本發(fā)明涉及兩種不同濃度氣體摻混時(shí)安全、快速、聯(lián)動(dòng)切斷裝置，特別涉及蓄熱氧化裝置及余熱利用系統(tǒng)瓦斯摻混過程中較高濃度抽采瓦斯與極低濃度通風(fēng)瓦斯的聯(lián)動(dòng)切斷。

背景技術(shù)：

通風(fēng)瓦斯氧化處理過程中往往需要摻入一定較高濃度的抽采瓦斯，而抽采瓦斯的可靠切斷直接關(guān)系到氧化裝置的安全運(yùn)行。通常，工業(yè)中可用由切斷閥(電、液或氣動(dòng))、流量計(jì)、濃度檢測(cè)儀以及PLC等組成的控制系統(tǒng)控制抽采瓦斯的供給和切斷，以避免通風(fēng)瓦斯停供時(shí)，較高濃度抽采瓦斯仍不斷摻混造成的爆燃事故。這種方法依賴于控制策略的準(zhǔn)確性、閥門儀表等硬件的可靠性以及運(yùn)行操作人員的正確操作，過程中涉及較為復(fù)雜的測(cè)量、計(jì)算程序以及控制指令，增加了工藝流程的不可靠性。此類方法在一般工業(yè)應(yīng)用中是可行的，但當(dāng)面對(duì)易燃易爆氣體摻混等對(duì)安全性要求更高的場(chǎng)合，就不能從根本上解決安全隱患。

現(xiàn)有技術(shù)中已知的機(jī)械聯(lián)動(dòng)閥，主要依靠通風(fēng)瓦斯管道中鼓風(fēng)機(jī)出口的引氣作為閥門開啟的動(dòng)力，保證在通風(fēng)瓦斯管道中形成一定風(fēng)壓后抽采瓦斯才允許摻混進(jìn)入。但該閥門存在的一點(diǎn)不足在于，當(dāng)瓦斯?jié)舛瘸藓屯ｋ姲l(fā)生時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)停機(jī)，通風(fēng)瓦斯管道失壓，閥門切斷，摻混后的超濃度瓦斯若未及放散又送電開啟風(fēng)機(jī)，此時(shí)機(jī)械聯(lián)動(dòng)閥在引風(fēng)管壓力作用下同步開啟，繼續(xù)摻混，導(dǎo)致?lián)交旌笸咚節(jié)舛冗M(jìn)一步升高，引發(fā)安全事故。這種概率較小的情況在礦區(qū)不穩(wěn)定停送電和復(fù)雜實(shí)際生產(chǎn)過程中已經(jīng)出現(xiàn)。

系統(tǒng)中風(fēng)機(jī)的運(yùn)行受停電、系統(tǒng)故障、瓦斯超濃度等多種因素的影響，每當(dāng)各類情況發(fā)生導(dǎo)致安全聯(lián)鎖后，再次開機(jī)均需要做安全和故障排除檢查。如果風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓直接聯(lián)動(dòng)機(jī)械切斷閥開啟，那么這一安全檢查和故障排除環(huán)節(jié)存在疏漏必然會(huì)為生產(chǎn)埋下安全隱患。

綜上，目前的摻混方式一種是通過控制系統(tǒng)主動(dòng)調(diào)節(jié)，適用于一般工業(yè)過程，程序較為復(fù)雜，存在設(shè)備可靠性、策略設(shè)計(jì)和人為操作準(zhǔn)確性的安全隱患；一種是機(jī)械聯(lián)動(dòng)，目前仍存在風(fēng)壓直接聯(lián)動(dòng)閥門開啟的安全問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種用于瓦斯摻混的非能動(dòng)機(jī)械快切閥，閥門手動(dòng)開啟，依靠正壓引氣鎖止閥門，使其在正常運(yùn)行時(shí)處于常開狀態(tài)。當(dāng)主管道(通風(fēng)瓦斯管道)內(nèi)氣體失壓(如風(fēng)機(jī)停機(jī))，鎖止機(jī)構(gòu)釋放，閥門在閉合扭簧或重錘的作用下關(guān)閉，而無需外部能量驅(qū)動(dòng)。該閥門實(shí)現(xiàn)了極低濃度通風(fēng)瓦斯與較高濃度抽采瓦斯摻混過程非能動(dòng)安全切斷控制，采用單純機(jī)械傳動(dòng)的方法提高了閥門的可靠性，保證氧化裝置安全運(yùn)行。

本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為：

一種用于瓦斯摻混的非能動(dòng)快切閥，包括引氣管、氣室、多連桿機(jī)構(gòu)和閥體，其特征在于，

--所述氣室中設(shè)置非金屬彈性膜片，所述非金屬彈性膜片將氣室分為互不聯(lián)通的兩個(gè)氣室空間，其中，一個(gè)氣室空間與引氣管的一端聯(lián)通，所述引氣管的另一端連接正壓氣體管道，另一個(gè)氣室空間與大氣聯(lián)通，

