抽真空換氣用壓差緩沖閥的制作方法
【專利摘要】本發明公開一種抽真空換氣用壓差緩沖閥，由閥體、活塞、活塞蓋、彈簧、門框和門板組成，所述閥體上設有三個口和活塞缸，一號口和二號口用于管道聯接，三號口和真空室直接相連；活塞置于閥體的活塞缸內，門板上開有孔，用于形成最初的氣體流道；活塞蓋安裝在閥體上，活塞桿從其中通過；彈簧在活塞蓋和門板之間；通過活塞兩邊的壓力差和彈簧的平衡來控制門板和門框之間的間隙,從而調節閥門前后壓差的變化。當向真空室充氣時把管路系統的瞬時最大壓力變化控制在一定范圍，同時又不影響管路系統的其它功能，保護測量用儀表和管路避免被損壞；當系統壓力從真空狀態恢復到常壓時，管道處于暢通狀態，不會對其它過程產生影響。
【專利說明】抽真空換氣用壓差緩沖閥
【技術領域】
[0001]本發明涉及熱處理工業爐領域，具體地說，涉及的是一種抽真空換氣用壓差緩沖閥。
【背景技術】
[0002]保護氣氛熱處理工業爐在生產過程中，需要用保護氣氛將爐內空氣置換出來，置換過程有兩種方式:(I)直接用保護氣氛吹掃爐內空氣；(2)先用真空泵將爐內空氣抽出來，再充入保護氣氛。置換方式(I)是常用的方法，存在著置換時間長，效率低。如果爐內有死角，或處理產品是鋼卷時，直接吹掃往往不太理想。特別是當保護氣氛為C0、H2、NH3等易燃氣氛時，爐內空氣是否吹掃干凈對機組非常重要。同樣機組在生產過程中必須嚴格控制保護氣氛流量，機組的介質管道上裝有精度甚高的流量計。最典型的是冷軋帶鋼退火用全氫罩式爐，往往要進行長時間的氣體置換，這一過程既花費很多生產時間，又浪費大量的保護氣體，而且不能快速將鋼卷縫隙中的空氣置換出來，影響了帶鋼表面清潔度。為了縮短氣體置換過程，減少保護氣體用量，采用置換方式(2)進行氣體置換是一個好的選項。抽真空可以把夾在卷中帶材之間的空氣或氮氣抽出，再用氫氣充入爐內作為保護氣氛。氫氣的導熱系數是空氣或氮氣的7倍，這樣可以加快帶卷中心處的升溫速度，縮短加熱時間，提高生產效率，同時還有利于帶材表面軋制油的揮發，提高帶鋼表面清潔度。
[0003]但在抽真空置換氣體的工作過程中遇到以下問題:(I)抽真空結束后向爐內充保護氣體時，會產生的膨脹沖擊波對聯接在管路上的儀器、儀表產生破壞性的沖擊；(2)全氫罩式爐通常多臺爐子同時并行使用，各個爐子之間通過管道和閥門相互連接，形成一個罩式爐群。因為管網管道的容積遠遠小于真空室的容積，當一個爐內抽真空后進行充氣時所形成的膨脹波對管道系統的影響，管道內的氣體瞬間被抽空，使處于正常工作狀態的其它爐子出現短時保護氣氛缺失的狀態。在管道上設置的高精度流量計，要求其兩端壓差不超過4KPa。而當向真空室內充氣時，閥門打開的瞬間在流量計的兩端產生遠遠超過其設計要求的壓差，極限狀態可達90KPa，很容易將流量計損壞。
[0004]為了解決這些問題，人們提出了多種解決方案。例如為了解決第一個問題，在流量計處采用旁路方式(參見圖2)，XT-1l手動球閥用于隔離系統，XT-12和XT-15是電磁閥，用于控制管路的通斷，XT-13是單向閥用于保護流量計XT-14。當抽真空時，閥門XT-12、XT-15關閉，當向真空室充氣時，先打開閥門XT-12，氣流通過旁路進入真空室，氣流不通過流量計；當真空室內達到一定壓力后，閥門XT-12關閉、XT-15打開，氣流通過流量計，從而避免膨脹沖擊波對流量計的沖擊當爐內抽真空換氣時，保護氣體經過旁路進入爐內，直到爐內壓力上升到常壓狀態，再關閉旁路，啟用流量計通道。還有將進入爐內的氣體管道設計成主管道和支管道，支管道的流通截面遠小于主管道。爐內抽真空后，先由支管道進氣，以避免對管道系統產生大的沖擊。這些辦法均不能完全消除保護氣體進入真空室時對管道上儀表的沖擊損壞。為了解決第二個問題，通常是將每個爐子的保護氣體缺失保護動作加以延時，當保護氣體缺失時間小于設定時間時系統不動作，認為屬于正常，因為由于抽真空而引起的保護氣體缺失是短時間的。這樣雖然可以解決問題，但卻降低了系統安全保護的靈敏度。本發明采用一種能夠將真空室與外部管路及管道上的控制儀表隔離開的裝置，有效的解決了以上難題。
