CN105003662A - 一种高压混合气供应装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高压混合气供应装置，包括阀门、钢瓶、进气管道Ⅰ、进气管道Ⅱ和出气管道；所述阀门安装在所述钢瓶的瓶口；所述阀门设有进气阀口Ⅰ、进气阀口Ⅱ和出气阀口，分别于所述进气管道Ⅰ、进气管道Ⅱ和出气管道连接，可实现混合气体的供给，通过在所述进气管道Ⅰ和进气管道Ⅱ依次装有电磁流量计、截止阀和单向阀，所述电磁流量计31与ECU34连接；所述出气管道依次装有温度压力传感器、截止阀和电磁阀，所述温度压力传感器和所述电磁阀分别与所述ECU34连接，可精确地控制混合气体的浓度比、压力和温度，实现混合气体的智能供给。本发明可进行气-气混合气的供给、气-液混合气的供给，简单实用、低成本，适用范围广。

Description

一种高压混合气供应装置

技术领域

本发明属于混合气供给领域，具体涉及一种高压混合气供应装置。

背景技术

阀门是流体输送系统中的控制部件，随着工业技术的不断发展，从最简单的截止阀发展到极为复杂的自控系统中所用的各种阀门，其品种和规格相当繁多，工业用途相当广泛。其用途之一就是制备混合气体，目前混合气的供给常见的是在管路中加装一个混气罐，将两种气体导入混气罐中进行混合，但是这种混气罐主要用于低压混合气的制取，而在特定的实验工况下，经常会用到压力在100Bar以上的高压气体，制取这种混合气需要特定的装置。

在该领域，国内外也有很多的经验可以借鉴。申请号为200910017987.7提出了一种混合气体阀，在圆管状阀体的两端分别装有一段阀体内管，阀体内管的内端侧装有与阀体内壁相接的方状阀片，两个阀片之间装有弹簧，阀体内管的中部装有径向的阀杆，阀杆的中部装有偏心轮，偏心轮的边沿与阀片接触；阀体的中部有一径向的出气管，使阀体成三通状，主要用于对两种气体的混合控制使用。专利号为201310107902.0设计了一种标准混合气体制备装置，实现连续生产各种组分比例的标准混合气体，并通过电脑程序控制设定配制参数，实现高精度的混合气体混合，该混合气装置实施的成本较高，主要用于工业生产。伊藤工机株式会社发明了一种混合气体制造装置(申请号201180065149.2)，将原料气体与燃烧用空气在文丘里混合器中混合而成为混合气体，并通过在流体流动方向设置消音体，使气体混合室的噪声降低。株式会社富士金设计了一种混合气体供给装置(申请号201080064420.6)，将由流量控制装置和出口侧切换阀构成的多个气体供给线以并列状配设、将各出口侧切换阀的气体出口向歧管连接、并且将距歧管的混合气体出口较近的位置的气体供给线作为小流量用气体的供给用。此外专利号为CN2644812Y发明的分体式活塞比例混气阀，可以通过活塞的长度精确调控混合的比例，只适用于管道中，单一的制造混合气。专利CN102989334A设计的一种整体式天然气与空气混气装置，能够实现混合气的浓度、温度和压力的精确控制，但设备占空间大，智能化程度有待提高。

上述专利技术提到的混合气的制取手段都是基于工业制取的混合气，能精确地配置混合气，但其结构复杂，成本高，加工周期长等一系列问题，严重限制了它的适用范围。因此，非常有必要研制一种简单实用、低成本，适用范围广的高压混合气供应装置。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，而提供一种高压混合气供应装置，本发明采用现有的氮气钢瓶代替高压混气罐，设计一种具备两个进气口、一个出气口的新型阀门，替代氮气钢瓶上的出气阀门，实现高压混合气的制取；同时可以通过在氮气钢瓶上安装加热装置、以及在进气管道上安装电磁流量计、温度压力传感器来精确地控制其混合气的浓度比、压力和温度；本发明既简单又实用，还大大降低了成本。

