液压气体缓冲装置及带有该装置的煤气柜

摘要

本发明涉及一种液压气体缓冲装置及带有该装置的煤气柜，属于煤气柜领域。该液压气体缓冲装置中的液压机构主要由液压筒与活塞柱组成，活塞柱的活塞端伸入进液压筒内，活塞柱的柱体顶压端位于液压筒外，活塞柱的活塞端与液压筒配合形成的内腔中填充有液压液；气压机构主要由气缸筒以及气缸活塞组成，气缸活塞设置在气缸筒内并将气缸筒对应分隔成液压腔与气压腔两个腔体，液压腔内填充有液压液，气压腔内填充有压缩气体，其中气缸筒的液压腔通过连通管与液压筒的内腔相连通。该液压气体缓冲装置设置在煤气柜底部，解决了煤气柜活塞落底时对底部的冲击问题，保护了活塞，同时增加了活塞运行的有效行程。

说明书

技术领域

本发明属于煤气柜领域，具体涉及一种液压气体缓冲装置及带有该装置的煤气柜。

背景技术

橡胶膜密封型煤气柜具有以下特点：首先，活塞运行速度快，通常5m/min，甚至有超过6m/min，故能适应大吞吐量的场合，这是稀油密封的煤气柜很难达到的。其次，其依靠橡胶膜密封，无需液体，更不需要水，是真正的干式气柜，尤其适用于北方地区。其三，这种煤气柜对煤气的含尘量不像稀油柜那么要求严格。第四，这种煤气柜承受的工况比稀油柜要高；在同样条件下，这种气柜可以节省一部分能量，有利于环保节能。

煤气柜活塞是煤气柜的心脏，为了避免活塞与底板发生碰撞，传统的橡胶膜煤气柜活塞落底后的情况如图1所示，这种传统煤气柜活塞落底是采用“提前停止出气，减速，缓慢落地”的方式。详细来说，当煤气柜活塞下降到全行程的10％左右时，关闭煤气进出口阀门，让煤气柜活塞停止在约10％的全行程位置。当需要进气时，再打开进出口阀门。如果活塞需要落地，将严格控制活塞的下降速度，从而让煤气柜活塞缓慢地降至底板。当活塞落底后，传统煤气柜的活塞板是落到拱形板上面的。

另外，部分传统橡胶膜密封煤气柜的活塞板没有骨架，为一个柔性板，而这种煤气柜的活塞运行速度却很快，可以超过5m/min，在这么快的运行速度下，如果没有相应保护措施，活塞落地时极有可能会损坏活塞板。传统的一段式煤气柜的活塞拱不是软皮拱，但其也是按照两段式气柜要求进行活塞缓慢下降，目的也是不让气柜活塞快速落底。

为了保护煤气柜，会特别控制容积大小。目前来看，这种措施对高炉煤气柜和焦炉煤气柜而言，那是得不偿失的，从柜容来说，按稀油密封煤气柜的正常容量，为保证橡胶模煤气柜的安全性，其至少有15％的行程不能/敢用，而橡胶膜煤气柜由于结构的原因，设备的高径很小，活塞行程本就不高，有15％的行程不能用，会造成极大浪费。在此基础上加上保安容积，则有25％的行程不能用，十分可惜。

行业规范上规定的“最小贮量不应小于20％”指的是“在活塞落底之后准备长期停柜时预留的空间”。这个20％空间主要是防止天气变化，煤气柜内气体温度下降后造成容积减少，活塞下降造成活塞下部形成负压。但活塞在正常运行时，我们希望活塞能在全部行程范围内运行，这样的煤气柜才具有较大的调节能力。只有在需要活塞落底检修时，才保留残余20％的空间；而此时的“残余20％的空间”里已经不是煤气了。如果完全停柜，“残余20％的空间”就更不需要了，此时活塞下部的放散均开启，与大气连通。

目前不管是哪种煤气柜，在活塞下部或者煤气柜的活塞落底支架处，都没有考虑活塞落底缓冲装置，如果活塞按照正常的运行速度直接落底，活塞完全可能因为与底部冲击而让气柜活塞损坏。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种液压气体缓冲装置及带有该装置的煤气柜，通过缓冲装置，使得煤气柜活塞可直接落底于下方的活塞落底支架顶端面处，不仅能保护活塞在工作行程中的安全，还能增加煤气柜活塞的可使用行程。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种液压气体缓冲装置，包括气压机构、液压机构以及连通管；其中液压机构主要由液压筒与活塞柱组成，活塞柱的活塞端伸入进液压筒内，活塞柱的柱体顶压端位于液压筒外，活塞柱的活塞端与液压筒配合形成的内腔中填充有液压液；气压机构主要由气缸筒以及气缸活塞组成，气缸活塞设置在气缸筒内并将气缸筒对应分隔成液压腔与气压腔两个腔体，液压腔内填充有液压液，气压腔内填充有压缩气体，其中气缸筒的液压腔通过连通管与液压筒的内腔相连通。

