重時甚至發生「卡頂」事故，即浮頂無法隨液面運行。
(2)對於存在不柱度、傾斜度的儲罐，當浮頂行至儲罐水平截面不圓度較大處時，該截面圓弧半徑較大方向上的浮頂密封圈或舌的密封壓力過大，容易出現「磨頂」、「卡頂」事故或故障，而弧半徑較小方向的密封壓力過小，容易出現「漏頂」事故。
(3)當因誤操作導致超量輸入液體或將液體抽空情況，使浮頂受到超出承受觸力的液體或大氣壓力時，浮頂密封圈或舌容易被衝破或變形，甚至使浮頂主面拱起或凹陷。
(六)檢查維修難度大浮頂裝備的工作環境處於罐內液體的表面，故障與事故的檢查、發現難度較大。發現後維修時必須停止使用儲罐，並將罐內液體抽空、蒸汽排淨，此過程通常要將密封圈或舌破壞、更換。先有技術中的浮頂裝備的主面板，一旦變形或開裂，必須解體整個浮頂，解體過程也必須由人工完成。校正或更換板塊後的組裝，安裝工程與原工程複雜程度相當。可見，先有技術的檢查，維修過程繁雜，也是不利於普及應用的因素。
(七)防擴能力差先有技術裝備防擴能力，僅限於一般情況下抗蒸髮式防擴，而在遇明火，電擊點燃，引爆或炮火轟擊，等特殊情況發生時，它便全部或部分喪失防護能力。
(八)綜合或車高。
先有浮頂在設計、製造、安裝、調試、維修等方面，普遍存在綜合成本高的因素。
顯而易見，這些無法迴避或消除的因素，是阻礙浮次裝備普及、推廣應用的桎梏。
基於上述針對技術背景的客觀分析與辯證理解，本發明的提供一種充分滿足技術客體要求的徑向密封式做為先導性技術目的，以提供一種兼具高級消防功能的軸向密封方式做為核心性技術目的，以始終遵循利於普及、推廣的實用方針做為基本發明原則，提供了一種巧妙彌補先有技術諸多嚴重罐陷，有效克服先有裝備多方面原理逆悖的技術局限的浮頂技術。
本發明所提供的技術主體，是一種由載壓密封圈1.，消防氣墊篷工，以及視情況而選擇的附件組成的浮頂裝備(見附圖二)。
載壓密封圈1.是一種由密封圈載壓體(以下簡稱載壓體)，載壓體上層，下層徑向彈性密封力調節箍(以下簡稱限徑箍12,13或上層限徑箍12，下層限徑箍13)，非助燃類氣體(以下簡稱氣體14)，載村體充、放氣閥門(以下簡稱閥門15)，以及視情況而選擇的載壓體充、放氣導管，儲罐內壁清潔舌等附件組成的徑向密封體系(見附圖一)。
載壓體11.是一種由橡膠合成橡膠式塗膠組物類材料製成的，帶有充放氣閥門15的空腔13形圈。
閥門15，可以安裝在載壓體11的內緣方便處，也可以通過導管以浮頂上或下方(液體內)引至儲罐罐體外的便於操作處。
以閥門15，向載壓體11內腔充入適量氣體14，可以使載壓體11帶動載壓密封圈1膨脹至要求狀態(見附圖二、四)。
每具浮頂或每套載壓密封圈至少包括一具載壓體11。
限徑箍12,13場是一種由串聯式連接著溫感熔斷結121,131限力拉斷結122,132，以及絞接，調節，銷定裝置或器(以下簡稱組合連接器123,133)的繩或帶圍成環形箍。(見附圖一)。
限徑箍12,13分別與載壓體11共軸套裝。其中，上層限徑箍12套裝在載壓體11的外緣的上鬥部。下層限徑箍13套裝在載壓體11的外緣的下半部(見附圖二)。
限徑箍12,13的周長，均分別小於載壓體11外緣上與該箍接觸的環形表面可以達到的最大周長。向套裝有限徑箍12,13的載壓體11的空腔內充入適量氣體14，膨脹後的載壓體11的外緣被上層限徑箍12，下層限徑箍13限制膨脹作用力緊箍成自下而下的三方弧面或凸面外緣X.Y.Z(見附圖二)。
