CN107654718A - 一种用于大流量灌装的两段式气动阀组及灌装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于大流量罐装的两段式气动阀组，包括气动执行器、切断阀、第一电磁阀、第二电磁阀及过滤减压阀，过滤减压阀通过气路分别与第一电磁阀的第一压力口P1及第二电磁阀的第二压力口P2连通；第一电磁阀的第一工作口A1通过气路与气动执行器的第一气口连通，第一电磁阀的第二工作口B1通过气路与气动执行器的第二气口连通；第二电磁阀的第三工作口A2通过气路与气动执行器的第三气口连通，第二电磁阀的第四工作口B2通过气路与气动执行器的第四气口连通。还公开了一种利用上述两段式气动阀组进行大流量两步法灌装的方法。本发明可以实现大流量两步法灌装物料，防止储罐或粉仓漫溢，操作简单，控制灵活，维护方便，且可自动控制。

Description

一种用于大流量灌装的两段式气动阀组及灌装方法

技术领域

本发明涉及物料灌装技术领域，尤其涉及一种用于大流量罐装的两段式气动阀组及灌装方法。

背景技术

化工生产中常需要储备大量的液体或粉体物料，存储物料的设备一般为储罐或粉仓，单位储罐或粉仓的存储量较大时，为了节省卸货时间，一般都采用每小时几十甚至上百立方的大流量灌装，现有的灌装方法都是一步法灌装，即保持不变的物料流量直至灌装到设定量后停止灌装，当灌装结束突然停止灌装时，经常会有物料从储罐或粉仓中溢出甚至喷涌，不仅严重污染环境，而且造成物料浪费。

发明内容

为解决一步法灌装造成物料溢出污染环境及浪费物料的问题，本发明提供一种用于大流量灌装的两段式气动阀组及一种两步法灌装方法。

本发明采取的技术方案是：

一种用于大流量罐装的两段式气动阀组，包括三位式气动执行器及安装在三位式气动执行器上的切断阀、第一电磁阀、第二电磁阀及过滤减压阀；

所述三位式气动执行器，包括主气缸及对称设置在主气缸两端的副气缸，主气缸包括主缸体、对称设置在主缸体两端的主端盖及对称设置在主缸体内的两个主活塞，主缸体中部设有输出齿轴，主活塞上的齿条与输出齿轴啮合；副气缸包括副缸体、设置在副缸体内的副活塞及设置在副缸体两端的副端盖；副活塞杆一端与副活塞固连，另一端可移动地穿过主端盖伸入到主气缸中，副气缸内设有能够调整主活塞停留在中间位置的定位机构；主缸体的中部设有第一气口，主缸体的主活塞与主端盖之间设有第二气口，副缸体上靠近主端盖的一侧设有第三气口，靠近副端盖的一侧设有第四气口；

所述切断阀的阀杆与三位式气动执行器的输出齿轴固连，切断阀可在三位式气动执行器的驱动下以0度、15度、35度、45度或90度的方式打开；

所述第一电磁阀具有第一压力口P1、第一工作口A1、第二工作口B1、第一排气口R1、第二排气口S1；所述第二电磁阀具有第二压力口P2、第三工作口A2、第四工作口B2、第三排气口R2及第四排气口S2；

所述过滤减压阀通过气路分别与第一电磁阀的第一压力口P1及第二电磁阀的第二压力口P2连通；第一电磁阀的第一工作口A1通过气路与三位式气动执行器的第一气口连通，第一电磁阀的第二工作口B1通过气路与三位式气动执行器的第二气口连通；第二电磁阀的第三工作口A2通过气路与三位式气动执行器的第三气口连通，第二电磁阀的第四工作口B2通过气路与三位式气动执行器的第四气口连通。

所述切断阀为球阀、蝶阀或旋塞阀。根据三位式气动执行器的结构特点优选以阀杆转动带动阀芯打开的阀门，如球阀、蝶阀或旋塞阀。

所述定位机构为设置在副活塞上的活塞推杆或设置在副端盖与副活塞之间的活塞定位套。通过调整推杆或定位套的机械位置限定副活塞向气动执行器两端运行时的极限位置，从而限定了主活塞向同方向运动的极限位置，即限定了阀门以0度、15度、35度、45度或90度打开。

