CN114542731B - 一种双电磁密封闪爆装置及工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种双电磁密封闪爆装置及工作方法，包括外部支架、高压罐、缓冲罐、阀头、顶杆、第一电磁铁和第二电磁铁。所述高压罐与缓冲罐密封连接，所述高压罐和缓冲罐通过外部支架支撑于地面；所述高压罐在位于所述缓冲罐内的一端设置有阀座；所述阀座通过所述阀头密封；所述阀头通过顶杆连接所述第一电磁铁，所述缓冲罐底部固定有第二电磁铁，所述第一电磁铁通过导向件活动设置于所述第二电磁铁上方。本发明结构简单，操作容易，阀头密封耐久可靠、可控，闪爆时阀门开启速度快，闪爆效果好。
Description
技术领域
本发明涉及高压设备技术领域，尤其是指一种双电磁密封闪爆装置及工作方法。
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。而目前现有技术中的相关闪爆设备，存在闪爆通道开启速度慢，闪爆压力低，闪爆效果不够理想等不足。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闪爆通道开启速度慢、密封机构复杂等缺陷，提供一种双电磁密封闪爆装置及工作方法，利用电磁铁的磁吸性能实现闪爆通道的密封和快速开启。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种双电磁密封闪爆装置，包括外部支架、高压罐、缓冲罐、阀头、顶杆、第一电磁铁和第二电磁铁。
在本发明的一个实施例中，所述高压罐与缓冲罐密封连接，所述高压罐和缓冲罐通过外部支架支撑于地面；所述高压罐位于所述缓冲罐内的一端设置有阀座，所述阀座通过所述阀头密封；所述阀头通过顶杆连接所述第一电磁铁，所述缓冲罐下部固定有第二电磁铁，所述第一电磁铁通过导向件活动设置于所述第二电磁铁上方。
在本发明的一个实施例中，所述第一电磁铁与第二电磁铁之间设有缓冲弹簧。
在本发明的一个实施例中，所述导向件为导向杆，所述导向杆固定连接所述阀座及第二电磁铁，所述第一电磁铁滑动套设于所述导向杆上。
在本发明的一个实施例中，所述第二电磁铁通过固定肋板与所述缓冲罐内侧面固定。
在本发明的一个实施例中，所述第一电磁铁和第二电磁铁分别包括四组电磁单元，所述电磁单元呈圆形均布；所述第一电磁铁和第二电磁铁中所述电磁单元的磁极相互对应。
在本发明的一个实施例中，所述高压罐在位于所述缓冲罐外的一端设置有罐口，所述罐口通过盖子盖合；所述盖子与罐口之间通过卡箍组件密封固定。
一种双电磁密封闪爆装置的工作方法，采用上述的闪爆装置，包括如下步骤：
S10：对第一电磁铁和第二电磁铁第一次通入电流，使第一电磁铁与第二电磁铁磁极方向相反，阀头密封阀座；
S20：打开高压罐的盖子，装入物料后密封盖合；
S30：向高压罐内通入闪爆流体，使高压罐内达到闪爆条件；
S40：对第二电磁铁断电，闪爆阀打开，实现闪爆；
S50：阀头下行预定时间或到达预定位置时，瞬时对第二电磁铁第二次通入电流，第二次通入的电流小于第一次通入的电流，使第一电磁铁与第二电磁铁磁极方向相反；
S60：阀头速度降低到预定范围后，逐渐减弱通入第一电磁铁和第二电磁铁的电流，直至阀头速度降为零或达到平衡状态，然后所有电磁铁断电，完成闪爆处理。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本发明所述的闪爆装置阀头密封牢靠，超临界流体的闪爆温度、压力高，阀头打开速度快，闪爆效果好；
本发明所述的工作方法，操作简单，阀头打开速度快，闪爆效果好。
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是本发明实施例一示意图；