--所述非金屬彈性膜片上設(shè)置一連接件，所述連接件的一側(cè)通過一桿件穿過氣室的一個(gè)壁面與設(shè)置在氣室外部的復(fù)位彈簧的一端連接，所述連接件的另一側(cè)通過另一桿件穿過氣室的另一壁面與設(shè)置在氣室外部的多連桿機(jī)構(gòu)連接，

--所述閥體的一端設(shè)置開啟及鎖止機(jī)構(gòu)，另一端設(shè)置閉合機(jī)構(gòu)，其中，

所述開啟及鎖止機(jī)構(gòu)包括鎖止桿、鎖止齒輪盤和搖臂，所述鎖止齒輪盤的外緣布置有鎖止輪齒，鎖止齒輪盤的盤面上設(shè)置所述搖臂，所述搖臂用以手動(dòng)開啟閥體，鎖止桿的一端與多連桿機(jī)構(gòu)連接，另一端與鎖止齒輪盤的鎖止輪齒抵接，用以鎖住齒輪盤。

優(yōu)選地，所述彈性非金屬膜片，在所述兩個(gè)氣室空間壓差作用下產(chǎn)生位移，繼而帶動(dòng)多連桿機(jī)構(gòu)；所述復(fù)位彈簧的另一端設(shè)置預(yù)緊力調(diào)節(jié)螺栓。閥門在設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮非金屬膜片在不同壓差力、復(fù)位彈簧預(yù)緊力作用下的位移量，從而確定閥門的開啟壓力，確保鼓風(fēng)機(jī)出口流量達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí)閥門開啟。實(shí)際操作中，可通過調(diào)節(jié)彈簧預(yù)緊力實(shí)現(xiàn)。

優(yōu)選地，所述多連桿機(jī)構(gòu)包括若干個(gè)連桿和若干個(gè)數(shù)量相適配的轉(zhuǎn)動(dòng)桿，所述多連桿機(jī)構(gòu)用以實(shí)現(xiàn)所述彈性非金屬膜片推動(dòng)力的放大和作用方向的轉(zhuǎn)換。優(yōu)選地，轉(zhuǎn)動(dòng)桿設(shè)置萬向節(jié)連接。此外，多連桿機(jī)構(gòu)有利于調(diào)整閥門的外形結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述若干個(gè)數(shù)量相適配的轉(zhuǎn)動(dòng)桿中，至少一轉(zhuǎn)動(dòng)桿作為作用力放大杠桿，至少一轉(zhuǎn)動(dòng)桿作為作用方向轉(zhuǎn)換杠桿。

優(yōu)選地，所述閥體的密封為接觸式軟性密封，所述閥體中的閥板為蝶閥結(jié)構(gòu)或翻板閥結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述閉合機(jī)構(gòu)包括扭簧裝置，所述扭簧裝置包括扭簧和定位輪盤，扭簧一端固定于閥體，另一端插入定位輪盤的定位孔內(nèi)，用于產(chǎn)生閥體中的閥板閉合動(dòng)作。

優(yōu)選地，所述閉合機(jī)構(gòu)還包括設(shè)置在閥體的閥板轉(zhuǎn)動(dòng)軸最外側(cè)的重錘，鎖止齒輪解鎖后，閥板依靠重錘回位關(guān)閉閥門，扭簧力用于壓緊閥板密封。

優(yōu)選地，所述定位輪盤周向布置有多個(gè)定位孔，通過將扭簧插入不同的定位孔中，設(shè)置不同的扭簧扭轉(zhuǎn)力。

所述閥體為蝶閥結(jié)構(gòu)，亦可采用翻板閥形式，閥板固定在轉(zhuǎn)軸上并隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。其中，一端軸安裝可手動(dòng)開啟的齒輪盤以及鎖止機(jī)構(gòu)，另一端軸安裝閉合扭簧和重錘裝置。閥體密封為接觸式軟性密封。所述閥門經(jīng)手動(dòng)開啟，扭簧經(jīng)壓縮產(chǎn)生扭矩或重錘抬升，齒輪盤鎖止；鎖止結(jié)構(gòu)解鎖，扭簧帶動(dòng)閥板回轉(zhuǎn)，關(guān)閉閥門。扭簧扭矩通過定位輪盤傳遞到轉(zhuǎn)軸，定位輪盤周向位置布置有定位孔，便于工程現(xiàn)場(chǎng)對(duì)扭簧扭轉(zhuǎn)力的調(diào)試調(diào)節(jié)。