所述的中间位置为阀门开度为15度、35度或45度时所对应的主活塞被定位机构定位的位置。15度、35度或45度是阀组工作中常用的阀门开度。

优选所述第一电磁阀、第二电磁阀均为两位五通式电磁阀。该电磁阀可直接安装在气动执行器的侧面，与气动执行器之间无需管道连接，结构简便、运行可靠、维护便利。两位五通式电磁阀可以是带弹簧复位的单控电磁阀，也可以是双控电磁阀。

为了减小排气时的噪声，优选所述电磁阀的排气口均设有消音器。

为了方便观察及调节进入电磁阀的气源压力，优选所述过滤减压阀上设有压力显示。

一种利用上述用于大流量罐装的两段式气动阀组进行大流量两步法灌装的方法，依次包括以下步骤：

(1)、罐装初始时，气源通过过滤减压阀经气路分别进入第一电磁阀的第一压力口P1及第二电磁阀的第二压力口P2；第二电磁阀得电，第二电磁阀被定位于第二电磁阀第一位置，第三工作口A2与第二压力口P2相通，第四工作口B2与第四排气口S2相通，第三气口进气，第四气口排气，副活塞在气压的推动下分别向气动执行器的两端运动；第一电磁阀得电，第一电磁阀换向到第一电磁阀第一位置，第一工作口A1与第一压力口P1相通，第二工作口B1与第二排气口S1相通，第一气口进气，第二气口排气，主活塞在气压的推动下向主气缸的两端运动，主活塞上的齿条带动输出齿轴转动，输出齿轴驱动切断阀开启到最大位置，切断阀90度全开，开始大流量罐装；

(2)、当罐装量达到总量的90％时，按下面步骤顺序执行；

(2.1)第一电磁阀先失电，第一电磁阀换向到第一电池阀第二位置，第二工作口B1与第一压力口P1相通，第一工作口A1与第一排气口R1相通，第二气口进气，第一气口排气，主活塞在气压的推动下先向主气缸的中间运动；

(2.2)第二电磁阀失电，第二电磁阀换向到第二电磁阀第二位置，第四工作口B2与第二压力口P2相通，第三工作口与第三排气口R2相通，第四气口进气，第三气口排气，副活塞在气压的推动下分别向气动执行器的中间运动，主活塞被定位机构定位；

(2.3)第一电磁阀再得电，第一电磁阀换向到第一电磁阀第一位置，第一工作口A1与第一压力口P1相通，第二工作口B1与第二排气口S1相通，第一气口进气，第二气口排气，主活塞在气压的推动下向主气缸的两端运动，主活塞上的齿条带动输出齿轴转动，当主活塞运动到与副活塞杆抵靠时，输出齿轴驱动切断阀开启并保持在中间位置，切断阀以15度开度打开，开始小流量罐装；

(3)、灌装完毕，第一电磁阀失电，第一电磁阀换向到第一电池阀第二位置，第二工作口B1与第一压力口P1相通，第一工作口A1与第一排气口R1相通，第二气口进气，第一气口排气，主活塞在气压的推动下向主气缸的中间运动，主活塞上的齿条带动输出齿轴转动，输出齿轴驱动切断阀关闭；第二电磁阀得电，第二电磁阀换向到第二电磁阀第一位置，第三工作口A2与第二压力口P2相通，第四工作口与第四排气口S2相通，第三气口进气，第四气口排气，副活塞在气压的推动下分别向气动执行器的两端运动回到初始位置。

本发明的有益效果：

1、通过本发明可以实现两步法灌装物料，在物料灌装即将达到设定值时调小物料流量，遏制了储罐或粉仓将满时大流量物料的流入造成的漫溢或喷涌现象。

2、本发明操作简单，控制灵活，维护方便，可广泛应用于石油、化工、化工涂料等行业的石油库油料自动化收发控制系统、化工库等自动化收发系统、涂料罐装系统。

3、本发明可实现小流量、大流量开闭，流量控制精度高，并且可通过计算机编程实现自动控制。

附图说明

图1是本发明设有活塞定位套的三位式气动执行器在阀门开度为15度时的结构示意图。

图2是本发明设有活塞推杆的三位式气动执行器在阀门开度为15度时的结构示意图。

图3是本发明一种用于大流量灌装的两段式气动阀组位于全开状态下的气压系统原理图。

图4是本发明一种用于大流量灌装的两段式气动阀组位于半开状态下的气压系统原理图。

图5是本发明一种用于大流量灌装的两段式气动阀组位于关闭状态下的气压系统原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细的说明。

