一种用于瓦斯掺混的非能动机械快切阀制造技术

本发明专利技术公开了一种煤矿瓦斯掺混过程中的非能动机械快切阀，可解决蓄热氧化装置及其余热回收利用系统瓦斯掺混过程中较高浓度抽采瓦斯安全、快速、联动切断问题。本发明专利技术的非能动机械快切阀通过摇臂转动齿轮盘开启，依靠正压引气推动非金属弹性膜片带动锁止杆锁止齿轮盘，使阀板位于开启状态；当鼓风机出口气体失压时，膜片在复位弹簧的作用下带动多连杆机构解锁齿轮盘，阀板在闭合扭簧扭矩作用下关闭阀门。阀门的核心功能在于安全同步切断，非能动形式，纯机械动作，过程无外部能源介入，避免了由PLC及电、液、气驱动机构组成的复杂系统的不可靠性；引气用于锁止阀门，减少人为可开启参与度，避免误操作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及两种不同浓度气体掺混时安全、快速、联动切断装置，特别涉及蓄热氧化装置及余热利用系统瓦斯掺混过程中较高浓度抽采瓦斯与极低浓度通风瓦斯的联动切断。
技术介绍
通风瓦斯氧化处理过程中往往需要掺入一定较高浓度的抽采瓦斯，而抽采瓦斯的可靠切断直接关系到氧化装置的安全运行。通常，工业中可用由切断阀(电、液或气动)、流量计、浓度检测仪以及PLC等组成的控制系统控制抽采瓦斯的供给和切断，以避免通风瓦斯停供时，较高浓度抽采瓦斯仍不断掺混造成的爆燃事故。这种方法依赖于控制策略的准确性、阀门仪表等硬件的可靠性以及运行操作人员的正确操作，过程中涉及较为复杂的测量、计算程序以及控制指令，增加了工艺流程的不可靠性。此类方法在一般工业应用中是可行的，但当面对易燃易爆气体掺混等对安全性要求更高的场合，就不能从根本上解决安全隐患。现有技术中已知的机械联动阀，主要依靠通风瓦斯管道中鼓风机出口的引气作为阀门开启的动力，保证在通风瓦斯管道中形成一定风压后抽采瓦斯才允许掺混进入。但该阀门存在的一点不足在于，当瓦斯浓度超限和停电发生时，鼓风机停机，通风瓦斯管道失压，阀门切断，掺混后的超浓度瓦斯若未及放散又送电开启风机，此时机械联动阀在引风管压力作用下同步开启，继续掺混，导致掺混后瓦斯浓度进一步升高，引发安全事故。这种概率较小的情况在矿区不稳定停送电和复杂实际生产过程中已经出现。系统中风机的运行受停电、系统故障、瓦斯超浓度等多种因素的影响，每当各类情况发生导致安全联锁后，再次开机均需要做安全和故障排除检查。如果风机出口风压直接联动机械切断阀开启，那么这一安全检查和故障排除环节存在疏漏必然会为生产埋下安全隐患。综上，目前的掺混方式一种是通过控制系统主动调节，适用于一般工业过程，程序较为复杂，存在设备可靠性、策略设计和人为操作准确性的安全隐患；一种是机械联动，目前仍存在风压直接联动阀门开启的安全问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于瓦斯掺混的非能动机械快切阀，阀门手动开启，依靠正压引气锁止阀门，使其在正常运行时处于常开状态。当主管道(通风瓦斯管道)内气体失压(如风机停机)，锁止机构释放，阀门在闭合扭簧或重锤的作用下关闭，而无需外部能量驱动。该阀门实现了极低浓度通风瓦斯与较高浓度抽采瓦斯掺混过程非能动安全切断控制，采用单纯机械传动的方法提高了阀门的可靠性，保证氧化装置安全运行。