CN101607182A - 一种自动配液进液装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动配液进液装置，包括壳体、设于壳体上的控制阀以及设于壳体内部且套在控制阀上并密封固定的内外双层弹性囊体；所述的控制阀包括中空的阀体、控制部和弹性部；所述控制部包括设于阀体内部的且与中空部分相适配的阀芯以及与阀芯相对顶的阀针，所述的弹性部外端与阀芯相连，内端固定；所述阀体上设有内外两个孔道，所述内孔道位于所述内层弹性囊体内部且靠近其固定处的阀体上；所述的外孔道设于所述内外双层弹性囊体固定处之间的阀体上；所述阀芯为工字形，其中间横梁部分的长度与内外孔道之间的距离相适配。本发明具有结构紧凑、操作简单、适用于固体溶质的配液且具备万向性的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种配液进液装置，具体地讲是涉及一种可以自动把固体溶质配成溶液并实现进液的装置。
背景技术
氢是一种清洁燃料，因为其可以在氢气消耗装置例如燃料电池或者内燃机中与氧气反应产生能量和水，在反应中没有其它副产物，因此，使用氢作为燃料有效的解决了使用石油燃料时伴随的环境问题。但是，如何安全、有效的存储氢气一直是技术人员在努力解决的问题，许多氢载体包括烃、金属氢化物和化学氢化物都被视为氢储存和供应系统，例如碱金属氢化物、碱金属铝氢化物和碱金属硼氢化物。其中硼氢化物是一种高储氢含量的材料，既能催化水解释放氢气作为高容量、高纯氢源材料，又可直接通过电化学方式作为高容量负极材料，在典型的多相催化体系中，硼氢化钠和水产生氢气和硼酸盐的化学计量反应可以用下面的化学反应表示：
但硼氢化钠极易水解，即使在常温下，硼氢化钠溶液也会很快水解掉一半。因此，为了使硼氢化钠能够在现实生活中得到应用，平时必须将其保持在强碱性溶液中。但是，控制硼氢化钠溶液中氢氧化钠的浓度是一个很棘手的问题，因为如果浓度过高，会影响反应的速度和产生氢气的量。如果浓度太低，则NaBH4溶液还是会自行分解。即使当NaBH4溶液的pH值为14时，室温下NaBH4的半衰期为430天，也使得整个氢气发生器的储存期很短。而且，由于硼氢化钠溶液在不断分解，浓度在不断降低，为了产生同样速率的氢气，则需要不断调大硼氢化钠溶液流速，使得整个装置变得复杂。因此最好的使用方法就是现用现配，即使用前配置新鲜的硼氢化钠溶液。但便携式燃料电池系统需要将燃料供给系统集成于内部，即开即用，所以需要一种装置能实现即时的自动配液进液。
公开号为CN 2626602的中国专利公开了一种自动配液装置，包括控制系统、控制电机、电机控制单元、丝杆、滑块、密封容器及支架、挤压杆、电磁阀、电磁阀驱动单元、母液储存容器、配液接液容器和转盘等，丝杆由控制电机带动，滑块与丝杆螺接在一起，各挤压杆的一端固定在滑块上，另一端密闭插入密封容器的一端，各个密封容器的另一端分别连接着两个电磁阀，其中一个电磁阀用于各密封容器与对应母液储存容器之间的连接，另一电磁阀用于控制母液的挤出，电机控制单元和电磁阀驱动单元由控制系统控制，各电磁阀的启闭由电磁阀驱动单元控制。该自动配液装置具有配比精度高、配比速度快等优点，但是只能适用于液体及胶状体的自动配液，不适用于固体物质，而且该装置结构复杂、占用空间大，不适合于便携式燃料电池的需求。
另外，便携式燃料电池在使用过程中往往会遇到颠簸、移动、倾斜甚至倒置的情况，现有的进液装置很难保证能够在这些情况下正常使用，即现有的溶液供给装置不具备万向性的特点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种结构紧凑、操作简单、适用于固体溶质的配液且具备万向性的自动配液进液装置。
