多層安全高壓儲氣缸的製作方法

2023-09-24 01:29:10 4

專利名稱：多層安全高壓儲氣缸的製作方法
技術領域：
本發明是利用壓差原理設計出的一種多層安全儲存高壓氣體的裝置。
目前儲存高壓氣體的裝置有氧氣瓶、氮氣瓶、燃氣罐等。為了這些高壓儲氣缸具有很好的安全性，缸體壁需要很厚，使缸體很重。在運輸時為了安全，這些儲氣缸往往不能滿負荷裝高壓氣體。利用很重的儲氣缸卻不能裝更多的高壓氣體，使資源未能得到很好的利用。人們正在研製更可靠的材料做高壓儲氣缸，但由於焊接、材料成本等問題，很難推廣使用。針對上述問題，為了安全高效地運載和使用高壓氣體，根據壓差原理，採用高壓保護層的方法，發明出多層安全高壓儲氣缸。
在使用高壓儲氣缸中的氣體時，一般不需要很高的氣壓，通常要經過減壓閥減壓處理，使氣壓降至所需要的氣壓範圍。而儲氣缸氣壓較低時裝載的氣體少，現在一般的高壓儲氣缸充入30MP氣壓的氣體時在運輸和使用時都很危險。為了使儲氣缸能夠儲存較高氣壓的氣體，又保證其可靠安全，因此發明了多層結構的安全高壓儲氣缸。如圖(1)所示，為裡外三層儲氣缸，最裡面的是儲氣缸1；中間是儲氣缸2；外面是儲氣缸3。
儲氣缸1外有橡膠等材料製作的彈性支架12可以固定在儲氣缸2的中間；儲氣缸2外的彈性支架11可以使儲氣缸2固定在儲氣缸3的中間。儲氣缸1與儲氣缸2的間隙較小，作為儲氣缸1的高壓保護層用。這種高壓保護層可以再加一層或多層，這就需要多加一個或多個儲氣缸，利用這種方法根據實際需要來確定加幾層高壓保護層。在此以三層儲氣缸為例來說明此項發明的原理結構。
所充氣體經過氣閥6通過與儲氣缸1相通的高壓管道8向儲氣缸1中充氣。儲氣缸1和2上分別裝有單向導通的減壓閥4和5。當儲氣缸1中所充的氣體氣壓達到一定值時，儲氣缸1的減壓閥4被打開向儲氣缸2中充氣；儲氣缸2中的氣壓達到一定值時，儲氣缸2的減壓閥5被打開向儲氣缸3中充氣。儲氣缸3中氣體的氣壓由氣壓表10檢測，當氣壓表10檢測儲氣缸3中的氣壓達到規定值時就停止充氣。此時三個儲氣缸就充滿了不同氣壓的氣體。
若將減壓閥4和5做成減壓壓差都為15MP時，則儲氣缸1與儲氣缸2所儲存氣體的氣壓差就為15MP；儲氣缸2與儲氣缸3的壓差也是15MP。即儲氣缸1和2的承受氣壓的能力要大於15MP，而此時儲氣缸1所儲存的氣體的氣壓可以達到30MP。如果儲氣缸3能夠儲存5MP氣壓的氣體，那麼儲氣缸1充氣至35MP時，儲氣缸2的氣壓為20MP，儲氣缸3儲存氣體的氣壓才能達到5MP。如果所儲存的氣體為無公害氣體，如氧氣、氮氣等，可以在儲氣缸3上裝一個安全的減壓閥18。如果儲氣缸3能夠承受的氣壓大於5MP，那麼將減壓閥18做成減壓差為5MP。當儲氣缸3的氣壓超過5MP時，儲氣缸3中的氣體將通過安全減壓閥18自動洩出，從而確保此多層儲氣缸的安全。
減壓閥4、5及18的原理結構如圖(2)或(3)所示。圖(2)是用活塞結構，在減壓閥體13中裝有氣門活塞15、減壓彈簧16和密封墊17。圖(3)是彈簧片結構，在減壓閥體13中裝有剛性彈簧片19、支柱20和密封墊17。當充入的氣體壓強達到一定值時，將推動活塞15或剛性彈簧片19打開減壓閥，氣體將充入氣壓低的儲氣缸中。如果高氣壓和低氣壓氣體接觸活塞15或彈片19兩面的面積分別為S1和S2；彈簧16或彈簧片19的彈力為F時，則P1·S1＝P2·S2+F (P1為高壓氣體的壓強；P2為低壓氣體的壓強)。當高壓與低壓氣體的壓差P＝15MP時，則P＝P1-P2＝15MP。
因此F＝15MP·(S2-S1)若低壓氣體為空氣大氣壓強時，則P2≈0；此時F＝P1·S1。對於減壓閥18儲存的氣壓P1＝5MP；F＝5MP·S1。由於高低壓氣體接觸活塞15或彈簧片19兩面的面積S1和S2在加工時是已確定的，因此可以計算出所需彈簧16或彈簧片19彈力的大小。
為確保給多層儲氣缸充氣時的安全，減壓閥18的氣流量大於減壓閥5的氣流量；減壓閥5的氣流量大於減壓閥4的氣流量；減壓閥4的氣流量大於氣閥6的氣流量，使充氣時多層儲氣缸間氣體流通順暢，無阻滯情況發生。