消防氣墊篷2是一種由浮頂主面(以下簡稱頂面21)，調節氣墊厚度配重消防箱(以下簡稱消防箱巧)、阻燃氣體(以下簡稱氣體24)、氣墊充氣閥(以下簡稱閥門25)，以及視情況而選擇的附件組成的軸向密封體系。
頂面21是一種由單層，軟質，不透氣的校膠，合成橡膠或塗膠組物類材料製成的球冠狀物體。該項面的邊緣與載壓體11的內緣無透氣篷隙地粘接而成或同體製做。
配重鏈22是一種串聯式連接著溫感熔斷栓221，限力接斷栓222，氣墊厚度栓223的金屬式非金屬繩或帶連成的鏈。
消防箱23是由金屬或非金屬製成的箱狀物體。該箱可以浮漂在被保護液體表面，並具有一定的載物體積。該箱內裝載著帶有溫感開啟閥門或限壓開啟閥門或拉啟式閥門的自動消防彈231，以及視情況而選擇其他重物。如報警控頭、測量探頭和配量法碼等。
配重鏈22的上端與頂面21連接，下端與消防箱23連接。
閥門25可以安裝在項面21位上，也可以安裝在儲罐底部便於操作處。例如安裝在儲罐清除沾澱物的短管上。
從閥門25向頂面21下或被保護液體內充入氣體24後，即可使軸向密封系統進入常時防備狀態，即工作狀態。
徑向密封體系中的非助燃類氣體14，軸向密封體系中的阻燃類氣體24以及非常時以消防彈中釋放出的消防介質所形成的氣體，應該具有協同性。例如二氧化碳、氮氣。
製做浮頂裝備，特別是製做載壓體所選用的材料，應是耐被儲存液體浸蝕、溶解、並對被保護液體無品質影響的材料。例如原油、噴氣、燃料、汽油儲存罐所裝備的浮頂所使用的材料，可以選擇丁腈類、氟類橡膠、合成橡膠或塗有該膠的織物等材料。
載壓密封圈的外緣，特別是常與罐壁接觸的外緣，應具有較強的耐磨性和柔韌性。
本發明的技術關鍵在於載壓密封圈1的載壓體11外緣套裝有限徑箍12,13；消防氣墊篷2的頂面21罩有阻燃氣體24墊層。
本發明所提供的浮頂技術原理如下一、徑向密封系統技術原理(一)「徑向」定義本說明書所述「徑向」，是由儲罐內壁的弧心指向儲罐內壁，且垂直於儲罐內壁上被指點的水平切線和儲罐內壁的方向。
(二)「要求狀態」的概念本說明書所述「要求狀態」的概念是指向載壓體內腔充入設計要求量(Pmin·Vmax/T)的氣體14，使套裝有達到設計周長的限徑箍12,13的載壓體11膨脹至設計要求容積Vmax，並具有設計要求壓力Pmin時的載壓狀態(見附圖二)。要求狀態的載壓密封圈1的Y段最大外緣周長大於儲罐內壁最大水平截面周長，X段，Z段最大外緣周長分別小於儲罐內壁最小水平截面周長。水平旋轉的載壓密封圈1的上緣與下緣間的距離，或載壓體11內腔的直徑應小於儲罐最大允許空容高度。顯然，要求狀態下，Vmax=Vo+ΔV，式中Vmax為載壓密封圈1內腔設計要求容積；Vo為充氣壓力達到一個當地絕對對大氣壓力時載壓密封圈1內腔的容積；ΔV為達到Vmax容積時Vo的增大量。
(三)形成載壓密封圈彈性的原理當載壓密封圈內腔壁所受到的源於氣體14分子間排斥力的作用力超過載壓密封圈外表面所受到的當地大氣壓力時，載壓密封圈內腔容積開始增加，載壓體11的彈性收縮力開始增加。當載壓密封圈內腔氣體14太力達到設計壓力ρmin，載壓密封圈內腔壁所受氣體作用力與載壓密封圈外表面所受大氣壓力和戴壓體彈性收縮力達到平衡狀態時，載壓密封圈具有一種保持這種平衡狀態的性質，這種性質即是載壓密封圈的彈性。顯然形成這種彈性的必要條件是ΔVo＞0。