同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的用于瓦斯摻混的非能動(dòng)機(jī)械快切閥具有顯著的技術(shù)效果：本發(fā)明的用于瓦斯摻混的非能動(dòng)快切閥通過搖臂轉(zhuǎn)動(dòng)使齒輪盤開啟，依靠正壓引氣推動(dòng)膜片帶動(dòng)鎖止桿鎖止齒輪盤，使閥板位于開啟狀態(tài)；當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)出口氣體失壓時(shí)，膜片在復(fù)位彈簧的作用下帶動(dòng)多連桿機(jī)構(gòu)解鎖齒輪盤，閥板在閉合扭簧扭矩作用下關(guān)閉閥門。閥門在運(yùn)行過程中不依靠外部能量驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了極低濃度通風(fēng)瓦斯與較高濃度抽采瓦斯摻混過程非能動(dòng)安全切斷控制，采用純機(jī)械傳動(dòng)的方法提高了閥門的可靠性，保證氧化裝置安全運(yùn)行。閥門的核心功能在于安全同步切斷，非能動(dòng)形式，純機(jī)械動(dòng)作，過程無外部能源介入，避免了由PLC及電、液、氣驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成的復(fù)雜系統(tǒng)的不可靠性；引氣用于鎖止閥門，減少人為可開啟參與度，避免誤操作。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的用于瓦斯摻混的非能動(dòng)機(jī)械快切閥用于通風(fēng)瓦斯與抽采瓦斯摻混過程示意圖；

圖2是本發(fā)明的用于瓦斯摻混的非能動(dòng)機(jī)械快切閥結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是開啟及鎖止機(jī)構(gòu)示意圖；

圖4是定位輪盤示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。需要說明的是，以下所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不因此而限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。

需要說明的是，附圖中未繪示或描述的實(shí)現(xiàn)方式，為所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員所知的形式。此外，以下實(shí)施例中提到的方向用語，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“頂”、“底”等，僅是參考附圖的方向。因此，使用的方向用語是用來說明并非用來限制本發(fā)明。

下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述：

如圖1所示，為實(shí)現(xiàn)更好的節(jié)能減排以及能量利用，通風(fēng)瓦斯氧化處理過程中往往需要摻入一定較高濃度的抽采瓦斯，較高濃度的抽采瓦斯氣體(例如甲烷濃度為8-30％的抽采瓦斯)經(jīng)安全調(diào)節(jié)閥組16、非能動(dòng)機(jī)械快切閥17進(jìn)入通風(fēng)瓦斯管道摻混段18，同時(shí)較低濃度的抽采瓦斯氣體(例如甲烷濃度為0.2-0.3％的抽采瓦斯)也通入通風(fēng)瓦斯管道摻混段18，較高濃度的抽采瓦斯氣體和較低濃度的抽采瓦斯氣體在通風(fēng)瓦斯管道摻混段18內(nèi)進(jìn)行摻混，摻混后的瓦斯氣體經(jīng)脫水除塵預(yù)處理段19、鼓風(fēng)機(jī)20增壓進(jìn)入氧化裝置21處理，非能動(dòng)機(jī)械快切閥17保證摻混過程的安全。

如圖2-4所示，本發(fā)明的用于瓦斯摻混非能動(dòng)機(jī)械快切閥17，包括引氣管1、氣室2、非金屬彈性膜片3與復(fù)位彈簧4、多連桿機(jī)構(gòu)、鎖止機(jī)構(gòu)7、閥體10、閉合扭簧11等組成。

氣室2中設(shè)置非金屬彈性膜片3，非金屬彈性膜片3將氣室2分為互不聯(lián)通的上氣室201和下氣室202，其中，上氣室201與引氣管1的一端聯(lián)通，引氣管1的另一端與系統(tǒng)主管路鼓風(fēng)機(jī)20的出口聯(lián)通，下氣室202與大氣聯(lián)通。非金屬膜片3的中心位置設(shè)置一連接件31，該連接件31的上部通過一桿件穿過氣室2的頂壁與設(shè)置在氣室2上部的復(fù)位彈簧4連接，復(fù)位彈簧4的頂部設(shè)置有可調(diào)預(yù)緊螺栓15。連接件31的下部通過另一桿件穿過氣室2的底壁與設(shè)置在氣室2下部的多連桿機(jī)構(gòu)的連桿5鉸接；多連桿機(jī)構(gòu)包括多個(gè)連桿5和若干個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)桿6，連桿5和轉(zhuǎn)動(dòng)桿6之間通過萬向節(jié)連接，轉(zhuǎn)動(dòng)桿6用于放大非金屬膜片3的作用力和轉(zhuǎn)換連桿作用方向。

