專利名稱：組合壓力容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓力容器，尤其是由分容器、引流管、匯流管以及平衡管、閥門等組成的組合壓力容器。
長期以來，在國內(nèi)外的各類大中型消防產(chǎn)品中普遍采用壓力容器作為滅火劑的貯存裝置，一般情況下其設(shè)計壓力在1MPa～15MPa之間，容積在10L～10000L之間。在我國，這些壓力容器主要是根據(jù)GB5099-85《鋼質(zhì)無縫氣瓶》或GB5100-85《鋼質(zhì)焊接氣瓶》設(shè)計制造的，也有少數(shù)是根據(jù)GB150-98《鋼制壓力容器》設(shè)計制造的，但在GB5099《鋼質(zhì)無縫氣瓶》和GB5100《鋼質(zhì)焊接氣瓶》的前言中都明確規(guī)定“本標(biāo)準(zhǔn)不適用于滅火用鋼瓶”。其他國家的情況也是如此。長期以來，由于國內(nèi)外一直缺乏消防專用壓力容器的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，整個行業(yè)一直使用這些“不適用”的普通壓力容器。由于普通壓力容器在設(shè)計壓力、容積和結(jié)構(gòu)等方面都不能滿足消防產(chǎn)品的特殊要求，整個消防行業(yè)在遷就使用這些“不適用”的壓力容器時，不得不以產(chǎn)品成本和工程造價的大幅度增加為代價，由此而導(dǎo)致的資源浪費在固定式二氧化碳自動滅火系統(tǒng)中表現(xiàn)得尤為突出。
自動滅火系統(tǒng)屬于大型消防設(shè)備，主要由自動控制和自動滅火兩部分組成，其自動滅火部分主要由瓶站、管網(wǎng)和噴頭組成。為了確保滅火成功，在消防工程的設(shè)計規(guī)范中，對瓶站中貯存裝置內(nèi)的滅火劑貯存量和貯存壓力都有嚴格的要求。在工程設(shè)計時，要根據(jù)具體工程的需要，嚴格按照相關(guān)規(guī)范的要求選配不同的瓶站、管網(wǎng)和噴頭，以確保系統(tǒng)的安全可靠。
目前應(yīng)用的固定式二氧化碳自動滅火系統(tǒng)有兩種，一種是高壓二氧化碳自動滅火系統(tǒng)(以下簡稱高壓系統(tǒng))，另一種是低壓二氧化碳自動滅火系統(tǒng)(以下簡稱低壓系統(tǒng))。高壓系統(tǒng)大多采用若干個70升的高壓氣瓶作為瓶站的貯存容器，在常溫(一般為0℃～49℃)狀態(tài)下貯存二氧化碳滅火劑，其貯存壓力一般在3MPa～15MPa之間；低壓系統(tǒng)大多采用一個或幾個容積為幾百升或幾千升的大容積低溫壓力容器作為瓶站的貯存容器，在低溫(一般為-22℃～-18℃)狀態(tài)下貯存二氧化碳滅火劑，其貯存壓力一般在1.8MPa～2.2MPa之間。
對于滅火系統(tǒng)而言，滅火劑的貯存量是確保滅火成功的前提。為此，在設(shè)計高壓系統(tǒng)時，首先要根據(jù)工程所需要的滅火劑數(shù)量和氣瓶容積來確定瓶站中應(yīng)配備的貯存容器的數(shù)量；然后再由貯存容器與容器閥組合成滅火劑貯存裝置，每個瓶站所配備的貯存裝置，少則幾個，多則上百個；最后還要按貯存裝置的數(shù)量為瓶站配備包括引流軟管、單向閥和稱重裝置在內(nèi)的其它附屬零部件。這樣一來，整個系統(tǒng)的造價就相當(dāng)高。為了降低該系統(tǒng)的造價，近年來又研制開發(fā)出了低壓系統(tǒng)。在設(shè)計低壓系統(tǒng)時，首先要根據(jù)工程所需要的滅火劑數(shù)量來選配瓶站中貯存容器的容積和數(shù)量；然后再由所選配的貯存容器與容器閥(在此又稱控制閥)組合成滅火劑的貯存裝置，每個瓶站一般只配備一個或幾個貯存裝置，但每個貯存裝置都要配備一套制冷裝置。