(四)產生徑向彈性密封力的原理工作狀態的載壓密封圈的最大外緣周長，等於載壓密封圈外緣所接觸的儲罐內壁周長，該周長小於要求狀態的載壓密封圈最大外緣周長。顯然，載壓密封圈在儲罐內壁逆徑向擠壓力產生作用力的同時，產生了一種作用於儲罐內壁接觸面上的徑向彈性力。這種徑向彈性力與逆徑向擠壓力是一對作用力與反作用力。產生這種徑向彈性力的必要條件是載壓密封圈在儲罐內壁逆徑向擠壓力作用下產生相對於要求狀態的形體變化。即載壓密封圈最大外緣的周長被逆徑向擠壓縮小。
(五)載壓密封圈的基準狀態設定載壓密封圈靜止於儲罐內壁水平截面面積最大處(通常處於儲罐底部)時的狀態為基準狀態。
載壓密封圈基準狀態改變了要求狀態的受力狀況，形成了以徑向密封力與逆徑向擠壓力為作用力與反作用力的平衡體系。
(六)載壓密封圈彈性強度的調節設定載壓密封圈處於基準狀態時的彈性強度為基準彈性強度。顯然，當載壓密封圈內腔實際氣體量ρV/T大於要求狀態或基準狀態氣體量ρmin·Vmox/T時，載壓密封圈彈性強度增強。反之，則減弱。因此在載壓密封圈彈性係數為定值時，控制載壓密封圈內腔氣體量，是調節彈性強度的主要措施。
(七)載壓密封圈徑向密封力度的調節具有基準彈性強度的載壓密封圈的徑向密封力的大小，取決於要求狀態下的Y段外緣最大周長與工作狀態下的Y段外緣最大周長之差。即Y段外緣被擠壓的程度。因此，對Y段外緣最大周長的預先調節，是控制徑向密封力度的主要措施。
調節位於X段，Y段外緣之間的上層限徑箍12的連接器121，可以使上層限徑箍的周長處於要求狀態，從而控制X段，Y段外緣的最大周長。調節位於Y段，Z段外緣之間的下層限徑箍13的連接器131，可以使下層限徑箍的周長處於要求狀態，從而控制Y段，Z段外緣的最大周長。顯然，通過對X、Y、Z段外緣最大周長的調節，可以達到控制載壓密封圈徑向彈性密封力的技術目的。
(八)徑向密封技術原理將可以達到要求狀態的浮頂裝備放入儲罐內，向載壓密封圈充入可以達到要求狀態的氣體量ρmin·Vmax/T，使載壓密封圈達到基準密封狀態。此時，載壓密封圈具有一種足以實現高效率徑向密封效果的徑向彈性密封力。在浮頂裝備工作過程中，這種始終存在的徑向彈性密封力，使徑向密封效果具有高效性，長期性成為現實。
二、軸向密封系統技術原理(一)「軸向」定義本說明書所述「軸向」是指沿圓柱形、直立式儲罐軸線向上的方向。
(二)消防氣墊層的形成在徑向密封系統進入基準狀態後，通過閥門25向頂面21下或液面33下充入氣體24，即可使陸續到達液面23之上的氣體24逐漸將頂面21墊起。逐漸集聚於以頂面21為頂，以載壓密封圈1的內緣為邊牆，以液面33為底的儲氣空間的氣體24，在形成消防氣墊層過程中，逐漸使軸向密封系統進入工作狀態。
(三)控制消防氣墊層厚度的原理具有足夠重量的、浮置於液面33的消防箱23，通過配重鏈22的連接作用，將頂面21與液面33間的軸向距離限制在要求範圍之內。通過氣墊厚度栓223調整配重鏈22長度，使工作狀態下的消防氣墊層厚度得控制。
