一種天然氣電磁閥的製作方法
2023-05-17 16:02:16
一種天然氣電磁閥的製作方法
【專利摘要】本發明提供了一種天然氣用電磁閥，屬於電磁閥【技術領域】。本發明包括閥體、硬芯膜片、閥蓋、導磁套筒、先導密封頭、拉簧和防爆電磁線圈；硬芯膜片與閥體密封，硬芯膜片的控制氣嘴與先導密封頭通過拉簧連接密封，先導密封頭與導磁套筒圓柱面配合，防爆電磁線圈安裝在導磁套筒上；所述硬芯膜片由膜片、襯碗、襯墊和控制氣嘴鉚接而成，襯碗的直徑為閥體出氣通道直徑的1.3～1.5倍，襯墊的直徑小於閥體的出氣通道直徑，控制氣嘴的直徑大于波形膜片的進氣孔直徑。本發明結構簡單、裝配快捷、維護方便，可以廣泛應用於天然氣行業。本發明實現天然氣傳輸過程中的自動控制，反應快，可靠性高，尤其適用於緊急切斷。
【專利說明】—種天然氣電磁閥
【技術領域】
[0001]本發明涉及電磁閥【技術領域】，具體涉及一種天然氣電磁閥，適用於天然氣及爆炸性氣體輸送管路中的啟閉。
【背景技術】
[0002]作為環保型能源，天然氣應用越來越普遍，壓縮天然氣生產、輸送、應用技術的發展，帶動了管路輸送控制元件——天然氣用的防爆電磁閥的需求，逐步成熟並形成了一系列高壓、大口徑天然氣用電磁閥，目前，有天然氣輸送管道用直通式防爆電磁閥、先導式開關氣閥、防止跳井的卸荷式高壓防爆電磁閥。此類電磁閥結構複雜，外形大質量重，應用具有一定局限性。而且此類電磁閥動作響應慢，對要求緊急切斷的情況危險性較大。如今高壓天然氣經氣源站分配後以低壓進入千家萬戶、工業生產和微型發電機等，超高壓大口徑電磁閥不適用於此，而使用在氣源、發動機、發電機和家庭等天然氣的電磁閥較少，為安全可靠，大多採用手動截止閥。因此天然氣用電磁閥在天然氣市場具有廣闊的市場空間。
【發明內容】
[0003]針對現有技術的缺陷，本發明提供了一種天然氣用電磁閥，其目的在於，實現天然氣傳輸過程中的自動控制，反應快，可靠性高，尤其適用於緊急切斷。
[0004]一種天然氣電磁閥，包括閥體、硬芯膜片、閥蓋、導磁套筒、先導密封頭、拉簧、錐彈簧、防爆電磁線圈；
[0005]閥體內開設有進氣通道和出氣通道；閥體與閥蓋相接形成一密閉腔；密閉腔內設有硬芯膜片，硬芯膜片與閥體進口通道之間形成膜片下腔，硬芯膜片與閥蓋之間形成膜片上腔；閥蓋外部連接導磁套筒；導磁套筒外部套有防爆電磁線圈；導磁套筒內部安放有先導密封頭，先導密封頭與導磁套筒之間滑動配合；先導密封頭的底端通過拉簧與硬芯膜片的控制氣嘴連接；起復位作用的錐彈簧大端連接導磁套筒，小端連接先導密封頭；
[0006]所述硬芯膜片包括波形膜片、襯碗、襯墊和控制氣嘴，控制氣嘴連通閥體的出氣通道，控制氣嘴的外部從上往下依次套放有襯碗、波形膜片和襯墊，波形膜片上開有進氣孔，進氣孔連通閥體的進氣通道；控制氣嘴的上端開有排氣孔，進氣孔小於排氣孔，控制氣嘴的下端連通閥體的出氣通道；襯碗的直徑為閥體的出氣通道直徑的1.3?1.5倍，襯墊的直徑小於閥體的出氣通道直徑，所述控制氣嘴的直徑大于波形膜片的進氣孔直徑。
[0007]進一步地，所述先導密封頭包括銜鐵、橡膠密封頭、保護圈和調節墊片；作為活動部件的銜鐵底部加工為內粗外細的臺階孔，臺階孔側壁開有排氣孔，用於將臺階孔內氣體排空以保證橡膠密封頭裝配緊密；橡膠密封頭為臺階軸結構，其大徑端加工有導向倒角，橡膠密封頭鑲嵌在銜鐵底部的臺階孔內，橡膠密封頭用於密封硬芯膜片的控制氣嘴；銜鐵的底端通過拉簧與控制氣嘴連接；所述銜鐵的上部分外表面加工有環形槽，環形槽內安放有帶平切口的保護圈；銜鐵的頂部安放有調節墊片，用於調節銜鐵的行程。
[0008]進一步地，所述調節墊片和銜鐵採用軟磁合金材料，所述保護圈503採用聚四氟乙烯材料。
[0009]進一步地，所述拉簧的兩端直徑大於中間部分直徑，拉簧的兩端分別卡在銜鐵和控制氣嘴的臺階上。
