CN117889232B - 一种高压氢气用调节阀及其调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及调节阀技术领域，尤其涉及一种高压氢气用调节阀及其调节方法，包括阀体，阀体内部左右两侧开设有一对空腔，阀体中部设置有S型连通孔，S型连通孔的两端部分别与空腔连通；阀体的左右两侧设置有连通孔，连通孔的里端部与对应一侧的空腔连通，连通孔外端部连通有连接管；每个空腔内均沿竖直方向滑动设置有阀板，阀板的左右两侧壁分别与空腔的左右两侧壁密封接触，每块阀板的中部均开设有圆形通孔，阀板滑动至工作位时，圆形通孔的两端分别与S型连通孔、连通孔连通。本发明中，通过限位组件的配合使用，限位销轴与椭圆销孔形成限位作用，利用一个微型电机带动一对调节阀杆同步错位滑动，提高调节阀的反应速度。

Description

一种高压氢气用调节阀及其调节方法

技术领域

本发明涉及调节阀技术领域，尤其涉及一种高压氢气用调节阀及其调节方法。

背景技术

高压氢气用调节阀是一种用于控制高压氢气流量和压力的装置。它通常由可调节的阀门和与之配套的执行机构组成。正如中国实用新型公开的一种高压氢气调节阀（公开号：CN218177950U），包括阀体，阀体内部中心处预设有降压组件，且降压组件包括阀座、阀笼、第二金属缠绕垫、配块、阻流板和密封圈，且阀座和阀笼从下至上依次设置，阀座底部设置有第二金属缠绕垫，且阀座内部中心处设置有配块，配块内部竖向等间距设置有阻流板，且上下相邻的阻流板之间设置有密封圈。

当前调节阀存在以下缺点：1、流量调节不便：现有的调节阀多采用手动控制，调节阀速度不够快，导致流量调节不准确；2、密封不佳：由于高压氢气的特性，要求调节阀具有良好的密封性能，密封不佳可能导致系统性能下降，产生安全隐患或环境污染等问题。

因此，有必要对现有技术进行改进。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中流量调节不便、密封不佳的缺点，而提出的一种高压氢气用调节阀及其调节方法。

为了解决现有技术存在的问题，本发明采用了如下技术方案：

一种高压氢气用调节阀，包括阀体，所述阀体内部左右两侧开设有一对空腔，所述阀体中部设置有S型连通孔，所述S型连通孔的两端部分别与对应一侧的空腔连通；

所述阀体的左侧壁中上部、右侧壁中下部均设置有连通孔，所述连通孔的里端部与对应一侧的空腔连通，连通孔外端部连通有连接管；

每个所述空腔内均沿竖直方向滑动设置有阀板，阀板的左右两侧壁分别与空腔的左右两侧壁密封接触，每块所述阀板的中部均开设有圆形通孔，阀板滑动至工作位时，圆形通孔的两端分别与S型连通孔、连通孔连通；

所述阀体的顶面两侧固设有一对密封套筒，每个所述密封套筒的内孔均与对应一侧的空腔连通，每个所述密封套筒内均插设有上下滑动的调节阀杆，每根所述调节阀杆的底端部均与对应一侧的阀板的顶端部固接。

优选的，所述密封套筒内环面上开设有一对环形卡槽，每个所述环形卡槽的内部均固定卡合有密封环，调节阀杆的中部滑动插设在密封环内。

优选的，一对所述密封套筒的顶端部之间固设有横向设置的椭圆连板，所述椭圆连板的中部固设有垂直设置的固定板，所述固定板的顶端部转动设置有摆动轴，所述摆动轴的前端部固设有固定摆臂，所述固定摆臂的左右两端部分别通过限位组件与一对调节阀杆连接；

所述摆动轴连接有驱动机构。

优选的，所述限位组件包括限位销轴，每根所述调节阀杆的顶部均开设有U型缺口，每个所述U型缺口的内部均固设有限位销轴，所述固定摆臂的两端部开设有一对椭圆销孔，每根所述限位销轴的中部均滑动卡合在对应一侧的椭圆销孔内。

