磁悬浮电磁单向阀的制作方法

1.本发明涉及阀门技术领域，尤其涉及一种磁悬浮电磁单向阀。


背景技术：

2.目前在重油催化裂化装置中反应器底部通常需要连接大型轴流式压缩机(主风机组)提供大量风力，吹入再生器等部位，用于催化剂再生，如果突然停止供风(例如停电或连锁停车)，就会造成催化剂倒灌，一旦进入主风机组就会造成严重的生产事故；为此现有技术中，通常会在底部安装有一个安全蝶阀，蝶阀外部安装有重锤；当管线停止供风时，蝶阀会因为重锤的作用而突然关闭，防止催化剂倒灌，但是，这种设计存在一个问题，就是在正常供风阶段，很大一部分风力需要克服安全蝶阀的阀板所产生阻力，会造成不不要的能量损耗，最后表现为主风机一年多消耗了几十万的电费；并且这种安全蝶阀还存在重大安全隐患，因为当主风机组停止供风后，阀板闭合需要依靠重锤所产生的力矩，如果阀板的旋转轴锈蚀、卡涩，阀板无法关闭，依然会造成催化剂倒灌，从而发生严重的生产事故。
3.此外还有一些应用场景，例如在乙烯、丙烯等烯烃聚合工艺中，通过将烯烃聚合催化剂注入到反应器中催化一种或者多种烯烃单体进行均聚反应或者共聚反应，得到线性低密度聚乙烯，中密度聚乙烯，高密度聚乙烯，等规聚丙烯，无规聚丙烯等多种烯烃聚合物，在这些聚合工艺中均不同程度涉及到催化剂和聚合物粉体的输送。烯烃聚合装置在催化剂注入过程中，催化剂以固体粉末或者用油脂配制成膏状形式加入到催化剂加料器中加压后注入到反应器中进行聚合反应，粉末状的催化剂在加料器中通过高压氮气加压后注入到聚合反应器中，膏状的催化剂通过注射泵加压后注入到聚合反应器中。在装置运行过程中必须确保催化剂加料器中的压力要高于反应器的压力，以保证催化剂能够注入到反应中，并且聚合反应器内的气相单体和固体聚合物不会从反应器中返回到催化剂注入管线中，一旦催化剂加料器的压力不足或者消失，压力低于反应器的压力时，反应器中的高温单体，聚合物颗粒从催化剂注入管线发生倒灌，并与管线中的催化剂发生聚合反应生成聚合物，并且固结在管线中造成催化剂管线堵塞。
4.气相法聚合工艺中，通过循环气压缩机驱动流化床反应器中的气体循环来撤出聚合过程中产生的反应热，由烯烃单体，氮气，分子量调节剂组成的混合气体，首先在反应器内在催化剂的作用下进行聚合反应，然后反应剩余的气体从反应器顶部出来后经过换热器移出气体中的反应热，再进入循环气压缩机经过循环气压缩机加压后，从反应器底部进入到反应器的气室中，再通过反应器底部的分布板使气体进行均匀分布后进入反应器内继续进行反应。同时使反应器内的聚合物颗粒形成流化态，但是一旦出现停电或者循环气压缩机故障后，流化态消失，将会出现塌床的现象，反应器中物料将会下落至分布板下面的气室中，然后倒灌到循环气管线中，高温的烯烃单体、带有活性的聚合物颗粒，剩余的催化剂将会在管线中发生聚合反应进而堵塞循环气管线，需要进行长时间的停工清理，甚至更换循环气管线，费时费力，造成经济损失。因此，目前对于单向阀的探究具有重要的意义。
5.专利cn201210484986.5“一种电液控制单向阀”介绍了一种电液控制单向阀，此专
利中单向阀虽然通过电磁控制，但是其密封件为钢球，这种设计很难做出大尺寸的，而且也没有磁悬浮原理，并且钢球的表面加工精度要求很高，如果长期使用，表面光洁度破坏，则密封性能会直线下降。不能应用于化工设备领域的大型反应器下部，与拟申报专利的技术方案不同。
6.专利cn201510822375.0“一种改良结构的二位二通电磁阀”介绍了一种改良结构的二位二通电磁阀，此专利中通过电磁铁的联通和断开，控制动铁芯运动，从而控制单向阀开启和闭合；密封原件为钢球，这种设计很难做出大尺寸的，而且也没有磁悬浮原理，并且钢球的表面加工精度要求很高，如果长期使用，表面光洁度破坏，则密封性能会直线下降。不能应用于化工设备领域的大型反应器下部，与拟申报专利的技术方案不同。
7.综上，现有技术中电磁单向阀存在使用时通过接通或断开电磁铁的电流来控制铁芯运动，从而进一步控制单向阀开启和闭合，单向阀的密封原件多为钢球和阀芯，这种设计很难做出大尺寸单向阀来使其用于大型反应器下部，进而实现防止催化剂倒灌功能，并且钢球作为密封件，其表面加工精度要求很高，如果长期使用，表面光洁度破坏后，密封性能会直线下降的技术难题，另外，传统单向阀的工作介质多为液体(液压油等)，很少会用于控制气体，也少有通过利用磁悬浮原理来减轻风阻，从而减少主风机组的能耗损失，因此相关技术人员没有很好的利用单向阀的价值。


