CN1480675A - 燃气安全供热比例控制器 - Google Patents

Abstract

一种燃气安全供热比例控制器，属燃气的安全调节控制技术领域，主要由总阀体(25)，分别置于总阀体(25)两端的进气口(1)和出气口(24)，置于总阀体(25)内的紧急切断开关阀(4)，先导比例阀(8)，先导主阀，伺服调压器(21)等构成。本发明采用直动式紧急切断开关阀和先导比例阀的串联组合，设计合理，具有快速关闭、延时开启、比例流量调节及稳定出口压力等功能，能有效、安全地实现燃气通道的开闭。保证了燃烧的平稳性，避免了火焰冲击现象的产生；使燃气流量缓慢地由零渐至额定值，开启时间可根据需求调节；控制精度也有了很大提高，故障率大大降低。适合于燃烧设备的火焰控制、锅炉控制、家用采暖及精确比例控制等领域。

Description

燃气安全供热比例控制器

                     技术领域

本发明涉及一种燃气安全供热比例控制器，属燃气的安全调节控制技术领域。

                     背景技术

燃气调控装置的主要作用是开闭燃气通路，调节气体流量。现有的燃气调控装置一般采用先导式永久磁铁电压控制，由于结构设计上的差异，普遍存在电压输入与阀口流量比例调节不明显、精度低、体积庞大、容易泄漏、关闭时间长等缺陷。

                     发明内容

本发明的目的是提供一种设计合理，能有效、安全地实现燃气通道的开闭，具有快速关闭、延时开启、比例流量调节及稳定出口压力等功能的燃气安全供热比例控制器。

本发明为燃气安全供热比例控制器，包括总阀体，分别置于总阀体两端的进气口和出气口，置于总阀体内的紧急切断开关阀，先导比例阀，先导主阀，伺服调压器，其特征在于紧急切断开关阀由电磁线圈，置于电磁线圈内的静铁芯和动铁芯，置于动铁芯下部带复位弹簧的橡胶密封块，置于橡胶密封块侧面与进气口相连通的A气腔，置于橡胶密封块下部带B气腔的主阀口等构成；所述的先导比例阀由电磁线圈，置于电磁线圈内带顶针弹簧的动铁芯，置于动铁芯下部的隔腔套，置于隔腔套内带密封头的密封连杆，置于隔腔套与密封连杆之间的膜片和膜片弹簧等构成，隔腔套上开设有C气腔、B气腔、D气腔，隔腔套的下部开设有带先导比例阀进气口和A气腔的阀口；所述的先导主阀由置于总阀体下部的总盖板，置于总盖板上部带挡板的膜片，置于挡板上部带主阀口密封块和先导弹簧的先导连杆等构成，总盖板与膜片之间为与先导比例阀上的C气腔相连通的C气腔；所述的总阀体上开设有与主阀口密封块配套的先导主阀口，分别与先导比例阀上隔腔套内的B气腔和D气腔相连通的可调直接出气道和放气道，与隔腔套内的C气腔相连通的进出通道和伺服调压器进气通道，进气通道与先导主阀上的C气腔相连通，先导主阀口分别与紧急切断开关阀下部的B气腔和出气口相连通；所述的伺服调压器由调压壳体，置于调压壳体内带弹簧的调节螺母，置于调节螺母下部带顶珠和挡板的膜片等构成，膜片将调压壳体分隔成与大气连通的膜片上腔和膜片下腔，膜片下腔通过开设在总阀体上的调压放气道与出气口相连通，调压壳体的下部还开设有与先导比例阀上的隔腔套相连通的饲服调压器进气通道。