除滅火劑的貯存量外，滅火劑的貯存壓力也是確保滅火成功的關(guān)鍵因素之一。某一類滅火系統(tǒng)的貯存壓力是根據(jù)該類滅火系統(tǒng)使用的滅火劑(包括其驅(qū)動氣體)的物理性質(zhì)和消防工程的實際需要確定的。在消防工程中，當(dāng)噴嘴入口處壓力過低時，滅火系統(tǒng)將無法在規(guī)定的噴射時間內(nèi)完成滅火劑的噴射并確保滅火成功。在現(xiàn)有的低壓系統(tǒng)中，出于對容器成本的考慮，其貯存壓力設(shè)置得偏低，因此在管網(wǎng)阻力損失較大的工程中往往會出現(xiàn)噴嘴入口處壓力過低的情況。在這種情況下必須設(shè)法減小管網(wǎng)阻力損失以滿足相關(guān)規(guī)范的要求，如果采取了這個措施后，噴嘴入口處的壓力仍然無法滿足相關(guān)規(guī)范的要求，則必須改用高壓系統(tǒng)。
高壓系統(tǒng)的優(yōu)點是貯存容器的體積小，質(zhì)量容易控制，可以標(biāo)準(zhǔn)化和大批量生產(chǎn)，瓶站中貯存裝置的有效容積能夠與工程的實際需要相匹配。高壓系統(tǒng)的缺點是貯存容器的單個容積小、數(shù)量多，不僅每個貯存容器都要配備一個容器閥，而且要按貯存裝置的數(shù)量配備其它附屬零部件，從而導(dǎo)致系統(tǒng)的成本及工程的造價過高。
低壓系統(tǒng)的優(yōu)點是貯存容器的容積大，配置的控制閥數(shù)量少，并取消了瓶站中的全部附屬零部件，成本比高壓系統(tǒng)有所降低。低壓系統(tǒng)的缺點是受貯存容器成本的限制，滅火劑的貯存壓力設(shè)置得偏低，必須使用低溫壓力容器并要配備制冷裝置，另外，容器的容積規(guī)格少，瓶站中貯存裝置的有效容積不能與工程的實際需要相匹配，經(jīng)常造成有效容積的浪費，因而，系統(tǒng)的成本及工程的造價仍然偏高。
綜上所述，現(xiàn)有高壓系統(tǒng)和低壓系統(tǒng)正是由于在各自的貯存裝置中所采用的壓力容器不同，才具有了不同的優(yōu)缺點。多年來國內(nèi)外的技術(shù)人員一直嘗試著把這兩種系統(tǒng)的優(yōu)點結(jié)合起來，即在經(jīng)濟性的前提下，設(shè)計出一種具有不同壓力級別且容積規(guī)格多，可以滿足各類大中型消防產(chǎn)品需要的專用壓力容器。這一設(shè)想之所以一直未能實現(xiàn)，其根本原因在于一方面，在其它條件(包括容器的高度)都相同的情況下，無論是容器設(shè)計壓力的提高還是容器容積的增大，傳統(tǒng)壓力容器的成本都會明顯上升；另一方面，現(xiàn)有的任何一種壓力容器的容積都是不可能改變的。
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種新型的組合壓力容器，不僅其設(shè)計壓力能夠完全滿足各類大中型消防產(chǎn)品的使用要求，其容積能夠根據(jù)實際需要進行任意調(diào)整，而且它還能夠較大幅度地降低消防產(chǎn)品成本及消防工程的造價。
為完成上述任務(wù)，本發(fā)明的解決方案是先把大容積容器分解成若干個獨立的小容積分容器，再采用并聯(lián)的方式將分解后的分容器組合成一個總?cè)萜?。上述分解和組合過程雖然不能直接改變壓力容器的直徑同壁厚和容積之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，卻引進了分容器、分容器數(shù)量和總?cè)萜鬟@樣三個新概念，并將總?cè)萜鞯脑O(shè)計壓力轉(zhuǎn)換成為分容器的設(shè)計壓力，即P1=P2(式中P1-總?cè)萜鞯脑O(shè)計壓力、P2-分容器的設(shè)計壓力)，同時取消了總?cè)萜鞯闹睆胶捅诤?