专利名称：多层安全高压储气缸的制作方法
技术领域：
本发明是利用压差原理设计出的一种多层安全储存高压气体的装置。
目前储存高压气体的装置有氧气瓶、氮气瓶、燃气罐等。为了这些高压储气缸具有很好的安全性，缸体壁需要很厚，使缸体很重。在运输时为了安全，这些储气缸往往不能满负荷装高压气体。利用很重的储气缸却不能装更多的高压气体，使资源未能得到很好的利用。人们正在研制更可靠的材料做高压储气缸，但由于焊接、材料成本等问题，很难推广使用。针对上述问题，为了安全高效地运载和使用高压气体，根据压差原理，采用高压保护层的方法，发明出多层安全高压储气缸。
在使用高压储气缸中的气体时，一般不需要很高的气压，通常要经过减压阀减压处理，使气压降至所需要的气压范围。而储气缸气压较低时装载的气体少，现在一般的高压储气缸充入30MP气压的气体时在运输和使用时都很危险。为了使储气缸能够储存较高气压的气体，又保证其可靠安全，因此发明了多层结构的安全高压储气缸。如图(1)所示，为里外三层储气缸，最里面的是储气缸1；中间是储气缸2；外面是储气缸3。
储气缸1外有橡胶等材料制作的弹性支架12可以固定在储气缸2的中间；储气缸2外的弹性支架11可以使储气缸2固定在储气缸3的中间。储气缸1与储气缸2的间隙较小，作为储气缸1的高压保护层用。这种高压保护层可以再加一层或多层，这就需要多加一个或多个储气缸，利用这种方法根据实际需要来确定加几层高压保护层。在此以三层储气缸为例来说明此项发明的原理结构。
所充气体经过气阀6通过与储气缸1相通的高压管道8向储气缸1中充气。储气缸1和2上分别装有单向导通的减压阀4和5。当储气缸1中所充的气体气压达到一定值时，储气缸1的减压阀4被打开向储气缸2中充气；储气缸2中的气压达到一定值时，储气缸2的减压阀5被打开向储气缸3中充气。储气缸3中气体的气压由气压表10检测，当气压表10检测储气缸3中的气压达到规定值时就停止充气。此时三个储气缸就充满了不同气压的气体。
若将减压阀4和5做成减压压差都为15MP时，则储气缸1与储气缸2所储存气体的气压差就为15MP；储气缸2与储气缸3的压差也是15MP。即储气缸1和2的承受气压的能力要大于15MP，而此时储气缸1所储存的气体的气压可以达到30MP。如果储气缸3能够储存5MP气压的气体，那么储气缸1充气至35MP时，储气缸2的气压为20MP，储气缸3储存气体的气压才能达到5MP。如果所储存的气体为无公害气体，如氧气、氮气等，可以在储气缸3上装一个安全的减压阀18。如果储气缸3能够承受的气压大于5MP，那么将减压阀18做成减压差为5MP。当储气缸3的气压超过5MP时，储气缸3中的气体将通过安全减压阀18自动泄出，从而确保此多层储气缸的安全。
减压阀4、5及18的原理结构如图(2)或(3)所示。图(2)是用活塞结构，在减压阀体13中装有气门活塞15、减压弹簧16和密封垫17。图(3)是弹簧片结构，在减压阀体13中装有刚性弹簧片19、支柱20和密封垫17。当充入的气体压强达到一定值时，将推动活塞15或刚性弹簧片19打开减压阀，气体将充入气压低的储气缸中。如果高气压和低气压气体接触活塞15或弹片19两面的面积分别为S1和S2；弹簧16或弹簧片19的弹力为F时，则P1·S1＝P2·S2+F (P1为高压气体的压强；P2为低压气体的压强)。当高压与低压气体的压差P＝15MP时，则P＝P1-P2＝15MP。
因此F＝15MP·(S2-S1)若低压气体为空气大气压强时，则P2≈0；此时F＝P1·S1。对于减压阀18储存的气压P1＝5MP；F＝5MP·S1。由于高低压气体接触活塞15或弹簧片19两面的面积S1和S2在加工时是已确定的，因此可以计算出所需弹簧16或弹簧片19弹力的大小。
为确保给多层储气缸充气时的安全，减压阀18的气流量大于减压阀5的气流量；减压阀5的气流量大于减压阀4的气流量；减压阀4的气流量大于气阀6的气流量，使充气时多层储气缸间气体流通顺畅，无阻滞情况发生。