在儲氣缸1上裝有檢測氣壓的氣壓表7，當氣壓表與裝在儲氣缸3上的氣壓表10的壓差不大於某一定值時，就可以確保儲有高壓氣體的儲氣缸1和2的安全。例如儲氣缸1和2承受氣壓的能力都大於15MP時，只要氣壓表7與氣壓表10的壓差值小於30MP，那麼儲氣缸1和2就處於安全狀態。由於有氣壓表7和10的實時檢測儲氣缸1和3的氣壓，同時還檢測儲氣缸1與儲氣缸3的壓差，從而確保了多層儲氣缸的安全。
在實際使用多層安全儲氣缸時，有可能氣壓表出現故障。例如氣壓表10被損壞其指針不動，但是檢測儲氣缸1的氣壓表7與氣壓表10的差值只要小於30MP，多層儲氣缸就仍處於安全狀態。如果氣壓表7被損壞，在給多層儲氣缸充氣時就能夠被發現，因此就可以避免事故的發生。同時儲氣缸3裝有安全減壓閥18，當儲氣缸3中的氣壓超過規定值時就自動洩氣。此項發明是將高壓儲氣缸的安全性經過多層結構變為低壓儲氣缸的安全性，並在低壓儲氣缸3上安裝安全洩壓的減壓閥18，確保多層儲氣缸的安全運輸和使用。
在使用多層安全儲氣缸中的氣體時，主要是儲氣缸1中儲存的氣體。可以通過連通儲氣缸1的高壓管8打開氣閥6使用儲氣缸1中的氣體。當儲氣缸1中的氣體使用完後，可以打開氣閥9使用儲氣缸3中的氣體。當儲氣缸2與儲氣缸3的壓差大於15MP時，儲氣缸2中的氣體就會充進儲氣缸3中，最終儲氣缸2中的氣壓降至15MP時，儲氣缸2中的氣體就不再流出。儲氣缸2始終保留15MP氣壓的氣體，即儲氣缸2是起高壓保護作用的，儲氣缸2中的氣體不被使用。因此為減少浪費，儲氣缸2與儲氣缸1的間隙較小，使儲氣缸2中儲存氣體的容積較小。儲氣缸3的容積要比儲氣缸2的容積大得多一些，使裡面的高壓儲氣缸2出現意外時得到釋放和緩衝，不至於發生危險。當儲氣缸1中的氣體使用完後，儲氣缸2中的高壓氣體的壓力是向裡，對外無任何危險。這種使用多層儲氣缸氣體的方法更加確保了此項發明的安全性。
在製作多層儲氣缸時，首先製作好儲氣缸1，並焊接上高壓管8和減壓閥4，在儲氣缸1的四周安裝好橡膠固定支架，從儲氣缸2的後部將儲氣缸1裝入儲氣缸2中；將儲氣缸2的底部扣蓋穿過高壓管8焊接封好，裝上減壓閥5，在儲氣缸2的四周裝上硬橡膠的固定支架，從儲氣缸3的底部裝進儲氣缸3中；最後將儲氣缸3底部的扣蓋穿過高壓管8焊接封好。當三個儲氣缸安裝好後，再安裝氣壓表7和氣閥6。當儲氣缸3上的氣壓表10、減壓閥18、氣閥9安裝好後，就可以通過氣閥6給多層儲氣缸充氣。當氣壓表10的值超過規定值時，減壓閥18應有氣洩出。無論減壓閥18是否洩氣，氣壓表7和氣壓表10的氣壓差值不能大於所設定的值，在此不能超過30MP。若超過30MP說明減壓閥4或5有問題，應停止充氣。利用這種方法可以對該多層儲氣缸進行質量檢測。所發明的多層儲氣缸在充氣時由於有壓差的檢測，確保了充氣時的安全。
該項發明能夠儲存較高氣壓的氣體。由於利用了壓差原理，各儲氣缸承受的氣壓被分解，使各儲氣缸的缸壁可以不必做的很厚，所用材料與現有的氧氣瓶或氮氣瓶的材料相同即可。整個多層儲氣缸的重量也較輕，且具有可靠的安全性。由於安裝了安全減壓閥18，該多層儲氣缸在運輸和使用上比現有的單層儲氣缸要更加安全、可靠，因此具有很好的推廣、使用價值。
權利要求
1.一種用於儲存高壓氣體的裝置由多層儲氣缸組成；圖(1)為三層儲氣缸，分別為儲氣缸1、儲氣缸2及儲氣缸3；各儲氣缸分別裝有減壓閥4、5和18；各層儲氣缸間有固定的硬橡膠支架11和12；高壓管8連通最裡層的儲氣缸1；最裡層與最外層儲氣缸分別裝有氣壓表7和10。
2.根據權利要求1所述的減壓閥4、5和18其特徵在於裝有密封墊17、活塞15或剛性彈簧片19。
全文摘要
本發明是利用壓差原理設計出的一種多層安全儲存高壓氣體的裝置。該裝置採用多層儲氣缸結構,利用減壓閥,使各層儲氣缸儲存的氣體具有一定的壓差,靠內外壓力差來增大儲氣缸承受高氣壓的能力,使各層儲氣缸的缸壁可以減薄,以減少儲氣缸的質量。由於多層儲氣缸中間有高壓保護層,並有內外儲氣缸氣壓表檢測壓力和壓力差,因此確保此項發明在運輸和使用中的安全。該裝置具有重量輕、承受壓力高,並具有可靠的安全性,因此具有很好的推廣和使用價值。
文檔編號F17C1/00GK1368615SQ0110233
公開日2002年9月11日 申請日期2001年2月2日 優先權日2001年2月2日
發明者劉金剛 申請人:劉金剛