[0005]經檢索，申請號:98125478.0，名稱壓差閥門，由主閥門及副閥門組成，主閥門的主閥芯上部為活塞，中部為直徑小于活塞的圓柱體，下部為直徑略大于圓柱體的閥蓋，主閥體上腔、下腔、出水口分別有上、中、下流道與副閥門的副閥體上的中、上、下小孔連通，副閥芯為一個活塞桿，控制副閥門閥芯向上或向下時，能使上流道分別與中流道或者下流道連通，改變主閥芯上、下兩方向的受力，從而實現主閥芯向上或向下運動，使閥門打開或關閉。該發明利用閥門兩側的壓差來控制閥門的開關，并不對兩側的壓差進行控制。又如申請號:200620165788.2，名稱自力式可調壓差閥，由閥體、閥蓋、閥芯、彈簧筒、彈簧、膜片、四通調壓閥、導壓管等組成，其中膜片將壓差閥分為上下兩部分，分別連接到被控壓差系統的高、低壓兩側；膜片與閥芯的上端連接，閥芯下面裝有彈簧；當被控系統的壓差偏離設定值時，作用于膜片的上下壓差即推動膜片，從而帶動閥芯開大或關小閥門，調節阻力，使被控系統的壓差恒定；由四通調壓閥來調節感壓膜上側的進水壓力，以改變控制壓差；四通調壓閥上設有標定的壓差值以便調節壓差。該實用新型結構簡單，調節方便，控制精度高，性能穩定。但同時該實用新型利用流體在流動過程中由沿程阻力所產生的閥前與來流的壓力差控制閥門進出口的壓力差，無法感知閥門前后的壓力差。對于向真空室充氣的過程，它也必須與控制閥一起使用，因為它沒有關斷功能，但在控制閥打開的瞬間，也是最需要控制的時候它卻處于完全打開狀態，因為在控制閥門打開之前流體沒有流動，沒有流動閥前與來流就沒有壓力差，閥門也就起部到控制作用。對于粘性較小的流體(如氣體)或沿程阻力較小的管路的(如直徑較大，流速較低的管道)，因閥前壓力與來流的壓力差太小而無法起到調節作用。對于向真空室充氣的過程，時間很短，在抽真空時該閥門處于全開狀態，當向真空室充氣的瞬間由于調節機構的慣性，該閥門來不及調節充氣過程就結束了。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于解決現有技術中的上述不足，提供一種能夠將真空室與外部管路及控制儀表隔離開的裝置，即抽真空換氣用壓差緩沖閥，當向真空室充氣時把管路系統的瞬時最大壓力變化控制在一定范圍，同時又不影響管路系統的其它功能，保護測量用儀表和管路避免被損壞；當爐內壓力從真空狀態恢復到常壓時，管道處于暢通狀態，不會對其它過程產生影響。本發明也可用于任何需要對管路壓力變化率進行控制，而在壓差消失時對管路的影響最小的系統。
[0007]為實現上述的目的，本發明公開一種抽真空換氣用壓差緩沖閥，由閥體、活塞、活塞蓋、彈簧、門框、門板組成，閥體為整個裝置提供支撐，其上設有三個口和活塞缸，一號口和二號口用于管道聯接，三號口和真空室直接相連；活塞置于閥體的活塞缸內，是感知閥門兩側壓差的元件，門板上開有孔，用于形成最初的氣體流道；活塞蓋安裝在閥體上，活塞桿從活塞蓋中通過，活塞蓋為活塞提供支撐和導向；彈簧在活塞蓋和門板之間，用于復位門板；門框和門板是形成本緩沖閥的截流部件，兩者間的接觸面為錐面，門框固定在閥體上，門板固定在活塞上，門板跟隨活塞一起運動并受活塞和彈簧的控制，通過活塞兩邊的壓力差和彈簧的平衡來控制門板和門框之間的間隙，從而調節閥門前后壓差的變化。當向真空室充氣時把管路系統的瞬時最大壓力變化控制在一定范圍，同時又不影響管路系統的其它功能，保護測量用儀表和管路避免被損壞；當系統壓力從真空狀態恢復到常壓時，管道處于暢通狀態，不會對其它過程產生影響。
[0008]所述抽真空換氣用壓差緩沖閥必須與控制閥聯合使用，其本身不能起到關斷氣流通道的作用。
