CN106439177B - 肘杆爆开式冲击快放阀 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种肘杆爆开式冲击快放阀，应用于工业萃取、破碎、分离、消毒、油脂化工、生物质炼制及生活垃圾处理等的处理工业。包括压力腔体、承载板、阀盖、密封圈、球关节、弹簧压板、缓冲簧、压杆臂、锁紧销、钩栓锁、锁簧、定位销、限位销、顶杆、拉杆、复位杆、气动弹簧一、连杆、摇杆杆一、摇杆二和气动弹簧二；压杆臂一端穿过弹簧压板及缓冲簧与球关节相连，另一端通过销轴C与摇杆一一端活动连接，摇杆一另一端通过销轴Ｄ活动连接在承载板上；连杆和摇杆二通过点销轴B活动连接，摇杆二另一端通过销轴A活动连接在承载板上；锁紧销与销轴B共轴，钩栓锁安装在承载板上面；复位杆与顶杆一端通过销轴E活动连接，顶杆一端与气动弹簧二相连。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种肘杆爆开式冲击快放阀，可应用于工业萃取、破碎、分离、消毒、油脂化工、生物质炼制及生活垃圾处理等的处理工业应用。
背景技术
随着现代新能源技术的快速发展，传统的轻工、生物质能工程、化工工程领域中从事加工、提取、降解等过程转化的技术多涉及压力、热能的能量转化，而快开技术已广泛应用于化工、、橡胶、食品、建材、生物质能领域，但传统压力反应容器的快开释放技术的快开阀仅限于啮合式等传统结构，包括啮齿式和卡箍式，无论采用哪种驱动开启闭合方式，均未能实现反应压力的毫秒级快速释放气体膨胀能，即不能实现爆放的工程力学急速极限膨胀做功的技术工艺要求。快放阀开启的速度决定压力释放速度，决定膨胀做功的效率大小，决定了产能和质量。
传统的快放门结构复杂多样 ，结构主要有立、卧式，开门主要方式有手动、电动、气动、液压方式，有紧固法兰边缘为齿状的齿啮式和压紧式的卡箍式。传统的快放阀由于处于秒数级开启，速度慢，达不到爆速开启毫秒级释放压力的工艺要求。目前国内并没有建立标准的设计结构形式，有待设计优秀的标准化结构设备及标准，使之降低制造成本，提高使用质量，提高安全使用安全系数。
发明内容
本发明目的是鉴于目前快开产品市场未能实现高频连续自动启闭爆速冲击快放阀，针对工业化发展趋势，解决提供一种肘杆爆开式冲击快放阀，是一种具有冲击脉冲宽度释放的爆开式具有依靠反应压力自动反复开启、闭合的毫秒级释放的快放阀，可应用于工业萃取、破碎、分离、消毒、油脂化工、生物质及生活垃圾等处理设备。
肘杆爆开式冲击快放阀是采取以下技术方案实现：
肘杆爆式冲击快放阀包括压力腔体、承载板、阀盖、密封圈、球关节、弹簧压板、缓冲簧、压杆臂、锁紧销、钩栓锁、锁簧、定位销、限位销、顶杆、拉杆、复位杆、气动弹簧一、连杆、摇杆一、摇杆二和气动弹簧二。
压力腔体一侧连接接有承载板，压力腔上部设置有法兰，法兰上设有密封圈安装槽，密封圈安装在密封圈安装槽内，压力腔通过镶嵌密封圈的法兰与阀盖密封闭合，球关节镶嵌于阀盖上部，球关节上部安装有缓冲簧，缓冲簧上部装有弹簧压板，缓冲簧由弹簧压板压缩，与阀盖相连，压杆臂一端穿过弹簧压板及缓冲簧与球关节相连，另一端通过销轴C与摇杆一一端活动连接，摇杆一另一端通过销轴Ｄ活动连接在承载板上。复位杆由摇杆一延长至E点形成，连杆和摇杆二通过点销轴B活动连接，摇杆二另一端通过销轴A活动连接在承载板上。
锁紧销与销轴B共轴，钩栓锁安装在承载板上面，并绕销轴F旋转；限位销安装在摇杆一和摇杆二肘节靠近钩栓锁的一侧承载板上，与连杆和摇杆二相碰触。
钩栓锁由绕于销轴F上的锁簧和定位销构成钩栓锁的限制性旋转定位；复位杆与顶杆一端通过销轴E活动连接，顶杆另一端与气动弹簧二相连；所述复位杆由气动弹簧二驱动顶杆推动推复位杆复位及释放。钩栓锁一端与拉杆一端通过销轴G活动连接, 钩栓锁另一端设有锁钩，拉杆另一端与气动弹簧一相连，钩栓锁由气动弹簧一拉动拉杆产生向下的开启力。