技术实现要素：

8.针对上述现有技术存在的不足，本发明提供了一种磁悬浮电磁单向阀，该磁悬浮电磁单向阀解决了通过接通或断开电磁铁的电流来控制铁芯运动，从而进一步控制单向阀开启和闭合，单向阀的密封原件多为钢球和阀芯，这种设计很难做出大尺寸单向阀来使其用于大型反应器下部，进而实现防止催化剂倒灌功能的技术难题；同时也解决了钢球作为密封件，其表面加工精度要求很高，如果长期使用，表面光洁度破坏后，密封性能会直线下降的技术难题。
9.为了达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：
10.磁悬浮电磁单向阀，包括一主风机组，其特征在于：还包括：
11.一电磁体控制单元，用于控制阀芯运动；
12.一阀体，所述阀体内部形成一泵腔；
13.一第一阀芯，所述第一阀芯能上下自由运动的设于所述泵腔内；
14.一减震密封机构，加装于所述阀的底部。
15.在其中一些实施例中，所述减震密封机构进一步包括：
16.一第二阀芯，设于所述泵腔内，所述第二阀芯与第一阀相对设置；
17.一支架，所述支架的边缘固定于所述阀体的入口处，所述支架中心开设一通孔；
18.一阀杆，所述阀杆穿过所述支架通孔，所述阀杆上端连接在所述第二阀芯的圆面圆心上。
19.在其中一些实施例中，所述阀杆的下端进一步连接一挡块，所述挡块的直径大于所述所述支架上通孔的直径。
20.在其中一些实施例中，所述第二阀芯与所述支架之间安装有一上下方向上能自由伸展和压缩的弹簧，所述弹簧套设于所述阀杆上。
21.在其中一些实施例中，所述第一阀芯的外部包裹有一带有弹性的防护壳。
22.在其中一些实施例中，主风机停止供风条件下，所述防护壳、第一阀芯和第二阀芯的重力之和大于所述弹簧，保证单向阀正常关闭。
23.在其中一些实施例中，主风机持续供风条件下，所述电磁组件产生的电磁吸引力与向上气流对所述防护壳产生的托举力之和等于所述防护壳和所述第一阀芯产生的重力，保证带有防护壳的第一阀芯处于悬浮状态。
24.在其中一些实施例中，所述第二阀芯进一步包括一密封件。
25.在其中一些实施例中，所述第二阀芯进一步还包括一使密封件附着于第二阀芯锥面上的凸棱。
26.在其中一些实施例中，所述第二阀芯的顶部设为凹面状。
27.在其中一些实施例中，所述电磁体控制单元进一步包括：
28.一电磁铁组件，包括多个电磁体，设于阀体上；
29.一电磁体控制单元,所述电磁体控制单元通过电磁体控制线路传输电流到所述电磁体组件上；
30.其中，所述电磁体控制线路的个数与所述电磁体的个数相匹配。
31.在其中一些实施例中，所述电磁铁组件进一步包括：第一电磁体、第二电磁体、第三电磁体和第四电磁体。
32.在其中一些实施例中，所述电磁体控制线路进一步包括：第一电磁体控制线路、第二电磁体控制线路、第三电磁体控制线路和第四电磁体控制线路。
33.在其中一些实施例中，所述电磁体控制单元采用可实现编程控制的plc。
34.在其中一些实施例中，所述阀体的顶端安装一卡套，所述阀体与所述卡套之间可拆卸连接。
35.在其中一些实施例中，所述阀体两端分别设有第一法兰和第二法兰。
36.与现有技术相比，本发明具有的优点和有益效果如下：
37.1、本发明提供了一种磁悬浮电磁单向阀，可应用于化工设备大型反应器底部，为尺寸较大的阀门，可用于防止催化剂、聚合物等粉体倒灌设备上，具有尺寸大、具有减缓冲击等优点。本发明提供的磁悬浮单向阀的阀体底部设有减震密封机构，可以不用将第一阀芯做的很大便可实现单向阀功能，从而解决了现有技术中普通单向阀不能做出大尺寸这一技术难题，同时还具有减缓冲击的作用，减震密封机构中的弹簧可以显著降低第一阀芯落下时产生的冲击力。
38.2、本发明提供的磁悬浮单向阀风阻小，降低了主风机能耗，第一阀芯设计为圆球，气流吹到防护壳上，由于接触面积为流线型，从而明显减小气流阻力。
39.3、本发明提供的磁悬浮单向阀反应灵敏且安全可靠，由于地球重力始终存在，只要主风机组停止供风，作用在第一阀芯上的平衡力就会被破坏，重力会使第一阀芯下落且脱离电磁铁组件的磁力吸引区域，之后加速下落到第二阀芯上，从而使电磁单向阀闭合，传统的蝶阀阀板主轴锈蚀或变形，都有可能使其失效，而本发明中这种方式比传统的“重锤 蝶阀”技术方案更加安全可靠。
附图说明
40.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