[0009]所述閥體上設有三個開口，其中一號口接氣源，與流量計聯接；二號口與接在本緩沖閥和真空室之間的控制閥相聯；三號口接在控制閥與真空室之間，活塞通過該開口與真空室相連。
[0010]所述的門板上設有節流孔，通過調節節流孔的大小，即可調節加在流量計上的最
大壓差。
[0011]當所述活塞的拉力小于彈簧的彈力時，門板在彈簧彈力的作用下運動，門板和門框的接觸面為一錐形面，使通流截面增大。
[0012]與現有技術相比，本發明上述抽真空換氣用壓差緩沖閥，當向真空室充氣時把管路系統的瞬時最大壓力變化控制在一定范圍，同時又不影響管路系統的其它功能，保護測量用儀表和管路避免被損壞；當爐內壓力從真空狀態恢復到常壓時，管道處于暢通狀態，不會對其它過程產生影響。本發明也可用于任何需要對管路壓力變化率進行控制，而在壓差消失時對管路的影響最小的系統。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明壓差緩沖閥的結構示意圖；
[0014]圖2為現有系統安裝示意圖；
[0015]圖3為本發明壓差緩沖閥與外圍系統安裝示意圖。
【具體實施方式】
[0016]以下結合附圖和實施例對本發明的技術方案作進一步的解釋，但是以下的內容不用于限定本發明的保護范圍。
[0017]如圖1、3所示，本實施例提供一種抽真空換氣用壓差緩沖閥，由閥體1、活塞2、活塞蓋3、彈簧4、門框5、門板6組成，其中閥體I為整個裝置提供支撐，其上設有三個口和活塞缸，I號口和II號口用于管道聯接，III號口和真空室直接相連；活塞2置于閥體I的活塞缸內，是感知閥門兩側壓差的元件，門板上開有孔，用于形成最初的氣體流道(此時門框5和門板6處于閉合狀態)，孔的大小決定著系統的最初壓力變化率；活塞蓋3安裝在閥體上，活塞桿從其中通過，為活塞2提供支撐和導向；彈簧4在活塞蓋3和門板6之間，用于復位門板6 ;門框5和門板6是形成本裝置的截流部件，兩者間的接觸面為錐面，門框5通過螺栓固定在閥體I上，門板6用螺母固定在活塞2上，跟隨活塞2 —起運動，受活塞2和彈簧4的控制；通過活塞2兩邊的壓力差和彈簧4的平衡來控制門板6和門框5之間的間隙，活塞2兩邊的壓力差越大，門板6和門框5之間的間隙越小；活塞2兩邊的壓力差越小，門板6和門框5的間隙就越大；從而調節閥門前后壓差的變化。當向真空室充氣時把管路系統的瞬時最大壓力變化控制在一定范圍，同時又不影響管路系統的其它功能，保護測量用儀表和管路避免被損壞；當系統壓力從真空狀態恢復到常壓時，管道處于暢通狀態，不會對其它過程產生影響。
[0018]圖2為現有系統安裝示意圖，沒有使用壓差緩沖閥。為了保護流量計，在充氣時首先關閉閥門X15，然后打開閥門X12，待真空室升高到一定壓力(或在閥門X12打開一定時間)后再打開閥門X15，關閉閥門X12，從而避免向真空室充氣時所產生的短時壓力沖擊對流量計的沖擊，保護了流量計，但并沒有消除這個壓力沖擊。這個過程存在以下問題:1、在關閉閥門X15，打開閥門X12之前充如真空室的氣體是無法計量的；2、當真空室的容積比管網管道的容積大時，會在充氣管網中產生短時真空。
[0019]圖3為采用本發明所述的抽真空換氣用壓差緩沖閥后的向真空室充氣的系統示意圖。XT-21是手動閥門，用于隔離系統；XT-22是流量計，XT-23是本發明所述的抽真空換氣用壓差緩沖閥；XT-24是控制閥，用于控制管路的通斷。由于本發明所述的抽真空換氣用壓差緩沖閥不能起到關斷氣流通道的作用，必須與控制閥聯合使用。所述抽真空換氣用壓差緩沖閥ΧΤ-23的I號口接氣源，與流量計ΧΤ-22聯接，II號口接控制閥ΧΤ-24，III號口接在控制閥ΧΤ-24與真空室之間。
