精确调节混合比例的在线式气体混合装置的制作方法

本实用新型涉及一种气体均匀混合技术领域，尤其涉及一种精确调节混合比例的在线式气体混合装置。

背景技术：

在一些生产企业通常需要两种气体进行实时混合并输出温度及压力比较恒定的混合气体。目前一般采用的方式是将这两种气体先后充入到高压储气罐内，在充气的过程中两种气体混合，充气完成后在静态下进行混合，由于两种气体的分子量不同（比重不同），在静态下自我混合会出现比重大的位于储气罐的下部，比重小的位于储气罐的上部。由于在储气罐内气体混合不均匀，把储气罐搬运到生产现场使用时就会导致工艺质量下降。另外，这种先充气混合再把储气罐搬运到现场使用的方式还存在着操作繁琐、劳动强度大的缺陷。还有，现有管道上设置的阀门在输送高温、高压和腐蚀性气体时容易导致阀门的密封失效，这个问题也是亟需要解决的。

技术实现要素：

本实用新型为了解决现有技术中的不足之处，提供一种阀门能适应高温高压及腐蚀性气体、密封性能好、操作简便、混合均匀、混合后马上在线使用、阀门的精确调节混合比例的在线式气体混合装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：精确调节混合比例的在线式气体混合装置，包括第一进气管道、第二进气管道、混合器和混合出气管道；第一进气管道上沿气流方向依次设置有第一手动调节阀、第一压力表和第一流量计，第二进气管道上沿气流方向依次设置有第二手动调节阀、第二压力表和第二流量计；第二进气管道通过一个三通管连接有两根支进气管道；

混合器包括混气箱和聚气混气罩，混气箱由上箱板、下箱板、左箱板、右箱板、前箱板和后箱板合围成长方体形状，第一进气管道和混合出气管道均沿左右方向水平设置，聚气混气罩、第一进气管道和混合出气管道的中心线重合，第一进气管道的右端向右穿过左箱板中部并与右箱板左侧壁固定并密封连接， 两根支进气管道的出气口分别与前箱板中部和后箱板中部连接，混气箱内设置有将混气箱内部由前向后依次分隔为前腔、混合腔和后腔的前隔板和后隔板，前隔板位于第一进气管道的前侧，后隔板位于第一进气管道的后侧，混合出气管道的左端与右箱板右侧壁固定并密封连接，聚气混气罩的外形呈左粗右细的圆锥形结构，聚气混气罩的左侧边与左箱板固定连接，聚气混气罩的右端边沿与混合出气管道的外壁固定连接；第一进气管道上沿圆周方向均匀开设有位于混气箱内的若干个第一气体进孔，前隔板和后隔板上均开设有若干个第二气体进孔，右箱板上开设有若干个将混合腔和聚气混气罩内部连通的混合气出气孔，混合出气管道上开设有位于聚气混气罩内部的混合气排气孔；

第一手动调节阀和第二手动调节阀的构造相同，第一手动调节阀和第二手动调节阀均包括阀体、阀杆、顶杆和阀瓣，假定阀体的中心线沿左右水平方向设置，阀杆自上而下沿阀体径向伸入到阀体内，阀杆与阀体之间转动且通过密封组件连接，顶杆自下而上沿阀体径向伸入到阀体内，顶杆与阀体固定连接，阀体下端设置有用于封堵顶杆的底盖和密封垫片，阀杆和顶杆的中心线重合，阀瓣设在阀体内，阀杆下端与阀瓣左侧上部设置的内方孔固定连接，阀瓣左侧下部通过轴套转动连接在顶杆上，阀瓣右侧部与阀体右侧圆周内壁之间设置有可移动阀座密封结构；

可移动阀座密封结构包括整体均呈圆环形结构的阀座、密封压盖、第一挡板和第一卡环，阀体圆周内壁在邻近阀杆右侧处设置有外环形台阶，阀座外圆周设置有与外环形台阶配合的内环形台阶，阀座外圆面与阀体内壁之间填充有位于外环形台阶右侧的第一柔性石墨，密封压盖、第一挡板和第一卡环的外圆均与阀体内壁接触，密封压盖左侧设置有向左紧压第一柔性石墨的环形压板，第一挡板位于密封压盖右侧，阀体内壁设置有位于第一挡板右侧的第一卡环槽，第一卡环设置在第一卡环槽内，第一挡板沿左右方向螺纹连接有第一紧定螺丝，第一紧定螺钉沿第一挡板圆周方向均匀并间隔设置若干个，第一紧定螺丝的左端顶压密封压盖右侧使环形压板顶压第一柔性石墨实现高温密封；