进一步，连通管与气缸筒的液压腔的连接处设有阀门，连通管与液压筒的内腔的连接处也设有阀门。

进一步，气缸筒的液压腔上设有排液阀门，液压筒的内腔上也设有排液阀门。

进一步，气缸筒的气压腔端头处设有气缸封板，气缸封板上设有放空阀。

一种煤气柜，包括如上述的液压气体缓冲装置，其中液压机构设置在煤气柜筒体内、且液压机构的活塞柱柱体顶压端端面与活塞固定配置的底面相对应，气压机构通过穿过煤气柜筒体的连通管设置在煤气柜筒体外；液压气体缓冲装置的初始状态为：液压机构中的液压液与气压机构中的液压液为平衡状态，且气压机构中气压腔内的气体压力与煤气柜活塞下方的煤气压力相等。

进一步，液压气体缓冲装置有若干组，绕煤气柜筒体周向均匀布置。

进一步，液压机构的活塞柱柱体顶压端端面在初始状态时高于活塞落底支架的顶端面，且液压机构的活塞柱被煤气柜活塞下压后、其活塞柱的柱体顶压端端面不高出活塞落底支架的顶端面。

本发明的有益效果在于：

(1)通过液压气体缓冲装置解决了煤气柜活塞落底时对底部的冲击问题，故没有必要在活塞下降时留出10％～15％的保安行程。在活塞落底过程中，由于有液压气体缓冲装置的保护，避免了活塞对煤气柜底部的撞击，保护了活塞，提高了活塞的运行适应性以及煤气柜的寿命，同时增加了活塞运行的有效行程，扩大了煤气柜的使用容量。

(2)液压气体缓冲装置与煤气柜的活塞落底支架相互依存，当冲量减小之后，马上由活塞落底支架承受煤气柜活塞的静止载荷，在功能分开的基础上实现了功能的有机结合。

(3)液压气体缓冲装置中，连通管贯穿煤气柜筒体内外部，设置在煤气柜筒体外的气压机构可以灵活布置。整个装置组成简单，成本低廉。

(4)本方案不仅适用于橡胶膜密封的煤气柜上，也可以用于其他密封形式煤气柜上。橡胶膜密封的煤气柜包括一段式橡胶膜密封煤气柜以及两段式橡胶膜密封煤气柜。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为传统橡胶膜密封型煤气柜示意图；

图2为带有液压气体缓冲装置的橡胶膜密封型煤气柜示意图(活塞未落底状态)；

图3为图2的Ⅰ部放大图；

图4为多组液压气体缓冲装置绕柜体周向设置的示意图；

图5为带有液压气体缓冲装置的橡胶膜密封型煤气柜示意图(活塞落底状态)；

图6为图5的Ⅱ部放大图。

附图标记：

气压机构1、液压机构2、连通管3、阀门4a、阀门4b、排液阀门5a、排液阀门5b、气缸封板6、放空阀7、煤气柜筒体8、活塞固定配置9、煤气柜活塞10、活塞落底支架11、煤气柜进出口管12；

液压机构中：液压筒201、活塞柱202、内腔A；

气压机构中：气缸筒101、气缸活塞102、液压腔B、气压腔C；

煤气柜活塞下方的煤气压力P1、气压腔内的气体压力P2。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，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的具体含义。

请参阅图2～图6，该液压气体缓冲装置(详见图3与图6)包括气压机构1、液压机构2以及连通管3；其中液压机构2主要由液压筒201与活塞柱202组成，活塞柱202的活塞端伸入进液压筒201内，活塞柱202的柱体顶压端位于液压筒201外，活塞柱202的活塞端与液压筒配合形成的内腔A中填充有液压液；气压机构1主要由气缸筒101以及气缸活塞102组成，气缸活塞102设置在气缸筒101内并将气缸筒101对应分隔成液压腔B与气压腔C两个腔体，液压腔B内填充有液压液，气压腔内C填充有压缩气体，其中气缸筒101的液压腔B通过连通管3与液压筒201的内腔相A连通。

具体的，连通管3与气缸筒101的液压腔B的连接处设有阀门4b，连通管3与液压筒201的内腔A的连接处设有阀门4a。气缸筒101的液压腔B上设有排液阀门5b，液压筒201的内腔A上设有排液阀门5a。气缸筒101的气压腔C端头处设有气缸封板6，气缸封板6上设有放空阀7。