41.图1为根据本发明实施例提供的磁悬浮电磁单向阀的结构示意图；
42.图2为根据本发明实施例提供的加装有减震密封机构的磁悬浮电磁单向阀的结构示意图；
43.图3为图2中提到的减震密封机构的结构示意图；
44.图4为图2中第二阀芯顶部设为凹面状时的磁悬浮电磁单向阀的结构示意图；
45.图5为图4中提到的减震密封机构的结构示意图；
46.其中：
47.1、电磁铁组件；101、第一电磁体；102、第二电磁体；103、第三电磁体；104、第四电磁体；2、阀体；201、泵腔；202、第一法兰；203、第二法兰；3、卡套；4、第一阀芯；401、防护壳；5、电磁体控制单元；6、电磁体控制线路；601、第一电磁体控制线路；602、第二电磁体控制线路；603、第三电磁体控制线路；604、第四电磁体控制线路；7、第二阀芯；701、密封件；702、凸棱；8、支架；9、阀杆；901、挡块；10、弹簧。
具体实施方式
48.下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本发明的目的、方案及功效，但并非作为本发明所附权利要求保护范围的限制。
49.在说明书及后续的权利要求书中使用了某些词汇来指称特定组件或部件，本领域普通技术的员应可理解，技术使用者或制造商可以不同的名词或术语来称呼同一个组件或部件。本说明书及后续的权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件或部件的方式，而是以组件或部件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及后续的权利要求项中所提及的“包括”和“包含”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。以外，“连接”一词在此包含任何直接及间接的电性连接手段。间接的电性连接手段包括通过其它装置进行连接。
50.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”以及“约”、或“大约”、“实质上”、“左右”等指示的方位或位置关系或参数等均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和简化描述内容，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、特定的尺寸或以特定的方位构造和操作，因此也不能理解为对本发明的限制。
51.如图2所示，本发明提供了一种磁悬浮电磁单向阀，包括一主风机组，还包括：
52.一电磁体控制单元，用于控制阀芯运动；
53.一阀体2，所述阀体2内部形成一泵腔201；
54.一第一阀芯4，所述第一阀芯4能上下自由运动的设于所述泵腔201内；所述第一阀芯4材质为黑色金属，优选为铁或钢。
55.一减震密封机构，加装于所述阀体2的底部。
56.本发明实施例提供的磁悬浮电磁单向阀的设计必须垂直安装，且需注意安装方向，不可以将磁悬浮电磁单向阀反装或是水平安装，但是小角度倾斜式可以的，需要注意的是，其中，阀体2的材料不能选用黑色金属，材料不能被磁铁吸引，考虑到工业产品的使用寿命，应优先选铝合金或铜合金。本发明实施例提供的磁悬浮电磁单向阀可以适用于较小的工作场所，例如实验室的反应釜下部，图1为不包括减震密封机构的电磁单向阀，本发明实施例提供了如图2所示的加装了减震密封机构的磁悬浮电磁单向阀，加装了减震密封机构以后可以应用于大型反应器底部。
57.其中，如图3所示，所述减震密封机构进一步包括：
58.一第二阀芯7，设于所述泵腔201内，呈圆台状，所述第二阀芯7与第一阀芯4相对设置；
59.一支架8，所述支架8的边缘固定于所述阀体3的入口处，优选焊接方式，所述支架8中心开设一通孔；
60.一阀杆9，所述阀杆9穿过所述支架8通孔，所述阀杆9上端连接在所述第二阀芯7的圆面圆心上。
61.具体的，所述阀杆9的下端进一步连接一挡块901，所述挡块901的直径大于所述所述支架8上通孔的直径。
62.其中，所述第二阀芯7与所述支架8之间安装有一上下方向上能自由伸展和压缩的弹簧10，所述弹簧10套设于所述阀杆9上。本发明实施例中在阀体2的底部加装有减震密封机构，不但可以让单向阀尺寸做大，而且减震密封机构中的弹簧10可以显著降低第一阀芯4落下时产生的冲击力。