本发明的技术方案是：一种高压混合气供应装置，包括阀门、钢瓶、进气管道Ⅰ、进气管道Ⅱ和出气管道；

所述阀门包括手轮、阀杆和阀体；

所述阀体为正六面体，所述阀体内部设有压力室，所述阀体的顶面设有阀杆安装座，所述阀体的底面设有钢瓶连接座，所述阀体的三个侧面上分别设有进气阀口Ⅰ、出气阀口和进气阀口Ⅱ；所述阀杆安装座内设与压力室相通的阀杆导向通道，所述阀杆导向通道上部开有压紧螺母安装口，所述螺母安装口内装有压紧螺母，所述阀杆导向通道下部设有与所述进气阀口Ⅰ相通的进气口Ⅰ；所述进气阀口Ⅱ通过进气口Ⅱ与压力室相通，所述钢瓶连接座内设钢瓶气体通道，所述钢瓶气体通道通过所述钢瓶进气孔与压力室相通；所述钢瓶连接座还设有与所述出气阀口相通的出气口；

所述阀杆的上端与所述手轮通过螺母固定连接；所述阀杆的中部设有螺纹与所述压紧螺母螺纹连接，所述阀杆经所述阀杆导向通道延伸至压力室内，所述阀杆的下端设有位于钢瓶进气孔上部的活门，所述阀杆的下部还设有位于所述活门的上方的密封块，旋转所述手轮使所述密封块上下移动来控制所述进气口Ⅰ的开闭，所述密封块与所述阀杆导向通道过渡配合；

所述阀门通过所述钢瓶连接座与所述钢瓶的瓶口螺纹连接，所述进气阀口Ⅰ与所述进气管道Ⅰ连接，所述进气阀口Ⅱ与所述进气管道Ⅱ相连，所述出气阀口与所述出气管道连接；所述进气管道Ⅰ、进气管道Ⅱ和出气管道上均装有截止阀。

上述方案中，还包括金属导管；所述金属导管安装在所述钢瓶内，所述金属导管的一端与所述钢瓶气体通道螺纹连接，所述金属导管的另一端伸入所述钢瓶内的液体中。

上述方案中，还包括加热器；所述钢瓶置于所述加热器内，所述加热器内加有导热液体。

上述方案中，所述进气管道Ⅰ和进气管道Ⅱ上分别装有单向阀，所述单向阀位于所述截止阀的下游。

进一步的，所述进气管道Ⅰ和进气管道Ⅱ上分别装有电磁流量计，所述电磁流量计位于所述截止阀的上游，所述电磁流量计与ECU连接。

进一步的，所述出气管道上安装有温度压力传感器，所述温度压力传感器位于所述截止阀的上游，所述温度压力传感器与所述ECU连接。

进一步的，所述出气管道上还包括电磁阀，所述电磁阀位于所述截止阀的下游，所述电磁阀与所述ECU连接。

上述方案中，所述阀体的剩余一侧面设计有安全阀口，所述钢瓶气体通道的侧边开有通孔，所述通孔与所述安全阀口相通。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过设计一种新型的阀门，所述阀门安装在所述钢瓶的瓶口上，所述阀门包括进气阀口Ⅰ、进气阀口Ⅱ和出气阀口，分别与进气管道Ⅰ、进气管道Ⅱ和出气管道连接，气体Ⅰ从所述进气阀口Ⅰ进入，气体Ⅱ从所述进气阀口Ⅱ进入，旋转所述手轮将所述活门抬起，打开所述钢瓶进气孔，继续旋转所述手轮使所述密封块往上移动打开所述进气口Ⅰ，两种气体由所述钢瓶气体通道进入所述钢瓶内混合，再经所述出气口从出气阀流出，实现高压混合气的供给。

2、当需要对一种气体及所述钢瓶内的液体蒸汽进行混合时，本发明通过在所述钢瓶气体通道的下端连接一根金属导管，并将金属导管伸入到钢瓶内的液面之下，使气体更均匀的混合。

