CN114352743B - 大流量闪爆机阀头快速开启装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及大流量闪爆机阀头快速开启装置，包括高压腔、低压腔和阀头，所述高压腔与低压腔相连，所述阀头密封所述高压腔与低压腔的连接处，所述阀头连接有顶阀杆，所述低压腔底部安装有顶杆座，所述顶阀杆穿过所述顶杆座连接有支撑座，所述顶阀杆由驱动件驱动关闭所述阀头，所述支撑座侧边倾斜设置有多个液压器，所述液压器在所述阀头关闭时支撑所述支撑座。本发明在提供大的密封压紧力的基础上保证泄压阻力小，提高阀头打开速度。

Description

大流量闪爆机阀头快速开启装置

技术领域

本发明涉及高压设备技术领域，尤其是指一种大流量闪爆机阀头快速开启装置。

背景技术

超临界流体具有液体和气体的双重特性，有与液体接近的密度，又与气体接近的黏度及高的扩散系数，因此具有十分独特的物理性质。它的黏度低，有良好的流动、传质、传热和溶解性能，因此被广泛用于节能、天然产物萃取、聚合反应、超微粉和纤维制品的染整处理，以及喷料和涂料、催化过程和超临界色谱等领域。尤其在纺织品的加工领域，超临界流体技术成为解决传统纺织品湿太加工水资源消耗高、废水排放量大且不易治理等问题的关键技术。

其中对纺织品材料或其他领域材料采用超临界流体进行闪爆处理，可以在不同的系统温度、压力等条件，对材料的超分子结构、化学结构产生不同程度的物理化学变化，从而达到改善纺织品材料或其他领域材料微观结构及性能等目的。同时，超临界CO₂流体除了具有超临界流体的一般性质之外，还是非极性流体，加上CO₂无毒、惰性、无残留等一系列优点，从而也成为超临界闪爆的主要流体介质之一。

然而，超临界CO₂的闪爆要求在高温、高压的条件下进行，对设备要求较高，特别是对设备的闪爆阀、闪爆密封机构等要求较高。现有的闪爆口密封方式一种是阀门密封，一种是液压顶杆密封，阀门密封存在流道不通畅、处理品易残留的问题；液压顶杆存在开启行程小，后续开启动力不足导致闪爆通道面积不足的问题。因而，开发基于超临界CO₂流体为介质的高温、高压闪爆设备，提高对纺织材料或其他领域材料的闪爆处理效果，具有非常重要的意义和应用市场。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中阀头开启行程不足，通道面积小的缺陷，提供一种大流量闪爆机阀头快速开启装置，在提供大的密封压紧力的基础上保证泄压阻力小，提高阀头打开速度。

为解决上述技术问题，本发明提供了大流量闪爆机阀头快速开启装置，包括高压腔、低压腔、阀头、顶阀杆、顶杆座、驱动件、支撑座和多个液压器。

在本发明的一个实施例中，所述高压腔与低压腔相连，所述阀头密封所述高压腔与低压腔的连接处，所述阀头连接所述顶阀杆，所述低压腔底部安装所述顶杆座，所述顶阀杆穿过所述顶杆座连接所述支撑座，所述顶阀杆由驱动件驱动关闭所述阀头，所述支撑座侧边倾斜设置有所述液压器，所述液压器在所述阀头关闭时支撑所述支撑座。

在本发明的一个实施例中，所述驱动件为气缸，所述气缸安装于所述顶阀杆与支撑座之间，所述气缸包括缸体，所述缸体内设置有活塞，所述活塞将所述缸体内部分隔为控制腔和从动腔，所述顶阀杆对应所述从动腔连接于所述活塞一侧，所述活塞另一侧连接活动杆，所述支撑座安装于所述活动杆上，所述控制腔一侧设置有进出气口，所述进出气口连接有第一电磁阀。

