一种气体流量控制装置的制作方法

本实用新型涉及冶炼氮气装置领域，尤其涉及一种气体流量控制装置。

背景技术：

高炉冶炼过程中需要消耗大量气体，其中氮气消耗最大，阀箱、气密箱二次均压等炉顶设备在工作过程中均需要消耗大量氮气，通入氮气可以降低阀箱和气密箱的工作温度，提高设备的稳定性和使用寿命，同时氮气也可以防止灰尘和高温气体进入传动部件，导致气密箱设备卡阻和损坏，但受冶炼工艺和设备结构影响，冶炼的不同周期氮气用量不同，目前高炉气体均使用流量孔板对流量进行控制。

流量孔板一般是根据设备的用气量，系统的压力温度等设计参数，通过计算后在钢板中心加工一个固定的通流气孔制作而成，流量孔板被大量应用于大流量工业气体输送控制中，如高炉氮气、压缩空气、氩气等。

传统的流量孔板有以下缺点：

1.计算复杂，2.控制精度低，3.无法调整，4.更换频繁，5.气体流量无法调节，6.能源浪费，7.排放增加，8.故障率高。

有鉴于此，现提出一种气体流量控制装置来解决上述问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种气体流量控制装置，通过电磁组件驱动滑块来改变入气孔与出气孔之间的通量大小，从而实现对管路中气体的流量控制。

本实用新型采用的技术是：

一种气体流量控制装置，包括电磁组件、推杆、滑块及本体，推杆与滑块连接，推杆为带磁材料或设有带磁材料，电磁组件驱动推杆运动，推杆带动滑块靠近或远离电磁组件，本体上设有滑槽，滑块设于滑槽内，滑槽的一侧设有入气孔，另一侧设有出气孔，入气孔、滑槽及出气孔依次连通。

通过上述方案，利用电磁组件与推杆之间的磁场，实现滑块在滑槽中运动，滑块改变滑槽与入气孔及出气孔的连通的空间，以改变气流的流量。通过可调节的流量装置，有效节省氮气等气体的使用量，实现节能增效的作用。

作为方案的进一步优化，还包括复位弹簧及缓冲弹簧，复位弹簧设于滑块与滑槽之间，缓冲弹簧设于推杆与电磁组件之间。复位弹簧在电磁组件不通电的时候，将滑块推离本体，达到最大通量，缓冲组件对推杆进行缓冲，防止装置受损。

作为方案的进一步优化，还包括若干个第一密封件，第一密封件套设在推杆上，第一密封件设于推杆与本体之间。密封件防止气体发生泄漏，保证安全及有效的流量控制。

作为方案的进一步优化，本体设有若干个密封安装槽，若干个第一密封件设于密封件安装槽上。多个密封安装槽能形成迷宫式密封结构，配合密封件形成两级密封结构。

作为方案的进一步优化，入气孔与出气孔设于滑槽相对的两个侧面，滑块上设有通气孔，通气孔的两个端面分别朝向与入气孔及出气孔。相对设计的两个气孔，在气体流通的时候阻力小。

作为方案的进一步优化，滑块与滑槽接触的面进行抛光处理或进行润滑剂喷涂。保证滑块的顺畅运动并减少装置损耗。

作为方案的进一步优化，推杆包括输出轴与连接轴，输出轴与连接轴连接，连接轴与滑块连接。输出轴与连接轴可以拆卸，电磁组件可以与本体拆除。

作为方案的进一步优化，电磁组件为比例电磁铁，电磁组件与本体连接，本体上设有连接孔。比例电磁铁可以形成连续的流量调节，连接孔可以提供解除输出轴与连接轴的操作空间。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.使用方便，无需大量计算，可批量生产。

2.控制精度高，采用比例电磁连续调节控制，可实现在线闭环自动控制，控制精度高。

3.调节范围广，气体可根据用气设备的需要进行调节。

4.更换率低，设备用气量改变时无需更换，只需调整电气输入参数即可。

5.减少气体使用量，可根据不同工况和参数下的用气需求进行连续精确控制，减少气体消耗。

6.节省能源，降低了氮气消耗和排放，减少了生产氮气和处理排放气体的能源消耗。

7.减少排放，降低气体使用量的同时减少了高炉废气得总量。

8.减少故障，供气量跟随工艺需求而改变，稳定了设备的运行温度和压力波动，减少故障。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种气体流量控制装置的结构示意图之一；