摇杆二（AB)、连杆（BC）、摇杆一（CD）分别通过销轴A、销轴B、销轴C、销轴D形成转角连杆机构，所述转角（关节）连杆机构位于承载板平面上，销轴D、销轴A为旋转原点。
工作原理：
当肘杆爆开式冲击快放阀关闭状态时，所述压力腔被阀盖通过压紧镶嵌密封圈的法兰形成闭合密封；阀盖被嵌入的球关节及压杆臂顶推；
所述压杆臂是连杆的延长部分；
摇杆二（AB）、连杆（BC）、摇杆一（CD）、复位杆通过销轴A、销轴B、销轴C、销轴D形成转角连杆机构，在快放阀闭合状态时，摇杆一和摇杆二处于肘节共线死点位置，并通过钩栓锁钩紧锁紧销，使打开快开阀的驱动力对从动连杆压杆臂的力矩归零，从而定位、压紧阀盖；
所述转角（关节）连杆机构位于承载板平面上，销轴D、销轴A为旋转原点；所述复位杆由摇杆一延长至E点形成，通过气动弹簧二对顶杆的顶推使快开阀处于工艺要求的闭合初始状态时，钩栓锁的销钩自动钩紧锁紧销完成所述关节连杆机构锁定，并等待钩栓锁按照实际生产工艺要求的时间由气动弹簧驱动解除锁定；
摇杆一和摇杆二通过销轴B点销轴链接，锁紧销与销轴B（关节点B）共轴，钩栓锁位于承载板上面并绕销轴F（关节点F）旋转；
限位销位于摇杆一和摇杆二肘节靠近钩栓锁的一侧，与摇杆二（AB）/连杆（BC）相碰触；所述钩栓锁由绕于销轴F(关节点F)上的锁簧和定位销构成钩栓锁 的限制性旋转定位；
所述复位杆由气动弹簧二驱动顶杆推动复位杆复位及释放；
钩栓锁由气动弹簧一推动拉杆产生向上的开启力；
当快放阀达到需开启的工艺设计要求时，所述气动弹簧二驱动拉杆使钩栓锁绕锁簧上的销轴F（关节点F)顺时针旋转开启，使钩栓锁的销钩脱离锁紧销，从而释放肘节约束，脱离摇杆一和摇杆二的最长共线位置，在压力腔体气压的推动下，连杆和摇杆一顺时针旋转、摇杆二逆时针旋转，摇杆带动压杆臂顺时针转动脱离密封初始位置；
同时摇杆一相对于连杆产生一个角速度最大可以达到3倍以上的加速旋转S型漂移急动，从而更快的速度打开快放阀盖；
压力腔体泄压后，气动弹簧二充气顶推顶杆，使复位杆带动与销轴C共轴的摇杆一返回到快开阀闭合初始位置，摇杆一和摇杆二在接近肘节时，锁紧销碰触钩栓锁的销钩的顶端切线边缘，使钩栓锁被动的顺时针旋转，在摇杆一和摇杆二形成肘节时，锁簧扭转钩栓锁逆时针急动回转，完成钩栓锁对锁紧销的自动钩连锁紧。
肘杆爆开式冲击快放阀优点：
本发明肘杆爆开式冲击快放阀，利用连杆肘节原理产生的机械增益和速度比接近无穷大及肘节自锁、不等长连杆产生转角的角速度加速不等原理形成瞬时作用，利用相关联压力设备的高压释放产生阀门快开，使反应设备压力释放形成冲击波式的爆放效应。肘杆爆开式冲击快放阀是一种具有冲击脉冲宽度释放的爆开式具有依靠反应压力自动反复开启、闭合的毫秒级释放的快放阀，可应用于工业萃取、破碎、分离、消毒、油脂化工、生物质及生活垃圾等处理设备。
附图说明
以下将结合附图对本发明作进一步说明：
图1是肘杆爆开式冲击快放阀关闭状态结构示意图。
图2是肘杆爆开式冲击快放阀开启状态结构示意图。
具体实施方式
参照附图1、2，肘杆爆式冲击快放阀包括压力腔体1、承载板4、阀盖2、密封圈3、球关节5、弹簧压板6、缓冲簧7、压杆臂8、锁紧销9、钩栓锁10、锁簧11、定位销12、限位销13、顶杆14、拉杆15、复位杆16、气动弹簧一17、连杆18、摇杆一19、摇杆二20、气动弹簧二21。