(四)控制消防氣墊層壓力的原理在消防氣墊層厚度所的控制的條件下，向儲氣空間充入要求量的氣體24，即可得到要求壓力的消防氣墊層。
(五)一般性軸向密封原理由於頂面21是一種由不透氣材料製成的浮頂主面，其邊緣與載壓體11封閉聯結，載壓體11的外緣與儲罐內壁32密封接觸，因此，本發明所提供的軸向密封體系，至少具有公知浮頂的一般性軸向密封功能。
三、消防系統技術原理(一)「消防功能」的概念本說明書所述「消防功能」的概念，是指本發明所提供的公知浮頂所具備的一般性消防功能以外的消防功能。
(二)常時防備狀態包括徑向、軸向兩大密封系統的浮頂裝備的正常工作狀態，即是本發明所提供的消防系統的常時防備狀態。
(三)非常時防備狀態常時防備狀態的載壓密封圈1失去限徑箍12，13的徑向密封力限制作用的狀態，即是徑向消防系統的非常時防備狀態。常時防備狀態的消防氣墊篷1的頂面21失去消防箱23通過配重鏈22的逆軸向拉力，而沿軸向膨脹後的狀態，即是軸向消防系統的非常時防備狀態。消防箱23所裝載的消防彈231釋放消防介質的過程，即是中心消防系統的非常時防備狀態。
徑向、軸向、中心消防系統分別進入非常時防備狀態的次序，可以預先設定成為根據防備對象或所遇情況而自動選擇的次序。
(四)防備狀態的轉換原理當溫感溶斷結121,131溫感熔斷栓222，消防彈231溫感控頭分別感受到非常時溫度，或限力拉斷結122,132限力拉斷栓223，消防彈231拉啟閥門感受到因氣體14,24溫度升高而膨脹所形成的增大的壓力，限徑箍12,13，配重鏈22分別斷開，消防彈231閥門開啟時，徑向、軸向、中心消防系統分別從常時防備狀態轉換為非常時防備狀態。
(五)非常時防備狀態的消防技術原理非常時防備狀態的徑向消防系統不僅比常時防備狀態的徑向密封系統具有更大的徑向密封力，而且還可以在需受時形成粘接式密封。因此，它可以有效地扼制具有非常時溫度的被保護液體或其內部氣化形成的蒸汽從徑向密封間隙處沿軸向竄出。
非常時防備狀態的軸向消防系統比常時防備狀態的軸向密封系統，具有更大氣墊層儲氣空間。它可以容納具有非常時溫度的被保護液體內部或表面所產生的蒸汽和中心消防系統釋放的消防介質。因此，它有效地緩解徑向密封間隙處的軸向壓力增大幅度。同時，在滿儲狀態下，頂面21的軸向膨脹，可以將儲罐空容空間的殘餘空氣全部或大部分擠出儲罐，並封閉儲罐呼吸孔。
非常時防備狀態的中心消防系統所釋放出的消防介質，若是冷卻型消防介質(如乾冰)它在有效降低被保護液體，特別是其表面溫度過程中，吸收熱量形成的氣體，仍具有阻燃功能。因此，它在有效增加氣墊層的壓力後，使軸向消防系統的防護能力進一步增強。
本發明所提供浮頂裝備的工作原理如下一、載壓密封圈的延時起動裝備於儲罐內的浮頂的載壓密封圈，具有一種作用於儲罐內壁的徑向密封力。在向儲罐內輸入液體的初始階段，載在密封圈須在克服罐壁作用於載壓密封圈摩擦表面的最大靜摩擦力後才能以靜止狀態起動。因此，載壓密封圈有一個遲於液體表面、氣墊層和消防氣墊篷頂面上升的延時過程。在此期間，載壓密封圈所受浮力逐漸增大，載壓密封圈在沿軸向的浮力和逆軸向的靜摩擦力共同作用下，做出一個內緣逐漸略高於外緣的、由裡向外、自下而上的微量「外翻」動作。「外翻」動作使載奪體內腔氣體壓力的增加幅度得到控制，進而使靜摩擦力的增加幅度得到控制。「外翻」動作使載壓密封圈X段外緣與罐壁的間隙逐漸減小，Z段外緣與罐壁間隙逐漸增大，帶動Y段外緣的摩擦表面自下而上的微量「滾動」，「滾動」動作將載壓密封圈Y段外緣摩擦表面與儲罐內壁受力表面間的「剪切」式起動動作轉變為「滾動」式起動動作。從而使載壓密封圈完成起動動作所需要的軸向浮力增加量減小。
