CN115468013A - 一种耐高温陶瓷流量调节阀 - Google Patents

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王绍荣
耿玉翠
陈婷
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Abstract

本发明属于固体氧化物燃料电池(SOFC)技术领域，涉及一种耐高温的陶瓷流量调节阀，包含阀体和阀芯，所述阀体内部滑动连接有阀芯，所述阀体的上下两侧开设有第一出口和第二出口，所述阀体的两侧开设有入口和调节气入口；本发明的高温流量调节阀采用陶瓷材料制作，其具有机械强度高、抗压耐磨、硬度大、抗高温耐熔、导电性差、导热性差等优点，陶瓷流量调节阀具有优越的耐热性能，适用于SOFC的运行工况，但其采用传统的加工方式进行加工较为困难，因此采用3D打印技术进行加工。由于陶瓷材料是很好的3D打印材料，这种加工方式使阀门各部件的连接和配合更加精密，解决了SOFC热电联供系统中燃烧器尾气的流量调节问题。

Description

一种耐高温陶瓷流量调节阀
技术领域
本发明属于固体氧化物燃料电池技术领域，涉及一种耐高温的陶瓷流量调节阀。
背景技术
固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种可以将燃料中的化学能直接转化为电能的装置，其工作温度为500～1000℃，由于工作温度高，SOFC可以利用化石能源、生物质能源转化的碳氢化合物作为燃料，经过外部或内部重整反应，以及电极内的电化学反应，把化学能高效地直接转化成电能。
SOFC发电产生余热，可实现热电联供，通过合理设计和研究SOFC热电联供系统，可以实现能量的梯级利用，使系统达到较高的热、电效率，为了实现有效的热管理、提高系统效率，系统中燃烧器尾气的流量调节阀是必不可少的设备，但燃烧尾气温度高，可达到1000℃，现有的各类金属调节阀容易在高温下损坏而不能适用此环境，因此，本申请针对上述问题提出一种耐高温陶瓷流量调节阀。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐高温的陶瓷流量调节阀，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
作为本发明所述一种耐高温陶瓷流量调节阀的一种可选方案，其中：一种耐高温陶瓷流量调节阀，包含阀体和阀芯，所述阀体内部滑动连接有阀芯，所述阀体的上下两侧开设有第一出口和第二出口，所述阀体的两侧开设有入口和调节气入口。
作为本发明所述一种耐高温陶瓷流量调节阀的一种可选方案，其中：所述阀芯的一侧固定连接有陶瓷弹簧，且陶瓷弹簧的另一端与阀体呈固定连接。
作为本发明所述一种耐高温陶瓷流量调节阀的一种可选方案，其中：所述陶瓷弹簧下方设有凸块，且凸块外侧与阀体呈一体设置。
作为本发明所述一种耐高温陶瓷流量调节阀的一种可选方案，其中：所述第二出口的内部设有流量传感器，且流量传感器外侧与阀体呈固定连接。
作为本发明所述一种耐高温陶瓷流量调节阀的一种可选方案，其中：所述阀体的调节气入口外侧外接气泵用于供气。
作为本发明所述一种耐高温陶瓷流量调节阀的一种可选方案，其中：所述阀体采用3D打印方式进行制作，并且阀体采用纳米级或亚微米级陶瓷粉体为原料一体化加工成型。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的耐高温的流量调节阀采用陶瓷材料制作，陶瓷材料具有机械强度高、抗压耐磨、硬度大、抗高温耐熔、导电性差、导热性差等特点，其具有优越的耐热性能，适用于SOFC的工况，虽然采用传统的加工方式进行加工较为困难，但陶瓷材料(氧化锆/碳化硅)是很好的3D打印材料，这种加工方式使阀门各部件的连接和配合更加精密，解决了SOFC热电联供系统中燃烧器尾气的流量调节问题；
同时设置的流量传感器提供流量反馈信号，推动调节气压力变化，使阀芯移动，至弹簧压力与调节气压力平衡，阀芯停止移动，气体流量稳定，而设置的凸块用于避免阀芯过度移动，具有一定的保护陶瓷弹簧的作用。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图中：1、阀体；2、阀芯；3、第一出口；4、第二出口；5、流量传感器；6、入口；7、调节气入口；8、陶瓷弹簧；9、凸块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：