阀体内壁设置有与阀座右侧顶压配合的可调节式主密封驱动机构；在可调节式主密封驱动机构的作用下，阀瓣外圆周表面和阀座左侧内圆表面之间通过主密封副压接密封配合。

可调节式主密封驱动机构包括整体均呈圆环形结构的推板、弹簧、第二挡板和第二卡环，阀座右端面沿圆周方向开设有均匀并间隔设置的若干个安装槽，弹簧设置在安装槽内，弹簧右端伸出安装槽，推板左端与弹簧右端顶压配合，推板右侧外圆与阀体圆周内壁接触，阀体内壁设置有位于第二挡板右侧的第二卡环槽，第二卡环设置在第二卡环槽内，第二挡板位于推板右侧，第二挡板沿左右方向螺纹连接有第二紧定螺丝，第二紧定螺钉沿第二挡板圆周方向均匀并间隔设置若干个，第二紧定螺丝的左端顶压推板右端面，第二挡板右端面外边缘与第二卡环顶压接触。

主密封副包括阀瓣外圆周表面和阀座左侧内圆表面均呈左粗右细的圆锥形结构，阀瓣外圆周表面的圆锥形结构表面堆焊有中间略鼓呈球面结构的不锈钢面层；在弹簧的作用下，阀瓣上的不锈钢面层与阀座左侧内圆表面压接密封配合。

密封组件包括与阀体为一体结构的阀颈，阀杆穿过阀颈伸入到阀体内，阀体上设置有阀杆外壁接触的限位环，阀颈内壁与阀杆外壁之间设置有位于限位环上方的密封腔，阀颈上在密封腔上部设置有台阶槽，密封腔内自下而上依次设置有下不锈钢套、第二柔性石墨、上不锈钢套，台阶槽处自下而上依次设置有石墨密封垫片、防冲套和填料压盖，防冲套内壁与阀杆外壁之间设置有石墨填料，填料压盖和防冲套通过与阀杆平行的内六方螺栓与阀颈固定连接，在内六方螺栓的作用下，防冲套下端紧压石墨密封垫片和上不锈钢套，填料压盖下端与紧压石墨填料。

阀杆上端设置有手轮，阀体顶部通过安装螺栓连接有套在阀杆外的刻度盘，刻度盘上开设有沿阀杆中心线圆形阵列的角度线，手轮底部连接有与阀杆平行并指向刻度线的指针。

采用上述技术方案，假定两种混合气体分别为A气体和B气体,本实用新型的第一进气管道的进气口与A气体供气管道连接：第二进气管道的进气口与B气体供气管道连接，混合出气管道的出气口与生产车间的混合气体注入管的进气口连接。

第一压力表和第一流量计分别实时监控混合前A气体的压力和流量；第二压力表和第二流量计分别实时监控混合前B气体的压力和流量,根据A气体和B气体的混合比例，并根据第一进气管道上第一压力表和第一流量计的示数以及第二进气管道上第二压力表和第二流量计的示数，手动操作第一手动调节阀和第二手动调节阀上的手轮，使阀杆带动阀瓣转动，根据指针所指示刻度盘上的角度线来调节阀瓣的开启度，这样就可以方便调节A气体和B气体的进气量。

混合器的工作原理及过程为：A气体由第一进气管道通入混合腔内的中部，并由第一气体进孔均匀散入到混合腔内，B气体由第二进气管道依次通过三通管和两根支进气管道先由前隔板和后隔板上的第二气体进孔的均匀布气，再进入到混合腔内与A气体混合，混合后的气体经过右箱板上的混合气出气孔进入到聚气混气罩内，由于聚气混气罩呈左粗右细的圆锥形结构，混合气体在聚气罩内由左向右移动时由于横断面逐渐减小，这样可使混合气体能进一步得到充分混合，充分混合均匀的混合气体最后由混合气排气孔进入到混合出气管道排出。聚气混气罩右端边沿与混合出气管道的外壁固定连接，这样起到加强混合器出气管与右箱板之间连接强度的作用。