压力腔体1一侧连接有承载板4，压力腔1上部设置有法兰22，法兰22上设有密封圈安装槽23，密封圈3安装在密封圈安装槽23内，压力腔1通过镶嵌密封圈3的法兰与阀盖2密封闭合，球关节5镶嵌于阀盖2上部，球关节5上部安装有缓冲簧7，缓冲簧7上部装有弹簧压板6，缓冲簧7由弹簧压板6压缩，与阀盖2相连，压杆臂8一端穿过弹簧压板6及缓冲簧7与球关节5相连，另一端通过销轴C25与摇杆一19一端活动连接，摇杆一19另一端通过销轴Ｄ26活动连接在承载板4上。复位杆16由摇杆一19延长至E点形成，连杆18和摇杆二20通过销轴B9活动连接，摇杆二20另一端通过销轴A24活动连接在承载板4上。
锁紧销9与销轴B9共轴，钩栓锁10安装在承载板4上面，并绕销轴F28旋转；限位销13安装在摇杆一19和摇杆二20肘节靠近钩栓锁10的一侧承载板4上，与连杆18和摇杆二20相碰触。
钩栓锁10由绕于销轴F28上的锁簧11和定位销12构成钩栓锁10 的限制性旋转定位；复位杆16与顶杆14一端通过销轴E27活动连接，顶杆14另一端与气动弹簧二21相连；所述复位杆16由气动弹簧二21和顶推复位杆16复位及释放。钩栓锁10一端与拉杆15一端通过销轴G29活动连接, 钩栓锁10另一端设有锁钩30，拉杆15另一端与气动弹簧一17相连，钩栓锁10由气动弹簧一17拉动拉杆15产生向下的开启力。
摇杆二20（AB)、连杆18（BC）、摇杆一19（CD）分别通过销轴A24、销轴B9、销轴C25、销轴D26形成转角连杆机构，所述转角（关节）连杆机构位于承载板平面4上，销轴D26、销轴A24为旋转原点。
所述摇杆一19旋转开启较小角度即可带动连杆18旋转3倍于摇杆一19的角速度，从而加速开启快开阀。
所述钩栓锁10可以在锁簧11的扭转作用下自动复位。
所述压杆臂8通过球关节5与阀盖2相连，以缓冲阀盖2压紧密封时的压紧面受力分布。
所述顶推阀盖2的压杆臂8与连杆18相连接。
所述连杆18和摇杆二20通过形成肘节共线，形成共线长度最大值及死点力矩归零，达到压杆臂8回位压紧的工况力矩最大值。
所述该快放阀工况时由钩栓锁10的开启与锁紧控制实现快开阀打开、闭合的时间点与时间段。
所述该快放阀动作机构为四连杆的连杆驱动结构。
所述该发明连杆18长度小于等于摇杆19长度，大于等于1/2摇杆一19的长度。
所述该发明的摇杆一19、摇杆二20、连杆18为平面和复式布置结构。
肘杆爆式冲击快放阀使用时，当快放阀关闭状态时，所述压力腔1被阀盖2通过压紧镶嵌密封圈3的法兰形成闭合密封；阀盖2被嵌入的球关节5及压杆臂8顶推；
所述压杆臂8是连杆18的延长部分；
摇杆二20（AB）、连杆18（BC）、摇杆一19（CD）、复位杆16通过销轴A、销轴B、销轴C、销轴D形成转角连杆机构，在快放阀闭合状态时，摇杆一19和摇杆二20处于肘节共线死点位置，并通过钩栓锁10的销钩30钩紧锁紧销9，使打开快开阀的驱动力对从动连杆压杆臂8的力矩归零，从而定位、压紧阀盖2；
所述转角（关节）连杆机构位于承载板平面4上，销轴D、销轴A为旋转原点；所述复位杆16由摇杆一19延长至E点形成，通过气动弹簧二21对顶杆14的顶推使快开阀处于工艺要求的闭合初始状态时，钩栓锁10的销钩30自动钩紧锁紧销9完成所述转角（关节）连杆机构锁定，并等待钩栓锁10按照实际生产工艺要求的时间由气动弹簧17驱动解除锁定；
摇杆一19和摇杆二20通过销轴B链接，锁紧销9与销轴B（关节点B）共轴，钩栓锁10位于承载板4上面并绕销轴F28（关节点F）旋转；
限位销13位于摇杆一19和摇杆二20肘节靠近钩栓锁10的一侧，与摇杆二20（AB）/连杆18（BC）相碰触；所述钩栓锁10由绕于销轴F28（关节点F28）上的锁簧11和定位销12构成钩栓锁10 的限制性旋转定位；
所述复位杆16由气动弹簧二21驱动顶杆14推动复位杆16复位及释放；
钩栓锁10由气动弹簧一17推动拉杆15产生向上的开启力；