[0010]進一步地，所述控制氣嘴排氣孔光潔度至少不大於0.8。
[0011 ] 本發明的技術效果體現在:
[0012]本發明採用了結構防爆設計和防爆電磁線圈，因為介質為天然氣，設計中考慮了防爆的因素，所述結構防爆設計即處於相對滑動的零件均可採用金屬與非金屬材質配合，避免在摩擦過程中產生火花引起爆炸，同時良好可靠的密封結構使天然氣可靠密封，不洩露至外界環境；所述防爆電磁線圈的使用使得環境氣體與防爆電磁線圈完全隔開，避免電磁線圈產生火花引起爆炸。硬芯膜片設計的巧妙之處在於襯碗和襯墊的直徑設計，為使膜片有效受壓面積受閥門開啟行程影響小，襯碗直徑為閥體出氣通道直徑的1.3?1.5倍，襯墊直徑比閥體出氣通道直徑略小；控制氣嘴直徑要比波形膜片的進氣孔大，保證膜片上腔快速洩壓，閥門快速打開，動作響應快。拉簧的拉力保證橡膠密封頭與控制氣嘴密封；拉簧同時可以保證先導密封頭與控制氣嘴同軸，避免因為氣體壓力波動使膜片發生側偏造成先導密封頭不能與控制氣嘴密封。
[0013]進一步地，優化的先導密封頭結構設計提高了電磁閥的響應速度。先導密封頭設計的關鍵技術在於銜鐵與橡膠密封頭配合部位的設計。在橡膠密封頭大端設計導向倒角(優選2.2X30°C圓錐面)，目的是在鑲嵌橡膠密封頭時起引導作用。帶平切口的環狀保護圈防止銜鐵與電磁鐵芯金屬接觸摩擦，對銜鐵運動起潤滑作用，同時保證銜鐵與電磁鐵芯同軸度。
[0014]進一步地，拉簧為異形彈簧，兩端細中間粗，兩端可以直接卡在銜鐵和控制氣嘴的臺階上，有效保證先導密封頭與控制氣嘴同軸，避免因為氣體壓力波動使膜片發生側偏造成先導密封頭不能與控制氣嘴密封。
[0015]綜上所述,針對現有產品結構複雜、外形尺寸大質量重、作動響應較慢的問題，本發明提出一種天然氣電磁閥，該電磁閥中防爆電磁線圈和防爆設計使該電磁閥安全可靠，巧妙的硬芯膜片和先導式結構設計使產品響應快，對緊急切斷更安全，該產品還具有結構簡單、快捷裝配、維護方便等特點。本發明最大工作壓力可達到2.5MPa，滿足各種環境下天然氣的使用條件。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是天然氣用電磁閥結構示意圖；
[0017]圖2是本發明中先導密封頭結構示意圖；
[0018]圖3是本發明中硬芯膜片結構示意圖；
[0019]圖4是本發明中圖3的俯視圖；
[0020]圖中標記:閥體1、密封墊2、接管嘴3、過濾組件4、先導密封頭5、硬芯膜片6、密封圈7、拉簧8、錐彈簧9、防爆電磁線圈10、螺母11、彈簧墊圈12、墊片13、導磁套筒14、內六角螺釘15、墊圈16、閥蓋17、銜鐵501、橡膠密封頭502、保護圈503、調節墊片504 ;波形膜片601、襯碗602、襯墊603、控制氣嘴604。【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖和實施例對本發明進一步詳細說明。
[0022]參見圖1，本發明電磁閥實施例包括閥體1、密封墊2、接管嘴3、過濾組件4、先導密封頭5、硬芯膜片6、密封圈7、拉簧8、錐彈簧9、防爆電磁線圈10、螺母11、彈簧墊圈12、墊片13、導磁套筒14、內六角螺釘15、墊圈16和閥蓋17。
[0023]密封墊2、接管嘴3、過濾組件4與閥體1進口端連接，閥體1與閥蓋17通過內六角螺釘15和墊圈16連接緊固，硬芯膜片6位於閥體1與閥蓋17形成的空間內，將此空間分割成兩個腔，硬芯膜片6與閥體1進口端形成膜片下腔，硬芯膜片6與閥蓋17形成膜片上腔；導磁套筒14與閥蓋17螺紋連接，先導密封頭5位於導磁套筒14內孔內，屬於滑動配合，起復位作用的錐彈簧9大端安裝在導磁套筒14的內孔臺階面上，小端安裝在先導密封頭5鑲有橡膠密封頭502 —端的臺階面上；先導密封頭5鑲有橡膠密封頭502 —端與硬芯膜片6接觸密封，兩者之間裝有拉簧8 ;防爆電磁線圈10中間有孔，安裝在導磁套筒14上，屬於軸孔配合，通過螺母11、彈簧墊圈12、墊片13固定。