为解决上述技术问题，本发明的发明人在现有技术的基础上进行了大量的研究和创造性的劳动，研制出了一种自动配液进液装置，包括壳体、设于壳体上的控制阀以及设于壳体内部且套在控制阀上并密封固定的内外双层弹性囊体；所述控制阀可以控制内外双层弹性囊体(5、3)的相互连通。
所述的控制阀包括中空的阀体、控制部和弹性部；所述控制部包括设于阀体内部且与中空部分相适配的阀芯以及与阀芯相对顶的阀针，所述的弹性部外端与阀芯相连，内端固定；所述阀体上设有内外两个孔道，所述内孔道位于所述内层弹性囊体内部且靠近其固定处的阀体上；所述的外孔道设于所述内外双层弹性囊体固定处之间的阀体上；所述阀芯为工字形，其中间横梁部分的长度与内外孔道之间的距离相适配。
所述的内外双层弹性囊体为橡胶材料制成，且内层弹性囊体的弹力要大于外层弹性囊体的弹力。
所述的阀体外侧设有导流槽，所述导流槽的外端与内孔道相连通，其内端与内层弹性囊体内部相连通，所述内端终止于阀体包于内层弹性囊体内的端头。
所述的阀体上靠近弹性部的内端处设有通孔，连通阀体内部与导流槽。
所述的内层弹性囊体上设有单向阀。
所述的弹性部为弹簧。
所述阀芯的两个密封端沿径向设有封闭的环形凹槽，其内设有密封垫。
所述的阀针与壳体外壁之间设有卡环。
所述弹性部的另一端通过螺帽固定。
所述的阀体靠近阀针的一端的内表面上沿径向设有封闭环形凹槽，内设密封垫。
所述的中空的阀体与阀针相适配一端的内径尺寸小于阀体内部其他部分的内径尺寸。
本发明使用时，先通过单向阀向内层弹性囊体注入所需要的定量溶剂，内层弹性囊体和外层弹性囊体之间装有所需要的定量溶质。需要配液时将卡环取下，推动阀针向内，同时阀芯也随之压动弹簧向内移动，工字形阀芯中间横梁部分的空间将内外两个孔道连通，由于内层弹性囊体的弹力大于外层弹性囊体，因此内层弹性囊体内装有的溶剂在弹性囊体自身压力的作用下，顺着内孔道-阀芯中间横梁的空间-外孔道，进入到外层弹性囊体内，然后溶剂将放置在外层弹性囊体内的溶质溶解形成溶液。内层弹性囊体的弹力要尽可能设计得比外层弹性囊体大，这样内层弹性囊体的溶剂可以尽可能多的压入到外层弹性囊体内。工字形阀芯两端设有的配有密封垫的凹槽，可以提高密封性，保证内部的液体不外渗。弹性部可以控制配液过程的即开即停，停止配液时，将阀针外拔，套上卡环，弹性部在自身回复力的作用下，推动阀芯回复原位，外孔道和内孔道不相连通，溶剂停止进入外层弹性囊体，配液停止。随着内层弹性囊体内的溶剂被压入到外层弹性囊体内，内层弹性囊体的体积会逐渐缩小，使得其与阀体间的空隙越来越小，为了防止内层囊体附在阀体上，堵塞内孔道，使得溶剂不能外流，因此设有一个导流槽，其一端与内孔道相连，另一端终止于阀体包于内层弹性囊体内的端头，且与弹性囊体内部相连通，导流槽可以保证溶剂更好的进入到外层弹性囊体中。弹簧压缩或回复，会造成弹性部内部空间减少或增大，阀体上靠近弹性部的内端处设有通孔，连通阀体内部与导流槽，确保在压缩或回复时，弹性部内的液体可以顺畅的通过通孔进出，因此可以确保弹性部的压缩和回复过程流畅自如。
进液时，需要拉出阀针，将与其配套的接口插入，在接口插入力的压动下，阀芯压动弹簧移动，直到外孔道刚刚完全露出，外层弹性囊体内的溶液在外层弹性囊体自身的收缩力的作用下，将其内部的液体压出，使其以比较恒定的速度流入反应室内，与催化剂接触反应制氢，实现自动供液。同时，无论装置如何放置、颠簸，弹性囊体自身的收缩力都能保证其内部的液体流出。如果对液体流量要求十分严格时，可以通过外接泵来控制液体稳定的流量，而弹性囊体此时可以确保无论装置如何放置、颠簸，外接泵都能一直接触到液体，确保液体的稳定流速；而普通供液装置随着液体流出，液面下降，此时如果装置放置倾斜、颠簸，很容易导致液面与外接泵脱离，影响稳定进液。