图2为本实用新型提供的一种气体流量控制装置的结构示意图之二；

图3为本实用新型提供的一种气体流量控制装置的滑块的结构示意图；

图4为本实用新型提供的一种气体流量控制装置的本体的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本实用新型的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本实用新型的保护范围之内。

在本实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

实施例1：

参照附图1-2所示，一种气体流量控制装置，包括电磁组件1、推杆2、滑块3及本体4，推杆2与滑块3连接，推杆2为带磁材料或设有带磁材料，电磁组件1驱动推杆2运动，推杆2带动滑块3靠近或远离电磁组件1，本体4上设有滑槽51，滑块3设于滑槽51内，滑槽51的一侧设有入气孔52，另一侧设有出气孔53，入气孔52、滑槽51及出气孔53依次连通。

炉顶设备的用气量为变化值，以氮气为例，气密箱和阀箱的氮气用量和高炉料面中心温度相关，高炉料面中心温度较高时，炉顶上升气流较大，用于密封的氮气需求量较大，同时阀箱和气密箱的温度较高，用于冷却的氮气需求量也较大，而料面中心温度低时相应氮气需求量较小，炉顶在布料和燃烧过程中的料面中心温度处于波动变化状态，波动量较大，同时影响该温度的原因有还有冶炼工艺、冶炼模式、矿石结构、高炉炉况等多种因素，其中中心加焦冶炼模式下温度可以上升到常规的1.5到2,5倍，所以氮气需求为变化值，其余高炉气体的需求也为变化值，但目前采用的孔板为定流量控制，无法满足变化的炉顶气体流量需求。

传统的流量孔板一般是根据设备的用气量，系统的压力温度等设计参数，通过计算后在钢板中心加工一个固定的通流气孔制作而成，流量孔板被大量应用于大流量工业气体输送控制中，如高炉氮气、压缩空气、氩气等。在实际使用中，传统的流量孔板具有以下缺点：

1.计算复杂，高炉气体压力和温度收环境及设备影响属于变值导致计算复杂。

2.控制精度低，设计数据和使用数据的出入导致流量控制精度变低。

3.无法调整，通流孔加工完成后将无法进行修改和调整。

4.更换频繁，调整气体流量时只能更换流量孔板。

5.气体使用量大，通过气体流量无法调节，只能按设备最大使用量供给。

6.能源浪费，气体使用率偏低，导致大量能源的浪费和成本增加。

7.排放增加，高炉气体最终都需要处理后排放，供气量大导致高炉排放增加。

8.故障率高，供气量不能随工艺需要而改变，降低了高炉设备运行的平稳性增加了故障。

针对以上几点不足之处，可以看出，具有调节流量功能的装置极为需要，在本实施例中，提出通过电磁组件1驱动滑块3在滑槽51中进行活动，利用滑块3与滑槽51形成可调节流向的通气空间。在本实施例中，电磁组件1采用比例电磁铁，使得电磁组件1给予推杆2的力呈比例输出，配合复位弹簧61，可以连续调节滑块3之间的位置。

作为方案的进一步优化，还包括复位弹簧61及缓冲弹簧62，复位弹簧61设于滑块3与滑槽51之间，缓冲弹簧62设于推杆2与电磁组件1之间。复位弹簧61在电磁组件1不通电的时候，将滑块3推离本体4，缓冲组件对推杆2进行缓冲，防止装置受损。

复位弹簧61给予滑块3的弹力与弹簧被压缩的程度相关，为弹簧的压缩量要推杆2下移的距离决定，也就是说通过作用力与反作用力，，比例电磁阀给予推杆2的磁力大小与弹簧给滑块3的弹力大小始终相等，因此，比例电磁阀通过控制输出的电流或电压的大小，改变对推杆2的磁力大小，实现对滑块3不同距离的下推。同时在电磁组件1断电或减小输入电流时，复位弹簧61将滑块3往上推动。当电磁组件1将滑块3推动到最底部的时候，此时复位弹簧61的压缩量最大，给予滑块3的弹力最大，此时为隔断入气孔52与出气孔53之间的连通，实现断路关闭的效果，此时电磁组件1如果断电，滑块3与推杆2将被快速往上反弹，存在损坏本装置的可能，因此设置缓冲弹簧62提供缓冲效果，实现自保护作用。因此，电磁组件1通过连续变化的输入量来进行调节滑块3的位置，防止故障的产生。