图2是本发明实施例一工作过程示意图；
图3是本发明电磁铁示意图；
图4是本发明实施例二示意图。
说明书附图标记说明：1、外部支架；2、高压罐；3、缓冲罐；4、阀座；5、阀头；7、第二电磁铁；8、第一电磁铁；9、顶杆；11、导向杆；12、缓冲弹簧；13、固定肋板；14、盖子；15、卡箍组件；16、电磁单元。
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，为本发明的一种双电磁密封闪爆装置实施例示意图。本发明的闪爆装置包括外部支架1、高压罐2和缓冲罐3；所述高压罐2与缓冲罐3密封连接，所述高压罐2和缓冲罐3通过外部支架1支撑于地面，以保证闪爆装置工作时的稳定。工作时高温高压闪爆流体从高压罐2中冲出进入缓冲罐3，进行闪爆；因此高压罐2连通缓冲罐3内部，为对高压罐2与缓冲罐3连通通道进行密封。本发明设置有阀头5，所述高压罐2在位于所述缓冲罐3内的一端设置有阀座4，所述阀座4通过所述阀头5密封。
闪爆效果好坏的关键在于闪爆的速率，高压罐2与缓冲罐3的连通通道需要在短时间内迅速打开；闪爆通道开启的速度越快越好，开启的面积越大越好。因此本实施例中，还包括阀头5、顶杆9、第一电磁铁8和第二电磁铁7；所述阀头5通过顶杆9连接所述第一电磁铁8，所述缓冲罐3下部固定有第二电磁铁7，所述第一电磁铁8通过导向件活动设置于所述第二电磁铁7上方。
参照图2所示，当第二电磁铁7和第一电磁铁8均不通电时，第一电磁铁8由于重力作用靠近第二电磁铁7，此时阀头5远离阀座4，高压罐2与缓冲罐3内部连通。
工作时，第二电磁铁7和第一电磁铁8通电，第一电磁铁8与第二电磁铁7的磁极方向相反。从而第一电磁铁8和第二电磁铁7相互接近的一端极性相同，第二电磁铁7对第一电磁铁8具有排斥力，第一电磁铁8在第二电磁铁7排斥力的作用下向上运动，使得阀头5能够压紧阀座4。电磁铁磁性的强弱可以通过调整通入电磁铁的电流大小进行控制，因此还可以根据高压罐2内的压力调节电磁铁的通电电流，保证阀头5对阀座4密封的牢靠。
当高压罐2内工艺结束，需要打开阀头，此时对第二电磁铁7断电，第一电磁铁8不再受到第二电磁铁7的斥力作用。而阀头5受到高压罐2内的压力，该压力通过顶杆9传递到第一电磁铁8，第一电磁铁8在该压力和自身重力的共同作用下迅速向下运动，使得阀头5快速打开，实现闪爆。同时第一电磁铁8由于瞬间向下运动，因此其冲击力较大，为防止其冲击力损伤闪爆装置，在阀头5向下移动预定时间或阀头5向下冲出预定距离时，第二电磁铁7再次瞬时通入电流，使第一电磁铁与第二电磁铁磁极方向相反。第一电磁铁8再次受到第二电磁铁7的排斥力，对第一电磁铁8的下降运动形成缓冲，从而提高闪爆装置的安全性。同时还能够通过对第二次通入的电流大小进行控制，保证第二电磁铁7对第一电磁铁8的排斥力得到调控，使得第一电磁铁8的下降速度得到快速降低，不会直接接触第二电磁铁7，但也不会使阀头5再次封堵阀座4。然后再逐渐减弱通入第一电磁铁8和第二电磁铁7的电流，直至阀头5的速度降为零，或者阀头5达到平衡状态。然后断电，完成闪爆处理。
进一步的，为防止第一电磁铁8由于冲击力过大而撞击到第二电磁铁7，所述第一电磁铁8与第二电磁铁7之间的导向杆11上套设有备用缓冲弹簧 12。缓冲弹簧12作为保险措施，在第一电磁铁8在向下运动时隔开第一电磁铁8和第二电磁铁7并提供缓冲。直至速度降低为0，闪爆结束，各电磁铁断电，准备下一次闪爆作业。