一种耐高温陶瓷流量调节阀，包含阀体1和阀芯2，上述阀体1内部滑动连接有阀芯2，上述阀体1的上下两侧开设有第一出口3和第二出口4，上述阀体1的两侧开设有入口6和调节气入口7。
上述阀芯2的一侧固定连接有陶瓷弹簧8，且陶瓷弹簧8的另一端与阀体1呈固定连接，阀体1工作时，调节气入口7需外接气泵供气，当第一出口3和第二出口4处于关闭状态，陶瓷弹簧8处于压缩状态，调节气入口7调节气压力与陶瓷弹簧8弹力保持平衡；当气体进入阀体1，推动阀芯2移动，气体从第一出口3和第二出口4排出，并由第一出口3的流量传感器5提供反馈信号，通过传递至外部的控制器(图中未画)控制气泵推动调节气压力变化，使阀芯2移动至陶瓷弹簧8压力与调节气压力平衡，阀芯2停止移动，气体流量稳定。
上述陶瓷弹簧8下方设有凸块9，且凸块9外侧与阀体1呈一体设置，凸块9的设置用于阻挡阀芯2过度移动而导致陶瓷弹簧8过度挤压而损坏。
上述第二出口4的内部设有流量传感器5，且流量传感器5外侧与阀体1呈固定连接，流量传感器5用于提供反馈信号，并且传递至外部的控制器(图中未画)控制气泵推动调节气压力变化。
上述阀体1的调节气入口7外侧外接气泵用于供气。
上述阀体1采用3D打印方式进行制作，并且阀体1采用纳米级或亚微米级陶瓷粉体为原料一体化加工成型，陶瓷材料具有机械强度高；抗压耐磨；硬度大；抗高温耐熔；导电性差；导热性差等特点，其具有优越的耐热性能，适用于此类工况。
本设备涉及到的电路、电子元器件和控制模块均为现有技术，本领域技术人员完全可以实现，在此不再赘言。
工作流程：使用时外接电源，阀体1工作时，调节气入口7需外接气泵供气，推动阀芯2移动，至第一出口3和第二出口4完全闭合，工作介质经入口流入阀体1，推动阀芯2移动，第二出口4和第一出口3先后打开，第二出口4的流量传感器5检测到流量，将流量信号反馈给外部的控制器，控制器控制气泵，并调节气泵压力，使阀芯2两侧压力达到平衡，第二出口4流量稳定，当需要调节第一出口3的出口流量时，信号反馈给调节气泵，改变调节气入口7处压力，移动阀芯2，可以增大或减小第一出口3大小，从而调节第二出口4的流量，同时本阀体1采用纳米级或亚微米级陶瓷粉体为原料一体化加工成型，其具有机械强度高；抗压耐磨；硬度大；抗高温耐熔；导电性差；导热性差等特点。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种耐高温的陶瓷流量调节阀，包含阀体(1)和阀芯(2)，其特征在于：所述阀体(1)内部滑动连接有阀芯(2)，所述阀体(1)的上下两侧开设有第一出口(3)和第二出口(4)，所述阀体(1)的两侧开设有入口(6)和调节气入口(7)。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温陶瓷流量调节阀，其特征在于：所述阀芯(2)的一侧固定连接有陶瓷弹簧(8)，且陶瓷弹簧(8)的另一端与阀体(1)呈固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种耐高温陶瓷流量调节阀，其特征在于：所述陶瓷弹簧(8)下方设有凸块(9)，且凸块(9)外侧与阀体(1)呈一体设置。
4.根据权利要求1所述的一种耐高温陶瓷流量调节阀，其特征在于：所述第二出口(4)的内部设有流量传感器(5)，且流量传感器(5)外侧与阀体(1)呈固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种耐高温陶瓷流量调节阀，其特征在于：所述阀体(1)的调节气入口(7)外侧外接气泵用于供气。
6.根据权利要求1所述的一种耐高温陶瓷流量调节阀，其特征在于：所述阀体(1)采用3D打印方式进行制作，并且阀体(1)采用纳米级或亚微米级陶瓷粉体为原料一体化加工成型。
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