一种用于大流量罐装的两段式气动阀组，参见图3，包括三位式气动执行器100及安装在三位式气动执行器上的切断阀(图中未示出)、第一电磁阀201、第二电磁阀202及过滤减压阀300；

参见图1，一种三位式气动执行器100，包括主气缸1及对称设置在主气缸两端的副气缸2，主气缸1包括主缸体11、对称设置在主缸体两端的主端盖12及对称设置在主缸体内的两个主活塞13，主缸体中部设有输出齿轴4，主活塞13上的齿条与输出齿轴4啮合；副气缸2包括副缸体21、设置在副缸体内的副活塞23及设置在副缸体外端的副端盖22，副活塞杆24的一端与副活塞23固连，其另一端可移动地穿过主端盖12伸入到主气缸1中，活塞推杆25的一端与副活塞23固连，其另一端可移动地穿过副端盖22伸出到副气缸2外，活塞推杆25位于副气缸2之外的一端设有挡圈26，挡圈26能够根据预设的阀门开度(如15度、35度或45度)调整其与活塞推杆25的相对位置，主缸体1的中部设有第一气口A，主缸体1的主活塞13与主端盖12之间设有第二气口B，副缸体2上靠近主端盖12的一侧设有第三气口C，靠近副端盖22的一侧设有第四气口D。

参见图2，另一种三位式气动执行器101，与上述三位式气动执行器100的不同之处仅在于：三位式气动执行器101中不设活塞推杆，而在副活塞23与副端盖22之间设有活塞定位套25’及中间位调节螺柱27，中间位调节螺柱27一端与活塞定位套25’固连，另一端可移动地穿过副端盖22延伸至副气缸2之外，中间位调节螺柱27能够根据预设的阀门开度(如15度、35度或45度)定位。

参见图1及图2，切断阀的阀杆3与三位式气动执行器的输出齿轴4固连，切断阀可在三位式气动执行器的驱动下以0度、15度、35度、45度或90度的方式打开；本实施例中的切断阀为球阀，在其它实施例中切断阀也可为蝶阀或旋塞。0度为切断阀全关状态，90度为全开状态。

参见图3，第一电磁阀201位二位五通单控电磁阀，其具有第一压力口P1、第一工作口A1、第二工作口B1、第一排气口R1、第二排气口S1；第二电磁阀202为二位五通单控电磁阀，其具有第二压力口P2、第三工作口A2、第四工作口B2、第三排气口R2及第四排气口S2；第一排气口R1、第二排气口S1、第三工作口A2及第四工作口B2上均设有消音器(图中未示出)。

参见图3，过滤减压阀300通过气路分别与第一电磁阀201的第一压力口P1及第二电磁阀202的第二压力口P2连通；第一电磁阀201的第一工作口A1通过气路与三位式气动执行器100的第一气口A连通，第一电磁阀201的第二工作口B1通过气路与三位式气动执行器100的第二气口B连通；第二电磁阀202的第三工作口A2通过气路与三位式气动执行器100的第三气口C连通，第二电磁阀202的第四工作口B2通过气路与三位式气动执行器的第四气口D连通。过滤减压阀300上设有压力表。

上述用于大流量罐装的两段式气动阀组的工作原理在以下的灌装方法详细说明。

利用上述用于大流量罐装的两段式气动阀组进行大流量两步法灌装的方法为：

将用于大流量罐装的两段式气动阀组安装在物料输送管道上。

罐装初始时，第一电磁阀201处于第一电磁阀第二位置，第二电磁阀202处于第二电磁阀第一位置，切断阀0度全关；

开始灌装时，气源通过过滤减压阀300经气路分别进入第一电磁阀201的第一压力口P1及第二电磁阀202的第二压力口P2；第二电磁阀202得电，第二电磁阀202被定位于第二电磁阀第一位置，第三工作口A2与第二压力口P2相通，第四工作口B2与第四排气口S2相通，三位式气动执行器100的第三气口C进气，第四气口D排气，副活塞23在气压的推动下分别向气动执行器100的两端运动；第一电磁阀201得电，第一电磁阀201换向到第一电磁阀第一位置，第一工作口A1与第一压力口P1相通，第二工作口B1与第二排气口S1相通，三位式气动执行器100的第一气口A进气，第二气口B排气，主活塞13在气压的推动下向主气缸1的两端运动，主活塞13上的齿条带动输出齿轴4转动，输出齿轴4驱动切断阀3开启到最大位置，即切断阀90度全开，开始大流量罐装；