，并代之以分容器的直徑和壁厚。首先，通過上述分解、組合與轉(zhuǎn)換，分容器的直徑范圍被大幅度地縮小，使分容器(即組合壓力容器)的設(shè)計壓力得以大幅度提高，并達到了能夠完全滿足各類大中型消防產(chǎn)品使用要求的目標(biāo)，同時，在容積一定的情況下，分容器直徑范圍的大幅度縮小，使分容器的壁厚隨之相應(yīng)減小，從而合理地解決了組合壓力容器設(shè)計壓力與成本之間的矛盾。其次，在組合壓力容器中，由于總?cè)萜鞯娜莘e等于各個分容器的容積之和，即V1=nV2(式中V1-總?cè)萜鞯娜莘e、n-組成總?cè)萜鞯姆秩萜鲾?shù)量、V2-分容器的容積)，所以對組合壓力容器容積的調(diào)整可以通過增減分容器數(shù)量的方法來實現(xiàn)，同時，對分容器的直徑、壁厚和容積還可以在充分考慮成本因素的基礎(chǔ)上進行優(yōu)化設(shè)計，且這種分容器能夠標(biāo)準(zhǔn)化、大批量生產(chǎn)，因而在組合壓力容器中，容器容積與成本之間的矛盾也得到了合理解決。
綜上所述，由于組合壓力容器中的分容器具有各自獨立承壓、共同貯存這一顯著特點，使用時無論它由多少個分容器組成都可以當(dāng)作一個(總)容器來對待，只需配備一個控制閥(或稱容器閥)就可以完成對整個組合壓力容器的控制；又由于組合壓力容器屬于常溫壓力容器，容器的成本可以明顯地降低。因此采用組合壓力容器制造的消防產(chǎn)品的成本及工程的造價都會有較大幅度的降低。
在組合壓力容器中，所有分容器的工作壓力、規(guī)格、型號都應(yīng)當(dāng)相同，并應(yīng)在每個分容器上安裝一個或多個用于其內(nèi)部物質(zhì)充裝與排放的引流管。引流管既可以設(shè)置在分容器的封頭上，也可以設(shè)置在分容器的筒體上；既可以直接與分容器相連接，也可以通過其它零部件間接與分容器相連接。當(dāng)引流管設(shè)置在分容器上較高的部位時，為了減少內(nèi)部物質(zhì)排放的剩余量，還應(yīng)在每個分容器的內(nèi)部設(shè)置一個虹吸管。通過引流管直接把各個分容器并聯(lián)起來，可以組成組合壓力容器的一種基本型式；通過用于總?cè)萜鲀?nèi)部物質(zhì)充裝與排放的匯流管，把各個分容器上的引流管并聯(lián)起來，則可以組成組合壓力容器的另一種基本型式。在前一種基本型式中，組合壓力容器內(nèi)部的物質(zhì)可以通過某一個(或幾個)特定的分容器進行充裝與排放；而在后一種基本型式中，組合壓力容器內(nèi)部的物質(zhì)則通過匯流管進行充裝與排放。
組合壓力容器的匯流管可以設(shè)置成一級，也可以設(shè)置成多級，即設(shè)有總匯流管、分匯流管和支匯流管等。
如有必要，還可以采用平衡管把組合壓力容器中的分容器再次并聯(lián)，以確保充裝與排放內(nèi)部物質(zhì)時各個分容器之間的壓力能夠始終保持平衡。平衡管既可以設(shè)置在分容器的封頭上，也可以設(shè)置在分容器的筒體上；既可以直接與分容器相連接，也可以通過其它零部件間接與分容器相連接。當(dāng)平衡管在分容器上的位置較低時，為了防止液體或固體物質(zhì)在平衡管內(nèi)流動，還可以在每個分容器的內(nèi)部設(shè)置一個平衡管的內(nèi)管，且內(nèi)管的上端面應(yīng)高于液體或固體物質(zhì)的最高水平面。若在平衡管上安裝一個閥門，則平衡管還可以用于充裝與排放總?cè)萜鲀?nèi)部的氣體。