弹性部也可以控制进液过程的即开即停，当需要进液时，将适配的接口插入，液体在外层弹性囊体自身收缩力的作用下，顺外孔道流出；当需要停止进液时，将接口拔出，阀芯在弹性装置的作用下回复原位，外孔道与外界不通，进液停止。由于中空的阀体与阀针相适配的一端内径尺寸小于阀体其他部分的内径尺寸，即阀体可以卡在半径减少的边界，同样可以确保停止进液时，内部的溶液不外流。阀体靠近阀针的一段的内表面上沿径向设有封闭环形凹槽，内设密封垫，这可以确保其内部的更好气密性，保证内部的液体不外渗。弹性囊体上设有单向阀，当弹性液囊内部液体不足时，可以打开单向阀，将液体通过泵或其他方式注入其中，这样可以避免更换液体时频繁拆装弹性液囊，影响弹性液囊与控制部的密封固定。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明内部阀芯的结构示意图；
图3是本发明配液时的结构示意图，箭头表示溶剂的流向；
图4是本发明进液时的结构示意图，箭头表示溶液的流向。
具体实施方式
如图1至图4所示，本发明包括壳体1、设于壳体1上的控制阀以及设于壳体1内部且套在控制阀上并密封固定的内外双层弹性囊体5、3；所述的控制阀可以控制内外双层弹性囊体(5、3)的相互连通。所述的控制阀包括中空的阀体9、控制部和弹性部8；所述控制部包括设于阀体内部且与中空部分相适配的阀芯10以及与阀芯10相对顶的阀针12，所述的弹性部8外端与阀芯10相连，内端固定；所述阀体9上设有内外两个孔道17a、17b，所述内孔道17a位于所述内层弹性囊体5内部且靠近其固定处的阀体9上；所述的外孔道17b设于所述内外双层弹性囊体5、3固定处之间的阀体上；所述阀芯10为工字形，其中间横梁19部分的长度与内外孔道17a、17b之间的距离相适配。所述的内外双层弹性囊体5、3为橡胶材料制成，且内层弹性囊体5的弹力要大于外层弹性囊体3的弹力。且内层弹性囊体5上设有单向阀2。所述的阀体9外侧设有导流槽18，其外端与内孔道17a相连通，其内端与内层弹性囊体5内部相连通，所述内端终止于阀体包于内层弹性囊体5内的端头。所述的阀体9上靠近弹性部8的内端处设有通孔，连通阀体9内部与导流槽18。所述阀芯10的两个密封端20沿径向设有封闭的环形凹槽，其内设有密封垫11a、11b。阀体9靠近阀针的一端的内表面上沿径向设有封闭环形凹槽，内设密封垫11c。所述的阀针12与壳体1外壁之间设有卡环13。所述弹性部8的另一端通过螺帽7固定。所述的中空的阀体9与阀针12相适配一端的内径尺寸小于阀体9内部其他部分的内径尺寸。
本发明使用时，先通过单向阀2向内层弹性囊体5注入所需要的定量溶剂6，内层弹性囊体5和外层弹性囊体3之间装有所需要的定量溶质4。需要配液时将卡环13取下，推动阀针12向内，同时阀芯10也随之压动弹簧向内移动，工字形阀芯10中间横梁部分19的空间将内外两个孔道17a、17b连通，由于内层弹性囊体5的弹力大于外层弹性囊体3，因此内层弹性囊体5内装有的溶剂6在内层弹性囊体5自身压力的作用下，顺着内孔道17a-阀芯中间横梁19的空间-外孔道17b，进入到外层弹性囊体3内，然后溶剂6将放置在外层弹性囊体3内的溶质4溶解形成溶液。停止配液时，将阀针12外拔，套上卡环13，弹性部8在自身回复力的作用下，推动阀芯10回复原位，外孔道17a和内孔道17b不相连通，溶剂停止进入外层弹性囊体3，配液停止。