在本发明的一个实施例中，所述缸体与所述顶杆座密封连接，所述顶杆座底部设置有连接所述从动腔和外部大气的排气通道。

在本发明的一个实施例中，所述活塞的行程大于所述阀头的行程。

在本发明的一个实施例中，所述驱动件为升降缸，所述升降缸对应所述顶阀杆底部设置，当所述阀头关闭时，所述升降缸与所述支撑座之间的距离大于所述阀头的行程。

在本发明的一个实施例中，所述顶阀杆外套设有拉伸弹簧，所述拉伸弹簧的两端分别连接阀头的下端面和顶杆座的上端面。

在本发明的一个实施例中，所述支撑座侧面设置有斜锥面，所述液压器抵接所述斜锥面。

在本发明的一个实施例中，所述液压器抵接所述支撑座的一端为光滑表面。

在本发明的一个实施例中，所述液压器抵接所述支撑座的一端连接有滚动轴承。

在本发明的一个实施例中，所述顶杆座顶部安装有密封盖，所述密封盖将第一密封圈压紧在所述顶杆座上，所述第一密封圈位于所述顶阀杆和顶杆座之间。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明所述的快速开启装置在提供大的密封压紧力的基础上保证泄压阻力小，提高阀头打开速度。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明工作过程示意图；

图3是本发明支撑座放大图。

说明书附图标记说明：1、高压腔；2、低压腔；3、阀头；4、顶阀杆；41、拉伸弹簧；5、顶杆座；51、密封盖；52、第一密封圈；53、排气通道；6、支撑座；61、斜锥面；7、驱动件；71、缸体；72、活塞；73、控制腔；74、从动腔；75、活动杆；76、进出气口；77、第一电磁阀；8、液压器；81、进液管；82、出液管；83、入口阀；84、出口快开阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

参照图1所示，为本发明的大流量闪爆机阀头3快速开启装置示意图。本发明的快速开启装置包括高压腔1、低压腔2和阀头3，所述高压腔1与低压腔2相连，所述阀头3密封所述高压腔1与低压腔2的连接处。工作时，阀头3处于关闭状态，向高压腔1内装填适量被处理的纺织纤维或其他待处理材料，装填完成后，利用二氧化碳对高压腔1进行介质的增压。高压腔1内处理完成后，快速打开阀头3，对高压腔1内的材料进行流体闪爆处理，完成一次预定工艺条件下流体闪爆处理加工。为实现阀头3的快速开启，本实施例中，所述阀头3连接有顶阀杆4，所述低压腔2底部安装有顶杆座5，所述顶阀杆4穿过所述顶杆座5连接有支撑座6，所述顶阀杆4由驱动件7驱动关闭所述阀头3，所述支撑座6侧边倾斜设置有多个液压器8，所述液压器8在所述阀头3关闭时支撑所述支撑座6。

驱动件7驱动顶阀杆4顶出，阀头3关闭，高压腔1和低压腔2被密封分隔。此时液压器8抵接支撑座6，液压器8对支撑座6具有沿其倾斜方向的支撑力，该支撑力向上的分力依次通过活动杆75、活塞72、顶阀杆4传递到阀头3，阀头3压紧密封面，保证对高压腔1的密封。随着液压器8的加压，阀头3对密封处的压紧力增加，保证高压腔1的密封。阀头3的压紧力可以通过调节液压器8的压力实现。当高压腔1内工作压力高而阀头3密封所需的顶紧力很大时可通过增加液压器8的数量来提供更大的压紧力，本实施例中液压器8至少是设置有3个，确保对支撑座6支撑的稳定。当液压器8个数较多时，可以通过加大支撑座6的直径来布置更多的液压器8。由于液压器8对顶阀杆4的支撑足以保证阀头3的压紧，故液压器8压紧后驱动件7可以放开顶阀杆4。

当需要开启阀头3，液压器8收缩放开支撑座6，由于液压器8对支撑座6倾斜支撑，液压器8仅需收回少许距离即可放开支撑座6，从而液压器8不会成为阀头3打开的阻力；同时驱动件7在液压器8对支撑座6进行支撑的时候就已经收回，因此驱动件7也不会成为阀头3打开的阻力。从而在高压腔1内处理完成后，液压器8收回，阀头3与顶阀杆4不存在任何阻力，在高压腔1内高压气体的作用下阀头3快速打开。阀头3打开时由于液压器8移动较短行程即可放开支撑座6，即液压器8放开支撑座6所需时间短，从而阀头3能够快速打开，同时驱动件7在阀头3打开之前就放开顶阀杆4，进一步降低了顶阀杆4下落的阻力，加快了阀头3打开速度。