混合器采用一种气体中心进气，另一种气体两侧进气的方式进行混合，结构简单且能混合均匀，并在出气处采用锥形结构进一步混气，充分提高均匀混气的效果。

本实用新型中第一手动调节阀和第二手动调节阀的具体构造具有以下技术效果：

1、副密封结构形式采用耐高温的第一柔性石墨替代了现有的“O”型橡胶密封圈，从而使本实用新型的使用不受温度、压力和气体腐蚀性的限制。副密封结构形式的实现由阀体内壁与阀座外壁之间装配后形成一个填料池，将第一柔性石墨放入这个填料池内用密封压盖、第一挡板、第一卡环及第一紧定螺丝组成的顶压式结构对第一柔性石墨压紧固定在阀体与阀座之间上，并且能使阀座在第一柔性石墨接触面间能移动。

2、本实用新型采用弹簧产生预紧力顶压阀座，替代“O”型橡胶圈经压缩产生的预紧力，不仅不受温度的影响外，而且产生的预紧力也比较稳定和持久。

3、本实用新型在阀体内部右侧采用第二卡环、第二挡板、第二紧定螺丝、第二推板、弹簧，对阀座的移动范围、阀座与阀瓣之间的压紧度及移动限位进行调节和固定，从而达到良好的主密封效果。

4、本实用新型采用主密封副形式：阀瓣外圆周的密封面采用不锈钢面层呈中间略鼓的球面，阀座的密封面为圆锥面，这样可使主密封副呈线性密封形式，使密封比压增大，实现良好的金属密封。

5、采用卡环结构替代螺丝的固定形式，节省了空间位置，由于采用了卡环结构将不能应用的结构也得到了很好的拓展，如本实用新型焊接式旋球阀就得到了应用。

6、本实用新型中的阀杆转动带动阀瓣转动实现阀门的开启和关闭，阀杆与阀颈之间采用第二柔性石墨、石墨密封垫片、石墨填料进行密封，不仅密封效果好，而且能够承受较高的温度。

本实用新型的手动调节阀由于采用了第一柔性石墨和第二柔性石墨作为副密封材料，使得阀门耐温提高，即可耐高温，又由于阀座是靠介质的推力移动，推向密封面，随着压力的提高密封越紧密，密封效果更好，所以说可耐高温高压。另外，设计预紧弹簧给予阀座推力同时进行位移补偿，当介质流向从左向右流动时，弹簧预紧推力与介质反方向，能抵抗介质的作用力，加之用紧顶螺丝调节抵抗反向力的大小，使得阀门双向都能承受压力，而且得到良好的双向密封效果。主密封副采用堆焊不锈钢材质或硬质合金材料层，耐磨性强，使用寿命长。

当需要第三种气体进行混合时，可将混合出气管道的出口再连接一个混合器，即可实现三种气体的混合，如此类推，可实现N种气体的均匀混合。

本实用新型设计合理，在管道输送气体过程中实现两种以上气体的均匀混合，并可根据混合比例调节进气量，调节精度高，混合效果好。本实用新型中的手动调节阀耐高温耐腐蚀性能好，达到良好的密封效果，并且易于调节密封性，维修更换方便。

附图说明

图1是本实用新型的流程示意图；

图2是图1中手动调节阀的结构示意图；

图3是图2中A处的放大图；

图4是图2中B处的放大图；

图5是图1中混合器的结构示意图。

具体实施方式

如图1-图5所示，本实用新型的精确调节混合比例的在线式气体混合装置，包括第一进气管道34、第二进气管道35、混合器36和混合出气管道37；第一进气管道34上沿气流方向依次设置有第一手动调节阀38、第一压力表39和第一流量计40，第二进气管道35上沿气流方向依次设置有第二手动调节阀41、第二压力表42和第二流量计43；第二进气管道35通过一个三通管44连接有两根支进气管道45；