[0020]在抽真空時，由于控制閥ΧΤ-24關閉，而所述壓差緩沖閥的III號口處于控制閥ΧΤ-24和真空室之間，所述壓差緩沖閥的活塞2通過III號口與真空室相連，真空室內的氣體被抽出，形成真空，隨著真空度的提高，活塞2向右運動，使門板6和門框5閉合，此時氣流通道被阻塞；當控制閥ΧΤ-24打開時，所述壓差緩沖閥的右側腔體與真空連接，但門板6和門框5使真空與流量計隔開，門板6上開有節流孔，調節節流孔的大小，即可調節加在流量計上的最大壓差的大小，從而也就不會對流量計和充氣管網產生影響。
[0021]隨著氣體充入真空室，真空室內的真空度隨之降低，所述壓差緩沖閥兩側的壓差減小，當活塞2的拉力小于彈簧4的彈力時，門板6在彈簧4彈力的作用下向左運動，門板6和門框5的接觸面為一錐形面，使通流截面增大，此時通流面積的增加使得氣體的流速最大，而在流量計上形成的壓差不變。
[0022]當真空消失后，門板6在壓縮彈簧4的作用下達到最大開度，所述壓差緩沖閥處于全開狀態，不影響系統氣體的流動。
[0023]對于正壓系統同樣適用，這時低壓部位對應于真空部位，高壓部位對應于氣源，其工作原理與上述相同。
[0024]本發明所述的一種抽真空換氣用壓差緩沖閥，當向真空室充氣時把管路系統的瞬時最大壓力變化控制在一定范圍，同時又不影響管路系統的其它功能，保護測量用儀表和管路避免被損壞；避免出現供氣管網出現短時間內被抽成真空的情況；當爐內壓力從真空狀態恢復到常壓時，管道處于暢通狀態，不會對其它過程產生影響。本發明也可用于任何需要對管路壓力變化率進行控制，而在壓差消失時對管路的影響最小的系統。
[0025]盡管本發明的內容已經通過上述優選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容后，對于本發明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護范圍應由所附的權利要求來限定。
【權利要求】
1.一種抽真空換氣用壓差緩沖閥，由閥體、活塞、活塞蓋、彈簧、門框和門板組成，其特征在于:所述閥體為整個裝置提供支撐，其上設有三個口和活塞缸，一號口和二號口用于管道聯接，三號口和真空室直接相連；活塞置于閥體的活塞缸內，是感知閥門兩側壓差的元件，門板上開有孔，用于形成最初的氣體流道；活塞蓋安裝在閥體上，活塞桿從活塞蓋中通過，為活塞提供支撐和導向；彈簧在活塞蓋和門板之間，用于復位門板；門框和門板是形成本緩沖閥的截流部件，兩者間的接觸面為錐面，門框固定在閥體上，門板固定在活塞上，門板跟隨活塞一起運動并受活塞和彈簧的控制，通過活塞兩邊的壓力差和彈簧的平衡來控制門板和門框之間的間隙，從而調節閥門前后壓差的變化。
2.根據權利要求1所述的抽真空換氣用壓差緩沖閥，其特征在于:所述活塞兩邊的壓力差越大，門板和門框之間的間隙越小；活塞兩邊的壓力差越小，門板和門框的間隙就越大。
3.根據權利要求1所述的抽真空換氣用壓差緩沖閥，其特征在于:當所述活塞的拉力小于彈簧的彈力時，門板在彈簧彈力的作用下運動，門板和門框的接觸面為一錐形面，使通流截面增大。
4.根據權利要求1-3任一項所述的抽真空換氣用壓差緩沖閥，其特征在于:所述閥體上設有三個開口，其中一號口接氣源，與流量計聯接；二號口與接在本緩沖閥和真空室之間的控制閥相聯；三號口接在控制閥與真空室之間，活塞通過該開口與真空室相連。
5.根據權利要求1-3任一項所述的抽真空換氣用壓差緩沖閥，其特征在于:所述的門板上設有節流孔，通過調節節流孔的大小，即可調節加在流量計上的最大壓差。
【文檔編號】F16K31/122GK103629422SQ201210313472
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年8月29日 優先權日:2012年8月29日
【發明者】常恒栓 申請人:上海寶信軟件股份有限公司