参照图1和图2所示，所述驱动件7为气缸，所述气缸安装于所述顶阀座5与支撑座6之间，所述气缸包括缸体71，所述缸体71内设置有活塞72，所述活塞72将所述缸体71内部分隔为控制腔73和从动腔74，所述顶阀杆4对应所述从动腔74连接于所述活塞72一侧，所述活塞72另一侧连接活动杆75，所述支撑座6安装于所述活动杆75上，所述控制腔73一侧设置有进出气口76，所述进出气口76连接有第一电磁阀77。当需要阀头3关闭时，第一电磁阀77处于进气状态，通过进出气口76向控制腔73内通气，活塞72向从动腔74的方向移动，顶阀杆4被推出，阀头3关闭，此时活动杆75带动支撑座6向缸体71内方向收缩，液压器8推出对支撑座6进行支撑。而后第一电磁阀77切换为排气状态，将控制腔73内的高压气体排出，以降低顶阀杆4下落时的阻力。所述液压器8均匀设置于所述支撑座6四周，所述液压器8连接有进液管81和出液管82，所述进液管81和出液管82分别连接有入口阀83和出口快开阀84。入口阀83和出口快开阀84控制进液管81和出液管82的连通与闭合，入口阀83用于液压器8的加压，出口快开阀84用于液压器8的降压；出口快开阀84的通径越大，降压越迅速，效果越好。为实现顶阀杆4与顶杆座5之间的密封，所述顶杆座5顶部安装有密封盖51，所述密封盖51将第一密封圈52压紧在所述顶杆座5上，所述第一密封圈52位于所述顶阀杆4和顶杆座5之间。

进一步的，在本实施例中，所述缸体71与所述顶杆座5密封连接，从而缸体71与顶杆座5的相对位置确定，保证气缸能够将顶阀杆4推出时阀头3关闭。为使得气缸将顶阀杆4推出时，从动腔74内的气体能够排除，所述顶杆座5底部设置有连接所述从动腔74和外部大气的排气通道53。更进一步的，所述活塞72的行程大于所述阀头3的行程。由于顶阀杆4下落时速度很快，当活塞72的行程较大，活塞72随顶阀杆4下落时不会冲击到气缸的缸体71，对气缸形成保护。在本发明的其他实施例中，气缸还可以安装在支架上。

在本发明的其他实施例中，所述驱动件7还可以为升降缸，所述升降缸对应所述顶阀杆4底部设置。当需要将阀头3关闭时，升降缸向上推出，顶阀杆4被顶起，阀头3关闭，液压器8对支撑座6进行支撑，而后升降缸复位。当阀头3打开时，液压器8放开支撑座6，升降缸远离顶阀杆4，不会成为顶阀杆4的阻力，实现阀头3快速开启。本实施例中，为避免顶阀杆4在下落的过程中接触到升降缸，设置在所述阀头3关闭时，所述升降缸与所述支撑座6之间的距离大于所述阀头3的行程。

参照图1和图2所示，为进一步加快阀头3的打开速度，所述顶阀杆4外套设有拉伸弹簧41，所述拉伸弹簧41的两端分别连接阀头3的下端面和顶杆座5的上端面。在自然状态下，由于拉伸弹簧41的拉力作用，顶阀杆4处于图2的状态。当阀头3需要关闭时，驱动件7将顶阀杆4向上推出，阀头3关闭，液压器8能够对支撑座6进行支撑。此时液压器8向上的支撑合力大于阀头3所需的密封压力以及顶阀杆4的自重和弹簧的收缩弹力之和。阀门打开时，驱动件7对顶阀杆4无阻力，液压器8放开支撑座6，阀头3受高压腔1内高压气体的压力以及拉伸弹簧41的收缩力，高压气体的压力与拉伸弹簧41的收缩力方向一致，进一步提高阀头3的开启速度。

