一种气体安全阀及其工作方法

1.本发明涉及气体安全阀技术领域，特别是涉及一种气体安全阀及其工作方法。


背景技术：

2.各类气体的使用已经融入生活、工业的方方面面，在气体容器和气体使用设备之间必须要用阀门来连接，使用时阀门开启，停用时阀门关闭。然而，在气体使用时经常会有突发情况，如火灾、爆炸、人员中毒等，还有工作人员的疏忽以及管道老化、破损，可能导致气体阀门发生泄漏，特别是可燃气体和有毒气体的泄露，如果不能及时处理很容易造成危险。当然，除了安全因素，气体泄露本身也是经济损失。因此，气体阀门的安全性尤为重要。
3.现有的气体安全阀防止气体泄露的方法主要是利用电磁铁、电磁阀，如专利cn110118279b；还有的是利用易熔物限位块防止气体泄露，如专利cn104214385b和cn213929576u。其中，对于利用电磁铁或者电磁阀的这类气体阀门，首先电气系统的引入造成结构比较复杂，价格昂贵，其次是需要不间断供电，否则阀门安全性不能保证，最为重要的是有放电引起电火花的潜在危险，对于可燃性气体尤为隐患。而易熔物块主要针对可燃性气体，在气体着火之后温度升高，易熔物块熔化导致气体阀门关闭，进而熄灭火焰，这类阀门的明显缺点在于只能对可燃性气体有一定安全保障作用，对于其他非可燃性气体，如氮气、氩气和有毒的氯气及二氧化硫等非可燃性气体无能为力，而且有严重滞后的问题，从起火到物块熔化是由热传导决定的，需要较长的时间，在此期间危险可能已经发生。
4.由此可以看出，现有的气体安全阀适用范围较小，各自均具有一定的局限性。
5.因此，市场上急需一种气体安全阀及其工作方法，用于解决上述问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种气体安全阀及其工作方法，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，遇到问题时能够及时关闭，防止气体的流入和流出，能够适用于气体泄漏、倒灌、逆燃等多种情况，适用范围广。
7.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
8.本发明公开了一种气体安全阀，包括阀门主体，所述阀门主体内设有进气腔、储气腔、内出气腔和外出气腔，所述进气腔能够通过进气口与气体容器相连接，所述外出气腔能够通过出气口与气体使用设备相连接；
9.所述阀门主体内设有阀芯本体，所述阀芯本体包括上阀瓣、下阀瓣和阀芯轴，所述上阀瓣和所述下阀瓣分别固定于所述阀芯轴的上下两端，所述阀门主体上设有复位推钮，所述复位推钮能够用于推动所述上阀瓣，所述下阀瓣与所述进气腔的底部之间连接有阀芯弹簧；
10.所述进气腔与所述储气腔之间通过下阀口相连通，所述下阀瓣位于所述下阀口的下端，所述下阀瓣能够用于打开或关闭所述下阀口；
11.所述储气腔与所述内出气腔之间设有过流阀，所述储气腔与所述内出气腔之间通
过所述过流阀上的若干个通气孔相连通，所述过流阀能够控制所述通气孔的流通；
12.所述内出气腔和所述外出气腔之间通过上阀口相连通，所述上阀瓣能够用于打开或关闭所述上阀口；
13.所述储气腔与所述外出气腔之间设有连接导孔，所述阀芯轴穿过所述连接导孔，所述阀芯轴与所述连接导孔间隙配合。
14.优选的，所述上阀口处设有折弯面，所述上阀瓣上设有折弯部，所述折弯部用于和所述折弯面相接触。
15.优选的，所述阀门主体的上端设有推钮孔，所述复位推钮滑动连接于所述推钮孔内。