当罐装量达到总量的90％时，90％的设定并非为一个定值，实际应用时可根据灌装物料的特性及控制要求设定百分比，按下面步骤顺序执行；

(1)第一电磁阀201先失电，第一电磁阀201换向到第一电池阀第二位置，第二工作口B1与第一压力口P1相通，第一工作口A1与第一排气口R1相通，第二气口B进气，第一气口A排气，主活塞13在气压的推动下先向主气缸1的中间运动；

(2)第二电磁阀202失电，第二电磁阀202换向到第二电磁阀第二位置，第四工作口B2与第二压力口P2相通，第三工作口与第三排气口R2相通，第四气口D进气，第三气口C排气，副活塞23在气压的推动下分别向气动执行器100的中间运动，当副活塞23运动到预设的位置(切断阀的开度在15度)时，活塞推杆25被挡圈26挡止，副活塞23被定位；

(3)第一电磁阀201再得电，第一电磁阀201换向到第一电磁阀第一位置，第一工作口A1与第一压力口P1相通，第二工作口B1与第二排气口S1相通，第一气口A进气，第二气口B排气，主活塞13在气压的推动下向主气缸1的两端运动，主活塞13上的齿条带动输出齿轴4转动，当主活塞13运动到与副活塞杆24抵靠时，主活塞13被定位，输出齿轴4驱动切断阀15度开度打开，开始小流量罐装；

(3)、灌装完毕，第一电磁阀201失电，第一电磁阀201换向到第一电池阀第二位置，第二工作口B1与第一压力口P1相通，第一工作口A1与第一排气口R1相通，第二气口B进气，第一气口A排气，主活塞13在气压的推动下向主气缸1的中间运动，主活塞13上的齿条带动输出齿轴4转动，输出齿轴4驱动切断阀3关闭，第一电磁阀201回到初始位置；第二电磁阀202得电，第二电磁阀202换向到第二电磁阀第一位置，第三工作口A2与第二压力口P2相通，第四工作口B2与第四排气口S2相通，第三气口C进气，第四气口D排气，副活塞23在气压的推动下分别向气动执行器100的两端运动回到初始位置。

本发明还可以通过计算机编程实现自动控制，通过检测储罐或粉仓的存量信号自动控制第一电磁阀、第二电磁阀的得电与失电，从而实现自动化灌装。

Claims (8)

1.一种用于大流量罐装的两段式气动阀组，包括三位式气动执行器及安装在三位式气动执行器上的切断阀、第一电磁阀、第二电磁阀及过滤减压阀；

所述三位式气动执行器，包括主气缸及对称设置在主气缸两端的副气缸，主气缸包括主缸体、对称设置在主缸体两端的主端盖及对称设置在主缸体内的两个主活塞，主缸体中部设有输出齿轴，主活塞上的齿条与输出齿轴啮合；副气缸包括副缸体、设置在副缸体内的副活塞及设置在副缸体外端的副端盖；副活塞杆一端与副活塞固连，另一端可移动地穿过主端盖伸入到主气缸中，副气缸内设有能够调整主活塞停留在中间位置的定位机构；主缸体的中部设有第一气口，主缸体的主活塞与主端盖之间设有第二气口，副缸体上靠近主端盖的一侧设有第三气口，靠近副端盖的一侧设有第四气口；

所述切断阀的阀杆与三位式气动执行器的输出齿轴固连，切断阀可在三位式气动执行器的驱动下以0度、15度、35度、45度或90度的方式打开；

所述第一电磁阀具有第一压力口P1、第一工作口A1、第二工作口B1、第一排气口R1、第二排气口S1；所述第二电磁阀具有第二压力口P2、第三工作口A2、第四工作口B2、第三排气口R2及第四排气口S2；