3、本发明通过在所述进气管道Ⅰ和所述进气管道Ⅱ分别加装所述单向阀，防止气体串流。

4、本发明通过在所述进气管道Ⅰ和所述进气管道Ⅱ上分别加装所述截止阀和所述电磁流量计实现混合气体浓度的精确控制。

5、本发明通过将所述钢瓶置于所述加热器内，当温度达到设定温度后将所述加热器调为保温模式，由所述温度压力传感器进行监测，当达到温度和压力的设定值之后，由所述ECU控制所述电磁阀的开启，实现混合气体的智能供给。

6、本发明通过在所述阀体设计安全阀口，所述安全阀口平时处于关闭状态，当所述钢瓶内的压力超过设定值时自动打开所述安全阀口，将所述钢瓶内的部分气体排出，使所述钢瓶内压力不超过允许值，从而保证所述钢瓶不因压力过高而发生事故。

7、本发明快速对所述钢瓶阀门进行改装，可进行气-气混合气的供给、气-液混合气的供给、单一气体的供给，通过安装所述电磁流量计、压力温度传感器、电磁阀等辅助设备，实现浓度比确定的高压混合气的制取。

附图说明

图1为本发明一实施例的结构示意图。

图2为本发明一实施例的阀体安装在钢瓶的示意图。

图3为本发明一实施例的阀体的结构示意图。

图4为本发明一实施例的阀体的俯视图。

图5为图4的B-B向截面图。

图6为图4的A-A向截面图。

图7为阀体沿图4B-B向的剖面图。

图8为阀体沿图4A-A向的剖面图。

图中，1、手轮；2、阀杆；3、阀体；4、进气口Ⅰ；5、进气阀口Ⅰ；6、进气口Ⅱ；7、进气阀口Ⅱ；8、出气口；9、出气阀口；10、安全阀口；11、阀杆安装座；12、阀杆导向通道；13、压紧螺母安装口；14、压力室；15、钢瓶进气孔；16、钢瓶气体通道；17、压紧螺母；18、活门；19、密封块；20、钢瓶连接座、21、钢瓶、22、通孔；23、金属导管、24、加热器、25、导热液体、26、进气管道Ⅰ；27、进气管道Ⅱ；28、出气管道；29、单向阀、30、截止阀、31、电磁流量计、32、温度压力传感器、33、电磁阀、34、ECU；35、阀门。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于此。

图1所示为本发明所述高压混合气供应装置的一种实施方式，在该实施方式中，所述高压混合气供应装置包括阀门35、钢瓶21、进气管道Ⅰ26、进气管道Ⅱ27和出气管道28。

所述阀门35包括手轮1、阀杆2和阀体3，如图7和8所示。

如图3和4所示，所述阀体3为正六面体，所述阀体3内部设有压力室14，所述阀体3的顶面设有阀杆安装座11，所述阀体3的底面设有钢瓶连接座20，所述阀体3的四个侧面分别设有进气阀口Ⅰ5、出气阀口9、进气阀口Ⅱ7和安全阀口10；所述进气阀口Ⅰ5与所述进气管道Ⅰ26连接，所述进气阀口Ⅱ7与所述进气管道Ⅱ27相连，所述出气阀口9与所述出气管道28连接。

所述阀杆安装座11内设与所述压力室14相通阀杆导向通道12，所述阀杆导向通道12上部开有压紧螺母安装口13，所述螺母安装口13内装有压紧螺母17，所述压紧螺母17设有内外双螺纹；所述阀杆导向通道12下部设有与所述进气阀口Ⅰ5相通的进气口Ⅰ4。

所述进气阀口Ⅱ7通过进气口Ⅱ6与所述压力室14相通，所述钢瓶连接座20内设钢瓶气体通道16，所述钢瓶气体通道16通过所述钢瓶进气孔15与所述压力室14相通；所述钢瓶连接座20还设有与所述出气阀口9相通的出气口8；