在具體設(shè)計這種組合壓力容器的分容器時，應(yīng)先根據(jù)總?cè)萜鞯墓ぷ鲏毫?、容積規(guī)格、消防產(chǎn)品的特殊要求和成本等各方面的因素來優(yōu)化設(shè)計出分容器的直徑、壁厚和容積。分容器可以設(shè)計成與普通壓力容器相同的型式，也可以設(shè)計成與普通壓力容器不同的型式。為了便于組合，可以將分容器設(shè)計成兩端都帶有接口的型式，以便分別與引流管和平衡管相連接。
如有必要，還可以把整個組合壓力容器安裝在一個底盤上。該底盤不僅能夠固定分容器和起吊整個組合壓力容器，還可以設(shè)有能夠行走的腳輪和能夠固定的支腳，以便于系統(tǒng)的反復(fù)充裝。
如有必要，還可以在分容器與引流管以及分容器與平衡管之間分別安裝閥門，不僅有利于組合壓力容器的組合與分解，還能為那些需要對分容器進行單獨充裝的特殊場所帶來極大的方便。當(dāng)然，把閥門安裝在平衡管和引流管上也可以收到同樣的效果。
在組合壓力容器中分容器的并聯(lián)型式是多種多樣的，既可以是單排的，也可以是多排的；既可以是直線型的，也可以是折線型的，甚至可以是曲線型的；既可以是立式的，也可以是臥式的，甚至可以是傾斜的。
由于組合壓力容器的分容器能夠獨立承壓，只要先根據(jù)實際需要和成本優(yōu)化設(shè)計出各個壓力級別的分容器，就可以用這種分容器組合成相應(yīng)壓力級別的組合壓力容器，而且組合后的總?cè)萜鞯脑O(shè)計壓力與分容器的設(shè)計壓力相同，所以組合壓力容器在設(shè)計壓力方面完全可以滿足各類大中型消防產(chǎn)品的需要；由于組合壓力容器的容積可以根據(jù)分容器數(shù)量的不同而組合出無數(shù)個規(guī)格，在具體工程設(shè)計時可以通過調(diào)整分容器數(shù)量這一簡單的方法使貯存裝置的有效容積與工程的實際需要相匹配，所以組合壓力容器在容積方面同樣也可以滿足千變?nèi)f化的消防工程的實際需要。只要用新型的組合壓力容器替代目前使用的普通壓力容器，就可以組成一種新型的滅火劑貯存裝置。這種組合壓力容器不僅適合盛裝單一狀態(tài)的氣體物質(zhì)，而且更適合盛裝氣體/液體(包括液化氣體)、氣體/固體或氣體/液體/固體等兩種甚至兩種以上狀態(tài)的物質(zhì)。這種組合式壓力容器不僅適合固定在地面和墻壁上使用，而且同樣適合安裝在既可以移動又能夠固定的底盤上使用；不僅適合在固定場所安裝使用，而且同樣適合在飛機、船舶和機動車輛等非固定場所安裝使用；不僅適合在消防行業(yè)使用，而且同樣適合在其它有類似要求的行業(yè)使用。
與現(xiàn)有高壓系統(tǒng)中的高壓氣瓶相比，在設(shè)計壓力和容積相同的情況下，雖然組合壓力容器與高壓氣瓶的成本相近，不能直接降低容器本身的成本，但由于在組合壓力容器中采用了匯流管技術(shù)，可以大量地減少瓶站中的容器閥和其它附屬零部件，從而可以使滅火系統(tǒng)的成本及工程的造價大幅度地降低。
與現(xiàn)有低壓系統(tǒng)中的大容積低溫壓力容器相比，組合壓力容器具有如下諸多優(yōu)點容器設(shè)計壓力可以設(shè)置得更合理，能夠完全滿足各類大中型的消防產(chǎn)品的需要；(分)容器的壁厚可以明顯地小于大容積低溫壓力容器的壁厚；總?cè)萜鞯娜莘e可以根據(jù)分容器的數(shù)量進行任意調(diào)整，完全可以保證貯存裝置的有效容積與工程的實際需要相匹配，避免了有效容積的浪費；分容器的體積小，質(zhì)量容易控制，并且有利于標(biāo)準(zhǔn)化和大批量生產(chǎn)；貯存裝置不必維持恒定低溫，取消了保溫裝置、制冷裝置和維持低溫的使用費用。綜合以上幾點可以看出，組合壓力容器的成本明顯低于大容積低溫壓力容器，因此由其組成的滅火系統(tǒng)的成本及系統(tǒng)的使用費用都會比現(xiàn)有的低壓系統(tǒng)有較大幅度的降低。
下面結(jié)合附圖和最佳實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。