混合器36包括混气箱和聚气混气罩46，混气箱由上箱板、下箱板、左箱板47、右箱板48、前箱板49和后箱板50合围成长方体形状，第一进气管道34和混合出气管道37均沿左右方向水平设置，聚气混气罩46、第一进气管道34和混合出气管道37的中心线重合，第一进气管道34的右端向右穿过左箱板47中部并与右箱板48左侧壁固定并密封连接， 两根支进气管道45的出气口分别与前箱板49中部和后箱板50中部连接，混气箱内设置有将混气箱内部由前向后依次分隔为前腔51、混合腔52和后腔53的前隔板54和后隔板55，前隔板54位于第一进气管道34的前侧，后隔板55位于第一进气管道34的后侧，混合出气管道37的左端与右箱板48右侧壁固定并密封连接，聚气混气罩46的外形呈左粗右细的圆锥形结构，聚气混气罩46的左侧边与左箱板47固定连接，聚气混气罩46的右端边沿与混合出气管道37的外壁固定连接；第一进气管道34上沿圆周方向均匀开设有位于混气箱内的若干个第一气体进孔56，前隔板54和后隔板55上均开设有若干个第二气体进孔57，右箱板48上开设有若干个将混合腔52和聚气混气罩46内部连通的混合气出气孔58，混合出气管道37上开设有位于聚气混气罩46内部的混合气排气孔59；

第一手动调节阀38和第二手动调节阀41的构造相同，第一手动调节阀38和第二手动调节阀41均包括阀体1、阀杆2、顶杆3和阀瓣4，假定阀体1的中心线沿左右水平方向设置，阀杆2自上而下沿阀体1径向伸入到阀体1内，阀杆2与阀体1之间转动且通过密封组件连接，顶杆3自下而上沿阀体1径向伸入到阀体1内，顶杆3与阀体1固定连接，阀体1下端设置有用于封堵顶杆3的底盖5和密封垫片6，阀杆2和顶杆3的中心线重合，阀瓣4设在阀体1内，阀杆2下端与阀瓣4左侧上部固定连接，阀瓣4左侧下部通过轴套7转动连接在顶杆3上，阀瓣4右侧部与阀体1右侧圆周内壁之间设置有可移动阀座密封结构；

可移动阀座密封结构包括整体均呈圆环形结构的阀座8、密封压盖9、第一挡板10和第一卡环11，阀体1圆周内壁在邻近阀杆2右侧处设置有外环形台阶，阀座8外圆周设置有与外环形台阶配合的内环形台阶，阀座8外圆面与阀体1内壁之间填充有位于外环形台阶右侧的第一柔性石墨12，密封压盖9、第一挡板10和第一卡环11的外圆均与阀体1内壁接触，密封压盖9左侧设置有向左紧压第一柔性石墨12的环形压板13，第一挡板10位于密封压盖9右侧，阀体1内壁设置有位于第一挡板10右侧的第一卡环槽，第一卡环11设置在第一卡环槽内，第一挡板10沿左右方向螺纹连接有第一紧定螺丝14，第一紧定螺钉沿第一挡板10圆周方向均匀并间隔设置若干个，第一紧定螺丝14的左端顶压密封压盖9右侧使环形压板13顶压第一柔性石墨12实现高温密封；

阀体1内壁设置有与阀座8右侧顶压配合的可调节式主密封驱动机构；在可调节式主密封驱动机构的作用下，阀瓣4外圆周表面和阀座8左侧内圆表面之间通过主密封副压接密封配合。

可调节式主密封驱动机构包括整体均呈圆环形结构的推板15、弹簧16、第二挡板17和第二卡环18，阀座8右端面沿圆周方向开设有均匀并间隔设置的若干个安装槽，弹簧16设置在安装槽内，弹簧16右端伸出安装槽，推板15左端与弹簧16右端顶压配合，推板15右侧外圆与阀体1圆周内壁接触，阀体1内壁设置有位于第二挡板17右侧的第二卡环槽，第二卡环18设置在第二卡环槽内，第二挡板17位于推板15右侧，第二挡板17沿左右方向螺纹连接有第二紧定螺丝19，第二紧定螺钉沿第二挡板17圆周方向均匀并间隔设置若干个，第二紧定螺丝19的左端顶压推板15右端面，第二挡板17右端面外边缘与第二卡环18顶压接触。

主密封副包括阀瓣4外圆周表面和阀座8左侧内圆表面均呈左粗右细的圆锥形结构，阀瓣4外圆周表面的圆锥形结构表面堆焊有中间略鼓呈球面结构的不锈钢面层20；在弹簧16的作用下，阀瓣4上的不锈钢面层20与阀座8左侧内圆表面压接密封配合。