16.优选的，所述过流阀还包括阀杆、阀盖和过流弹簧，所述过流阀上设有中心通孔，所述阀杆能够穿过所述中心通孔，所述过流弹簧固定于所述阀杆的外侧，所述阀盖能够用于控制所述通气孔的流通。
17.本发明还公开了一种气体安全阀的工作方法，包括正常工作模式、气体使用设备发生故障时工作模式和发生事故时工作模式；
18.其中，所述正常工作模式包括调试时期工作模式和实际使用时期工作模式；
19.调试时期工作模式：将所述进气口与气体容器通过管路相连通，将所述出气口和气体使用设备通过管路相连通，关闭所述出气口与气体使用设备之间的开关阀，打开所述进气口与气体容器之间的开关阀，使得所述进气腔充满气体，所述下阀瓣在气体的压力和所述阀芯弹簧的支撑力的作用下将所述下阀口封闭，按下所述复位推钮，所述复位推钮推动所述上阀瓣移动，所述下阀口和所述上阀口被打开，气体进入所述储气腔、所述内出气腔和所述外出气腔内，松开所述复位推扭，所述阀芯弹簧带动所述阀芯本体向上移动，所述上阀瓣堵住所述上阀口，所述下阀瓣堵住所述下阀口；
20.实际使用时期工作模式：开启气体使用设备与所述出气口之间的开关阀门，所述外出气腔内的压力降低，所述内出气腔内的气压大于所述外出气腔内的气压，所述上阀瓣向下移动，所述下阀口和所述上阀口打开，气体从气体容器经所述进气腔、所述下阀口、所述储气腔、所述过流阀、所述内出气腔、所述上阀口和所述外出气腔流入气体使用设备内；
21.气体使用设备发生故障时工作模式：所述外出气腔内的气压降低，所述内出气腔与所述外出气腔之间的压力差增大，所述阀芯本体向下移动，所述下阀口和所述上阀口处的开口增大，流经所述过流阀的气体流速增加，所述过流阀关闭，所述内出气腔与所述外出气腔内部气压降低，所述阀芯本体向上移动，所述下阀口和所述上阀口关闭；
22.发生事故时工作模式：外部的气体将倒灌至所述外出气腔和所述内出气腔内，所述外出气腔内的气压高于所述内出气腔内的气压，所述阀芯本体上移，所述上阀瓣将所述上阀口关闭，所述下阀瓣将所述下阀口关闭。
23.优选的，在气体使用设备发生故障时工作模式中，所述下阀口和所述上阀口关闭之后，所述储气腔内的气体从所述阀芯轴与所述连接导孔之间的间隙流入到所述外出气腔中，所述储气腔内气压降低，所述过流阀打开，所述储气腔、所述内出气腔和所述外出气腔的气压平衡。
24.优选的，当气体使用设备发生故障时工作模式结束后，将出气口与气体使用设备之间的开关阀关闭，按下所述复位推钮并保持若干秒，所述阀门本体内充入气体，松开所述
复位推钮，所述阀门本体再次进入实际使用时期工作模式。
25.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
26.本发明在出进气腔与出气腔之间增加了储气腔，把进气腔与出气腔的压力差巧妙地利用了起来，能够避免外部压力过低导致的过流泄露和外部压力过高的倒灌、逆燃等问题；
27.进一步的，本发明是纯机械结构，结构简单巧妙，无需其他辅助部件(如电磁铁、易熔物块)，复位方便，并具有非常高的可靠性和稳定性，同时具有明显的成本优势。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1为本发明实施例气体安全阀正常等待使用时的结构示意图；
30.图2为本发明实施例气体安全阀打开时的结构示意图；
31.图3为本发明实施例气体安全阀遇到气体泄漏时的结构示意图；