溶液配好后，准备进液时，需要拉出阀针12，将与控制部配套的接口15插入，在接口15插入力的压动下，阀芯10压动弹簧移动，直到外孔道17b露出，外层弹性囊体3内的配好的溶液14在外层弹性囊体3自身的收缩力的作用下，流出外孔道17b，通过接口15上的通孔，流入接口15管道，该接口15可以外接含有催化剂的反应器，液体经过接口流入反应室内，与催化剂接触反应制氢，实现自动供液。停止供液时，则将接口15拔出，在弹性部8自身的回复力作用下，推动阀芯10回复到原位，卡在阀体内部内径变小的地方，外孔道17b重新被阀芯10遮住，与外界不通，进液停止，最后装上阀针12和卡环13。
进液完成后，可以将外层弹性囊体3拆下，重新装入新的溶质，如硼氢化钠固体等，通过单向阀2向内层弹性囊体5内注入新的溶质，如水等；然后将外层弹性囊体3重新固定密封好，可以开始下一个配液进液循环。
Claims (12)
1.一种自动配液进液装置，其特征在于包括壳体(1)、设于壳体(1)上的控制阀以及设于壳体(1)内部且套在控制阀上并密封固定的内外双层弹性囊体(5、3)；所述的控制阀可以控制内外双层弹性囊体(5、3)的相互连通。
2.根据权利要求1所述的自动配液进液装置，其特征在于所述的内外双层弹性囊体(5、3)为橡胶材料制成，且内层弹性囊体(5)的弹力要大于外层弹性囊体(3)的弹力。
3.根据权利要求1或2所述的自动配液进液装置，其特征在于所述的控制阀包括中空的阀体(9)、控制部和弹性部(8)；所述控制部包括设于阀体内部且与中空部分相适配的阀芯(10)以及与阀芯(10)相对顶的阀针(12)，所述的弹性部(8)外端与阀芯(10)相连，内端固定；所述阀体(9)上设有内外两个孔道(17a、17b)，所述内孔道(17a)位于所述内层弹性囊体(5)内部且靠近其固定处的阀体(9)上；所述的外孔道(17b)设于所述内外双层弹性囊体(5、3)固定处之间的阀体上；所述阀芯(10)为工字形，其中间横梁(19)部分的长度与内外孔道(17a、17b)之间的距离相适配。
4.根据权利要求3所述的自动配液进液装置，其特征在于所述的阀体(9)外侧设有导流槽(18)，所述导流槽(18)的外端与内孔道(17a)相连通，其内端与内层弹性囊体(5)内部相连通，所述内端终止于阀体包于内层弹性囊体(5)内的端头。
5.根据权利要求4所述的液体自动流入装置，其特征在于所述的阀体(9)上靠近弹性部(8)的内端处设有通孔，连通阀体(9)内部与导流槽(18)。
6.根据权利要求1所述的自动配液进液装置，其特征在于所述的内层弹性囊体(5)上设有单向阀(2)。
7.根据权利要求3所述的自动配液进液装置，其特征在于所述的弹性部(8)为弹簧。
8.根据权利要求3所述的自动配液进液装置，其特征在于所述阀芯(10)的两个密封端(20)沿径向设有封闭的环形凹槽，其内设有密封垫(11a、11b)。
9.根据权利要求3所述的自动配液进液装置，其特征在于所述的阀针(12)与壳体(1)外壁之间设有卡环(13)。
10.根据权利要求3所述的自动配液进液装置，其特征在于所述弹性部(8)的另一端通过螺帽(7)固定。
11.根据权利要求3所述的自动配液进液装置，其特征在于所述的阀体(9)靠近阀针的一端的内表面上沿径向设有封闭环形凹槽，内设密封垫(11c)。
12.根据权利要求3所述的自动配液进液装置，其特征在于所述的中空的阀体(9)与阀针(12)相适配一端的内径尺寸小于阀体(9)内部其他部分的内径尺寸。
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- 2008-06-18 CN CN2008103021803A patent/CN101607182B/zh not_active Expired - Fee Related
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