专利名称：一种用于气体分离装置保护分离材料的真空疏水单向阀的制作方法
技术领域：
本实用新型属于机械技术领域，具体涉及ー种应用于气体分离装置保护分离材料的真空疏水单向阀。
技术背景膜法富氧技术是自70年代末逐渐发展起来的ー种新分离方法，它利用有机高分子致密薄膜对氮、氧的选择透过性差异，当在膜两侧存在压カ差或者压カ比时，混合气体中滲透速率快的气体如水蒸汽、氢气、氦气、氧气、ニ氧化碳等透过膜后在膜的低压侧富集成为富氧空气(视膜材料的氧氮分离系数不同，单级分离可获得纯度约为23-60%的富氧)，而滲透速率相对慢的气体如氮气、氩气、甲烷和ー氧化碳等在膜的滞留侧被富集为贫氧(或富氮)空气。膜分离方法为富氧提取开辟了一条新途径，因它在分离浓缩的全过程中不存在相变，常温分离，尤其以板式膜构建的负压流程分离系统，具有设备简单、制造成本低、能源消耗小、产量可调节、启动迅速、操作简便、系统静态运行、可靠性高等突出优点，是ー种经济的分离方法，目前，采用膜分离方法制取富氧已广泛应用于富氧助燃、富氧通风、水处理等领域，尤其针对玻璃、冶金、水泥回转窑、エ业锅炉等等热能工程领域的富氧助燃，因膜分离方法具有的一系列优点，可为各用能単位提供ー种相对廉价、灵活的现场供气方法而被广泛米用。在以膜法进行富氧分离的过程中，尤其是为富氧助燃提供富氧的分离系统中，因负压分离方法具有更低的能源消耗而被广泛采用，典型的，如采用水环真空泵、罗茨真空泵等作为负压源，在膜的渗透侧接上水环真空泵、罗茨真空泵等，自膜的滲透侧抽取富氧并经过脱水后送入炉窑进行富氧助燃，在该系统中，如遭遇停电，或者泵异常故障吋，水环真空泵的液环、罗茨真空泵的密封水、冷却水等因为渗透侧较高的真空负压，这些液态水将因为真空而倒流进入膜分离器的负压侧，破坏了分离过程，使得重新恢复供电或者修复异常故障后，因膜分离器渗透侧进水而影响了膜分离系统的分离性能，甚至破坏了膜分离器。在另一方面，エ业上也有在液环真空泵前加阻水器的做法，阻水器是ー种真空自吸式截止阀，在如遭遇停电，或者泵异常故障时，阻水器中的浮球因真空而自吸自动关闭，以抑制液态水的反向流动，但是，该方法通常在小规格泵中采用，在大規模富氧燃烧所需的大型富氧分离系统上难以实现，典型的，大型富氧系统供气量均在数千方每小时，相应的，选择的真空泵抽速均在小时流量几万立方甚至几十万立方，在这种大规格真空泵前采用这种阻水器因制造难度、成本而使得采用这种方法来抑制水的倒流显得非常困难。
发明内容本实用新型的目的在于提供ー种结构简单、使用方便的真空疏水单向阀，并将该单向阀安装在膜分离器的渗透侧出口至真空泵之间，以便有效的避免膜分离过程因异常故障或供电停机时液态水因真空倒流进入膜分离系统的膜分离组件内。[0007]众所周知，在采用负压分离方法的膜分离系统中，广泛采用水环式真空泵、湿式罗茨真空泵，这些真空泵的密封水或冷却水等因异常故障或供电停机时液态水将因真空倒流进入膜分离系统的膜分离组件内，因任何气体分离膜都是致密膜，仅适用于气体的分离，液态水进入膜腔将导致分离层被液态水覆盖，甚至破坏膜组件，分离无法持续，最終，致使富氧系统无法正常工作。本实用新型采用简单的可以抑制液态水倒流的装置，是ー种简单易行、非常适合负压膜分离过程；本实用新型的这种真空单向阀结构可以有效的防止液态水倒流，起到保护膜组件、使富氧装置不受破坏的作用。本实用新型提供的真空疏水单向阀，由阀座1，管ロ 2，舌板3，橡胶板4，阀板轴5，平衡块6和连通管8组成；其结构如图I所示。其中，舌板3与橡胶板4共同组成阀门密封阀板，阀板以阀板轴5为中心开启和关闭；阀板相对于阀板轴5的カ矩之和为逆时针方向(此方向仅为方便解释阀门的动作原理，以附图I的方向为准，后文中将不再说明)时阀门为 关闭状态，反之则为开启状态；平衡块6通过制紧螺钉7来调整其位置，以改变其到阀板轴5距离，从而改变其施加到阀板相对于阀板轴的顺时针方向カ矩。连通管8通入真空疏水单向阀的腔体。本实用新型中，阀板的顺时针方向カ矩由平衡块，以及单向阀连通管8腔内的真空来产生。逆时针カ矩则由阀板的自重，以及连通管8腔内流体的自重来产生。当流体通过连通管8进入阀门，而压在阀板上时，将增加阀板相对于阀板轴5的逆时针方向カ矩，同时由于流体的吸入，也将使真空单向阀腔内真空度下降，从而还减少阀板上的顺时针方向カ矩。因此当流体因真空而倒吸入到连通管8后将明显増加逆时针方向力矩从而使阀板开启，而自动排出。排出后由于流体自重产生的逆时针カ矩消失，阀板又将自动恢复成关闭状态。
