CN107477196B - 一种连锁式气液电动控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连锁式气液电动控制阀，其包括A、B两个分体，A分体包括支撑件、厄流电磁线圈、锁栓弹簧与锁栓，B分体包括整体栓塞，在整体栓塞上开有供锥形锁栓头插入的栓塞锁孔，底部开有中空孔道，侧面开有气液溢出孔，本发明的控制阀通过控制扼流电磁线圈中通电状态可以控制锥形锁栓头是否插入栓塞锁孔，从而实现阀门控制气液释放；该控制阀可应用于极端条件下的各种气体、液体等材料的控制释放，开关灵敏、速度快，可在热气压动力装置，低温冷藏低超温育种等领域中获得广泛应用。

Description

一种连锁式气液电动控制阀

技术领域

本发明涉及一种连锁式气液电动控制阀，属于仪器设备制造领域。

背景技术

生活中经常遇到需要控制压力容器气液的实例，如医药行业常用小型高压蒸气灭菌器，标准工作状态要求灭菌容器内的高温达到120℃，压力达到0.15Mpa；操作初始要先打开顶端的排汽阀，加热的同时排净容器内的冷空气，使容器内的温度完全升至100℃，然后关闭顶端排气阀后升温升压开始正式灭菌。排汽阀的管控完全凭借经验手工操作，稍有不慎轻则造成人体烫伤，重则灭菌不彻底带来重大医疗事故隐患。

目前，液氮在科学研究，食品医药，农业育种，果蔬贮藏等方面获得广泛应用，但是液氮在使用与运输过程中存在气液控制技术难题。首先，液氮装载于常压铝合金容器中，即1893年1月20日杜瓦宣布发明了一种特殊的低温恒温容器杜瓦瓶(cryostat)，一个双层玻璃容器，两层玻璃胆壁都涂满银，然后把两层壁间的空气抽掉，形成真空。两层胆壁上的银可以防止辐射散热，真空能防止对流和传导散热，因此盛在瓶里的液体温度不易发生变化。后来，伯格用镍制造外壳，保护易碎的玻璃瓶胆。起初，这种杜瓦瓶仅在实验室、医院和探险队中使用，以后在野餐或乘火车时使用，直至今日用来运输液体氮气，氢气等等。如今，为铁路运输而设计的杜瓦瓶金属容器容量达110000升，但因瓶内气体的复杂性，容器会产生蒸汽压，运输储罐必须定时巡检增压盘，保持无故障状态，且保持封闭空间内的通风情况，装卸时严禁倾倒、滚动储罐，装车后应加装防倒翻措施，使得液体的氮运输使用十分烦琐。尤其是常压杜瓦瓶瓶塞技术不足，使液态氮每天蒸发率大约是2.1％，浪费十分惊人。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种连锁式气液电动控制阀，该控制阀采用锥形点接触式栓塞，结合独特的结构设计，可实现容器瓶中气液的可控释放。

本发明的连锁式气液电动控制阀，包括A、B两个分体，A分体包括支撑件、厄流电磁线圈、锁栓弹簧与锁栓，锁栓纵向贯穿支撑件，并可上下活动，锁栓顶部设有磁铁，锁栓下部为锥形锁栓头，锁栓弹簧套于锁栓上，一端与支撑件相抵，另一端与锥形锁栓头上端面相抵，扼流电磁线圈设置在锁栓正上方，通过紧固螺丝固定于支撑件上；B分体包括整体栓塞，在整体栓塞上开有供锥形锁栓头插入的栓塞锁孔，底部开有中空孔道，侧面开有气液溢出孔，栓塞锁孔、中空孔道及气液溢出孔连通，当锥形锁栓头完全插入栓塞锁孔后，气液溢出孔与中空孔道关断，A分体及B分体外部均设置有耳部，在耳部上均设有拉紧弹簧螺丝、，通过紧固拉簧可将A、B分体紧固为一体。

所述的支撑件、锁栓及整体栓塞均由硅胶材料制成，具有高度耐腐蚀性，可在压力0.15Mpa高温120℃及低温-196℃极端条件下工作。

所述的整体栓塞上的气液溢出孔为单个或者沿整体栓塞周向均匀分布的多个。

上述连锁式气液电动控制阀的控制方法，包括如下步骤：

1)正确安装：用紧固拉簧配合A、B分体耳部的拉紧弹簧螺丝、将连锁式气液电动控制阀A分体的底面与B分体的上表面紧密接触，锁栓在锁栓弹簧的张力作用下，锥状锁栓头完全插入栓塞锁孔中，气液溢出孔与中空孔道关断，使控制阀处于常闭状态；将控制阀塞入容器瓶的瓶颈处，且确保气液溢出孔位于容器瓶瓶颈边缘上方；