所述过滤减压阀通过气路分别与第一电磁阀的第一压力口P1及第二电磁阀的第二压力口P2连通；第一电磁阀的第一工作口A1通过气路与三位式气动执行器的第一气口连通，第一电磁阀的第二工作口B1通过气路与三位式气动执行器的第二气口连通；第二电磁阀的第三工作口A2通过气路与三位式气动执行器的第三气口连通，第二电磁阀的第四工作口B2通过气路与三位式气动执行器的第四气口连通。

2.根据权利要求1所述的两段式气动阀组，其特征在于所述切断阀为球阀、蝶阀或旋塞阀。

3.根据权利要求1所述的两段式气动阀组，其特征在于所述定位机构为设置在副活塞上的活塞推杆或设置在副端盖与副活塞之间的活塞定位套。

4.根据权利要求1所述的两段式气动阀组，其特征在于所述的中间位置为阀门开度为15度、35度或45度时所对应的主活塞被定位机构定位的位置。

5.根据权利要求1所述的两段式气动阀组，其特征在于所述第一电磁阀、第二电磁阀均为两位五通式电磁阀。

6.根据权利要求1或5所述的两段式气动阀组，其特征在于所述第一电磁阀、第二电磁阀的排气口均设有消音器。

7.根据权利要求1所述的两段式气动阀组，其特征在于所述过滤减压阀上设有压力表。

8.一种大流量两步法灌装的方法，其特征在于使用权利要求1～7任意一项所述的用于大流量罐装的两段式气动阀组，其特征在于依次包括以下步骤：

(1)、罐装初始时，气源通过过滤减压阀经气路分别进入第一电磁阀的第一压力口P1及第二电磁阀的第二压力口P2；第二电磁阀得电，第二电磁阀被定位于第二电磁阀第一位置，第三工作口A2与第二压力口P2相通，第四工作口B2与第四排气口S2相通，第三气口进气，第四气口排气，副活塞在气压的推动下分别向气动执行器的两端运动；第一电磁阀得电，第一电磁阀换向到第一电磁阀第一位置，第一工作口A1与第一压力口P1相通，第二工作口B1与第二排气口S1相通，第一气口进气，第二气口排气，主活塞在气压的推动下向主气缸的两端运动，主活塞上的齿条带动输出齿轴转动，输出齿轴驱动切断阀开启到最大位置，切断阀90度全开，开始大流量罐装；

(2)、当罐装量达到总量的90％时，按下面步骤顺序执行；

(2.1)第一电磁阀先失电，第一电磁阀换向到第一电池阀第二位置，第二工作口B1与第一压力口P1相通，第一工作口A1与第一排气口R1相通，第二气口进气，第一气口排气，主活塞在气压的推动下先向主气缸的中间运动；

(2.2)第二电磁阀失电，第二电磁阀换向到第二电磁阀第二位置，第四工作口B2与第二压力口P2相通，第三工作口与第三排气口R2相通，第四气口进气，第三气口排气，副活塞在气压的推动下分别向气动执行器的中间运动，副活塞被定位机构定位到预设的位置；

(2.3)第一电磁阀再得电，第一电磁阀换向到第一电磁阀第一位置，第一工作口A1与第一压力口P1相通，第二工作口B1与第二排气口S1相通，第一气口进气，第二气口排气，主活塞在气压的推动下向主气缸的两端运动，主活塞上的齿条带动输出齿轴转动，当主活塞运动到与副活塞杆抵靠时，输出齿轴驱动切断阀开启并保持在中间位置，切断阀以15度开度打开，开始小流量罐装；

(3)、灌装完毕，第一电磁阀失电，第一电磁阀换向到第一电池阀第二位置，第二工作口B1与第一压力口P1相通，第一工作口A1与第一排气口R1相通，第二气口进气，第一气口排气，主活塞在气压的推动下向主气缸的中间运动，主活塞上的齿条带动输出齿轴转动，输出齿轴驱动切断阀关闭；第二电磁阀得电，第二电磁阀换向到第二电磁阀第一位置，第三工作口A2与第二压力口P2相通，第四工作口与第四排气口S2相通，第三气口进气，第四气口排气，副活塞在气压的推动下分别向气动执行器的两端运动回到初始位置。