專利名稱：電磁擺式平板閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于閥門。提供的是一種安裝在工業(yè)爐和自動燃燒器(燃油或燃?xì)?之間，用于防止自動燃燒器過熱損壞的電磁平板閥。
一些工業(yè)爐，如金屬加熱爐，有色金屬冶煉爐，坩堝爐，焚燒爐、陶瓷燒結(jié)爐等等，為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動化，提高生產(chǎn)工藝水平和能源利用率，采用了自動燃燒器(燃油或燃?xì)?。在使用中存在以下問題由于爐膛內(nèi)襯有耐火材料，爐膛內(nèi)壁溫度在自動燃燒器啟動燃燒后逐漸升高，當(dāng)爐內(nèi)溫度達(dá)到生產(chǎn)工藝所要求的溫度時(shí)，自動燃燒器停止燃燒；或者生產(chǎn)完畢正常停爐或突然事故(如斷電)時(shí)，自動燃燒器雖然停止燃燒，而爐膛內(nèi)壁溫度仍然很高(可能高達(dá)600-1600℃)，一時(shí)也降不下來，因此存在從高溫爐膛向自動燃燒器的輻射傳熱和對流傳熱，往往造成自動燃燒器內(nèi)的電氣元件(包括高壓電點(diǎn)火變壓器，光敏元件，電機(jī)，電線等)過熱損壞，噴咀里的殘油在噴咀口結(jié)焦，致使噴咀堵塞或霧化不良，自動燃燒器不能正常工作。
目前，防止上述故障的手段和措施相當(dāng)落后或不完善。有的用戶改變自動燃燒器的控制方式，停自動燃燒器時(shí)，停油(氣)而不停吹風(fēng)，籍向爐內(nèi)不斷吹冷風(fēng)防止自動燃燒器元器件過熱損壞。顯然，這種運(yùn)行方式加快了爐內(nèi)溫度的下降速率，對有保溫要求的生產(chǎn)工藝不利，能源的浪費(fèi)也大。而且遇到突然斷電時(shí)，風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)，也無法吹風(fēng)保護(hù)。有的用戶在自動燃燒器停燒時(shí)，用人工把一塊擋板插在自動燃燒器與爐膛之間，或用人工使自動燃燒器與爐膛脫離并移開等等，不僅影響了工業(yè)爐自動控制過程，也增加了操作人員的勞動強(qiáng)度，顯然都不是方便和可靠的方法。
有需要改進(jìn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)，如在自動燃燒器與工業(yè)爐之間增設(shè)一只有保護(hù)功能的平板閥。然而，已有技術(shù)的閥門都不大適用。如已有技術(shù)的電磁閥，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動元件是電磁鐵，由電磁場產(chǎn)生對銜鐵的吸力帶動閥板運(yùn)動，雖然結(jié)構(gòu)簡單、動作靈活，卻因作用于銜鐵的吸力大小與空氣間隙的平方成反比，即空氣間隙變大，吸力急劇減弱，所以已有技術(shù)的電磁閥很難有長的行程，正如《電機(jī)工程手冊》(機(jī)械工業(yè)出版社，1982年版)第八卷第二章(第47-43頁)所述“電磁閥通常用于閥門口徑在100毫米以下進(jìn)行二位控制的中小型生產(chǎn)設(shè)備上”。而工業(yè)爐通常采用的自動燃燒器，其燃燒頭的直徑往往大于100毫米，所以不能采用普通的電磁閥。電磁閥以外的電動閥門，其執(zhí)行機(jī)構(gòu)由伺服電動機(jī)、減速器、位置發(fā)信器和伺服放大器組成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動使閥板開關(guān)，遇突然斷電時(shí)，閥板難以自動復(fù)位，價(jià)格也比電磁閥要貴2-3倍。此外，氣動和液動閥不僅需要附加壓縮空氣源或液壓源，而且要有電氣或電液動作轉(zhuǎn)換器，結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)更為復(fù)雜，價(jià)格也更加昂貴，而且遇突然斷電時(shí)，其閥板也難以自動復(fù)位。綜上所述，已有技術(shù)產(chǎn)品的電磁閥，電動閥門、氣動或液動閥門(參見機(jī)械工業(yè)部編的《閥門產(chǎn)品樣本》，機(jī)械工業(yè)出版社1985年版；中國通用機(jī)械閥門行業(yè)協(xié)會編的《閥門產(chǎn)品目錄》，機(jī)械工業(yè)出版1993年版)，都不大適宜用于配用自動燃燒器的工業(yè)爐中，作為停燒時(shí)保護(hù)自動燃燒器不受爐膛高溫輻射傳熱和對流傳熱而過熱損壞的部件。