在載壓密封圈完成起動動作的瞬間，靜摩擦力消失，載壓密封圈在自身彈性力的作用下，「內翻」回來。此後，載壓密封圈僅需克服較小的動摩擦力即可隨液體表面上升。
二、適應具有錐變的儲罐的工作原理對縫焊接而線的圓柱形、直立式儲罐，普遍具有一種水平截面圓的面積、周長、半徑沿軸向逐漸減小的錐變。在載壓密封圈隨液面沿軸向上升的過程中，逆徑向擠壓力與徑向密封力同步增加，動摩擦力隨之增大，載壓密封圈克服逆軸向動摩擦力所需要的軸向浮力增大，液體淹沒載壓密封圈的體積增加。由於載壓密封圈可以在通軸向動摩擦力增加、軸向浮力增加過程中，產生內緣逐漸高於外緣的狀態變化，所以載壓密封圈在具有錐度的儲罐中運行過程中的徑向密封力變化幅度得到控制。
在載壓密封圈隨液面行至「上止點」時，X段外緣與罐壁間隙最小；行至「下止點」時，X段外緣與罐壁間隙最大。
三、適應具有階梯的儲罐的工作原理。
搭縫焊接而成的圓柱型、直立式儲罐，必然存在若干水平截面圓突然增大或減小一個儲罐壁厚的階梯。當載壓密封圈隨液體表面上升至階梯下時，X段外緣跨上階梯，Y段外緣上部長在階梯下，階梯角部對Y段外緣的壓力逐漸增大，液體對載壓密封圈的浮力逐漸增大，迫使載壓密封圈以階梯角部做支撐，「外翻」一家角度，「外翻」動作配合逐漸增大的軸向浮力使載壓密封圈經過一個暫短的「停滯」過程而跨上階梯。
在載壓密封圈上升或下降過程中遇「下階梯情況時，Y段外緣在載壓體內氣體膨脹力和載壓體彈性力的作用，使摩擦表面與儲罐內壁始終保持有壓接觸。
在載壓密封圈上或下階梯過程中，「外翻」或「內翻」動作使徑向密封力增大或減小的幅度得到緩解。從而使徑向效果不因階梯的存在而降低。
四、適應具有不柱度、傾斜度儲罐的工作原理大型、圓柱型、直立式儲罐，一般都存在一種穩定或不穩定的不柱度的傾斜度。當載壓密封圈隨液面行至儲罐內壁不圓的水平截面處時，儲罐內壁作用於載壓密封圈摩擦面的逆徑向擠壓力的增加量，以載壓密封圈內腔的氣體為媒體違背至逆徑向擠壓力減小的部位。因此，無論載壓密封圈外緣形狀隨儲罐內壁水平載面形狀如何變化，載壓密封圈周圈的徑向密封力始終是相等的，從而使密封效果始終處於平衡狀態。
五、抗常規炮火轟擊的自動消防原理
當液面以上罐身遭到常規炮火轟擊，使被保護液體洩漏，並在罐外，特別是儲罐外壁表面燃燒時，儲罐溫度大幅度升高，徑向消防系統首先進行非常時防備狀態，即載壓密封圈徑向密封力增大，甚至載壓密封圈摩擦表面熔化，粘結在儲罐內壁摩擦面，扼制被保護液體因溫度升高而產生的大量氣化物從徑向密封處竄出。當該氣化物進入氣墊層，使軸向，中心消防系統進入非常時防備狀態時，消防氣墊篷的頂面沿軸向膨脹，緩解了徑向密封處的軸向壓力。自動消防彈釋放冷卻型消防介質後，使被保護液體和氣墊層溫度降低。熱交換後的氣化物進入氣墊層，補充了氣墊層壓力，增加了氣墊層的防護能力。這樣便有效消除了被保護液體在儲罐內燃燒式爆炸的可能性。
