一种管道自动调节补气阀及补气系统的制作方法

1.本发明涉及散料的管道气力输送领域，尤其涉及一种管道自动调节补气阀及补气系统。


背景技术：

2.在散料的气力输送领域里，由于散料的特性不稳定，且料性不唯一，同一种散料在不同的存储环境，一天当中不同的时段都有会存在散料料性的差异，包括化学组成成分、粒径、含水率、比重、堆放形式等都会造成料性的差异，这些差异会在输送的时候表现出来，过大的差异会直接导致系统无法适应，因此对用于散料输送的成套设备及系统的延展性和稳定的适应性要求会不断提高，以适应料性的变化，系统延展性对物料的包容适应性也是作为稳定可靠的重要表现。
3.现阶段增加系统的适应能力主要使用补气技术，而补气技术市场上参差不齐，有的为了节约投资成本不配置，在运行时候稳定性下降而运营成本则提升过多。有的则过度配置造成能耗过高，初期投资过大。部分系统按最差时候料性设计配套，在运行是最差工况料性很难出现又造成系统效率过低运行成本过高。在各类技术无法兼顾稳定、包容适应、扩展延伸、投资成本、运营成本之间的关系，都会进行取舍无法多重兼顾。
4.现有自动流量调节机制需要依靠电动执行机构或气动执行机构组成需要电气控制以及程序控制系统联合参与，参与设备多控制复杂可靠性及灵活性非常低，成本非常高，且相应速度慢，控制的精确性和经济型不成正比，实际实用效果非常差，而且流量调节机构的开度与流量呈现曲线关系，实际调节范围非常小。