本专利技术为解决其技术问题所采取的技术方案为：一种用于瓦斯掺混的非能动快切阀，包括引气管、气室、多连杆机构和阀体，其特征在于，--所述气室中设置非金属弹性膜片，所述非金属弹性膜片将气室分为互不联通的两个气室空间，其中，一个气室空间与引气管的一端联通，所述引气管的另一端连接正压气体管道，另一个气室空间与大气联通，--所述非金属弹性膜片上设置一连接件，所述连接件的一侧通过一杆件穿过气室的一个壁面与设置在气室外部的复位弹簧的一端连接，所述连接件的另一侧通过另一杆件穿过气室的另一壁面与设置在气室外部的多连杆机构连接，--所述阀体的一端设置开启及锁止机构，另一端设置闭合机构，其中，所述开启及锁止机构包括锁止杆、锁止齿轮盘和摇臂，所述锁止齿轮盘的外缘布置有锁止轮齿，锁止齿轮盘的盘面上设置所述摇臂，所述摇臂用以手动开启阀体，锁止杆的一端与多连杆机构连接，另一端与锁止齿轮盘的锁止轮齿抵接，用以锁住齿轮盘。优选地，所述弹性非金属膜片，在所述两个气室空间压差作用下产生位移，继而带动多连杆机构；所述复位弹簧的另一端设置预紧力调节螺栓。阀门在设计时，需要考虑非金属膜片在不同压差力、复位弹簧预紧力作用下的位移量，从而确定阀门的开启压力，确保鼓风机出口流量达到设计值时阀门开启。实际操作中，可通过调节弹簧预紧力实现。优选地，所述多连杆机构包括若干个连杆和若干个数量相适配的转动杆，所述多连杆机构用以实现所述弹性非金属膜片推动力的放大和作用方向的转换。优选地，转动杆设置万向节连接。此外，多连杆机构有利于调整阀门的外形结构。优选地，所述若干个数量相适配的转动杆中，至少一转动杆作为作用力放大杠杆，至少一转动杆作为作用方向转换杠杆。优选地，所述阀体的密封为接触式软性密封，所述阀体中的阀板为蝶阀结构或翻板阀结构。优选地，所述闭合机构包括扭簧装置，所述扭簧装置包括扭簧和定位轮盘，扭簧一端固定于阀体，另一端插入定位轮盘的定位孔内，用于产生阀体中的阀板闭合动作。优选地，所述闭合机构还包括设置在阀体的阀板转动轴最外侧的重锤，锁止齿轮解锁后，阀板依靠重锤回位关闭阀门，扭簧力用于压紧阀板密封。优选地，所述定位轮盘周向布置有多个定位孔，通过将扭簧插入不同的定位孔中，设置不同的扭簧扭转力。所述阀体为蝶阀结构，亦可采用翻板阀形式，阀板固定在转轴上并随之转动。其中，一端轴安装可手动开启的齿轮盘以及锁止机构，另一端轴安装闭合扭簧和重锤装置。阀体密封为接触式软性密封。所述阀门经手动开启，扭簧经压缩产生扭矩或重锤抬升，齿轮盘锁止；锁止结构解锁，扭簧带动阀板回转，关闭阀门。扭簧扭矩通过定位轮盘传递到转轴，定位轮盘周向位置布置有定位孔，便于工程现场对扭簧扭转力的调试调节。同现有技术相比，本专利技术的用于瓦斯掺混的非能动机械快切阀具有显著的技术效果：本专利技术的用于瓦斯掺混的非能动快切阀通过摇臂转动使齿轮盘开启，依靠正压引气推动膜片带动锁止杆锁止齿轮盘，使阀板位于开启状态；当鼓风机出口气体失压时，膜片在复位弹簧的作用下带动多连杆机构解锁齿轮盘，阀板在闭合扭簧扭矩作用下关闭阀门。阀门在运行过程中不依靠外部能量驱动，实现了极低浓度通风瓦斯与较高浓度抽采瓦斯掺混过程非能动安全切断控制，采用纯机械传动的方法提高了阀门的可靠性，保证氧化装置安全运行。阀门的核心功能在于安全同步切断，非能动形式，纯机械动作，过程无外部能源介入，避免了由PLC及电、液、气驱动机构组成的复杂系统的不可靠性；引气用于锁止阀门，减少人为可开启参与度，避免误操作。附图说明图1是表示本专利技术的用于瓦斯掺混的非能动机械快切阀用于通风瓦斯与抽采瓦斯掺混过程示意图；图2是本专利技术的用于瓦斯掺混的非能动机械快切阀结构示意图；图3是开启及锁止机构示意图；图4是定位轮盘示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本专利技术进一步详细说明。需要说明的是，以下所述仅为本专利技术的较佳实施例，并不因此而限定本专利技术的保护范围。需要说明的是，附图中未绘示或描述的实现方式，为所属
