本技術(shù)屬于天然氣摻氫技術(shù)和氫氣輸配領(lǐng)域，具體涉及一種天然氣摻氫氣體泄漏智能關(guān)斷裝置。

背景技術(shù)：

1、氫作為理想的能源載體，在作為燃料電池或作為燃料直接燃燒時(shí)不產(chǎn)生二氧化碳排放。但是氫的儲(chǔ)運(yùn)是當(dāng)前的技術(shù)難題，不管是建設(shè)純氫管道、或者采用液態(tài)氫、壓縮氫的運(yùn)輸都形成很高的儲(chǔ)運(yùn)成本。因此，利用天然氣管道摻氫成為各國氫能利用的重要研究方向。天然氣管道摻氫即可以利用天然氣管道作為運(yùn)輸載體在異地將氫分離出來，也可以將摻有氫的混合天然氣直接燃燒利用。況且我國天然氣管道走向與氫能的輸送方向非常吻合，即把西部豐富的風(fēng)光資源轉(zhuǎn)變成氫能，在摻入西氣東輸?shù)奶烊粴夤艿肋\(yùn)送至東部進(jìn)行分離或加以利用。

2、摻氫后的天然氣對(duì)于燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)具有良好節(jié)能減排效果。根據(jù)西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力學(xué)院王金華和黃佐華教授在hcng(摻氫天然氣)內(nèi)燃機(jī)技術(shù)的研究發(fā)現(xiàn)，在天然氣內(nèi)燃機(jī)工作過程天然氣摻氫20％，顆粒濃度降低55％，nox降低85～90％，熱效率提高15％。因而在天然氣內(nèi)摻入一定比例的氫氣后可以減少氮氧化合物和碳排放，并將使氫氣得到充分的利用。

3、氫氣的密度相當(dāng)于天然氣密度的1/10，分子量比較小從這些性質(zhì)的差異可以看出，氫氣極容易滲透，很容易從法蘭密封處滲透出氫氣。目前混氣站設(shè)有通風(fēng)口等相關(guān)設(shè)施，而且氫氣泄漏不容易被發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氫氣排放到空氣中，遇到明火或者電火花便容易出現(xiàn)氫氣燃燒的情況。為了解決氫氣法蘭密封處出現(xiàn)氫氣泄漏現(xiàn)象，需要款自動(dòng)閥門切斷裝置。

4、目前常用的閥門切斷裝置有氣動(dòng)/電動(dòng)緊急切斷閥、手動(dòng)閥門等，其中氣動(dòng)/電動(dòng)緊急切斷閥需要外接儀表氣源，同時(shí)需要檢測(cè)出氫氣泄漏才能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換的功能。而手動(dòng)閥門也需要檢測(cè)出氫氣后人為去關(guān)閉閥門。兩種方式都需要以來檢測(cè)儀表才能實(shí)現(xiàn)氫氣泄漏的切斷。

5、因此根據(jù)以上問題，本實(shí)用新型通過提出天然氣摻氫氣體泄漏智能關(guān)斷裝置，以解決上述技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種無需外部驅(qū)動(dòng)氣源，無需設(shè)備連鎖報(bào)警、體積小、關(guān)斷可靠、安全可靠的天然氣摻氫氣體泄漏智能關(guān)斷裝置。

2、本實(shí)用新型的上述目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

3、一種天然氣摻氫氣體泄漏智能關(guān)斷裝置，包括連接于管道上的閥門、混氣推動(dòng)裝置、閥門關(guān)斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)；

4、所述混氣推動(dòng)裝置套裝固定于管道上位于閥門安裝位置的后部，包括氣室及活塞；所述氣室采用筒狀結(jié)構(gòu)，所述氣室包括第一氣腔、至少一個(gè)第二氣腔和至少一個(gè)混氣腔，第一氣腔設(shè)置于氣室的中部位置，所述第二氣腔及混氣腔設(shè)置于第一氣腔外并隔離開；所述第一氣腔包圍于管道連接法蘭的外圍，所述第二氣腔內(nèi)配有惰性氣體，所述混氣腔沿徑向設(shè)置；所述第一氣腔的內(nèi)腔和第二氣腔的內(nèi)腔經(jīng)過氣通路與混氣腔的內(nèi)端連通；

5、所述活塞沿徑向可移動(dòng)式嵌裝于混氣腔內(nèi)，在活塞的內(nèi)端固定有密封墊，在混氣腔內(nèi)位于活塞的外端設(shè)置有彈性壓緊件，在混氣腔內(nèi)位于彈性壓緊件的外部固定連接有絲堵，絲堵壓緊彈性壓緊件，彈性壓緊件壓緊活塞，使密封墊壓緊于過氣通路的外端口處；在氣室上設(shè)置有與混氣腔連通的外排氣孔和助推氣輸出孔；