技术实现要素：

5.本发明提供一种管道自动调节补气阀及补气系统，保证散料料性变化时候系统的稳定适应性，使系统按照稳定的压力运行。
6.本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
7.一种管道自动调节补气阀，包括阀体，中心开设有上下贯穿的轴孔，设有上端盖和下管接头，所述阀体下部设有阀腔，所述阀腔上方设有压力平衡孔与外部相通，所述阀体的上部横向开设有气体通道，所述气体通道一端连接外部压缩气体输送管道，另一端连接外部物料输送管道；主轴，穿设在所述轴孔内，中部圆周面上开设有轴上通孔组，所述主轴外套设有轴套，所述轴套固定安装在所述阀体内，所述轴套圆周面上开设有长槽孔，所述长槽孔与所述气体通道相通，初始状态下，所述气体通道被所述主轴堵塞关闭，所述轴上通孔组位于所述气体通道下方；活塞，设置在所述阀腔内，与所述主轴下端固定连接；压力自动调节装置，设置在所述上端盖内，与所述主轴上端相连；所述下管接头设有进压口，外部管道压力通过所述进压口对所述活塞施压，推动所述活塞带动所述主轴上移，上移至所述主轴的轴上通孔组与所述气体通道相通后，所述气体通道打开，对外部物料输送管道补气至压力下降后，所述压力自动调节装置推动所述主轴和活塞下移复位。
8.优选的，所述压力自动调节装置包括压力调节旋钮、轴端压杆、弹簧和刻度轴套；所述上端盖上端中部设有调节安装槽，所述压力调节旋钮安装在所述调节安装槽内，中心装有所述轴端压杆和刻度轴套，所述轴端压杆与所述主轴相连，设有挡圈，所述刻度轴套套设在所述轴端压杆上，所述挡圈上方，设有底板，所述弹簧安装在所述压力调节旋钮和所述底板之间。
9.优选的，所述轴端压杆的顶端设有一轻质防护罩，所述轻质防护罩将所述上端盖上部罩在内部。
10.优选的，所述主轴的上部连接有一轴承定位调节旋钮。
11.优选的，所述阀腔内设有衬套，所述衬套通过所述下管接头固定在所述阀腔内，所述活塞设有活塞密封环组与所述衬套滑动连接。
12.优选的，所述活塞通过活塞固定组件与所述主轴的底部相连，同时通过一平键与所述主轴的侧面相连。
13.优选的，所述活塞的上端面设有防护垫。
14.优选的，所述阀体为方形，所述上端盖和下管接头与所述阀体的四个角螺栓连接，所述上端盖与所述阀体上端面、所述下管接头与所述阀体下端面之间均设有密封圈。
15.一种采用管道自动调节补气阀的补气系统，包括物料输送管道、压缩气体管道和自动调节补气阀；所述物料输送管道设有开关球阀与所述自动调节补气阀的下管接口相连，所述自动调节补气阀的气体通道进气端的y型过滤器通过软管连接一开关球阀，再与所述压缩气体管道相连；所述气体通道出气端的对夹式止回阀通过软管连接一开关球阀，再通过一补气管与所述物料输送管道相连；所述物料输送管道为水平管道或竖直管道时，所述补气管与所述物料输送管道之间存在补气角度；所述物料输送管道为折弯管时，所述补气管与弯折后的竖直或水平所述物料输送管道相切，切入方向与物料输送方向相同，所述补气管上设有对夹式止回阀。
16.优选的，所述自动调节补气阀的气体通道的进气端设有通道入口短接，所述通道入口短接对接一y型过滤器与所述压缩气体管道相连；所述自动调节补气阀的气体通道的出气端设有通道出口短接，所述通道出口短接对接一对夹式止回阀与所述输送物料管道相连。
17.本发明通过管道压力作用活塞，活塞推动轴进行上下位移控制通气的面积从而实现流量调节。流量调节机构采用轴上的通孔组进行调节，调节范围宽且流量与开启的通孔数量成正比，同时反力弹簧可调节阻力可调，调节范围非常广，实际调节量又根据管道的压力按需求进行直接的自我调节，动作响应速度快。本发明根据管道压力变化时候进行气量的动态调节，该调节机理无电气控制参与，极大的节约了投资成本，同时应对输送散料料性的变化，能够在极大的调节范围内快速响应，保证散料输送系统的稳定运行，可靠性能获得极大的提升，并有效控制管道的输送压力，减少了磨损，降低了运行成本，提高了系统效益。
附图说明
18.图1是本发明自动调节补气阀的主视示意图。
19.图2是自动调节补气阀的俯视示意图。
20.图3是自动调节补气阀的剖视示意图。
21.图4是主轴主视示意图。
22.图5是活塞密封环组剖视示意图。
23.图6是轴套主视示意图。
24.图7是轴套剖视示意图。
25.图8是轴端压杆的示意图。
26.图9是刻度轴套的示意图。
27.图10是变径管道及上升管道的补气系统设置示意图。
28.图11是水平弯折下降管道的补气系统示意图。
29.图中，1阀体、2主轴、3上端盖、4下管接头、5活塞、6压力自动调节装置、7物料输送管道、8压缩气体管道、11阀腔、12衬套、13压力平衡孔、14阀腔过滤接头、15气体通道、151通道入口短接、152y型过滤器、153通道出口短接、154对夹式止回阀、21平键、22轴上通孔组、23轴套、231穿轴孔、232长槽孔、24轴承定位调节旋钮、31密封圈、32调节安装槽、33主轴让位孔、41进压口、51活塞固定组件、52活塞密封环组、53防护垫、61压力调节旋钮、62轴端压杆、621外螺纹、622挡圈、623杆体、63弹簧、64刻度轴套、641底板、65轻质防护罩、71开关球阀、72软管、73补气管。
具体实施方式
30.以下结合附图及具体实施例对本发明做详细描述，但本发明的实施方式不限于此。
31.图1～9是本发明自动调节补气阀的优选方案，如图1、2、3所示，自动调节补气阀包括阀体1和主轴2，阀体1为方形，竖向中心开设有上下贯穿的轴孔(图中未示出)，主轴2穿设在轴孔内。阀体1上方设有上端盖3、下方设有下管接头4，上端盖3和下管接头4与阀体1相连，四个角用螺栓锁紧固定，连接面设有密封圈31。下管接头4为环状凸台形，中部为进压口41与外部管道(图中未示出)相连。