在储气缸1上装有检测气压的气压表7，当气压表与装在储气缸3上的气压表10的压差不大于某一定值时，就可以确保储有高压气体的储气缸1和2的安全。例如储气缸1和2承受气压的能力都大于15MP时，只要气压表7与气压表10的压差值小于30MP，那么储气缸1和2就处于安全状态。由于有气压表7和10的实时检测储气缸1和3的气压，同时还检测储气缸1与储气缸3的压差，从而确保了多层储气缸的安全。
在实际使用多层安全储气缸时，有可能气压表出现故障。例如气压表10被损坏其指针不动，但是检测储气缸1的气压表7与气压表10的差值只要小于30MP，多层储气缸就仍处于安全状态。如果气压表7被损坏，在给多层储气缸充气时就能够被发现，因此就可以避免事故的发生。同时储气缸3装有安全减压阀18，当储气缸3中的气压超过规定值时就自动泄气。此项发明是将高压储气缸的安全性经过多层结构变为低压储气缸的安全性，并在低压储气缸3上安装安全泄压的减压阀18，确保多层储气缸的安全运输和使用。
在使用多层安全储气缸中的气体时，主要是储气缸1中储存的气体。可以通过连通储气缸1的高压管8打开气阀6使用储气缸1中的气体。当储气缸1中的气体使用完后，可以打开气阀9使用储气缸3中的气体。当储气缸2与储气缸3的压差大于15MP时，储气缸2中的气体就会充进储气缸3中，最终储气缸2中的气压降至15MP时，储气缸2中的气体就不再流出。储气缸2始终保留15MP气压的气体，即储气缸2是起高压保护作用的，储气缸2中的气体不被使用。因此为减少浪费，储气缸2与储气缸1的间隙较小，使储气缸2中储存气体的容积较小。储气缸3的容积要比储气缸2的容积大得多一些，使里面的高压储气缸2出现意外时得到释放和缓冲，不至于发生危险。当储气缸1中的气体使用完后，储气缸2中的高压气体的压力是向里，对外无任何危险。这种使用多层储气缸气体的方法更加确保了此项发明的安全性。
在制作多层储气缸时，首先制作好储气缸1，并焊接上高压管8和减压阀4，在储气缸1的四周安装好橡胶固定支架，从储气缸2的后部将储气缸1装入储气缸2中；将储气缸2的底部扣盖穿过高压管8焊接封好，装上减压阀5，在储气缸2的四周装上硬橡胶的固定支架，从储气缸3的底部装进储气缸3中；最后将储气缸3底部的扣盖穿过高压管8焊接封好。当三个储气缸安装好后，再安装气压表7和气阀6。当储气缸3上的气压表10、减压阀18、气阀9安装好后，就可以通过气阀6给多层储气缸充气。当气压表10的值超过规定值时，减压阀18应有气泄出。无论减压阀18是否泄气，气压表7和气压表10的气压差值不能大于所设定的值，在此不能超过30MP。若超过30MP说明减压阀4或5有问题，应停止充气。利用这种方法可以对该多层储气缸进行质量检测。所发明的多层储气缸在充气时由于有压差的检测，确保了充气时的安全。
该项发明能够储存较高气压的气体。由于利用了压差原理，各储气缸承受的气压被分解，使各储气缸的缸壁可以不必做的很厚，所用材料与现有的氧气瓶或氮气瓶的材料相同即可。整个多层储气缸的重量也较轻，且具有可靠的安全性。由于安装了安全减压阀18，该多层储气缸在运输和使用上比现有的单层储气缸要更加安全、可靠，因此具有很好的推广、使用价值。
权利要求
1.一种用于储存高压气体的装置由多层储气缸组成；图(1)为三层储气缸，分别为储气缸1、储气缸2及储气缸3；各储气缸分别装有减压阀4、5和18；各层储气缸间有固定的硬橡胶支架11和12；高压管8连通最里层的储气缸1；最里层与最外层储气缸分别装有气压表7和10。
2.根据权利要求1所述的减压阀4、5和18其特征在于装有密封垫17、活塞15或刚性弹簧片19。
全文摘要
本发明是利用压差原理设计出的一种多层安全储存高压气体的装置。该装置采用多层储气缸结构,利用减压阀,使各层储气缸储存的气体具有一定的压差,靠内外压力差来增大储气缸承受高气压的能力,使各层储气缸的缸壁可以减薄,以减少储气缸的质量。由于多层储气缸中间有高压保护层,并有内外储气缸气压表检测压力和压力差,因此确保此项发明在运输和使用中的安全。该装置具有重量轻、承受压力高,并具有可靠的安全性,因此具有很好的推广和使用价值。
文档编号F17C1/00GK1368615SQ0110233
公开日2002年9月11日 申请日期2001年2月2日 优先权日2001年2月2日
发明者刘金刚 申请人:刘金刚