通过上述方案，利用电磁组件1与推杆2之间的磁场，实现滑块3在滑槽51中运动，滑块3改变滑槽51与入气孔52及出气孔53的连通的空间，以改变气流的流量。通过可调节的流量装置，有效节省氮气等气体的使用量，实现节能增效的作用。

本装置可以实现气体通气量的自动化闭环控制，通过plc根据设备内的压力和温度检测数据计算气体需求量，以信号形式输入到装置中调整气体流量，通过流量计检测通气量对设备输入数据进行反馈修正，从而达到闭环精确控制。

本装置减少了高炉气体孔板的更换次数，常规气体孔板通常根据设计参数计算后加工成型，通气量通常会因为参数改变导致误差增大，同时受环境温度变化影响较大，以及设备用气量的调整都会导致流量孔板的更换，采用装置可实现0-80000nm³/h之间的任一区间气体通流调整，减少了设备的更换次数，流量调整区间可根据现场实际需求来制作。

相对于传统的流量孔板，本装置具有以下优点：

1.使用方便，无需大量计算，可批量生产。

2.控制精度高，采用比例电磁连续调节控制，可实现在线闭环自动控制，控制精度高。

3.调节范围广，气体可根据用气设备的需要进行调节。

4.更换率低，设备用气量改变时无需更换，只需调整电气输入参数即可。

5.减少气体使用量，可根据不同工况和参数下的用气需求进行连续精确控制，减少气体消耗。

6.节省能源，降低了氮气消耗和排放，减少了生产氮气和处理排放气体的能源消耗。

7.减少排放，降低气体使用量的同时减少了高炉废气得总量。

8.减少故障，供气量跟随工艺需求而改变，稳定了设备的运行温度和压力波动，减少故障。

实施例2：

请参照图1-2所示，本实施例通过优化推杆2与本体4之间的密封效果，提高装置的可靠性。

在本实施例中，还包括若干个第一密封件7，第一密封件7套设在推杆2上，第一密封件7设于推杆2与本体4之间。密封件防止气体发生泄漏，保证安全及有效的流量控制。设置多个第一密封件7能防止气体的泄露和密封的失效。

作为方案的进一步优化，本体4设有若干个密封安装槽，若干个第一密封件7设于密封件安装槽上。多个密封安装槽能形成迷宫式密封结构，配合密封件形成两级密封结构。

作为方案的进一步优化，推杆2包括输出轴21与连接轴22，输出轴21与连接轴22连接，连接轴22与滑块3连接。输出轴21与连接轴22可以拆卸，电磁组件1可以与本体4拆除。因为带磁材料在使用过程中，其磁性能力会减弱，输出轴21为带磁材料或设有带磁材料上，需要定期进行更换，保证调节的时候精度。第一密封件7套设在连接轴22上，维修电磁组件1与输出轴21的时候，连接轴22保留在本体4上，保证密封性能的完好。

作为方案的进一步优化，电磁组件1与本体4连接，本体4上设有连接孔8。比例电磁铁可以形成连续的流量调节，连接孔8可以提供解除输出轴21与连接轴22的操作空间。输出轴21和连接轴22连为一体，可在复位状态下通过连接孔8进行连接，连接采用可拆卸螺钉或销轴连接均可，连接轴22与滑块3连接，滑块3安装于本体4的内部滑槽51内，底部安装有复位弹簧61用于滑块3的复位，本体4两侧密封件用于和法兰连接时的密封，固定本体4的两侧，第一密封件7用于连接轴22和本体4之间的运动密封。

实施例3：

请参照图1-2所示，本实施例对滑块3的形状、两个气孔的形状进行了优化设计，实现更好气体流动。

在本实施例中，入气孔52与出气孔53设于滑槽51相对的两个侧面，滑块3上设有通气孔31，通气孔31的两个端面分别朝向与入气孔52及出气孔53。相对设计的两个气孔，在气体流通的时候阻力小。

作为方案的进一步优化，滑块3与滑槽51接触的面进行抛光处理或进行润滑剂喷涂。保证滑块3的顺畅运动并减少装置损耗。滑块3与滑槽51的接触滑动面可采用自润滑面或其他润滑形式，减少卡阻故障。

滑块3上加工有滑动通气孔31，其形状为类似倒u字形状，本体4上加工有固定出气孔53和入气孔52，其形状为类似椭圆形状，滑动通气孔31与固定的出气孔53及入气孔52形成可调节通量的复合通气孔31，通过电磁组件1驱动滑动块改变复合通气孔31大小来控制气体的通过流量。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。