32.图中：1、进气口；2、进气腔；3、阀芯弹簧；4、储气腔；5、阀芯本体；6、过流阀；7、通气孔；8、内出气腔；9、外出气腔；10、连接导孔；11、下阀口；12、复位推钮；13、上阀口；14、上阀瓣；15、下阀瓣；16出气口。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.本发明的目的是提供一种气体安全阀及其工作方法，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，遇到问题时能够及时关闭，防止气体的流入和流出，能够适用于气体泄漏、倒灌、逆燃等多种情况，适用范围广。
35.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
36.实施例一、
37.如图1-图3所示，本实施例提供了一种气体安全阀，包括阀门主体，阀门主体内设有进气腔2、储气腔4、内出气腔8和外出气腔9，其中，进气腔2位于底部，储气腔4位于进气腔2的上部，储气腔4为l形腔体，内出气腔8位于外出气腔9的上部，进气腔2能够通过进气口1与气体容器相连接，外出气腔9能够通过出气口16与气体使用设备相连接；
38.阀门主体内设有阀芯本体5，阀芯本体5包括上阀瓣14、下阀瓣15和阀芯轴，上阀瓣14和下阀瓣15分别固定于阀芯轴的上下两端，阀门主体上设有复位推钮12，复位推钮12的上端位于阀门主体的外侧，复位推钮12的下端能够与上阀瓣14相抵，复位推钮12能够用于推动上阀瓣14，下阀瓣15与进气腔2的底部之间连接有阀芯弹簧3，阀芯弹簧3的下端固定于
进气腔2的底部，阀芯弹簧3的上端固定于下阀瓣15的下表面；
39.进气腔2与储气腔4之间通过下阀口11相连通，下阀瓣15位于下阀口11的下端，下阀瓣15能够用于打开或关闭下阀口11，下阀瓣15向下移动即打开下阀口11，下阀瓣15向上移动即关闭下阀口11；
40.储气腔4与内出气腔8之间设有过流阀6，储气腔4与内出气腔8之间通过过流阀6上的若干个通气孔7相连通，过流阀6能够控制通气孔7的流通；
41.内出气腔8和外出气腔9之间通过上阀口13相连通，上阀瓣14能够用于打开或关闭上阀口13，上阀瓣14向下移动即打开上阀口13，上阀瓣14向上移动即关闭上阀口13；
42.储气腔4与外出气腔9之间设有连接导孔10，阀芯轴穿过连接导孔10，阀芯轴与连接导孔10间隙配合，即阀芯轴与连接导孔10之间具有间隙。
43.在实际使用时，需要先对其进行安装，接入气体容器和气体使用设备后，出气口16与气体使用设备之间的开关阀关闭，进气口1与气体容器之间的开关阀打开。此时，进气腔2充满高压气体，下阀瓣15受到高压气体的压力和阀芯弹簧3的支撑力，将下阀口11封闭，因此储气腔4、内出气腔8和外出气腔9的内部依然皆为标准大气压的空气。当把复位推钮12按下后，阀芯本体5被复位推钮12所推动，下阀口11和上阀口13被打开，高压气体进入储气腔4、内出气腔8和外出气腔9之中，待高压气体充满阀腔后，松开复位推扭，由于阀芯弹簧3支撑的原因，阀芯本体5再次被推向上方，下阀口11和上阀口13再次关闭，内出气腔8也再次被密封。此时本实施例所提供的气体安全阀处于图1所示的状态。当使用气体时，气体使用设备与出气口16之间的开关阀门开启，外出气腔9的压力降低，内出气腔8依然充满高压气体，二者存在压力差，因此阀芯本体5被下推，下阀口11和上阀口13打开，气体源源不断地从气体容器经进气腔2、下阀口11、储气腔4、过流阀6、内出气腔8、上阀口13和外出气腔9流入到气体使用设备内，以满足供气的需求。气体安全阀此时处于图2所示的状态。