密封组件包括与阀体1为一体结构的阀颈21，阀杆2穿过阀颈21伸入到阀体1内，阀体1上设置有阀杆2外壁接触的限位环22，阀颈21内壁与阀杆2外壁之间设置有位于限位环22上方的密封腔，阀颈21上在密封腔上部设置有台阶槽，密封腔内自下而上依次设置有下不锈钢套23、第二柔性石墨24、上不锈钢套25，台阶槽处自下而上依次设置有石墨密封垫片6、防冲套26和填料压盖27，防冲套26内壁与阀杆2外壁之间设置有石墨填料28，填料压盖27和防冲套26通过与阀杆2平行的内六方螺栓29与阀颈21固定连接，在内六方螺栓29的作用下，防冲套26下端紧压石墨密封垫片6和上不锈钢套25，填料压盖27下端与紧压石墨填料28。

阀杆2上端设置有手轮30，阀体1顶部通过安装螺栓31连接有套在阀杆2外的刻度盘32，刻度盘32上开设有沿阀杆2中心线圆形阵列的角度线，手轮30底部连接有与阀杆2平行并指向刻度线的指针33。指针33指向刻度盘32上的0角度线时，阀门处于关闭状态。

假定两种混合气体分别为A气体和B气体,本实用新型的第一进气管道34的进气口与A气体供气管道连接：第二进气管道35的进气口与B气体供气管道连接，混合出气管道37的出气口与生产车间的混合气体注入管的进气口连接。

第一压力表39和第一流量计40分别实时监控混合前A气体的压力和流量；第二压力表42和第二流量计43分别实时监控混合前B气体的压力和流量,根据A气体和B气体的混合比例，并根据第一进气管道34上第一压力表39和第一流量计40的示数以及第二进气管道35上第二压力表42和第二流量计43的示数，手动操作第一手动调节阀38和第二手动调节阀41上的手轮30，使阀杆2带动阀瓣4转动，根据指针33所指示刻度盘32上的角度线来调节阀瓣4的开启度，这样就可以方便调节A气体和B气体的进气量。

混合器36的工作原理及过程为：A气体由第一进气管道34通入混合腔52内的中部，并由第一气体进孔56均匀散入到混合腔52内，B气体由第二进气管道35依次通过三通管44和两根支进气管道45先由前隔板54和后隔板55上的第二气体进孔57的均匀布气，再进入到混合腔52内与A气体混合，混合后的气体经过右箱板上的混合气出气孔58进入到聚气混气罩46内，由于聚气混气罩46呈左粗右细的圆锥形结构，混合气体在聚气罩内由左向右移动时由于横断面逐渐减小，这样可使混合气体能进一步得到充分混合，充分混合均匀的混合气体最后由混合气排气孔59进入到混合出气管道37排出。聚气混气罩46右端边沿与混合出气管道的外壁固定连接，这样起到加强混合器36出气管与右箱板48之间连接强度的作用。

混合器36采用一种气体中心进气，另一种气体两侧进气的方式进行混合，结构简单且能混合均匀，并在出气处采用锥形结构进一步混气，充分提高均匀混气的效果。

本实用新型中的阀杆2转动带动阀瓣4转动实现阀门的开启和关闭，本实用新型的旋球阀由于采用了第一柔性石墨12和第二柔性石墨24作为副密封材料，使得阀门耐温提高，即可耐高温，又由于阀座8是靠介质的推力移动，推向密封面，随着压力的提高密封越紧密，密封效果更好，所以说可耐高温高压。另外，设计预紧弹簧16给予阀座8推力同时进行位移补偿，当介质流向从左向右流动时，弹簧16预紧推力与介质反方向，能抵抗介质的作用力，加之用紧顶螺丝调节抵抗反向力的大小，使得阀门双向都能承受压力，而且得到良好的双向密封效果。主密封副采用堆焊不锈钢材质或硬质合金材料层，通常说金属对金属密封，因此本实用新型的主题称为“一种预紧补偿移动阀座8耐高温高压双向硬密封旋球阀”。

以上实施例仅用以说明而非限制本实用新型的技术方案，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。