优选的，所述驱动机构包括微控电机、驱动齿轮、联动齿轮和摆动齿轮，所述微控电机固定设置在固定板的正面中下部，微控电机的电机轴端部贯穿固定板并与驱动齿轮同轴固接；

所述摆动轴的后端部套设有同心固接的摆动齿轮，所述固定板的背面中部转动设置有联动轴，联动轴的后端部与联动齿轮同轴固接，所述联动齿轮分别与摆动齿轮、驱动齿轮啮合。

优选的，所述阀体为腰圆形结构，所述空腔为腰圆形。

优选的，右侧的阀板内部设置有与圆形通孔连通的浮动腔，所述浮动腔中沿竖直方向滑动设置有浮动块，所述浮动块四个外侧面均为光滑表面并分别与浮动腔的四个内侧面密封接触，所述浮动块中部开设有与圆形通孔同尺寸的浮动孔，浮动块上端与浮动腔上端面之间设置有弹簧，浮动腔下侧设置有对浮动块限位的限位块；

所述浮动腔底面通过管路Ⅰ与圆形通孔连通。

优选的，右侧的所述调节阀杆的内部设置有管路Ⅱ，所述管路Ⅱ下端与浮动腔连通，管路Ⅱ上端贯穿调节阀杆上端。

优选的，所述阀体的左侧壁中上部、右侧壁中下部均固设有固定法兰环，连接管的相对里端部套设有同心固接的连接法兰环，每个所述连接法兰环的外沿边上均插设有若干法兰螺栓，每根所述法兰螺栓的里端部均与固定法兰环螺纹锁紧；

所述固定法兰环、连接法兰环的相对面上均开设有环形凹槽，一对环形凹槽之间卡合有密封圈。

本发明还提出了一种高压氢气用调节阀的调节方法，包括以下步骤：

步骤一，以左侧的连接管为氢气进口，以右侧的连接管为氢气出口，初始状态，阀板处于关闭状态；

启动微控电机，微控电机的电机轴带动驱动齿轮同步转动，驱动齿轮啮合带动联动齿轮进行反向转动，联动齿轮再啮合带动摆动齿轮、固定摆臂进行顺时针转动，限位销轴与椭圆销孔形成限位，带动位于左侧的调节阀杆、阀板向上滑动，带动位于右侧的调节阀杆、阀板向下滑动，使得S型连通孔与一对圆形通孔、一对连接管连通，此时阀体与一对连接管处于打开状态；

步骤二，利用微控电机调节右侧的阀板上圆形通孔的开口大小，对右侧的连接管排出氢气的压力进行调节；

因浮动腔与圆形通孔连通，当右侧的阀板的圆形通孔内氢气压力增大时，浮动块下端的浮动腔内压力增大，克服浮动块的重力及弹簧的推力，使浮动块向上运动，减小右侧的阀板上圆形通孔的实际开口大小，进而降低右侧的连接管排出氢气的压力；

步骤三，控制微控电机的电机轴进行反向转动，进而带动固定摆臂进行逆时针转动，带动位于左侧的调节阀杆、阀板向下滑动，带动位于右侧的调节阀杆、阀板向上滑动，使得S型连通孔与一对圆形通孔、一对连接管呈错位闭合，此时阀体与一对连接管处于关闭状态。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、在本发明中，通过限位组件的配合使用，限位销轴与椭圆销孔形成限位作用，利用一个微型电机带动一对调节阀杆同步错位滑动，提高系统调节阀的反应速度。当S型连通孔与一对圆形通孔、一对连接管重合时，此时调节阀处于打开状态，当S型连通孔与一对圆形通孔、一对连接管错位时，此时调节阀处于关闭状态。

2、在本发明中，一对连接管呈交错状分别安装在阀体的两侧，并通过法兰螺栓对其进行锁紧固定；通过设置密封圈，可以增强连接管与阀体连接的密封性；通过设置密封环，可以增强调节阀杆沿着密封套筒上下滑动的密封性。

3、本发明中，在右侧的阀板内设置有浮动块，当圆形通孔内氢气压力有变化时，可通过浮动块进行自动调节。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的剖切示意图；

图3为本发明的剖切爆炸示意图；

图4为本发明的驱动机构一侧的结构示意图；

图5为本发明的驱动机构另一侧的结构示意图；

图6为本发明的阀板剖切示意图；

图7为图6中A的局部放大图。

图中：1-阀体，11-空腔，12-S型连通孔，13-连通孔，14-连接管，15-密封套筒，16-密封环，17-连接法兰环，18-密封圈，2-阀板，21-圆形通孔，22-调节阀杆，23-椭圆连板，24-固定板，25-固定摆臂，26-限位销轴，27-管路Ⅱ，3-驱动机构，31-微控电机，32-驱动齿轮，33-联动齿轮，34-摆动齿轮，4-浮动腔，41-浮动块，42-浮动孔，43-限位块，44-管路Ⅰ，45-弹簧。