44.当外出气腔9的气压由于气体使用设备的故障突然降低时，内出气腔8与外出气腔9的压力差也将突然增大，阀芯本体5将被下推至更低(与正常使用状态相比)的位置，下阀口11和上阀口13的开口也将更大，流经过流阀6的气体流速也会急剧增加，当流速达到过流阀6设定的阈值时，过流阀6关闭，内出气腔8与外出气腔9内部由于缺乏后续足够的高压气体流入，二者内部的气压随后迅速降低，而储气腔4和进气腔2依然充满高压气体，阀芯本体5在高压气体和阀芯弹簧3的共同作用下被推向上方，直至下阀口11和上阀口13被完全关闭，气体容器内的气体将无法流出，以此起到了防止气体泄露的作用。此时，气体安全阀处于图3所示的状态。
45.而后，由于阀芯轴与连接导孔10为间隙配合，因此储气腔4的高压气体经该间隙缓慢流入到外出气腔9内，储气腔4内的气压也逐渐降低，直至储气腔4内的气压与内出气腔8的气压达到平衡。此时过流阀6自动恢复到打开的状态，最终储气腔4、内出气腔8和外出气腔9的气压将达到平衡的状态。在此过程中，由于进气腔2一直处于高气压且密封的状态，因此阀芯本体5的位置由于阀芯弹簧3和高气压的共同作用始终处于顶部的位置，上阀口13和下阀口11一直保持关闭状态。此时，气体安全阀为图1所示的状态。
46.当气体使用设备故障处理完毕，可将出气口16与气体使用设备之间的开关阀关闭，将复位推钮12按下并保持数秒，整个阀腔内再次充满高压气体，之后松开复位推钮12，此时，气体安全阀再次处于图1所示的状态。
47.对于处于图2所示的状态(即正在工作)的气体安全阀，如果外界气压由于某种事故(如失火)突然升高，那么外部的高压气体将会倒灌至外出气腔9和内出气腔8，由于上阀口13与上阀瓣14形成了弯折的流道，因此外部高压气体灌入内出气腔8的速度远小于灌入外出气腔9的速度，外出气腔9的气压将高于内出气腔8的气压，所以外出气腔9的高压气体将推动阀芯本体5上移，直至阀芯本体5被推至顶部，此时上阀瓣14和下阀瓣15将上阀口13和下阀口11封闭，外部高压气体将无法通过上阀口13和下阀口11倒灌至气体容器。以此起到了防止外部气体倒灌的作用；同时气体容器内的气体也无法流出，特别对于可燃性气体而言，还可以起到了阻燃的作用。此时，气体安全阀处于图1所示的状态。而后，当外部故障解除，出气口16压力降低至气体正常使用状态时，气体安全阀恢复到图2示的状态，继续正常工作。
48.于本实施例中，上阀口13处设有折弯面，上阀瓣14的上端设有与之对应的折弯部，折弯部用于和折弯面相接触。当上阀瓣14移动到顶部的位置处时，折弯面与折弯部接触，起到密封的作用。之所以设置这种异形结构，其目的是为了增加二者之间的流道长度，当由于事故(如火灾时)，外界气压较大，外界的高压气体会从外出气腔9进入到内出气腔8，然而较长的流到会减缓气体流入的速度，从而使得外出气腔9的压力大于内出气腔8的压力，从而推动上阀瓣14向上移动，以关闭上阀口13。
49.于本实施例中，阀门主体的上端设有推钮孔，复位推钮12滑动连接于推钮孔内。如图1-图3所示，复位推钮12为一多段圆柱结构，其下端能够伸入到推钮孔中，并且能够推动上阀瓣14。当工作人员向下按压复位推钮12时，其会向下移动并向下按压上阀瓣14，来驱动上阀瓣14向下移动；当不按压复位推钮12时，其会在上阀瓣14的推力下自动复位。
50.于本实施例中，过流阀6还包括阀杆、阀盖和过流弹簧，过流阀6上设有中心通孔，阀杆能够穿过中心通孔，过流弹簧固定于阀杆的外侧，阀盖能够用于控制通气孔7的流通。当来自进气腔2的气压和气体流速较大时，会从下向上的推动阀盖，使其带动阀杆一同向上移动，直至阀盖堵住通气孔7。当储气腔4与内出气腔8的气压平衡后，阀杆和阀盖会在过流弹簧的支撑作用下向下移动，从而打开通气孔7。