在本发明的实施例中，为方便固定第二电磁铁7，同时保证对第一电磁铁8的导向，所述导向件为导向杆11。所述导向杆11固定连接所述阀座4 及第二电磁铁7，所述第一电磁铁8滑动套设于所述导向杆11上。导向杆 11既作为第二电磁铁7的连接件，又为第一电磁铁8的移动提供导向，因此整体结构简单，方便设置。且导向杆11沿着高压罐2的压力冲击方向设置，该冲击力不会对导向杆11造成影响，能够保证导向杆11与阀座4连接的稳定。同时为确保第二电磁铁7与导向杆11连接的稳定，导向杆11至少沿圆周方向均匀设置有3个。本实施例中导向杆11设置有4个，从而第一电磁铁8和第二电磁铁7无论那个部位受到高压罐2内冲出的冲击力，均有对应的导向杆11分担该作用力，防止电磁铁偏移。在本实施例中，缓冲弹簧12套设在导向杆11上。
参照图3所示，为保证各电磁铁之间的作用力足够，在本发明的实施例中，所述第二电磁铁7和第一电磁铁8分别包括四组电磁单元16；所述电磁单元16呈圆形均布，所述第二电磁铁7和第一电磁铁8中所述电磁单元 16的磁极相互对应。一方面方便设置，且电磁铁的磁极分布均匀，各电磁铁之间便于配合；另一方面，顶杆9的设置不会对电磁铁的磁性产生影响。
参照图4所示，在本发明的实施例二中，为固定第二电磁铁7，所述第二电磁铁7通过固定肋板13与所述缓冲罐3内侧面固定。固定肋板13一端连接第二电磁铁7侧面，另一端连接缓冲罐3内侧面，用以支撑第二电磁铁 7。本实施例中，导向件可以为中空导柱，中空导柱包裹在第一电磁铁8和第二电磁铁7外，第一电磁铁8在中空导柱内上下移动，缓冲弹簧12位于第一电磁铁8和第二电磁铁7之间。
当第二电磁铁7仅与导向杆11连接时，由于第二电磁铁7在径向上无固定，因此在闪爆过程中受到高压罐2内压力冲击时很容易不稳，产生晃动，影响阀头5的快速开启。当第二电磁铁7仅通过固定肋板13固定时，由于固定肋板13与高压罐2内压力的冲击方向垂直，固定肋板13受力过大，容易损坏。因此在本发明的其他实施例中，同时包括导向杆11与固定肋板13，以保证第二电磁铁7连接的稳定。
参照图1和图4所示，在本发明的实施例中，为方便向高压罐2内添加物料，所述高压罐2位于所述缓冲罐3外的一端设置有罐口，所述罐口通过盖子14盖合，所述盖子14与罐口之间通过卡箍组件15密封固定。盖子14 扣合在罐口上方，卡箍组件15从侧面扣住罐口和盖子14，从而盖子14轴向上的移动被限制。高压罐2内压力越大，罐口和盖子14与卡箍组件15抵接的越紧密，密封效果越好，卡箍组件15越不容易被拆卸；高压罐2内与外界压力相同时，卡箍组件15与罐口及盖子14之间的连接越松散，卡箍组件15越方便被拆卸。
本发明还包括一种双电磁密封闪爆装置的工作方法，采用上述的闪爆装置，包括如下步骤：
S10：对第一电磁铁8和第二电磁铁7第一次通入电流，使第一电磁铁 8与第二电磁铁7磁极方向相反，阀头密封阀座。此时第一电磁铁8和第二电磁铁7相互接近的一端极性相同，第二电磁铁7对第一电磁铁8具有排斥力；该排斥力克服了第一电磁铁8和顶杆9、阀头5的重力，使得第一电磁铁8通过顶杆9推动阀头5向上运动，使得阀头5压紧密封阀座4。由于阀头5需要一直密封高压罐2，因此第一次通入的电流较大，保证高压罐2内即使通入高压气体，阀头5依然能够压紧阀座4。
S20：阀座4被密封后，打开高压罐2的盖子14，装入物料，物料处于高压罐2内，而后密封盖合高压罐2。此时高压罐2内为密封环境。
S30：向高压罐2内通入闪爆流体，由于高压罐2密封，随着闪爆气体的通入高压罐2内压力升高，使高压罐2内达到闪爆条件。即高压罐2内达到一定的压力及温度，并维持一段时间。
S40：达到闪爆条件后，需要快速开启闪爆通道以完成闪爆，此时对第二电磁铁7断电，阀头5打开，实现闪爆。第二电磁铁7断电，第一电磁铁 8不再受到第二电磁铁7的斥力作用，而阀头5受到高压罐2内的压力，该压力通过顶杆9传递到第一电磁铁8，第一电磁铁8在该压力和自身重力的共同作用下迅速向下运动，阀头5快速打开，实现闪爆。