所述钢瓶气体通道16的侧边开有通孔22，所述通孔22与所述安全阀口10相通。所述钢瓶连接座20还设有出气口8，所述出气口8与所述出气阀口9相通。

所述阀杆2的上端与所述手轮1通过螺母固定连接；所述阀杆2的中部设有螺纹与所述压紧螺母17内螺纹连接，所述阀杆2经所述阀杆导向通道12延伸至压力室14内，所述阀杆2的下端设有位于钢瓶进气孔15上部的活门18，通过旋转所述手轮1使所述活门18上下移动来控制所述钢瓶进气孔15的开闭；所述阀杆2的下部还设有位于所述活门18的上方的密封块19，旋转所述手轮1使所述密封块19上下移动来控制所述进气口Ⅰ4的开闭，所述密封块19与所述阀杆导向通道12过渡配合。

如图2所示，所述阀门35通过所述钢瓶连接座20与所述钢瓶21的瓶口螺纹连接。所述钢瓶21内可安装金属导管23；所述金属导管23的一端与所述钢瓶气体通道16螺纹连接，所述金属导管23的另一端伸入所述钢瓶21内的液体中。所述钢瓶21置于加热器24内，所述加热器24内加有导热液体25。

所述进气管道Ⅰ26和进气管道Ⅱ27自上游方向起分别依次装有电磁流量计31、截止阀30和单向阀29，所述电磁流量计31与ECU34连接。

所述出气管道28自上游方向起依次装有温度压力传感器32、截止阀和电磁阀33，所述温度压力传感器32和所述电磁阀33分别与所述ECU34连接。

本发明的工作原理：

本发明所述阀门35可作为气-气混合阀门，供给气-气混合气体。此种情况下，气体Ⅰ从所述进气阀口Ⅰ5进入，气体Ⅱ从所述进气阀口Ⅱ7进入，旋转所述手轮1抬起所述活门18，打开所述钢瓶进气孔15，同时所述密封块19上移打开所述进气口Ⅰ4，两种气体进入所述钢瓶21内混合，再经所述出气口8和所述出气阀口9流出。将所述钢瓶21置于加热器24内，所述加热器24内加有导热液体25。所述出气管道28上安装所述温度压力传感器32，截止阀和所述电磁阀33，可根据实际需要调节所述加热器24的温度，当温度达到设定温度后将所述加热器24调为保温模式，由所述温度压力传感器32进行监测，当达到温度和压力的设定值之后，由所述ECU34控制所述电磁阀33的开启，实现混合气体的智能供给。

本发明所述阀门35可作为气-液混合阀门，可供给气-液混合气体。此种情况下，关闭进气阀口Ⅰ5，抬起所述活门18，气体从所述进气阀口Ⅱ7进入所述钢瓶21，可在所述钢瓶21内安装金属导管23，气体从所述金属导管23内进入所述钢瓶21内的液体中进行混合，最后气体和所述钢瓶21内的液体蒸汽的混合气经所述出气口8，从所述出气阀口9流出。

本发明所述阀门35可作为普通阀门，只供给单一气体。此种情况下可用螺帽封住所述进气阀口Ⅰ5和所述出气阀口9，旋转所述手轮1，使所述活门18抬起，打开所述钢瓶进气孔15，而所述密封块19还处在堵住所述进气口Ⅰ4的高度，气体从所述钢瓶21内经由所述钢瓶气体通道16、所述钢瓶进气孔15从所述进气阀口Ⅱ7流出。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种高压混合气供应装置，其特征在于，包括阀门(35)、钢瓶(21)、进气管道Ⅰ(26)、进气管道Ⅱ(27)和出气管道(28)；