圖1為直接用引流管進行并聯(lián)的組合壓力容器的最佳實施例俯視圖；圖2為只用匯流管進行并聯(lián)的組合壓力容器的最佳實施例主視圖；圖3為同時用匯流管和平衡管進行并聯(lián)的組合壓力容器的最佳實施例主視圖；圖4為在分容器與引流管以及分容器與平衡管之間分別設(shè)有閥門的組合壓力容器的最佳實施例主視圖。
在圖1中，引流管(2)直接與分容器(1)筒體的下端相連接，只要用引流管(2)直接將相鄰的分容器并聯(lián)在一起，就構(gòu)成了一個直接用引流管進行并聯(lián)的組合壓力容器。
在圖2中，引流管(2)設(shè)置在分容器(1)的下端并直接與分容器(1)下封頭的接口相連接，匯流管(3)通過引流管(2)將各個分容器(1)的下端并聯(lián)在一起，這樣就組成了一個只用匯流管進行并聯(lián)的組合壓力容器。
在圖3中，引流管(2)設(shè)置在分容器(1)的下端并直接與分容器(1)下封頭的接口相連接，匯流管(3)通過引流管(2)將各個分容器(1)的下端并聯(lián)在一起；平衡管(4)設(shè)置在分容器(1)的上端并直接與分容器(1)上封頭的接口相連接，通過平衡管(4)直接將各個分容器(1)的上端并聯(lián)在一起。這樣就構(gòu)成了一個同時用匯流管和平衡管進行并聯(lián)的組合壓力容器。
在圖4中，分容器(1)的兩端分別與閥門(5)相連接，引流管(2)通過分容器(1)下端的閥門(5)與分容器(1)相連接，匯流管(3)通過引流管(2)和與之相連接的閥門(5)將各個分容器(1)的下端并聯(lián)在一起；平衡管(4)通過分容器(1)上端的閥門(5)將各個分容器(1)的上端并聯(lián)在一起。這樣就構(gòu)成了一個在分容器與引流管以及分容器與平衡管之間分別設(shè)有閥門的組合壓力容器。
權(quán)利要求
1.一種壓力容器，其特征是該壓力容器是由安裝在分容器(1)上并用于分容器(1)內(nèi)部物質(zhì)充裝與排放的引流管(2)或由用于總?cè)萜鲀?nèi)部物質(zhì)充裝與排放的匯流管(3)通過安裝在分容器(1)上并用于分容器(1)內(nèi)部物質(zhì)充裝與排放的引流管(2)將若干個獨立的分容器(1)并聯(lián)后組合而成的。
2.如權(quán)利要求1所述的壓力容器，其特征是該壓力容器同時還可以通過安裝在分容器(1)上并用于維持各分容器(1)之間壓力平衡的平衡管(4)對所有的分容器(1)進行并聯(lián)。
3.如權(quán)利要求2所述的壓力容器，其特征是該壓力容器可以在分容器(1)的兩端分別設(shè)置接口。
4.如權(quán)利要求1或2所述的壓力容器，其特征是該壓力容器可以在分容器(1)與引流管(2)以及分容器(1)與平衡管(4)之間分別設(shè)置閥門(5)，或在引流管(2)和平衡管(4)之上分別設(shè)置閥門(5)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種組合壓力容器。該壓力容器是由匯流管(3)通過引流管(2)將若干個獨立的分容器(1)并聯(lián)后組合而成的,其特點是各個分容器(1)既能夠獨立承壓、又能夠共同貯存。該壓力容器的設(shè)計壓力等同于分容器(1)的設(shè)計壓力,容積可以根據(jù)需要由分容器(1)的數(shù)量來調(diào)整。只要在匯流管(3)上安裝一個控制閥就可以完成對整個組合壓力容器的控制。
文檔編號A62C35/00GK1311045SQ0010710
公開日2001年9月5日 申請日期2000年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月17日
發(fā)明者張偉 申請人:張偉