2)气液控制：向厄流电磁线圈通入电流产生磁场吸引锁栓顶部磁铁，使锁栓克服锁栓弹簧的张力向上，使锥形锁栓头从栓塞锁孔中拔出，气液溢出孔与中空孔道连通，瓶内气液在压力作用下从中空孔道向栓塞侧面的气液溢出孔释放；电流停止磁场立刻消失，在锁栓弹簧张力作用下锁栓向下复位，将锥状锁栓头完全插入栓塞锁孔中回到闭锁状态，完成一次气液控制。

本发明的有益之处在于：

1)可用于释放容器内有一定压力的气体或是液体，并采用电动控制开关可智能化操作；

2)采用硅胶材料制作控制阀，具有高度耐腐蚀性，可在压力0.15Mpa高温120℃及低温-196℃极端条件下工作，同时硅胶传导系数低，与金属材料比超低温介质不易于结冰。

3)采用锥形点接触式栓塞，密闭性好，直流电磁场与弹簧组合闭锁装置，耗电能源小，携带方便，开关灵敏，使用寿命长，免维护；

4)可根据需要制成各种口径不同和大小不同的控制阀门，如直径0.5～20cm或者更大，安装操作十分简便，可适用于各种容器瓶。

5)容器可以倾斜甚至倒置，方便多种场合下的使用和运输。

6)可以设置单个或多个气液溢出孔，可同时满足控制更多释放溢出的输出需要。

附图说明

图1是本发明装置的结构示意图；

图中：1.厄流电磁线圈，2.紧固螺丝，3.支撑件，4、9拉紧弹簧螺丝，5.锁栓弹簧，6.锁栓，7.拉簧，8.整体栓塞，10.气液溢出孔，11.容器瓶边缘高度，12.中空孔道。

具体实施方式

参照图1，本发明的连锁式气液电动控制阀通过以下步骤实现：阀门由AB两个分体串联组合而成，A分体主构件为硅胶材料支撑件3，其中部开有上、下凹槽，锁栓6纵向贯穿支撑件3中心，锁栓6上部分位于上凹槽内，下部分位于下凹槽内，锁栓6顶端有磁铁，厄流电磁线圈1通过紧固螺丝2固定于支撑件3上，位于锁栓6正上方，锁栓6下部呈锥状锁栓头，锁栓弹簧5一端与下凹槽表面相抵，另一端与锥状锁栓头上表面相抵；

B分体的主构件是硅胶材料构成的整体栓塞8，在整体栓塞8上开有供锥形锁栓头插入的栓塞锁孔，底部开有中空孔道12，侧面开有气液溢出孔10，栓塞锁孔、中空孔道12及气液溢出孔10连通；

A分体及B分体外部均设置有耳部，在耳部上均设有拉紧弹簧螺丝4、9，通过紧固拉簧7可将A、B分体紧固为一体，由于锁栓弹簧5的恢复张力将锥形锁栓头完全插入栓塞锁孔，此时，气液溢出孔10与中空孔道12关断，当向扼流电磁线圈1中通入电流，通过电磁作用会将锁栓6向上吸引从a点运动至b点，从而将锥形锁栓头从栓塞锁孔中拔出，气液溢出孔10与中空孔道12连通，瓶内气液在压力作用下只有从d点向栓塞上的气液溢出孔10释放溢出。断电后，锁栓弹簧回复使得锥形锁栓头向c点射入，弹回栓塞锁孔中回到闭锁状态。

厄流电磁线圈的电压可以设置为3～24伏；锁栓弹簧的反向张力应小于容器内介质的饱和压力。中空孔道的直径可根据不同气液和压力需求进行设定；锥形锁栓头气密性严，开与关频闪率高，使用寿命长。

本发明的连锁式气液电动控制阀，是采用硅胶材料制得的锥形锁栓点接触快闪阀门，可用于控制密闭容器内温度-196℃～120℃压力0.1～0.15Mpa极端条件下的各种气体、液体等材料的释放，电动控制开关灵敏速度快，经与热电偶连接更易于气液精确释放和准确控制工况温度，将在热气压动力装置，低温冷藏低超温育种等领域中获得广泛应用。下面以两个应用实例进行说明：