[0024]參見圖2，所述先導密封頭5由銜鐵501、橡膠密封頭502、保護圈503、調節墊片504組成，所述銜鐵501是活動部件，橡膠密封頭502鑲嵌在銜鐵501的底部，銜鐵501底部設計成內粗外細的臺階孔，在適當位置設計排氣孔，橡膠密封頭502設計成臺階軸結構，大徑端設計導向倒角方便裝配，裝配時通過專用工裝將橡膠密封頭502壓進銜鐵501底部孔內，所設排氣孔將內部氣體排空，保證橡膠密封頭裝配緊密；在銜鐵501偏上部位置設計一道環槽，裝配帶平切口的聚四氟乙烯環狀保護圈，所述保護圈作用是防止銜鐵與電磁鐵芯金屬接觸摩擦，對銜鐵運動起潤滑作用，同時保證銜鐵與電磁鐵芯同軸度，保證吸力。由於閥體、閥蓋、電磁鐵芯等零件通過橡膠密封，裝配時因為密封件壓縮誤差造成先導密封頭的行程差異，設計了 0.3?0.8_以0.1_遞增的調節墊片504，安裝在銜鐵的頂部，可以調節先導密封頭的行程，同時調節墊片材料選用與銜鐵一樣的軟磁合金，這樣可以達到調節的目的而不損失電磁吸力。圖2中Η表示銜鐵排氣孔。
[0025]參見圖3，本發明主閥芯為硬芯膜片，所述硬芯膜片6由波形膜片601、襯碗602、襯墊603和控制氣嘴604組成，其作用是進出口密封，硬芯膜片6上的控制氣嘴604與先導密封頭5的橡膠密封頭502密封，波形膜片601具有良好的延展性通過上下壓力差實現硬芯膜片的打開和關閉。所述硬芯膜片不同於軟膜或者平面膜，硬芯膜片的有效受壓面積在很大的閥門開啟行程範圍內變化較小，而且可以延長膜片使用壽命。所述硬芯膜片也不同於傳統硬芯膜片，傳統硬芯膜片採用單層硬芯或雙層直徑相同硬芯，本發明硬芯膜片採用兩塊直徑不相同的硬芯，分別為襯碗602和襯墊603，襯碗602直徑為閥體出氣通道截面直徑的1.3?1.5倍，襯墊603比閥體出氣通道截面直徑略小，襯碗602和襯墊603 —上一下與膜片配合通過控制氣嘴鉚接密封，襯碗602使出口部位膜片光潔平整，保證出口密封；膜片設計有進氣孔，可以使膜片上腔建壓，控制氣嘴604設計有出氣孔。圖4給出一實例，膜片設計有Φ 1.5mm的進氣孔，控制氣嘴604設計有Φ 2mm排氣孔。為使密封可靠控制氣嘴排氣孔光潔度至少不大於0.8，先導密封頭動作時，膜片上腔壓力快速洩壓，進氣孔比排氣孔小來不及進氣補壓，膜片上、下腔快速建立壓力差，硬芯膜片快速打開；電磁閥關閉時，先導密封頭快速關閉硬芯膜片控制氣嘴上排氣孔，氣體通過膜片進氣孔向膜片上腔充入氣體建立壓力，使硬芯膜片快速關閉，實現緊急切斷快速響應。[0026]參見圖4，本發明在先導密封頭和硬芯膜片之間設計了一隻拉簧8，所述拉簧為異形彈簧，兩端細中間粗，兩端可以直接卡在銜鐵501和控制氣嘴604的臺階上，拉簧的拉力保證橡膠密封頭502與控制氣嘴604密封；電磁閥關閉時,拉簧使先導密封頭快速關閉，從而實現緊急切斷快速響應；拉簧同時可以保證先導密封頭與控制氣嘴同軸，避免因為氣體壓力波動使膜片發生側偏造成先導密封頭不能與控制氣嘴密封。
[0027]本發明的安裝過程如下:
[0028]( 1)清點、清洗所有零件；
[0029](2)將銜鐵501、橡膠密封頭502、保護圈503、調節墊片504裝配組成先導密封頭；將波形膜片601、襯碗602、襯墊603、控制氣嘴604鉚接成硬芯膜片。
[0030](3)在閥體上裝配一隻0型密封圈，然後裝配硬芯膜片，利用拉簧將硬芯膜片和先導密封頭連接在一起；
[0031](4)安裝閥蓋，使先導密封頭從閥蓋中間的孔伸出，裝配墊片、彈墊和內六角螺釘，並用適當扭矩擰緊；