S50：同时第一电磁铁8由于瞬间向下运动，因此其冲击力较大，且第一电磁铁8与第二电磁铁7之间的距离较短，为防止其冲击力损伤闪爆装置，阀头5下行预定时间或到达预定位置时，瞬时对第二电磁铁7第二次通入电流；第二次通入的电流小于第一次通入的电流，使第一电磁铁8与第二电磁铁7磁极方向相反。第二电磁铁7在断电后再通入电流，从而阀头5在打开后，第一电磁铁8再次受到第二电磁铁7的排斥力，对第一电磁铁8的下降运动形成缓冲，从而提高闪爆装置的安全性。且第二次通入的电流较小，以保证第二电磁铁7对第一电磁铁8的排斥力使得第一电磁铁8不会直接接触第二电磁铁7，但也不会使阀头5再次封堵阀座4。
S60：由于第二电磁铁7对第一电磁铁8的排斥力，可使阀头5速度下降到预定范围时，逐渐减弱通入第一电磁铁8和第二电磁铁7的电流，使阀头5速度降为零或达到平衡状态后，然后所有电磁铁断电，完成闪爆处理。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明技术所作的举例，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。特别是发明闪爆机构的闪爆介质不仅限于以CO2介质为代表的超临界流体，也适用于其他各类气体、蒸汽等流体介质。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 (6)
1.一种双电磁密封闪爆装置的工作方法，其特征在于：所述双电磁密封闪爆装置包括外部支架、高压罐、缓冲罐、阀头、顶杆、第一电磁铁和第二电磁铁；
所述高压罐与缓冲罐密封连接，所述高压罐和缓冲罐通过外部支架支撑于地面，所述高压罐在位于所述缓冲罐内的一端设置有阀座，所述阀座通过所述阀头密封；
所述阀头通过顶杆连接所述第一电磁铁，所述缓冲罐下部固定有第二电磁铁，所述第一电磁铁通过导向件活动设置于所述第二电磁铁上方，所述高压罐中气体冲出方向与所述阀头的打开方向一致；
包括如下步骤：
S10：对第一电磁铁和第二电磁铁第一次通入电流，使第一电磁铁与第二电磁铁磁极方向相反，阀头密封阀座；
S20：打开高压罐的盖子，装入物料后密封盖合；
S30：向高压罐内通入闪爆流体，使高压罐内达到闪爆条件；
S40：对第二电磁铁断电，配合阀头自重及受到的高压罐内的压力，闪爆阀打开，实现闪爆；
S50：阀头下行预定时间或到达预定位置时，瞬时对第二电磁铁第二次通入电流，第二次通入的电流小于第一次通入的电流，使第一电磁铁与第二电磁铁磁极方向相反；
S60：阀头速度降低到预定范围后，逐渐减弱通入第一电磁铁和第二电磁铁的电流，直至阀头速度降为零或达到平衡状态，然后所有电磁铁断电，完成闪爆处理。
2.根据权利要求1所述的一种双电磁密封闪爆装置的工作方法，其特征在于：所述第一电磁铁与第二电磁铁之间设有缓冲弹簧。
3.根据权利要求1所述的一种双电磁密封闪爆装置的工作方法，其特征在于：所述导向件为导向杆，所述导向杆固定连接所述阀座及第二电磁铁，所述第一电磁铁滑动套设于所述导向杆上。
4.根据权利要求1所述的一种双电磁密封闪爆装置的工作方法，其特征在于：所述第二电磁铁通过固定肋板与所述缓冲罐内侧面固定。
5.根据权利要求1所述的一种双电磁密封闪爆装置的工作方法，其特征在于：所述第一电磁铁和第二电磁铁分别包括四组电磁单元，所述电磁单元呈圆形均布，所述第一电磁铁和第二电磁铁中所述电磁单元的磁极相互对应。
6.根据权利要求1所述的一种双电磁密封闪爆装置的工作方法，其特征在于：所述高压罐在位于所述缓冲罐外的一端设置有罐口，所述罐口通过盖子盖合，所述盖子与罐口之间通过卡箍组件密封固定。
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