所述紧急切断开关阀上的动铁芯与电磁线圈之间还可设有套管。所述的动铁芯与静铁芯之间还可设有缓冲垫。

所述先导比例阀上的动铁芯与电磁线圈之间还可设有上导磁套，隔磁套，下导磁套等。

所述伺服调压器的膜片上还可设有密封圈。所述的调压壳体上部还可设有螺盖。

所述进气口与进气口上的A气腔之间还可设有过滤网，以过滤进气燃气的杂质。

所述先导主阀上的先导连杆外还可套有塑料导套，以保证先导连杆的上下滑动自由，提高先导主阀的动作灵敏度。

本发明与现有技术相比具有以下突出优点和积极效果：

1、具有伺服调压作用：采用反馈采样、闭环调节的方式，稳定出口燃气压力于设定值，保证了燃烧的平稳性，避免了火焰冲击现象的产生。

2、具有延时功能：通过双流道及气囊贮气缓冲的共同作用，使流经该控制器的燃气流量缓慢地由零渐至额定值，开启时间可根据需求调节。

3、在比例调节上较好地利用流体力学的流道原理结合磁路特征采用电压控制，与现有的先导式永久磁铁电压控制方式相比，避免了永久磁铁磁密度一致性难以精确控制的致命弱点，使控制精度有了很大提高，故障率亦大大降低。

4、本发明采用直动式紧急切断开关阀和先导比例阀的串联组合。二级切断，充分保证了该装置的使用安全性。

本发明适合于燃烧设备的火焰控制、锅炉控制、家用采暖及精确比例控制等领域。

                     附图说明

图1为本发明的整体结构剖视图；

图2为本发明所述紧急切断开关阀的结构剖视图；

图3为本发明所述先导比例阀和先导主阀的结构剖视图；

图4为本发明所述伺服调压器的结构剖视图。

图中：1为进气口，2为过滤网，3为A气腔，4为紧急切断开关阀，5为主阀口，6为B气腔，7为先导比例阀进气口，8为先导比例阀，9为先导主阀上的C气腔进出通道，10为可调直接出气道，11为放气道，12为先导主阀上的C气腔，13为总盖板，14为膜片，15为挡板，16为先导弹簧，17为塑料导套，18为先导连杆，19为主阀口密封块，20为先导主阀口，21为伺服调压器，22为饲服调压器进气通道，23为调压放气道，24为出气口，25为总阀体；

4-1为电磁线圈，4-2为导磁板，4-3为静铁芯，4-4为缓冲垫，4-5为动铁芯，4-6为套管，4-7为动铁芯复位弹簧，4-8为垫片，4-9为橡胶密封块。

8-1为套管，8-2为动铁芯，8-3为上导磁套，8-4为隔磁套，8-5为下导磁套，8-6为电磁线圈，8-7为顶针弹簧，8-8为膜片，8-9为先导比例阀D气腔，8-10为膜片弹簧，8-11为密封连杆，8-12为先导比例阀C气腔，8-13为隔腔套，8-14为先导比例阀B气腔，8-15为先导比例阀阀口，8-16为密封头，8-17为先导比例阀A气腔。

21-1为密封圈，21-2为挡板，21-3为膜片，21-4为顶珠，21-5为弹簧，21-6为调节螺母，21-7为螺盖，21-8为调压壳体，21-9为膜片上腔，21-10为膜片下腔。

                   具体实施方式

本发明主要包括总阀体25，分别置于总阀体25两端的进气口1和出气口24，置于总阀体25内的紧急切断开关阀4，先导比例阀8，先导主阀，伺服调压器21等。

紧急切断开关阀的作用是通过电磁线圈的得电或失电，借助复位弹簧与动铁芯线圈电磁吸力，使橡胶密封块迅速上提或下移，能迅速在＜1S的时间内打开或关闭阀口，实现对燃气通路的通断。主要由电磁线圈4-1，置于电磁线圈4-1内的静铁芯4-3和动铁芯4-5，置于动铁芯4-5下部带复位弹簧4-7的橡胶密封块4-9，置于橡胶密封块4-9侧面与进气口1相连通的A气腔3，置于橡胶密封块4-9下部带B气腔6的主阀口5等构成。动铁芯4-5与电磁线圈4-1之间还设有套管4-6，以隔离内部燃气与外部大气，保证安全；动铁芯4-5与静铁芯4-3之间还设有缓冲垫4-4，以消除动铁芯动作时产生的撞击声；复位弹簧4-7与橡胶密封块4-9之间还设有垫片4-8，静铁芯4-3上还设有导磁片4-2。