实例1：

小型医用高压蒸汽灭菌器，密闭容器容积35～37升，容器内电加热，温度120～121℃，压力0.15-0.2Mpa。容器顶端有安全阀与排气阀，将排气阀换成连锁式气液电动控制阀，调整弹簧5的张力使容器内压力不高于0.15-0.2Mpa；在容器底部加装热电偶探头并与顶部控制阀厄流圈电源串联。当容器内冷空气未有排净温度不足100℃厄流电磁线圈电源通电，锁栓6被拨出，控制阀处于开启状态，容器内冷空气不断排出，冷空气排净容器内达到100℃热电偶控制扼流电磁线圈电源断电，锁栓6复位容器内开始升温升压进入正式灭菌状态，当压力超过容器安全限定时安全阀会自动排气减压，保持高温120～121℃，高压0.15-0.2Mpa至预定时间系统自动断电，容器灭菌过程结束。

实例2：

取1.2升杜瓦瓶，内胆压力0.15Mpa；内置液氮1升，瓶径固着连锁式气液电动控制阀，调整张力弹簧5使容器内胆压力不高于0.08-0.1Mpa，压力过大会迫使锁栓6反向移位释放气体减压保护容器安全。容器内的压力是因瓶口不严漏热引起，采用连锁式气液电动控制阀可以降低漏热发生，从而在压力与温度之间获得平衡达到节省液氮资源目的。使用时使厄流电磁线圈电源通电，锁栓6被拨出，瓶内压力从0.08Mpa降至常压，瓶内的气液被排出，排气液同时有新的空气进入容器，关闭阀门锁栓6，瓶内空气使-196℃液氮被气化，重新产生压力，因此又可以释放至达到要求用量停止通电，锁栓6复位结束氮的气液释放。当容器内压力超过0.08Mpa，锁栓6会返向位移释放气体于环境中，减轻容器内压力，容器得到保护。

Claims (4)

1.一种连锁式气液电动控制阀，其特征在于，包括A、B两个分体，A分体包括支撑件（3）、厄流电磁线圈（1）、锁栓弹簧（5）与锁栓（6），锁栓（6）纵向贯穿支撑件（3），并可上下活动，锁栓（6）顶部设有磁铁，锁栓（6）下部为锥形锁栓头，锁栓弹簧（5）套于锁栓（6）上，一端与支撑件（3）相抵，另一端与锥形锁栓头上端面相抵，扼流电磁线圈（1）设置在锁栓（6）正上方，通过紧固螺丝（2）固定于支撑件（3）上；B分体包括整体栓塞（8），在整体栓塞（8）上开有供锥形锁栓头插入的栓塞锁孔，底部开有中空孔道（12），侧面开有气液溢出孔（10），栓塞锁孔、中空孔道（12）及气液溢出孔（10）连通，当锥形锁栓头完全插入栓塞锁孔后，气液溢出孔（10）与中空孔道（12）关断，A分体及B分体外部均设置有耳部，在耳部上均设有拉紧弹簧螺丝（4、9），通过紧固拉簧（7）可将A、B分体紧固为一体。

2.如权利要求1所述的连锁式气液电动控制阀，其特征在于，所述的支撑件（3）、锁栓（6）及整体栓塞（8）均由硅胶材料制成。

3.如权利要求1所述的连锁式气液电动控制阀，其特征在于，所述的整体栓塞（8）上的气液溢出孔（10）为单个或者沿整体栓塞（8）周向均匀分布的多个。

4.一种连锁式气液电动控制阀的控制方法，其特征在于，

1）正确安装：用紧固拉簧（7）配合A、B分体耳部的拉紧弹簧螺丝（4、9）将连锁式气液电动控制阀A分体的底面与B分体的上表面紧密接触，锁栓（6）在锁栓弹簧（5）的张力作用下，锥状锁栓头完全插入栓塞锁孔中，气液溢出孔（10）与中空孔道（12）关断，使控制阀处于常闭状态；将控制阀塞入容器瓶的瓶颈处，且确保气液溢出孔（10）位于容器瓶瓶颈边缘上方；

2）气液控制：向厄流电磁线圈（1）通入电流产生磁场吸引锁栓顶部磁铁，使锁栓（6）克服锁栓弹簧（5）的张力向上，使锥形锁栓头从栓塞锁孔中拔出，气液溢出孔（10）与中空孔道（12）连通，瓶内气液在压力作用下从中空孔道（12）向栓塞侧面的气液溢出孔（10）释放；电流停止磁场立刻消失，在锁栓弹簧（5）张力作用下锁栓（6）向下复位，将锥状锁栓头完全插入栓塞锁孔中回到闭锁状态，完成一次气液控制。