閥體10例如可以是蝶閥結(jié)構(gòu)，亦可采用翻板閥形式，若采用翻板閥形式，兩側(cè)軸的縱向位置需適當(dāng)調(diào)整。閥體10的一端軸安裝開啟及鎖止機(jī)構(gòu)7，另一端軸安裝閉合機(jī)構(gòu)。閥體10的密封為接觸式軟性密封。其中，開啟及鎖止機(jī)構(gòu)7包括鎖止桿8、鎖止齒輪盤9和插入式旋轉(zhuǎn)手搖臂14，鎖止齒輪盤9為外緣布置有鎖止輪齒的鐵或不銹鋼輪盤，鎖止齒輪盤9外接插入式旋轉(zhuǎn)手搖臂14，插入式旋轉(zhuǎn)手搖臂14可以手動(dòng)開啟閥體10。鎖止桿8的上端與多連桿機(jī)構(gòu)連接，下端與鎖止齒輪盤9外緣的鎖止輪齒抵接，可以鎖住齒輪盤9。閉合機(jī)構(gòu)可以是扭簧裝置和重錘裝置。扭簧裝置包括扭簧11和定位輪盤12，定位輪盤12周向位置布置有多個(gè)定位孔，扭簧11一端固定，另一端與定位輪盤12的定位孔連接，扭簧11通過閥門開啟后產(chǎn)生的扭矩帶動(dòng)定位輪盤12以驅(qū)動(dòng)閥體10轉(zhuǎn)動(dòng)，繼而關(guān)閉閥門，通過將扭簧11連接在不同的定位孔中，便于工程現(xiàn)場(chǎng)對(duì)扭簧扭轉(zhuǎn)力的調(diào)試調(diào)節(jié)。重錘設(shè)置在閥體的閥板轉(zhuǎn)動(dòng)軸最外側(cè)，鎖止齒輪解鎖后，閥板依靠重錘回位關(guān)閉閥門，扭簧力用于壓緊閥板密封。

本發(fā)明非能動(dòng)機(jī)械切斷閥工作時(shí)，引氣管1自鼓風(fēng)機(jī)20出口處引氣至上氣室201，調(diào)節(jié)復(fù)位彈簧4上部的預(yù)緊螺栓15，使其預(yù)緊力、非金屬膜片3的彈性力與鼓風(fēng)機(jī)20正壓引氣與下氣室202大氣產(chǎn)生的壓差推力達(dá)到平衡。如，鼓風(fēng)機(jī)20出口達(dá)到3kPa時(shí)，非金屬膜片3在復(fù)位彈簧4預(yù)緊力以及壓差推力作用下，通過軸承、多連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)力和位移，保證鎖止桿8卡位鎖止齒輪盤9。

其中，連桿5通過支點(diǎn)一22形成的杠桿結(jié)構(gòu)，放大向下的推力，通過支點(diǎn)二23將該放大的力傳遞到鎖止桿8。在鎖止桿8動(dòng)作之前，通過插入式旋轉(zhuǎn)手搖臂14旋轉(zhuǎn)齒輪盤9，開啟閥門。鎖止桿8前端卡住齒輪盤9周向的齒槽，鎖止齒輪盤9。鎖止齒輪盤9、閥板與扭簧機(jī)構(gòu)同軸布置。閥門開啟的同時(shí)，齒輪盤9同步帶動(dòng)扭簧機(jī)構(gòu)中的定位輪盤12旋轉(zhuǎn)，使得扭簧11產(chǎn)生了一個(gè)關(guān)閉閥門的扭轉(zhuǎn)力。

當(dāng)因系統(tǒng)故障、停電等原因鼓風(fēng)機(jī)出口失壓時(shí)，即通風(fēng)瓦斯管道中氣體流量下降或消失，作用在非金屬膜片3上的壓差力減小或消失，在復(fù)位彈簧4力的作用下，連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)鎖止桿8向上運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)齒輪盤9解鎖，此時(shí)，在扭簧11扭轉(zhuǎn)力作用下，定位輪盤12帶動(dòng)閥板10轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)閉閥門，切斷抽采瓦斯通道。

本發(fā)明的非能動(dòng)機(jī)械切斷閥核心功能在于實(shí)現(xiàn)較高濃度抽采瓦斯安全、快速以及與通風(fēng)瓦斯聯(lián)動(dòng)切斷，切斷過程不依靠外部能源和控制系統(tǒng)指令，非能動(dòng)形式，機(jī)械傳動(dòng)，這對(duì)于處理易燃易爆等危險(xiǎn)性氣體工業(yè)領(lǐng)域中至關(guān)重要。此外，本閥門雖采用人工開啟，但在鼓風(fēng)機(jī)出口無壓力時(shí)(系統(tǒng)停電、故障停車等)，人為開啟不能鎖止閥門，使其難以處于開啟狀態(tài)，從閥門結(jié)構(gòu)本身避免了人為誤操作帶來的隱患。閥門原理簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，易加工制造和工程現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試，能有效解決蓄熱氧化裝置處理摻混瓦斯氣體的安全隱患。

本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。