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。

实施例一：

如图1至图7所示，一种高压氢气用调节阀，包括阀体1，阀体1内部左右两侧开设有一对用于容纳阀板2的空腔11，阀体1中部设置有S型连通孔12，S型连通孔12的两端部分别与对应一侧的空腔11连通。阀体1的左侧壁中上部、右侧壁中下部设置有一对连通孔13，连通孔13的里端部与对应一侧的空腔11连通，连通孔13外端部连通有连接管14。以左侧的连接管14为氢气进口，以右侧的连接管14为氢气出口。

每个空腔11内均沿竖直方向滑动设置有阀板2，阀板2的左右两侧壁分别与空腔11的左右两侧壁密封接触，每块阀板2的中部均开设有圆形通孔21，当阀板2滑动至工作位时，圆形通孔21的两端分别与S型连通孔12、连通孔13连通，当阀板2滑动至非工作位时，圆形通孔21的两端分别与S型连通孔12、连通孔13断开。左侧的阀板2处于高位、右侧的阀板2处于低位时为工作位，左侧的阀板2处于低位、右侧的阀板2处于高位时为非工作位。

阀体1的顶面两侧固设有一对密封套筒15，每个密封套筒15的内孔均与对应一侧的空腔11连通，密封套筒15内环面上开设有一对环形卡槽，每个环形卡槽的内部均固定卡合有密封环16，用于对调节阀杆22进行密封。为了方便驱动阀板2进行运动，每个密封套筒15内均插设调节阀杆22，调节阀杆22的中部与密封环16滑动配合，每根调节阀杆22的底端部均与对应一侧的阀板2的顶端部固接。

一对密封套筒15的顶端部之间固设有横向设置的椭圆连板23，椭圆连板23的中部固设有垂直设置的固定板24，固定板24的顶端部转动设置有摆动轴，摆动轴的前端部固设有固定摆臂25，固定摆臂25的左右两端部分别通过限位组件与一对调节阀杆22连接。限位组件采用限位销轴26，每根调节阀杆22的顶部均开设有U型缺口，每个U型缺口的内部均固设有限位销轴26，固定摆臂25的两端部开设有一对椭圆销孔，每根限位销轴26的中部均滑动卡合在对应一侧的椭圆销孔内。通过固定摆臂25转动带动一对限位销轴26运动，进而带动一对调节阀杆22和阀板2上下运动。

摆动轴连接有驱动机构3，本实施例中，驱动机构3包括微控电机31、驱动齿轮32、联动齿轮33和摆动齿轮34，微控电机31固定设置在固定板24的正面中下部，微控电机31的电机轴端部贯穿固定板24并与驱动齿轮32同轴固接，通过微控电机31带动驱动齿轮32进行转动。

摆动轴的后端部套设有同心固接的摆动齿轮34，固定板24的背面中部转动设置有联动轴，联动轴的后端部与联动齿轮33同轴固接，联动齿轮33的上下两端分别与摆动齿轮34、驱动齿轮32啮合。当驱动齿轮32转动时，依次带动联动齿轮33、摆动齿轮34进行转动，进而带动固定摆臂25进行转动。

优选的，阀体1采用腰圆形结构，空腔11采用腰圆形。

为了提高氢气压力的稳定，右侧的阀板2的内部设置有与圆形通孔21连通的浮动腔4，浮动腔4中沿竖直方向滑动设置有浮动块41，浮动块41中部设置有与圆形通孔21同尺寸的浮动孔42，利用浮动块41的上下运动改变浮动孔42与圆形通孔21的重合面积，进而改变右侧的阀板2上圆形通孔21的实际开口大小，实现对氢气压力的调节，当浮动块41处于下限位时，浮动孔42与圆形通孔21完全重合。

浮动块41四个外侧面均为光滑表面并分别与浮动腔4的四个内侧面密封接触，浮动块41上端与浮动腔4上端面之间设置有弹簧45，浮动腔4下侧设置有对浮动块41限位的限位块43，浮动腔4底面通过管路Ⅰ44与圆形通孔21连通，右侧的调节阀杆22的内部设置有管路Ⅱ27，管路Ⅱ27下端与浮动腔4连通，管路Ⅱ27上端贯穿调节阀杆22上端，弹簧45的上端与浮动腔4接触，弹簧45的下端与浮动块41接触，利用弹簧45使浮动块41工作时处于动态平衡状态。