當液面以上罐身或罐頂遭到常規炮火轟擊，高溫彈頭射入被保護液體時，由於儲罐內不存在可燃混合氣體，彈尾真空帶也無法將所攜空氣穿過氣墊層而進入被保護液體，所以，直接引燃、引爆被保護液體的概率被大幅度降低。當高溫彈頭在被保護液體內的熱交換使液體溫度升高，並產生氣化物時，軸向、徑向、中心消防系統適時轉入非常時防備狀態。由於本發明所提供的浮頂裝備具有足夠的柔韌性，因此，它不會被瞬間局部氣化而產生的沿軸向衝擊力顛覆。
六、防止液體冒出的工作原理當遇誤操作超量輸入液體，導致浮頂行至儲罐柱身與罐頂結合部，載壓密封圈被罐頂邊緣卡住而無法上行情況時，由於載壓密封圈具有足夠的承壓能力，所以其下緣與內緣所隨的液體壓力可以從外緣與上緣傳遞互儲罐內壁和罐頂下部，使密封力同步增大。在液體繼續上升，並推動氣墊層與消防氣墊篷的頂面上升至緊貼儲罐頂時，消防氣勢篷的頂面將儲罐呼吸孔封閉。若繼續輸入液體，則氣墊層壓力逐漸升高，直到達到與輸液動力楊程相等時，液體表面不再上升。此時，儘管輸液動力繼續運轉，液體仍不會冒出，浮頂裝備也不會被損壞。
七、抽空液體時的自我保護原理當遇誤操作將罐內液體抽空(欲稱打空罐)情況時，由於氣墊層的氣體被吸入離心泵葉輪室後，即可使葉輪空轉，從而使浮頂裝備得到保護。
本發明比照先有技術，具有以下顯著特徵。
一、徑向密封體具有足夠的彈性密封力先有技術以實心密封圈或單層密封舌或內腔灌有某種液體的載液密封圈做為徑向密封體，是一種控制密封間隙型的徑向密封方式。
本發明則以可調節徑向彈性密封力的載有非助燃類氣體的載壓密封圈做為徑向密封體。它是一種高級的、控制密封壓力型的徑向密封方式。
二、軸向密封體具有足夠的柔韌性先有技術均以由某種硬質材料製造的浮頂主面做為軸向密封體，屬於硬型軸向密封方式。
本發明則以罩有陰燃氣體墊層的、掛有消防箱的消防氣墊篷做為軸向密封體，是一種高級的、軟型軸向密封方式。
三、徑、軸向密封體的工作過程互不幹擾先有按術裝備是一種蓋式裝備，它的徑、軸向密封體在工作過程中相互幹擾。
本發明所提供的消防氣墊篷具有足夠的柔韌性，它不僅可以相對於載壓密封圈做出凸起式凹陷的動作，而且可以隨具有足夠彈性的載壓密封圈的水平形變而變形。顯然，徑向密封體可以不受軸向密封體約束力幹擾地完成延時起動、跨躍階梯、經過不圓截面等技術動作。軸向密封體也可以不受徑向密封體限制力制約地完成防止液體冒出和打空罐時的自我保護等技術動作。因此，本發明所提供的浮頂是一種軟篷式裝備。
四、將消防介質長期置備於被保護液體表面先有技術的消防方式，僅限於抑制被保護液體蒸發的低級防備方式。
本發明所提供的將消防介質長期置備幹被保護液體表面的消防方式，是一種在遇特殊情況時，可以主動實施消防措施的高級防備方式。
本發明所提供的消防方法，將包括①感應時間②消防設備起動時間③消防介質到達液體表面的運行時間④消防介質敷滿被保護液體表面的擴散時間等綜合性消防介南起動時間降為零值。
顯然，這種無起動時間的消防方法，是一種最高級的針對儲儲罐內易燃、易爆液體的消防方法。
顯而易見，本發明具有如下優點一、設計方面本發明需測量出儲罐或儲罐群代表罐的最大、最小水平截面周長與平均壁厚，即可取得滿足製做或批量製做要求的設計參數。
二、製做方面本發明僅需裁剪、縫接、粘結等工序，即可製做出便於摺疊、運輸、安裝的輕體裝備。