参照图3所示，为本发明支撑座6的放大示意图。为提高液压缸抵接支撑座6的稳定性，所述支撑座6侧面设置有斜锥面61，所述液压器8抵接所述斜锥面61。从而液压器8与支撑座6接触后不易打滑。液压器8与支撑座6接触处的摩擦力同样影响液压器8与支撑座6的分离速度，为提高分离速度，所述液压器8抵接所述支撑座6的一端为光滑表面。光滑表面还可以涂覆润滑油。在本发明的其他实施例中，还可以在所述液压器8抵接所述支撑座6的一端连接有滚动轴承。滚动轴承与支撑座6之间为滚动摩擦，摩擦力小，不影响液压器8与支撑座6的分离。

工作过程如下：

a)首先第一电磁阀77切换为进气，气缸的控制腔73内进气，活塞72向上移动，带动顶阀杆4、阀头3向上移动，直到阀头3顶到密封面，此时拉伸弹簧41处于拉伸状态；

b)液压器8加压，顶紧支撑座6，向上的分力依次通过活动杆75、活塞72、顶阀杆4传递到阀头3，压紧密封面形成密封；

c)电磁阀切换为排气，气缸进行排气，以降低活塞72下落时的阻力；

d)高压腔1加压，达到设计工况；

e)闪爆时，所有出口快开阀84一起开启，液压器8迅速降压，液压器8的支撑力消失，支撑座6的限制解除，高压腔1内的高压推力加上拉伸弹簧41的收缩力使阀头3迅速向下移动，闪爆口打开完成闪爆。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.大流量闪爆机阀头快速开启装置，其特征在于：包括高压腔、低压腔、阀头、顶阀杆、顶杆座、驱动件、支撑座和多个液压器，

所述高压腔与低压腔相连，所述阀头密封所述高压腔与低压腔的连接处，所述阀头连接所述顶阀杆，所述低压腔底部安装所述顶杆座，所述顶阀杆穿过所述顶杆座连接所述支撑座，所述顶阀杆由驱动件驱动关闭所述阀头，所述支撑座侧边倾斜设置有所述液压器，所述液压器在所述阀头关闭时支撑所述支撑座。

2.根据权利要求1所述的大流量闪爆机阀头快速开启装置，其特征在于：所述驱动件为气缸，所述气缸安装于所述顶阀杆与支撑座之间，所述气缸包括缸体，所述缸体内设置有活塞，所述活塞将所述缸体内部分隔为控制腔和从动腔，所述顶阀杆对应所述从动腔连接于所述活塞一侧，所述活塞另一侧连接活动杆，所述支撑座安装于所述活动杆上，所述控制腔一侧设置有进出气口，所述进出气口连接有第一电磁阀。

3.根据权利要求2所述的大流量闪爆机阀头快速开启装置，其特征在于：所述缸体与所述顶杆座密封连接，所述顶杆座底部设置有连接所述从动腔和外部大气的排气通道。

4.根据权利要求2所述的大流量闪爆机阀头快速开启装置，其特征在于：所述活塞的行程大于所述阀头的行程。

5.根据权利要求1所述的大流量闪爆机阀头快速开启装置，其特征在于：所述驱动件为升降缸，所述升降缸对应所述顶阀杆底部设置，当所述阀头关闭时，所述升降缸与所述支撑座之间的距离大于所述阀头的行程。

6.根据权利要求1所述的大流量闪爆机阀头快速开启装置，其特征在于：所述顶阀杆外套设有拉伸弹簧，所述拉伸弹簧的两端分别连接阀头的下端面和顶杆座的上端面。

7.根据权利要求1所述的大流量闪爆机阀头快速开启装置，其特征在于：所述支撑座侧面设置有斜锥面，所述液压器抵接所述斜锥面。

8.根据权利要求1所述的大流量闪爆机阀头快速开启装置，其特征在于：所述液压器抵接所述支撑座的一端为光滑表面。

9.根据权利要求1所述的大流量闪爆机阀头快速开启装置，其特征在于：所述液压器抵接所述支撑座的一端连接有滚动轴承。

10.根据权利要求1所述的大流量闪爆机阀头快速开启装置，其特征在于：所述顶杆座顶部安装有密封盖，所述密封盖将第一密封圈压紧在所述顶杆座上，所述第一密封圈位于所述顶阀杆和顶杆座之间。