先导比例阀的作用是通过电磁线圈电压的增加，控制和调节密封块在阀口上的开口度，从而在电压逐步升高时，流量由0逐步升高，相反同步下降；达到比例控制的目的。主要由电磁线圈8-6，置于电磁线圈8-6内带顶针弹簧8-7和套管8-1的动铁芯8-2，置于动铁芯8-2下部的隔腔套8-13，置于隔腔套8-13内带密封头8-16的密封连杆8-11，置于隔腔套8-13与密封连杆8-11之间的膜片8-8和膜片弹簧8-10等构成，隔腔套8-13上设有分别与开设在总阀体25上的进出通道9和伺服调压器进气通道22、可调直接出气道10、放气道11相连通的C气腔8-12、B气腔8-14、D气腔8-9，下部为带先导比例阀进气口7和A气腔8-17的阀口8-15。动铁芯8-2与电磁线圈8-6之间还设有上导磁套8-3、隔磁套8-4，下导磁套8-5等。动铁芯8-2上部的套管8-1用于隔磁及作动铁芯上下滑动时的运动导向。

先导主阀的作用是通过先导比例阀控制C气腔达到流量的控制。主要由置于总阀体25下部的总盖板13，置于总盖板13上部带挡板15的膜片14，置于挡板15上部带主阀口密封块19和先导弹簧16的先导连杆18等构成，总盖板13与膜片14之间为与先导比例阀8上的进出通道9相连通的C气腔12，总阀体25上开设有与主阀口密封块19配套的先导主阀口20、分别与先导比例阀8上隔腔套8-13内的C气腔8-12和B气腔8-14相连通的可调直接出气道10和放气道11，先导主阀口20分别与紧急切断开关阀4下部的B气腔6和出气口24相连通。先导连杆18外还设有塑料导套17，以减少连杆的滑动阻力，提高先导主阀口的开启精度。

伺服调压器的作用是保证调定压力，使先导主阀上的C气腔压力稳定，从而保证先导主阀口行程稳定，输出压力达到调定值，防止输出压力过高现象产生。主要由调压壳体21-8，置于调压壳体21-8内带弹簧21-5的调节螺母21-6，置于调节螺母21-6下部带顶珠21-4和挡板21-2的膜片21-3等构成，膜片21-3将调压壳体21-8分隔成与大气连通的膜片上腔21-9和膜片下腔21-10，膜片下腔通过开设在总阀体25上的调压放气道23与出气口24相连通，调压壳体21-8的下部还开设有与先导比例阀8上的隔腔套8-11相连通的饲服调压器进气通道22。膜片21-3上还设有密封圈21-1；调压壳体21-8上部还设有螺盖21-7。

进气口1与A气腔3之间还设有过滤网2，以过滤燃气中的杂质，从而增强阀体的动作可靠性，延长阀体的使用寿命。

以下结合具体实施例对本发明的结构和工作原理作进一步描述：

工作时，燃气由进气口1经过滤网2进入A气腔3。紧急切断开关阀4为二位二通常闭电磁直动阀(如附图2所示)。闭环导磁回路在磁场作用下向最小磁阻方向靠拢，导磁板4-2、静铁芯4-3、动铁芯4-5组成一导磁回路，静铁芯4-3与动铁芯4-5之间间隙最大，达到4.5mm，因此在电磁线圈4-1通电后产生磁场作用在上述导磁回路中，导致动铁芯4-5有了向上吸合的力。其克服动铁芯复位弹簧4-7的弹簧力、垫片4-8、橡胶密封块4-9、动铁芯4-5的重力及阀口压差后向上提升，打开主阀口5，燃气从A气腔3经主阀口5进入B气腔6。

先导比例阀8具有出口流向转换及比例调节功能(如附图3所示)。在由套管8-1、动铁芯8-2、上导磁套8-3、隔磁套8-4、下导磁套8-5、电磁线圈8-6组成的电磁线圈组合中，根据电磁吸合原理，动铁芯8-2与下导磁套8-5的间隙最大，故在电磁线圈8-6通电后产生磁场，作用在导磁回路中，动铁芯8-2具有向下的吸合力。根据电磁力学原理，吸合力随着动铁芯8-2通入电压的增加而增加。自B气腔6的燃气经先导比例阀进气口7进入隔腔套8-13内，电磁线圈8-5通电使动铁芯8-2具有向下压力，通过顶针弹簧8-7及密封连杆8-11的传递，使先导比例阀阀口8-15打开，导致隔腔套8-13与先导比例阀A气腔8-17连通，燃气经可调直接出气道10直接向出气口24流出。