三、安裝方面本發明可以不受儲罐是否儲有液體的限制而進行安裝。安裝過程權需投放裝備和充入氣體。
四、使用方面充有非助然類氣體的載壓密封圈、罩有阻燃類氣體的消防氣墊篷與載有消防彈的消防箱，是三套相對獨立的漂浮系統與消防系統。其中任何一套系統均可相對獨立地完成其功能。
五、維修方面發現故障或工作事故後，僅需放掉氣體，即可方便的將裝備取出維修。維修過程通常僅需「堵漏」或更換附件。
附圖一浮頂裝備構造示意圖附圖二浮頂裝備組裝示意圖附圖三浮頂裝備的工作狀態示意圖附圖四要求狀態、基準狀態、工作狀態下的載壓密封圖縱剖面示意中
1載壓密封圖；11載壓體；12上層限徑箍；121溫感熔斷結；122限力拉斷結；123組合連接器；13下層限徑箍；131溫感熔斷結；132限力拉斷結；133組合連接器；14非助燃類氣體15載壓體充放氣閥門2消防氣墊篷；21頂面；22配重鏈；221溫感熔斷栓；222限力拉斷檢；223氣墊厚度檢栓；23消防箱；231消防彈；24陰燃類氣體；25氣墊充氣閥門3儲罐；31儲罐呼吸孔；32儲罐內壁；33被保護液體表面。
權利要求
1．一種由載壓密封圈、消防氣墊篷，以及視情況而選擇的附件組成的浮頂。
2．權力要求1中所述載壓密封圈是一種由載壓體、限徑箍、非助燃類氣體、充、放氣閥門、以及視情況而選擇的附件組成的徑向密封體。
3．權力要求2中所述載壓體是一種由軟質、不透氣材料製成的、帶有充、放氣閥門的空腔環形圈。從上述充、放氣閥門向上述空腔內充入氣體，可以使以述環形圈膨脹至要求狀態。
4．權力要求2中所述限徑箍，是一種由串聯式連接著溫感深斷結、限力拉斷結、組合連接器的繩或帶圍成的環形箍。
5．權力要求4中所述限徑箍的周長，小於權力要求3中所述載壓體充入氣體後的外緣周長，大於其內緣周長，並可在該範圍內調節。
6．權力要求1中所述消防氣墊篷，是一種由頂面、配重鏈、載有消防彈的消防箱、陰燃類氣體、氣墊充氣閥門、以及視情況而選擇的附件組成的軸向密封體。
7．權力要求6中所述頂面，是一種由單層、軟抽、不透氣材料製成的球冠狀物體。它的邊緣與權力要求3中所述載壓體的內緣無透氣縫隙的粘接或同體製做。
8．權力要求6中所述配重鏈，是一種由串聯式連接著溫感熔斷栓、限力拉斷栓、氣墊厚度栓的繩或帶連成的鏈。它的上端與權力要求7中所述頂面連接，下端與權力要求6中所述消防箱連接。
9．一種將消防介質長期置備於液體儲存罐內的液體表面的消防方法。它以權力要求1或2中所述載壓密封圈的內緣為邊牆，以權力要求7中所述頂面為頂，以上述液體表面為底，構成一個儲存上述消防介質的容器。
全文摘要
適用於圓柱型直立式液體儲存罐的綜合防護裝備。以套裝有密封力調節箍的、充入適量氣體後具有彈性密封力的載壓密封圈做為徑向密封體,以罩有阻燃氣體墊層的、由軟質塗膠織物類材料製成的消防氣墊篷做為軸向密封體。它在巧妙彌補了技術裝備對具有錐度、階梯、不柱度、傾斜度的儲罐無法適應等嚴重缺陷的同時,有效克服了先有技術的缺陷,實現了抑制儲罐內液體蒸發現象,將消防介質長期置備了被保護液體表面的消防方法。
文檔編號F17C13/06GK1215817SQ97119189
公開日1999年5月5日 申請日期1997年10月28日 優先權日1997年10月28日
發明者孫強 申請人:孫強