51.实施例二、
52.本实施例提供了一种气体安全阀的工作方法，包括正常工作模式、气体使用设备发生故障时工作模式和发生事故时工作模式；
53.其中，正常工作模式包括调试时期工作模式和实际使用时期工作模式；
54.调试时期工作模式：将进气口1与气体容器通过管路相连通，将出气口16和气体使用设备通过管路相连通，且出气口16和气体使用设备之间的管路上设有开关阀，关闭出气口16与气体使用设备之间的开关阀，打开进气口1与气体容器之间的开关阀，使得进气腔2充满气体，下阀瓣15在气体的压力和阀芯弹簧3的支撑力的作用下将下阀口11封闭，此时储气腔4、内出气腔8和外出气腔9的内部依然皆为标准大气压的空气。按下复位推钮12，复位推钮12推动上阀瓣14向下移动，下阀口11和上阀口13被打开，高压气体进入储气腔4、内出气腔8和外出气腔9内，待高压气体充满整个阀门本体后，松开复位推扭，由于阀芯弹簧3支撑的原因，阀芯弹簧3带动阀芯本体5向上移动，上阀瓣14堵住上阀口13，下阀瓣15堵住下阀口11；
55.实际使用时期工作模式：开启气体使用设备与出气口16之间的开关阀门，外出气
腔9内的压力降低，内出气腔8依然充满高压气体，并且内出气腔8内的气压大于外出气腔9内的气压，由于二者的气压差，能够推动上阀瓣14向下移动，使得下阀口11和上阀口13打开，气体能够源源不断的从气体容器经进气腔2、下阀口11、储气腔4、过流阀6、内出气腔8、上阀口13和外出气腔9流入气体使用设备内；
56.气体使用设备发生故障时工作模式：此时外出气腔9内的气压会有所降低，内出气腔8与外出气腔9之间的压力差增大，阀芯本体5向下移动，并且会比正常使用时的位置更低一些，下阀口11和上阀口13处的开口也会随之增大，流经过流阀6的气体流速增加，当流速达到过流阀6设定的阈值时，过流阀6关闭，内出气腔8与外出气腔9的内部由于缺乏后续足够的高压气体流入，使得内出气腔8与外出气腔9内部气压降低，在高压气体以及阀芯弹簧3的共同作用下，推动阀芯本体5向上移动，下阀口11和上阀口13关闭，防止气体泄露的作用；
57.发生事故时工作模式：外部的气体将倒灌至外出气腔9和内出气腔8内，由于上阀口13与上阀瓣14形成了弯折的流道，因此外部高压气体灌入内出气腔8的速度远小于灌入外出气腔9的速度，所以使得外出气腔9内的气压高于内出气腔8内的气压，所以外出气腔9的高压气体的作用下推动阀芯本体5上移，上阀瓣14将上阀口13关闭，下阀瓣15将下阀口11关闭，防止外部气体倒灌的作用。
58.于本实施例中，在气体使用设备发生故障时工作模式中，下阀口11和上阀口13关闭之后，储气腔4内的气体从阀芯轴与连接导孔10之间的间隙流入到外出气腔9中，储气腔4内气压降低，过流阀6打开，储气腔4、内出气腔8和外出气腔9的气压平衡。只有当储气腔4、内出气腔8和外出气腔9的气压达到平衡的状态时，过流阀6才能够自动恢复到打开的状态，以便于尽快的恢复到整个工作的状态。
59.于本实施例中，当气体使用设备发生故障时工作模式结束后，将出气口16与气体使用设备之间的开关阀关闭，按下复位推钮12并保持若干秒，阀门本体内充入气体，松开复位推钮12，这一步骤与调试时期工作模式相同，其目的是为了阀门本体再次进入实际使用时期工作模式。
60.本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。