随着电磁线圈8-6电压的增加，向下推力增加，阀口8-15开度不断增加，燃气经可调直接出气道10排出外，亦同时通过C气腔8-12、B气腔8-14分别经可调直接出气道10、放气道11排出至出口，当电压再增加，阀口开度再增加后，进入C气腔8-12、B气腔8-14、A气腔8-17腔内的气体大于经可调直接出气道10、放气道11通道排出的气体，三腔内压力逐渐升高，导致燃气经进出通道9进入先导主阀的C气腔12内，这样使膜片14受压力增加影响向上顶，经挡板15、先导连杆18、主阀口密封块19的连轴机构，克服先导弹簧16的弹簧力及自重、先导主阀口20的压差，打开先导主阀口20。燃气由紧急切断开关阀4下部的B气腔6经先导主阀口20进入出气口24，终使阀体完全打开。

伺服调压器具有出口压力设定、自动调压、输出压力稳定的功能(如附图4所示)。膜片下腔21-10与调压放气道23、出气口24相连，膜片上腔21-9与大气连通。通过调节螺母21-6与调节弹簧21-5的压力，使膜片21-3受力确定，当膜片下腔21-10内气压超高时，膜片21-3克服弹簧力向上顶，导致饲服调压器进气通道22经膜片下腔21-10与调压放气道23连通，燃气从饲服调压器进气通道22经调压放气通道23向出气口24排出。C气腔12内的燃气经进出通道9自饲服调压器进气通道22再向出气口24流出。C气腔12压力降低，使先导主阀口20开度减小，超高气压降到正常水平。

当电磁线圈8-6线圈通入电压增加时，动铁芯8-2向下吸合力增加，阀口8-15开度增加，C气腔8-12、B气腔8-14、A气腔8-17内的气压增加，经进出通道9后使C气腔12内气体压力增加。膜片14向上膨胀，经挡板15、先导弹簧16、先导连杆18、主阀口密封块19使先导主阀口20开度增加。出气口24的流量增加，反之电磁线圈8-6线圈通入电压下降，则出口24流量减小。如此达到阀的比例调节功能。可调直接出气道10有一螺母可以调节其通径大小，从而影响C气腔8-12、B气腔8-14、A气腔8-17排放到出气口24流量的大小。当排放调节到最小时，在进气口1压力不变的情况下，三腔内气压增加速度加快，导致经进出通道9后C气腔12内气压增加速度加快，使主阀口20快速打开。相反，当排放调节到最大时，使主阀口20慢速打开，故可调直接出气道10内的调节螺母具有延时慢开调节功能。

在电磁阀正常工作后关闭时，紧急切断开关阀4、先导比例阀8内的电磁线圈4-1、8-6断电，动铁芯4-5向上吸力消除，在自重及弹簧压力作用下，主阀口5关闭，动铁芯8-2向下吸合力消除，膜片弹簧8-10克服动铁芯8-2、顶针弹簧8-7、密封连杆8-11、密封头8-16重力向上顶，使先导比例阀阀口8-15关闭(如附图3所示)。由于C气腔8-12上的进出通道9、饲服调压器进气通道22内气体有压力，而可调直接出气道10、放气道11连通出气口(24)的压力低，故C气腔12内的气体经C气腔8-12内的进出通道9、可调直接出气道10、放气道11向出气口24流出，C气腔12内气压降低直到零。先导主阀在主阀口密封块19、先导连杆18、挡板15、膜片14重力及先导弹簧16的弹簧压力下向下移动，先导主阀口20关闭，饲服调压器进气通道22内气体通过可调直接出气道10、放气道11向出气口24流出，这样紧急切断开关阀4、先导比例阀8及先导主阀均关闭。

Claims (8)