63.本发明实施例中的阀杆9穿过所述弹簧10的孔中，使弹簧10不能左右运动，但在上下方向上可以自由伸展和压缩，所述弹簧10为压缩型弹簧，当第一阀芯4被电磁铁组件1通过电磁力吸引起来时，弹簧10通常将第二阀芯7顶起，使单向阀始终处于常开状态，气流可以自由流通；其中第二阀芯7的材质优先选用质量较轻的陶瓷，这种材料传热性交差，可以保护密封件701不会因为温度过高而失效。当电磁铁组件1断电失去磁力的时候，第一阀芯4会落下压在第二阀芯7上，从而使第二阀芯7压缩弹簧10，从而关闭单向阀。
64.其中，所述第一阀芯4的外部包裹有一带有弹性的防护壳41。为了防止第一阀芯4在工作过程中，因为多次升起或落下而碰伤表面，本发明实施例中在第一阀芯4的外部包裹防护壳41，防护壳4可以选取带有弹性的材料，起到一定的缓冲减震作用。
65.具体的，主风机停止供风条件下，所述防护壳41、第一阀芯4和第二阀芯7的重力之和大于所述弹簧10，保证单向阀正常关闭；本发明实施例提供的磁悬浮电磁单向阀反应灵敏且安全可靠，因为地球重力始终存在，只要主风机组停止供风，作用在第一阀芯4上的平衡力就会被破会，重力会使第一阀芯4下落且脱离电磁铁组件1的磁力吸引区域，之后加速下落到第二阀芯7上，从而使新型电磁单向阀闭合，这种控制方法比传统的“重锤 蝶阀”技术方案要更加安全可靠，因为蝶阀阀板主轴锈蚀或变形，都有可能使其失效。
66.具体的，主风机持续供风条件下，所述电磁组件1产生的电磁吸引力与向上气流对所述防护壳41产生的托举力之和等于所述防护壳41和所述第一阀芯4产生的重力，保证带有防护壳41的第一阀芯4处于悬浮状态，从而使通过气流受到的阻力最小。
67.本发明实施例中防护壳41设计为圆球，气流吹到防护壳41上时，因为接触面积为
流线型，所以可以明显减小气流阻力，因而实现了风阻小，降低主风机组的能耗。
68.另外，本发明实施例中向上气流对防护壳41产生的托举力，随着防护壳41升起位置的不同，力量大小是发生动态变化，在具体使用时，机组内操人员会更具其它仪表消失的分量大小，逐个接通第四电磁体104、第三电磁体103、第二电磁体102、第一电磁体101，使电磁铁组件1产生的电磁吸引力与向上气流对防护壳41产生的托举力之和，等于防护壳41和第一阀芯4产生的重力；从而完成控制参数的最优调整。
69.其中，所述第二阀芯7进一步包括一密封件701，所述密封件701优选选用耐高温的高分子材料，例如橡胶。具体的，所述第二阀芯7进一步还包括一使密封件701附着于第二阀芯7锥面上的凸棱702。所述凸棱702不是必须有的结构，其作用是使密封件701更好的附着于第二阀芯7的锥面上。
70.其中，如图4-5为本发明提供的第二阀芯顶部为凹面状时的磁悬浮电磁单向阀以及减震密封机构示意图，如果提供的磁悬浮电磁单向阀的尺寸做的很大，则所述第二阀芯7的顶部设为凹面状，这样当第一阀芯4落在第二阀芯7上时，第一阀芯4可以滚动到第二阀芯7的中心位置，从而防止出现以下情况：第一阀芯4因为尺寸较小，下落点在第二阀芯7的边缘处，从而压偏第二阀芯7，使新型电磁单向阀不能正常闭合。
71.其中，所述电磁体控制单元进一步包括：
72.一电磁铁组件1，包括多个电磁体，设于阀体2上；所述电磁体的个数根据具体设计参数确定。
73.一电磁体控制单元5,所述电磁体控制单元5通过电磁体控制线路6传输电流到所述电磁体组件1上；
74.其中，所述电磁体控制线路6的个数与所述电磁体的个数相匹配。
75.具体的，所述电磁铁组件1进一步包括：第一电磁体101、第二电磁体102、第三电磁体103和第四电磁体104。具体的，所述电磁体控制线路6进一步包括：第一电磁体控制线路601、第二电磁体控制线路602、第三电磁体控制线路603和第四电磁体控制线路604。所述电磁体控制单元5采用可实现编程控制的plc。本发明实施例中电磁体控制线路6的主要作用是传输电流给电磁铁组件1，电磁体控制线路6的个数由电磁铁组件1的个数所决定，电磁体控制单元5可以优先选用plc，方便实现可编程控制。
76.其中，所述阀体2的顶端安装一卡套3，所述阀体2与所述卡套3之间可拆卸连接，所述阀体2两端分别设有第一法兰202和第二法兰203，本发明实施例中采用法兰可以方便安装，当然不限于采用法兰的方式进行安装，采用焊接等方式连接也可以。
77.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。