当快放阀达到需开启的工艺设计要求时，所述气动弹簧二21驱动拉杆15使钩栓锁10绕锁簧11上的销轴F28（关节点F）顺时针旋转开启，使钩栓锁10的销钩30脱离锁紧销9，从而释放肘节约束，脱离摇杆一19和摇杆二20的最长共线位置，在压力腔体1气压的推动下，连杆18和摇杆一19顺时针旋转、摇杆二20逆时针旋转，摇杆19带动压杆臂8顺时针转动脱离密封初始位置；
同时摇杆一19相对于连杆18产生一个角速度最大可以达到3倍以上的加速旋转S型漂移急动，从而更快的速度打开快放阀盖2；
压力腔体1泄压后，气动弹簧二21充气顶推顶杆14，使复位杆16带动与销轴C销轴共轴的摇杆一19返回到快开阀闭合初始位置，摇杆一19和摇杆二20在接近肘节时，锁紧销9碰触钩栓锁10的钩子的顶端切线边缘，使钩栓锁被动的顺时针旋转，在摇杆一19和摇杆二20形成肘节时，锁簧11扭转钩栓锁10逆时针急动回转，完成钩栓锁10对锁紧销9的自动钩连锁紧。
实施例
一种肘杆爆开式冲击快放阀，可以应用于生物质类秸秆、木材等的蒸汽爆碎，将发明用于压力容器上时，可以设定该发明的定时爆放，将压力容器内的高压急速转换为外界的常压，将蒸汽、惰性气体对处理材料的渗透压通过该发明的毫秒级骤然减压使气体膨胀爆炸，实现了处理材料组分分离及结构的变化，用于造纸制浆、饲料、发酵剂、制药等生物炼制行业。
用于城市垃圾预处理，本发明在用于城市垃圾的高含水的碳水化合物处理时，通过本发明对高温高压的爆放，可以消毒并替代机械破碎法使被处理物料粉碎，便于后续工艺发酵、热解处理，获得最大处理效能，提高处理质量效率。
Claims (6)
1.一种肘杆爆式冲击快放阀，其特征在于：包括压力腔体、承载板、阀盖、密封圈、球关节、弹簧压板、缓冲簧、压杆臂、锁紧销、钩栓锁、锁簧、定位销、限位销、顶杆、拉杆、复位杆、气动弹簧一、连杆、摇杆一、摇杆二和气动弹簧二；
压力腔体一侧连接有承载板，压力腔体上部设置有法兰，法兰上设有密封圈安装槽，密封圈安装在密封圈安装槽内，压力腔体通过镶嵌密封圈的法兰与阀盖密封闭合，球关节镶嵌于阀盖上部，球关节上部安装有缓冲簧，缓冲簧上部装有弹簧压板，压杆臂一端穿过弹簧压板及缓冲簧与球关节相连，另一端通过销轴C与摇杆一一端活动连接，摇杆一另一端通过销轴Ｄ活动连接在承载板上；连杆和摇杆二通过销轴B活动连接，摇杆二另一端通过销轴A活动连接在承载板上；
锁紧销与销轴B共轴，钩栓锁安装在承载板上面，并绕销轴F旋转；限位销安装在摇杆一和摇杆肘节靠近钩栓锁的一侧承载板上，与连杆和摇杆二相碰触；
钩栓锁由绕于销轴F上的锁簧和定位销构成钩栓锁的限制性旋转定位；复位杆与顶杆一端通过销轴E活动连接，顶杆一端与气动弹簧二相连；所述复位杆由气动弹簧二驱动顶杆推动复位杆复位及释放；钩栓锁一端与拉杆一端通过销轴G活动连接, 钩栓锁另一端设有锁钩，拉杆另一端与气动弹簧一相连，钩栓锁由气动弹簧一拉动拉杆产生向下的开启力。
2.根据权利要求1所述的肘杆爆式冲击快放阀，其特征在于：
摇杆二、连杆、摇杆一分别通过销轴A、销轴B、销轴C、销轴D形成转角连杆机构，所述转角连杆机构位于承载板平面上，销轴D、销轴A为旋转原点。
3.根据权利要求1所述的肘杆爆式冲击快放阀，其特征在于：
缓冲簧由弹簧压板压缩，与阀盖相连。
4.根据权利要求1所述的肘杆爆式冲击快放阀，其特征在于：
复位杆由摇杆一延长至销轴E形成。
5.根据权利要求1所述的肘杆爆式冲击快放阀，其特征在于：所述连杆和摇杆二通过形成肘节共线，形成共线长度最大值及死点力矩归零，达到压杆臂回位压紧的工况力矩最大值。
6.根据权利要求1所述的肘杆爆式冲击快放阀，其特征在于：所述的连杆长度小于等于摇杆一的长度，大于等于1/2摇杆一的长度。
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