6、所述閥門關(guān)斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括齒輪和齒條組件，齒輪中心設(shè)有連接孔，齒輪通過連接孔與閥門的轉(zhuǎn)軸固定連接；齒條組件包括齒條本體和兩個(gè)齒條導(dǎo)向套，齒條本體設(shè)置于齒輪的一側(cè)，并與齒輪嚙合，齒條本體的兩端分別可滑動(dòng)式插裝在兩個(gè)齒條導(dǎo)向套內(nèi)，位于后端的齒條導(dǎo)向套固定穿裝支撐于設(shè)置在閥體后方的后部輔助支撐板上，位于前端的齒條導(dǎo)向套固定支撐于設(shè)置在閥體前方的前部輔助支撐板上；其中一端的齒條導(dǎo)向套的外端固定安裝有空心絲堵，在該端齒條導(dǎo)向套內(nèi)位于空心絲堵的內(nèi)側(cè)設(shè)置有助推頭，所述助推頭與齒條導(dǎo)向套的內(nèi)孔壁通過o形圈可移動(dòng)式密封接觸，助推頭的內(nèi)端與齒條本體的對(duì)應(yīng)端接觸；所述空心絲堵通過管路與氣室上的助推氣輸出孔的外端連通，實(shí)現(xiàn)混合氣的輸入。

7、而且，在齒條本體的另一端與對(duì)應(yīng)齒條導(dǎo)向套的內(nèi)壁之間設(shè)置導(dǎo)向配合結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)向配合結(jié)構(gòu)可采用導(dǎo)向鍵與導(dǎo)向槽插裝配合結(jié)構(gòu)，導(dǎo)向槽的導(dǎo)向方向與齒條本體的移動(dòng)方向一致。

8、而且，所述混氣腔采用沿圓周方向設(shè)置的多個(gè)，每兩個(gè)相鄰的混氣腔之間形成一扇形區(qū)域的第二氣腔；第一氣腔通過沿圓周設(shè)置的多個(gè)過氣通路分別與各混氣腔連通，多個(gè)第二氣腔分別通過多個(gè)過氣通路與多個(gè)混氣腔一一連通。

9、而且，所述齒條組件為兩組，兩組齒條組件設(shè)置于齒輪的兩側(cè)，且兩組齒輪組件的齒條本體的運(yùn)動(dòng)方向相反。

10、而且，在活塞的兩側(cè)設(shè)置導(dǎo)向槽，在混氣腔的兩側(cè)側(cè)壁上對(duì)應(yīng)設(shè)置與導(dǎo)向槽配合的導(dǎo)向凸起。

11、而且，所述氣室兩端通過活套式法蘭與管道連接，活套式法蘭的內(nèi)套與管道焊接連接，活套法蘭的外套通過螺釘與氣室的端面固定連接。

12、而且，還包括筒狀外殼，所述筒狀外殼緊套設(shè)置于混氣推動(dòng)裝置的外部。

13、本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果為：

14、1、本實(shí)用新型在管道的法蘭連接處的外圍設(shè)置第一氣腔，在第一氣腔的外圍設(shè)置隔離開的第二氣腔和混氣腔，第二氣腔存儲(chǔ)惰性氣體，第一和第二氣腔通經(jīng)過氣通道與混合氣室連通，并設(shè)置可軸向移動(dòng)的活塞和密封墊進(jìn)行混氣腔內(nèi)端口的壓緊，實(shí)現(xiàn)了當(dāng)在法蘭連接處有氣體泄露時(shí)，泄露氣與惰性氣體混合，推動(dòng)活塞進(jìn)入到混氣腔，實(shí)現(xiàn)外排，保證了設(shè)備的使用安全。另外，在外排不能滿足要求時(shí)，推動(dòng)齒條帶動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)閥門的關(guān)閉。該裝置為機(jī)械式自動(dòng)關(guān)閉裝置，無需外設(shè)的驅(qū)動(dòng)氣源和驅(qū)動(dòng)電源進(jìn)行驅(qū)動(dòng)關(guān)閉，具有體積小、關(guān)斷可靠、安全可靠的優(yōu)點(diǎn)。