中普通技术人员所知的形式。此外，以下实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本专利技术。下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述：如图1所示，为实现更好的节能减排以及能量利用，通风瓦斯氧化处理过程中往往需要掺入一定较高浓度的抽采瓦斯，较高浓度的抽采瓦斯气体(例如甲烷浓度为8-30％的抽采瓦斯)经安全调节阀组16、非能动机械快切阀17进入通风瓦斯管道掺混段18，同时较低浓度的抽采瓦斯气体(例如甲烷浓度为0.2-0.3％的抽采瓦斯)也通入通风瓦斯管道掺混段18，较高浓度的抽采瓦斯气体和较低浓度的抽采瓦斯气体在通风瓦斯管道掺混段18内进行掺混，掺混后的瓦斯气体经脱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于瓦斯掺混的非能动快切阀，包括引气管、气室、多连杆机构和阀体，其特征在于，‑‑所述气室中设置非金属弹性膜片，所述非金属弹性膜片将气室分为互不联通的两个气室空间，其中，一个气室空间与引气管的一端联通，所述引气管的另一端连接正压气体管道，另一个气室空间与大气联通，‑‑所述非金属弹性膜片上设置一连接件，所述连接件一端穿过气室的一个壁面与设置在气室外部的复位弹簧的一端连接，所述连接件的另一端穿过气室的另一壁面与设置在气室外部的多连杆机构连接，‑‑所述阀体的一端设置开启及锁止机构，另一端设置闭合机构，其中，所述开启及锁止机构包括锁止杆、锁止齿轮盘和摇臂，所述锁止齿轮盘的外缘布置有锁止轮齿，锁止齿轮盘的盘面上设置所述摇臂，所述摇臂用以手动开启阀体，锁止杆的一端与多连杆机构连接，另一端与锁止齿轮盘的锁止轮齿抵接，用以锁住齿轮盘。

【技术特征摘要】
1.一种用于瓦斯掺混的非能动快切阀，包括引气管、气室、多连杆机构和阀体，其特征在于，--所述气室中设置非金属弹性膜片，所述非金属弹性膜片将气室分为互不联通的两个气室空间，其中，一个气室空间与引气管的一端联通，所述引气管的另一端连接正压气体管道，另一个气室空间与大气联通，--所述非金属弹性膜片上设置一连接件，所述连接件一端穿过气室的一个壁面与设置在气室外部的复位弹簧的一端连接，所述连接件的另一端穿过气室的另一壁面与设置在气室外部的多连杆机构连接，--所述阀体的一端设置开启及锁止机构，另一端设置闭合机构，其中，所述开启及锁止机构包括锁止杆、锁止齿轮盘和摇臂，所述锁止齿轮盘的外缘布置有锁止轮齿，锁止齿轮盘的盘面上设置所述摇臂，所述摇臂用以手动开启阀体，锁止杆的一端与多连杆机构连接，另一端与锁止齿轮盘的锁止轮齿抵接，用以锁住齿轮盘。2.如权利要求1所述的非能动快切阀，其特征在于，所述弹性非金属膜片，在所述两个气室空间压差作用下产生位移，并带动多连杆机构；所述复位弹簧的另一端设置预紧力调节螺栓。3.如权利要求1所述的非能动快切阀，其特征在于，所述多连杆机构包括若干个...

【专利技术属性】
技术研发人员：李振，李广新，张哲巅，赵丽凤，肖云汉，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11