32.阀体1的下端面中部开设有阀腔11，阀腔11内设有活塞5，活塞5与主轴2的底端中心通过活塞固定组件51相连，主轴2的下部圆周面上设有平键21与活塞5相连。阀腔11的内壁上设有衬套12，衬套12为高分子密封衬套，被下管接头4限位固定在阀腔11内，活塞5可滑动套设在衬套12内。为保证密封性，活塞5与衬套12之间设有活塞密封环组52，活塞密封环的形状如图5所示，本实施例的活塞密封环组52包括3个活塞密封环。当输送管道因物料堵塞或流通缓慢导致管道压力升高时，压力作用会推动活塞5在阀腔11内向上运动。阀腔11的上方阀体1上开设有压力平衡孔13与阀体1外部相通，活塞5向上运动时，阀腔11内的空气会通过压力平衡孔13排出，压力平衡孔13出口端设有阀腔过滤接头14。为避免活塞5上移时对阀体1造成刚性冲击，在活塞5的上端面可设置防护垫53，防护垫53为软体材质，较活塞5上端平面高，可对活塞5的上移碰触起缓冲作用。
33.因活塞5与主轴2之间通过活塞固定组件51和平键21相连，活塞5受管道压力作用上移时，带动主轴2上移。主轴2的中部圆周面上开设有轴上通孔组22(如图4所示)。主轴2与阀体1之间设有轴套23，阀体1上开设有轴套安装槽(图中未示出)，轴套23固定安装在轴套安装槽内，被上端盖3限位，不随主轴2上下运动。阀体1的上部横向开设有气体通道15，气体通道15一端连接压缩气体输送管道(见图10、11)，另一端连接物料输送管道，中轴线与主轴
2中心线相垂直。轴套23为高分子密封轴套，轴向中心为穿轴孔231，与主轴2间隙配合，圆周面上开设有长槽孔232，长槽孔232与气体通道15相通(即长槽孔232的长度为气体通道15的管径)，长槽孔232中线与穿轴孔231中心线垂直相交(如图6、7所示)。管道压力恒定时，主轴2与轴套23将气体通道15关闭，当主轴2上移时，轴上通孔组22也逐渐上移，联通轴套23上的长槽孔232，进而打通气体通道15，压缩气体就可通过气体通道15进入物料输送管道，对物料输送管道进行补气疏通。
34.主轴2的上方连接有一压力自动调节装置6，压力自动调节装置包括压力调节旋钮61、轴端压杆62、弹簧63和刻度轴套64，上端盖3上端中部设有调节安装槽32，调节安装槽32底部设有主轴让位孔33，主轴2从主轴让位孔33内穿出。压力调节旋钮61安装在调节安装槽32内，与调节安装槽32螺纹连接，中心开有通孔，装有轴端压杆62和刻度轴套64。轴端压杆62的下端与主轴2的上端连接，如图8所示，轴端压杆62下端有外螺纹621，与主轴2螺纹连接，外螺纹上方设有挡圈622，挡圈622上方有杆体623。刻度轴套64套设在杆体623上，如图9所示，刻度轴套64的下端设有底板641，挡圈622对底板641形成限位。弹簧63套设在刻度轴套64外，压力调节旋钮61和底板641对弹簧63形成上下限位。当活塞5受外部管道压力带动主轴2上移时，弹簧63被压缩，直至轴上通孔组22移至气体通道15处，气体通道15打通，压缩气体通过气体通道15对物料输送管道进行补气，物料输送顺畅后，压力下降，弹簧63复位，推动主轴2带动活塞5逐渐下降，至阀腔11底部后，气体通道15回到关闭状态。
35.轴端压杆62的顶端与一轻质防护罩65相连，轻质防护罩65将上端盖3上部罩在内部，对压力自动调节装置6形成防护。主轴2的上部还连接有一轴承定位调节旋钮24，对主轴2和上端盖3进行定位。
36.本发明通过力学平衡来实现力的平衡作用从而实现阀门自动调节，自动调节补气阀的力学平衡模型如下：
37.f1+f2+f3＝m+g
38.其中，f1：管道内压力(压强)作用在活塞上的推力；
39.f2：阀门本体对阀支撑力；
40.f3：阀门动作时候的摩檫力；
41.g：运动构件自身的重力；
42.m：弹簧的弹力。
43.运动机理：当管道内的压力升高时候，压力作用推动活塞5向上运动，阀腔11内的空气通过阀腔压力平衡孔13平衡气体压力，活塞5带动主轴2向上运动，当轴上通孔组22进入气体通道15的时候，气体通道15打通完成对管道的补气，管道补气后会使得管道压力下降，同时活塞5带动主轴2下降，减小甚至关闭补气。主轴2上部的弹簧63的作用不仅提供一个自动关闭的力，同时通过调节压力调节旋钮61调节弹簧63，实现阀门开启压力大小的调节，根据设置的刻度套筒64调节弹簧63压力，从而调节阀门动作阻力的大小。
44.图10、11是本发明的自动调节补气阀安装在管道系统中的补气结构示意图。散料输送时，管道易产生堵塞现象多发生在管径变化处或弯管处，图10是变径管道及水平上升管道的补气系统设置示意图，物料从小管径向大管径方向送料时，在变径点前后处各设置一自动调节补气阀，从水平管道变为上升的竖直管道时，在弯角处的上升管切入位置设置自动调节补气阀。图11是水平管道弯折变为下降竖直管道再弯折变为水平管道的补气系统
示意图，在弯角处的下降管切入位置和水平管切入位置各设置一自动调节补气阀，同时在下降管道中段位置设置一自动调节补气阀。
45.自动调节补气阀的气体通道15的进气端设有通道入口短接151，通道入口短接151对接一y型过滤器152与压缩气体管道8相连；气体通道15的出气端设有通道出口短接153，通道出口短接153对接一对夹式止回阀154与物料输送管道7相连。物料输送管道7设有开关球阀71与自动调节补气阀的下管接口4相连，自动调节补气阀的气体通道15进气端的y型过滤器152通过软管72连接开关球阀71，再与压缩气体管道8相连；气体通道15出气端的对夹式止回阀154通过软管连接开关球阀71，再通过补气管73与物料输送管道7相连。
46.在水平管道或竖直管道上，补气管73与物料输送管道7之间存在补气角度a，对不同管道部位采取不同的补气位置以及不同的补气角度a，根据散料的特性设计补气角度a，以保证最佳补气状态，图10、11所示。
47.在管道弯角处，补气管73与弯折后的竖直或水平物料输送管道7相切，切入方向与物料输送方向相同，同时补气管73上还设有对夹式止回阀。
48.在散料输送的物料输送管道7上增设多个本发明的自动调节补气阀，在散料输送堵塞导致管道压力上升时，通过自动调节补气阀对物料输送管道7补充压缩空气辅助输送散料，即可疏通堵塞，使管道压力下降，自动调节补气阀完全采用机械自动控制，无需电动或气动执行机构，系统结构简单，单点独立控制，不易出现多路控制错误。
49.以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，仍属于本发明的保护范围。