当浮动腔4内氢气压力增大时，浮动块41下端的推力增大，克服浮动块41的重力及弹簧45的压力，使浮动块41上浮，进而减小浮动孔42与圆形通孔21的重合面积，进行降压。优选的，浮动块41为中空结构，降低浮动块41的重量。

为了提高调节阀的密封效果，阀体1的左侧壁中上部、右侧壁中下部均固设有固定法兰环，连接管14的相对里端部套设有同心固接的连接法兰环17，每个连接法兰环17的外沿边上均插设有若干法兰螺栓，每根法兰螺栓的里端部均与固定法兰环螺纹锁紧。固定法兰环、连接法兰环17的相对面上均开设有环形凹槽，一对环形凹槽之间卡合有密封圈18。

实施例二：

本实施例还提供一种高压氢气用调节阀的调节方法，包括以下步骤：

步骤一，以左侧的连接管14作为氢气进口，以右侧的连接管14作为氢气出口，初始状态时，阀板2处于关闭状态；

启动微控电机31，微控电机31的电机轴带动驱动齿轮32同步转动，驱动齿轮32啮合带动联动齿轮33进行反向转动，联动齿轮33再啮合带动摆动齿轮34、固定摆臂25进行顺时针转动，限位销轴26与椭圆销孔形成限位，带动位于左侧的调节阀杆22、阀板2向上滑动，带动位于右侧的调节阀杆22、阀板2向下滑动，使得S型连通孔12与一对圆形通孔21、一对连接管14连通，此时阀体1与一对连接管14处于打开状态；高压氢气从左侧的连接管14进入，经调节阀降压后，从右侧的连接管14输出。

步骤二，利用微控电机31调节右侧的阀板2上圆形通孔21的开口大小，对右侧的连接管14排出氢气的压力进行调节。

因浮动腔4与圆形通孔21连通，当右侧的阀板2的圆形通孔21内氢气压力增大时，浮动块41下端的浮动腔4内压力增大，克服浮动块41的重力及弹簧45的推力，使浮动块41向上运动，减小右侧的阀板2上圆形通孔21的实际的开口大小，进而降低右侧的连接管14排出氢气的压力。

步骤三，控制微控电机31的电机轴进行反向转动，带动固定摆臂25进行逆时针转动，带动位于左侧的调节阀杆22、阀板2向下滑动，带动位于右侧的调节阀杆22、阀板2向上滑动，使得S型连通孔12与一对圆形通孔21、一对连接管14呈错位闭合，此时阀体1与一对连接管14处于关闭状态。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高压氢气用调节阀，包括阀体（1），其特征在于：所述阀体（1）内部左右两侧开设有一对空腔（11），所述阀体（1）中部设置有S型连通孔（12），所述S型连通孔（12）的两端部分别与对应一侧的空腔（11）连通；

所述阀体（1）的左侧壁中上部、右侧壁中下部均设置有连通孔（13），所述连通孔（13）的里端部与对应一侧的空腔（11）连通，连通孔（13）外端部连通有连接管（14）；

每个所述空腔（11）内均沿竖直方向滑动设置有阀板（2），阀板（2）的左右两侧壁分别与空腔（11）的左右两侧壁密封接触，每块所述阀板（2）的中部均开设有圆形通孔（21），阀板（2）滑动至工作位时，圆形通孔（21）的两端分别与S型连通孔（12）、连通孔（13）连通；

所述阀体（1）的顶面两侧固设有一对密封套筒（15），每个所述密封套筒（15）的内孔均与对应一侧的空腔（11）连通，每个所述密封套筒（15）内均插设有上下滑动的调节阀杆（22），每根所述调节阀杆（22）的底端部均与对应一侧的阀板（2）的顶端部固接；

一对所述密封套筒（15）的顶端部之间固设有横向设置的椭圆连板（23），所述椭圆连板（23）的中部固设有垂直设置的固定板（24），所述固定板（24）的顶端部转动设置有摆动轴，所述摆动轴的前端部固设有固定摆臂（25），所述固定摆臂（25）的左右两端部分别通过限位组件与一对调节阀杆（22）连接；

所述摆动轴连接有驱动机构（3）；

所述限位组件包括限位销轴（26），每根所述调节阀杆（22）的顶部均开设有U型缺口，每个所述U型缺口的内部均固设有限位销轴（26），所述固定摆臂（25）的两端部开设有一对椭圆销孔，每根所述限位销轴（26）的中部均滑动卡合在对应一侧的椭圆销孔内；