15、2、本實(shí)用新型所述天然氣摻氫氣體泄漏智能關(guān)斷裝置，閥門關(guān)斷執(zhí)行部分采用的齒輪和齒條配合的方式進(jìn)行，此方式關(guān)斷閥門較連桿結(jié)構(gòu)更加方便，便于加工和制造，同時(shí)通過齒之間的咬合來實(shí)現(xiàn)閥門的關(guān)閉，能夠減少推動(dòng)裝置的扭力從而實(shí)現(xiàn)采用較小的力來實(shí)現(xiàn)較大的關(guān)閉扭力。

16、2.本實(shí)用新型所述天然氣摻氫氣體泄漏智能關(guān)斷裝置，混氣推動(dòng)裝置是采用活套式法蘭進(jìn)行連接，并且活套式法蘭的內(nèi)套與管道焊接，此結(jié)構(gòu)既能保證裝置的密封性，又保證了更換和維修的簡便性。

17、3.本實(shí)用新型所述天然氣摻氫氣體泄漏智能關(guān)斷裝置，齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用雙推力裝置設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)在同樣壓力的情況下實(shí)現(xiàn)雙倍推力的效果。

技術(shù)特征：

1.一種天然氣摻氫氣體泄漏智能關(guān)斷裝置，其特征在于：包括連接于管道上的閥門、混氣推動(dòng)裝置、閥門關(guān)斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣摻氫氣體泄漏智能關(guān)斷裝置，其特征在于：在齒條本體的另一端與對(duì)應(yīng)齒條導(dǎo)向套的內(nèi)壁之間設(shè)置導(dǎo)向配合結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)向配合結(jié)構(gòu)采用導(dǎo)向鍵與導(dǎo)向槽插裝配合結(jié)構(gòu)，導(dǎo)向槽的導(dǎo)向方向與齒條本體的移動(dòng)方向一致。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣摻氫氣體泄漏智能關(guān)斷裝置，其特征在于：所述混氣腔采用沿圓周方向設(shè)置的多個(gè)，每兩個(gè)相鄰的混氣腔之間形成一扇形區(qū)域的第二氣腔；第一氣腔通過沿圓周設(shè)置的多個(gè)過氣通路分別與各混氣腔連通，多個(gè)第二氣腔分別通過多個(gè)過氣通路與多個(gè)混氣腔一一連通。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣摻氫氣體泄漏智能關(guān)斷裝置，其特征在于：所述齒條組件為兩組，兩組齒條組件設(shè)置于齒輪的兩側(cè)，且兩組齒輪組件的齒條本體的運(yùn)動(dòng)方向相反。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣摻氫氣體泄漏智能關(guān)斷裝置，其特征在于：在活塞的兩側(cè)設(shè)置導(dǎo)向槽，在混氣腔的兩側(cè)側(cè)壁上對(duì)應(yīng)設(shè)置與導(dǎo)向槽配合的導(dǎo)向凸起。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣摻氫氣體泄漏智能關(guān)斷裝置，其特征在于：所述氣室兩端通過活套式法蘭與管道連接，活套式法蘭的內(nèi)套與管道焊接連接，活套法蘭的外套通過螺釘與氣室的端面固定連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣摻氫氣體泄漏智能關(guān)斷裝置，其特征在于：還包括筒狀外殼，所述筒狀外殼緊套設(shè)置于混氣推動(dòng)裝置的外部。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)涉及一種天然氣摻氫氣體泄漏智能關(guān)斷裝置，包括連于管道上的閥門、混氣推動(dòng)裝置、閥門關(guān)斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)；混氣推動(dòng)裝置固定于管道上閥門后部，包括氣室及活塞；氣室包括中心的第一氣腔、置于第一氣腔外隔開的第二氣腔及混氣腔；第一氣腔包圍于管道連接法蘭外圍，第二氣腔內(nèi)有惰性氣體；第一、二氣腔經(jīng)過氣通路與混氣腔的內(nèi)端連通；活塞嵌裝于混氣腔內(nèi)，其內(nèi)端固定有密封墊、外端壓緊有彈性壓緊件，氣室上設(shè)有與混氣腔連通的外排氣孔和助推氣輸出孔；閥門關(guān)斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括齒輪和齒條組件，齒輪與閥門轉(zhuǎn)軸固連；齒條本體與齒輪嚙合，齒條本體兩端滑動(dòng)插裝在兩齒條導(dǎo)向套內(nèi)，一齒條導(dǎo)向套的外端實(shí)現(xiàn)混合氣輸入。本裝置無需外部驅(qū)動(dòng)氣源，關(guān)斷可靠。

技術(shù)研發(fā)人員：張華武
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天津華邁能源科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240520
技術(shù)公布日：2025/1/2