一种带有液压气体缓冲装置的煤气柜，见图2、图4及图5。该煤气柜是在常规煤气柜的基础上增设了上述的液压气体缓冲装置。这里的常规煤气柜可以是橡胶膜密封的煤气柜，也可以其他密封形式煤气柜，故煤气柜的结构组成为现有技术，此处不再赘述。液压气体缓冲装置在常规煤气柜上的设置形式具体为：液压机构2设置在煤气柜筒体8内、且液压机构2的活塞柱202柱体顶压端端面与活塞固定配置9的底面相对应，气压机构1通过穿过煤气柜筒体8的连通管3设置在煤气柜筒体8外。该液压气体缓冲装置的初始状态应满足：液压机构2中的液压液与气压机构1中的液压液为平衡状态，即气压机构1中的气缸活塞102与液压机构2中的活塞柱202活塞端达到平衡；气压机构1中气压腔内的气体压力P2与煤气柜活塞10下方的煤气压力P1相等。

优选的，液压气体缓冲装置有若干组(不少于4组)，多组液压气体缓冲装置绕煤气柜筒体周向均匀布置，见图4。

设置时，液压机构2的活塞柱202柱体顶压端端面在初始状态时高于煤气柜的活塞落底支架11的顶端面，且液压机构2的活塞柱202被煤气柜活塞下压后、其活塞柱202的柱体顶压端端面不高出活塞落底支架11的顶端面。当煤气柜活塞10向下运行时，先借助液压气体缓冲装置消除/减去大部分冲力，当冲力被减去之后，煤气柜活塞10可以落到活塞落底支架11上，此时，打开放空阀7进行泄压，可双倍保证安全性。

当煤气柜活塞未落在/离开活塞落底支架11时，见图2至图4，煤气柜底部的液压气体缓冲装置中的内腔A和液压腔B中的液体为平衡状态，也就是两边的活塞柱202、气缸活塞102达到平衡。煤气柜活塞下方的煤气压力P1和气压腔内的气体压力P2压力相等。

活塞下落至活塞落底支架11的过程，见图2、图3、图5及图6，煤气柜活塞10先下落到活塞柱202的初始位置h1(此时气缸筒101中气缸活塞102隔离出的气压腔C高度为H1)后继续向下运行，该过程中，煤气柜活塞10带动推动液压机构2中的活塞柱202，进而推动内腔A中的液压液使其通过连通管3传递到气缸筒101的液压腔B中，液压腔B中的液压液推动气缸活塞102，气缸活塞102压缩气压腔C中的气体，通过压缩气压腔内的气体压力p2上升，当气压腔内的气体压力p2再次达到平衡活塞压力时(此时气压腔C高度由H1到H2)，气缸活塞102不再运行。通过计算，可以计算出气压腔C中p2的大小，两边压力缸(即液压筒201与气缸筒101)的口径是不一样的。

本方案中，液压气体缓冲装置与煤气柜的活塞落底支架11相互依存，液压气体缓冲装置主要作用是缓解煤气柜活塞下降时的冲量，当冲量减小之后，马上由活塞落底支架11承受煤气柜活塞10的静止载荷，在功能分开的基础上实现了功能的有机结合。

优选的，排液阀门5a、排液阀门5b以及放空阀7可与煤气柜进出口管12的阀门配套控制，效果更好。

需要说明的是：连通管贯穿煤气柜筒体8内外部，设置在煤气柜筒体外的气压机构1可以灵活布置。本装置不仅可以用于橡胶膜密封的煤气柜上，也可以用于其他密封形式煤气柜上。橡胶膜密封的煤气柜包括一段式橡胶膜密封煤气柜以及两段式橡胶膜密封煤气柜。液压液优选防冻液，压缩气体可以采用空气，整个装置组成简单，成本低廉。

以一个13.5万立方米的气柜为例，该气柜直径61.8米，活塞行程为45.010米，橡胶膜长度为活塞行程的一半，即22.505米。如果有20％的空间不允许使用，即有9.002米的行程不能用，故只有75％的空间可以用，活塞可用行程只有33.7575米。在今天到处都需要节能的大环境下，能尽可能的挖掘这25％的容量，效果非常可观。

煤气柜活塞在下降时，其下降动力为活塞下面的气体压力差。工程设计时，该压力波动的压差是0.15kPa～0.5kPa，按直径61.8m的工程实例计算，则活塞向下的重力差为45吨～150吨。煤气柜活塞向下运行的速度最大不超过6m/min，活塞对底部的冲量是从速度6m/min到0m/min所产生的冲量，这个冲量与6m/min降到0m/min所需时间和距离有关。

现有的煤气柜活塞下方没有为活塞下降到底部设计缓冲落底装置。因为没有设置缓冲落底装置，所以为了保护煤气柜活塞，只有在运行时控制煤气进出口，当活塞下降到距离落底时还有10％行程时就关闭出口阀门，让活塞不再继续下落，这就是煤气柜下行的有效行程浪费10％的原因。本方案解决了煤气柜活塞落底时对底部的冲击问题，故没有必要在活塞下降时留出10％～15％的保安行程。在活塞落底过程中，由于有液压气体缓冲装置的保护，避免了活塞对煤气柜底部的撞击，保护了活塞，同时增加了活塞运行的有效行程。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。