所述驱动机构（3）包括微控电机（31）、驱动齿轮（32）、联动齿轮（33）和摆动齿轮（34），所述微控电机（31）固定设置在固定板（24）的正面中下部，微控电机（31）的电机轴端部贯穿固定板（24）并与驱动齿轮（32）同轴固接；

所述摆动轴的后端部套设有同心固接的摆动齿轮（34），所述固定板（24）的背面中部转动设置有联动轴，联动轴的后端部与联动齿轮（33）同轴固接，所述联动齿轮（33）分别与摆动齿轮（34）、驱动齿轮（32）啮合；

右侧的阀板（2）内部设置有与圆形通孔（21）连通的浮动腔（4），所述浮动腔（4）中沿竖直方向滑动设置有浮动块（41），所述浮动块（41）四个外侧面均为光滑表面并分别与浮动腔（4）的四个内侧面密封接触，所述浮动块（41）中部开设有与圆形通孔（21）同尺寸的浮动孔（42），浮动块（41）上端与浮动腔（4）上端面之间设置有弹簧（45），浮动腔（4）下侧设置有对浮动块（41）限位的限位块（43）；

所述浮动腔（4）底面通过管路Ⅰ（44）与圆形通孔（21）连通。

2.根据权利要求1所述的一种高压氢气用调节阀，其特征在于：所述密封套筒（15）内环面上开设有一对环形卡槽，每个所述环形卡槽的内部均固定卡合有密封环（16），调节阀杆（22）的中部滑动插设在密封环（16）内。

3.根据权利要求1所述的一种高压氢气用调节阀，其特征在于：所述阀体（1）为腰圆形结构，所述空腔（11）为腰圆形。

4.根据权利要求1所述的一种高压氢气用调节阀，其特征在于：右侧的所述调节阀杆（22）的内部设置有管路Ⅱ（27），所述管路Ⅱ（27）下端与浮动腔（4）连通，管路Ⅱ（27）上端贯穿调节阀杆（22）上端。

5.根据权利要求1所述的一种高压氢气用调节阀，其特征在于：所述阀体（1）的左侧壁中上部、右侧壁中下部均固设有固定法兰环，连接管（14）的相对里端部套设有同心固接的连接法兰环（17），每个所述连接法兰环（17）的外沿边上均插设有若干法兰螺栓，每根所述法兰螺栓的里端部均与固定法兰环螺纹锁紧；

所述固定法兰环、连接法兰环（17）的相对面上均开设有环形凹槽，一对环形凹槽之间卡合有密封圈（18）。

6.根据权利要求4所述的一种高压氢气用调节阀的调节方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，以左侧的连接管（14）为氢气进口，以右侧的连接管（14）为氢气出口，初始状态，阀板（2）处于关闭状态；

启动微控电机（31），微控电机（31）的电机轴带动驱动齿轮（32）同步转动，驱动齿轮（32）啮合带动联动齿轮（33）进行反向转动，联动齿轮（33）再啮合带动摆动齿轮（34）、固定摆臂（25）进行顺时针转动，限位销轴（26）与椭圆销孔形成限位，带动位于左侧的调节阀杆（22）、阀板（2）向上滑动，带动位于右侧的调节阀杆（22）、阀板（2）向下滑动，使得S型连通孔（12）与一对圆形通孔（21）、一对连接管（14）连通，此时阀体（1）与一对连接管（14）处于打开状态；

步骤二，利用微控电机（31）调节右侧的阀板（2）上圆形通孔（21）的开口大小，对右侧的连接管（14）排出氢气的压力进行调节；

因浮动腔（4）与圆形通孔（21）连通，当右侧的阀板（2）的圆形通孔（21）内氢气压力增大时，浮动块（41）下端的浮动腔（4）内压力增大，克服浮动块（41）的重力及弹簧（45）的推力，使浮动块（41）向上运动，减小右侧的阀板（2）上圆形通孔（21）的实际开口大小，进而降低右侧的连接管（14）排出氢气的压力；

步骤三，控制微控电机（31）的电机轴进行反向转动，进而带动固定摆臂（25）进行逆时针转动，带动位于左侧的调节阀杆（22）、阀板（2）向下滑动，带动位于右侧的调节阀杆（22）、阀板（2）向上滑动，使得S型连通孔（12）与一对圆形通孔（21）、一对连接管（14）呈错位闭合，此时阀体（1）与一对连接管（14）处于关闭状态。