[0032](5)在閥蓋中間孔裝配密封圈，然後裝配電磁鐵芯，使銜鐵插入電磁鐵芯內腔；裝配防爆電磁線圈，電磁鐵芯插入電磁線圈中間孔，在電磁鐵芯頂部裝配墊片、彈墊和螺母。
[0033](6)最後裝配過濾組件和接管嘴，至此裝配完畢。
[0034]本發明工作過程為:當防爆電磁線圈10通電，產生的電磁力提起先導密封頭5，氣嘴打開，膜片上腔通過氣嘴快速洩壓，膜片下腔大於上腔壓力形成壓力差，推動硬芯膜片6上移，完成電磁閥開啟功能；當防爆電磁線圈斷電，電磁力消失，先導密封頭5下落密封硬芯膜片的氣嘴，膜片上腔壓力升高，推動硬芯膜片6下移，完成電磁閥關閉功能。
【權利要求】
1.一種天然氣電磁閥，其特徵在於，包括閥體(1)、硬芯膜片(6)、閥蓋(17)、導磁套筒(14)、先導密封頭(5)、拉簧(8)、錐彈簧(9)、防爆電磁線圈(10)；閥體(1)內開設有進氣通道和出氣通道；閥體(1)與閥蓋(17)相接形成一密閉腔；密閉腔內設有硬芯膜片(6)，硬芯膜片(6)與閥體(1)進口通道之間形成膜片下腔，硬芯膜片(6)與閥蓋(17)之間形成膜片上腔；閥蓋(17)外部連接導磁套筒(14);導磁套筒(14)外部套有防爆電磁線圈(10);導磁套筒(14)內部安放有先導密封頭(5)，先導密封頭(5)與導磁套筒(14)之間滑動配合；先導密封頭(5)的底端通過拉簧(8)與硬芯膜片(6)的控制氣嘴(604)連接；起復位作用的錐彈簧(9)大端連接導磁套筒(14)，小端連接先導密封頭(5);所述硬芯膜片包括波形膜片(601)、襯碗(602)、襯墊(603)和控制氣嘴(604)，控制氣嘴(604)連通閥體(1)的出氣通道，控制氣嘴(604)的外部從上往下依次套放有襯碗(602 )、波形膜片(601)和襯墊(603)，波形膜片(601)上開有進氣孔，進氣孔連通閥體(1)的進氣通道；控制氣嘴(604)的上端開有排氣孔，進氣孔小於排氣孔，控制氣嘴(604)的下端連通閥體(1)的出氣通道；襯碗(602)的直徑為閥體(1)的出氣通道直徑的1.3?1.5倍，襯墊(603)的直徑小於閥體(1)的出氣通道直徑，所述控制氣嘴(604)的直徑大于波形膜片(601)的進氣孔直徑。
2.根據權利要求1所述的天然氣電磁閥，其特徵在於，所述先導密封頭(5)包括銜鐵(501)、橡膠密封頭(502)、保護圈(503 )和調節墊片(504 );作為活動部件的銜鐵(501)底部加工為內粗外細的臺階孔，臺階孔側壁開有排氣孔，用於將臺階孔內氣體排空以保證橡膠密封頭裝配緊密；橡膠密封頭(502)為臺階軸結構，其大徑端加工有導向倒角，橡膠密封頭(502)鑲嵌在銜鐵(501)底部的臺階孔內，橡膠密封頭(502)用於密封硬芯膜片(6)的控制氣嘴；銜鐵(501)的底端通過拉簧(8)與控制氣嘴(604)連接；所述銜鐵(501)的上部分外表面加工有環形槽，環形槽內安放有帶平切口的保護圈(503);銜鐵(501)的頂部安放有調節墊片(504)，用於調節銜鐵(501)的行程。
3.根據權利要求2所述的天然氣電磁閥，其特徵在於，所述調節墊片(504)和銜鐵(501)採用軟磁合金材料，所述保護圈(503)採用聚四氟乙烯材料。
4.根據權利要求1或2或3所述的天然氣電磁閥，其特徵在於，所述拉簧(8)的兩端直徑大於中間部分直徑，拉簧(8)的兩端分別卡在銜鐵(501)和控制氣嘴(604)的臺階上。
5.根據權利要求1或2或3所述的天然氣電磁閥，其特徵在於，所述控制氣嘴排氣孔光潔度不大於0.8。
【文檔編號】F16K31/06GK103644337SQ201310633860
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月30日 優先權日:2013年11月30日
【發明者】王程勇, 吳俊 , 潘偉, 葉昌南, 熊力, 趙豐顯, 酈莉 申請人:湖北三江航天紅峰控制有限公司