1、一种燃气安全供热比例控制器，包括总阀体(25)，分别置于总阀体(25)两端的进气口(1)和出气口(24)，置于总阀体(25)内的紧急切断开关阀(4)，先导比例阀(8)，先导主阀，伺服调压器(21)，其特征在于紧急切断开关阀(4)由电磁线圈(4-1)，置于电磁线圈(4-1)内的静铁芯(4-3)和动铁芯(4-5)，置于动铁芯(4-5)下部带复位弹簧(4-7)的橡胶密封块(4-9)，置于橡胶密封块(4-9)侧面与进气口(1)相连通的A气腔(3)，置于橡胶密封块(4-9)下部带B气腔(6)的主阀口(5)等构成；所述的先导比例阀(8)由电磁线圈(8-6)，置于电磁线圈(8-6)内带顶针弹簧(8-7)的动铁芯(8-2)，置于动铁芯(8-2)下部的隔腔套(8-13)，置于隔腔套(8-13)内带密封头(8-16)的密封连杆(8-11)，置于隔腔套(8-13)与密封连杆(8-11)之间的膜片(8-8)和膜片弹簧(8-10)等构成，隔腔套(8-13)上开设有C气腔(8-12)、B气腔(8-14)、D气腔(8-9)，隔腔套(8-13)的下部开设有带先导比例阀进气口(7)和A气腔(8-17)的阀(8-15)；所述的先导主阀由置于总阀体(25)下部的总盖板(13)，置于总盖板(13)上部带挡板(15)的膜片(14)，置于挡板(15)上部带主阀口密封块(19)和先导弹簧(16)的先导连杆(18)等构成，总盖板(13)与膜片(14)之间为与先导比例阀(8)上的C气腔(8-12)相连通的C气腔(12)；所述的总阀体(25)上开设有与主阀口密封块(19)配套的先导主阀口(20)，分别与先导比例阀(8)上隔腔套(8-13)内的B气腔(8-14)和D气腔(8-9)相连通的可调直接出气道(10)和放气道(11)，与隔腔套(8-13)内的C气腔(8-12)相连通的进出通道(9)和伺服调压器进气通道(22)，进气通道(9)与先导主阀上的C气腔(12)相连通，先导主阀口(20)分别与紧急切断开关阀(4)下部的B气腔(6)和出气口(24)相连通；所述的伺服调压器(21)由调压壳体(21-8)，置于调压壳体(21-8)内带弹簧(21-5)的调节螺母(21-6)，置于调节螺母(21-6)下部带顶珠(21-4)和挡板(21-2)的膜片(21-3)等构成，膜片(21-3)将调压壳体(21-8)分隔成与大气连通的膜片上腔(21-9)和膜片下腔(21-10)，膜片下腔通过开设在总阀体(25)上的调压放气道(23)与出气口(24)相连通，调压壳体(21-8)的下部还开设有与先导比例阀(8)上的隔腔套(8-13)相连通的饲服调压器进气通道(22)。

2、按权利要求1所述的燃气安全供热比例控制器，其特征在于所述紧急切断开关阀(4)上的动铁芯(4-5)与电磁线圈(4-1)之间还设有套管(4-6)。

3、按权利要求1或2所述的燃气安全供热比例控制器，其特征在于所述的动铁芯(4-5)与静铁芯(4-3)之间还设有缓冲垫(4-4)。

4、按权利要求1所述的燃气安全供热比例控制器，其特征在于所述先导比例阀(8)上的动铁芯(8-2)与电磁线圈(8-6)之间还设有上导磁套(8-3)，隔磁套(8-4)，下导磁套(8-5)。

5、按权利要求1所述的燃气安全供热比例控制器，其特征在于所述伺服调压器(21)的膜片(21-3)上还设有密封圈(21-1)。

6、按权利要求1或5所述的燃气安全供热比例控制器，其特征在于所述的调压壳体(21-8)上部还设有螺盖(21-7)。

7、按权利要求1所述的燃气安全供热比例控制器，其特征在于所述进气口(1)与进气口(1)上的A气腔(3)之间还设有过滤网(2)。

8、按权利要求1所述的燃气安全供热比例控制器，其特征在于所述先导主阀上的先导连杆(18)外还套有塑料导套(17)。

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