图I为本实用新型的真空疏水单向阀结构图示。图2为使用本实用新型的真空疏水单向阀的膜法富氧系统图示。图中标号1为阀座，2为管ロ，3为舌板，4为橡胶板，5为阀板轴，6为平衡块，7为制紧螺钉，8为连通管；9是进气道/风箱，10是富氧膜，11是富氧集气管/箱，12是真空单向阀，13是真空表，14是气水分离器，15是除湿器，16是排水泵，17是浮球式气水分离器，18是电机，19是水环式真空泵。
具体实施方式
图2是采用真空疏水单向阀以负压流程进行膜法制氧为炉窑富氧助燃提供氧化剂的设备原理简图，该系统在富氧膜10的渗透侧出口与真空泵19吸入ロ之间增加了ー个本实用新型的真空单向阀12。当真空泵19遭遇停电，或者发生异常故障吋，因真空泵19停运，而富氧膜10的渗透侧(即附图2中富氧膜上端，连通集气管11侧)、渗透侧出ロ直至真空泵19吸入ロ之间尚存在较高的真空，这样，如采用了是液环真空泵，液态水将顺着真空管道直至倒流进入富氧膜10，如果采用的是罗茨真空泵，其密封水也将顺着真空管道直至倒流进入富氧膜10，而显然，在本实用新型的方法中，沿着真空管道将进入富氧膜10的液态水将首先进入真空单向阀12，通过连通管8压在真空单向阀12阀板上，由于液态水的自重以及吸入液态水而使真空度减小，阀板将不能保持原有关闭状态而自动打开，从而使液态水得以自动排出，从而起到了实质保护富氧膜10的作用，而一旦系统恢复，真空泵19重新启动，真空单向阀12舌板3因管路内部系统的真空上升而被吸住关闭，系统可以继续正常运行。本实用新型优先应用于空气组分负压分离的膜分离过程为炉窑富氧助燃提供氧化剂，但是所公开的基本原则可用于很多其它的分离场合，显然本实用新型的真空单向阀也可用于其他各种真空系统防止流体倒流。通过本实用新型的方法还可以应用于吸附分离过程中采用真空变压吸附的真空泵至吸附分离器之间，以阻止真空泵的密封水进入吸附分离器污染分子筛(吸附剂)，吸附分离过程典型的应用实例包括氧气/氮气的分离、气体干燥、ニ氧化碳/甲烷的分离、ニ氧 化碳/氮气的分离、氢气/氮气的分离和烯烃/烷烃的分离。实施例I附图2是应用真空单向阀结构的膜法富氧系统。为了避免液环真空泵在异常故障或者停电时液态水返流进入富氧膜10，有损于富氧膜10以及膜分离过程，在富氧膜组出ロ的集气管/箱11出口与真空泵19吸气ロ之间安装了本实用新型的真空单向阀12，在遭遇异常故障或者停电时，真空单向阀将自动打开将进入的液态水排除出系统，而在重新启动时，恢复并关闭阀瓣，系统继续正常运行。实施例2 同样的，在采用真空解吸的变压吸附分离过程中，为了避免液环真空泵在异常故障或者停电时液态水返流进入吸附分离器，有损于吸附剂(分子筛)以及吸附分离过程，在吸附分离器出口的集气管出口与真空泵吸气ロ之间安装本实用新型的真空单向阀，在遭遇异常故障或者停电时，真空单向阀将自动打开将进入的液态水排除出系统，而在重新启动时，恢复并关闭阀瓣，系统继续正常运行。
权利要求1.一种用于气体分离装置保护分离材料的真空疏水单向阀，其特征在于由阀座(I)，管口(2)，舌板(3)，橡胶板(4)，阀板轴(5)，平衡块(6)和连通管(8)组成；其中，舌板(3)与橡胶板(4)共同组成阀门密封阀板，阀板以阀板轴(5)为中心开启和关闭；阀板相对于阀板轴(5)的力矩之和为逆时针方向时阀门为关闭状态，反之则为开启状态；平衡块(6)通过制紧螺钉(7)来调整其位置，以改变平衡块(6)到阀板轴(5)距离，从而改变平衡块(6)施加到阀板相对于阀板轴的顺时针方向力矩；连通管(8)通入真空疏水单向阀的腔体。
专利摘要本实用新型属于机械技术领域，具体为一种应用于气体分离装置保护分离材料的真空疏水单向阀。由阀座、管口、舌板、橡胶板、阀板轴、平衡块、连通管组成；其中，舌板与橡胶板组成阀门密封阀板，阀板以阀板轴为中心开启和关闭；阀板相对于阀板轴的力矩之和为逆时针方向时阀门为关闭状态，反之则为开启状态；连通管通入真空疏水单向阀的腔体。本实用新型的真空疏水单向阀应用于气体分离装置，可以有效的防止液态水倒流，起到保护膜组件、使富氧装置不受破坏的作用。
文档编号F16K15/03GK202392189SQ201120443339
公开日2012年8月22日 申请日期2011年11月10日 优先权日2011年11月10日
发明者丁艳宾, 张敏, 林峰, 贾吉来, 陈如真 申请人:上海奕材环保科技有限公司