所述阀门(35)包括手轮(1)、阀杆(2)和阀体(3)；

所述阀体(3)为正六面体，所述阀体(3)内部设有压力室(14)，所述阀体(3)的顶面设有阀杆安装座(11)，所述阀体(3)的底面设有钢瓶连接座(20)，所述阀体(3)的三个侧面上分别设有进气阀口Ⅰ(5)、出气阀口(9)和进气阀口Ⅱ(7)；所述阀杆安装座(11)内设与所述压力室(14)相通的阀杆导向通道(12)，所述阀杆导向通道(12)上部开有压紧螺母安装口(13)，所述螺母安装口(13)内装有压紧螺母(17)，所述阀杆导向通道(12)下部设有与所述进气阀口Ⅰ(5)相通的进气口Ⅰ(4)；所述进气阀口Ⅱ(7)通过进气口Ⅱ(6)与所述压力室(14)相通，所述钢瓶连接座(20)内设钢瓶气体通道(16)，所述钢瓶气体通道(16)通过所述钢瓶进气孔(15)与所述压力室(14)相通；所述钢瓶连接座(20)还设有与所述出气阀口(9)相通的出气口(8)；

所述阀杆(2)的上端与所述手轮(1)通过螺母固定连接；所述阀杆(2)的中部设有螺纹与所述压紧螺母(17)螺纹连接，所述阀杆(2)经所述阀杆导向通道(12)延伸至压力室(14)内，所述阀杆(2)的下端设有位于钢瓶进气孔(15)上部的活门(18)，所述阀杆(2)的下部还设有位于所述活门(18)的上方的密封块(19)，旋转所述手轮(1)使所述密封块(19)上下移动来控制所述进气口Ⅰ(4)的开闭，所述密封块(19)与所述阀杆导向通道(12)过渡配合；

所述阀门(35)通过所述钢瓶连接座(20)与所述钢瓶(21)的瓶口螺纹连接，所述进气阀口Ⅰ(5)与所述进气管道Ⅰ(26)连接，所述进气阀口Ⅱ(7)与所述进气管道Ⅱ(27)相连，所述出气阀口(9)与所述出气管道(28)连接；所述进气管道Ⅰ(26)、进气管道Ⅱ(27)和出气管道(28)上均装有截止阀(30)。

2.根据权利要求1所述的高压混合气供应装置，其特征在于，还包括金属导管(23)；所述金属导管(23)安装在所述钢瓶(21)内，所述金属导管(23)的一端与所述钢瓶气体通道(16)螺纹连接，所述金属导管(23)的另一端伸入所述钢瓶(21)内的液体中。

3.根据权利要求1所述的高压混合气供应装置，其特征在于，还包括加热器(24)；所述钢瓶(21)置于所述加热器(24)内，所述加热器(24)内加有导热液体(25)。

4.根据权利要求1所述的高压混合气供应装置，其特征在于，所述进气管道Ⅰ(26)和进气管道Ⅱ(27)上分别装有单向阀(29)，所述单向阀(29)位于所述截止阀(30)的下游。

5.根据权利要求4所述的高压混合气供应装置，其特征在于，所述进气管道Ⅰ(26)和进气管道Ⅱ(27)上分别装有电磁流量计(31)，所述电磁流量计(31)位于所述截止阀(30)的上游，所述电磁流量计(31)与ECU(34)连接。

6.根据权利要求5所述的高压混合气供应装置，其特征在于，所述出气管道(28)上安装有温度压力传感器(32)，所述温度压力传感器(32)位于所述截止阀(30)的上游，所述温度压力传感器(32)与所述ECU(34)连接。

7.根据权利要求6所述的高压混合气供应装置，其特征在于，所述出气管道(28)上还包括电磁阀(33)，所述电磁阀(33)位于所述截止阀(30)的下游，所述电磁阀(33)与所述ECU(34)连接。

8.根据权利要求1所述的高压混合气供应装置，其特征在于，所述阀体(3)的另一侧面设计有安全阀口(10)，所述钢瓶气体通道(16)的侧边开有通孔(22)，所述通孔(22)与所述安全阀口(10)相通。