本實(shí)用新型的目的是提供一種新結(jié)構(gòu)的電磁閥—電磁擺式平板閥(下文中有時(shí)簡稱為平板閥)，將其安裝在工業(yè)爐與自動燃燒器之間，其開啟和關(guān)閉與自動燃燒器的啟動和停止同步，使自動燃燒器得到可靠的保護(hù)，免受工業(yè)爐爐膛高溫輻射和對流傳熱的過熱損壞。
本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的電磁擺式平板閥為常閉式閥門，主要構(gòu)件包括閥體、閥板、閥桿和電磁鐵，對應(yīng)于閥板關(guān)閉時(shí)閥體的兩面，分別是閥進(jìn)口和閥出口。其特點(diǎn)是平板形的閥板與閥桿聯(lián)成一體形如鐘擺，擺軸在閥桿上，閥板的擺動用電磁鐵驅(qū)動，電磁鐵以其運(yùn)動銜鐵與拉力連桿的一端連在一起，拉力連桿的另一端與閥桿在閥桿上的拉力接點(diǎn)相連接，拉力接點(diǎn)與擺軸有一定的距離。
電磁擺式平板閥的工作原理是這樣的，閥板繞擺軸的擺動產(chǎn)生的位置移動實(shí)現(xiàn)閥板開啟與關(guān)閉位置的轉(zhuǎn)換，閥板繞擺軸的擺動以電磁鐵產(chǎn)生的拉力驅(qū)動，電磁鐵的拉力通過其銜鐵和與銜鐵連接在一起的拉力連桿施加于閥桿的拉力接點(diǎn)上，由于拉力接點(diǎn)與擺軸有一定的距離，拉力接點(diǎn)上來自電磁鐵的拉力對擺軸產(chǎn)生一力矩，該力矩使閥板產(chǎn)生繞擺軸的轉(zhuǎn)動。利用杠桿原理，閥板的運(yùn)動行程可以是電磁鐵銜鐵行程的若干倍，因此實(shí)現(xiàn)了使用普通電磁閥的電磁鐵(其銜鐵行程不超過100毫米)驅(qū)動大行程閥板的目的(遠(yuǎn)大于100毫米)。由于閥板的驅(qū)動力是電磁鐵，閥門的開關(guān)動作靈活，并且能與自動燃燒器的啟動和停止同步。本電磁擺式平板閥為常閉式閥門，當(dāng)自動燃燒器通電啟動的同時(shí)，電磁擺式平板閥通電打開；當(dāng)自動燃燒器斷電停燒時(shí)，電磁擺式平板閥也同時(shí)斷電并自動關(guān)閉，可靠地隔斷來自爐膛高溫對自動燃燒器的熱輻射和對流傳熱。
自動燃燒器在工業(yè)爐上使用時(shí)，有水平設(shè)置和垂直(自上向下)設(shè)置兩種位置。為此，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了垂直式和水平式兩種型式的電磁擺式平板閥。又因閥板直徑大小(以160毫米為界)和爐膛溫度的高低(以1300℃為界)等因素影響，幾種平板閥的局部結(jié)構(gòu)略有差異。


圖1，典型的電磁擺式平板閥(垂直式電磁擺式平板閥)；圖2，水平式電磁擺式平板閥；圖3，兩種電磁擺式平板閥的安裝形式A—垂直式電磁擺式平板閥的安裝B—水平式電磁擺式平板閥的安裝
以下結(jié)合附圖所示實(shí)施例詳細(xì)說明本實(shí)用新型電磁擺式平板閥的結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)。
典型的垂直式電磁擺式平板閥15的一個(gè)實(shí)例如
圖1所示，其工作條件是自動燃燒器16水平安裝，而電磁擺式平板閥15垂直安裝(如圖3-A所示)，閥板的直徑大于160毫米，工業(yè)爐爐膛14的開口在側(cè)面，爐膛溫度大于1300℃。其垂直式平板閥15組成包括閥體1，閥板2，閥桿3，平衡塊4，拉力連桿5，銜鐵6，電磁鐵7，拉力接點(diǎn)8，擺軸9，閥板隔熱層10，閥進(jìn)口11，閥出口12。該平板閥設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)是閥板2為圓形平板，與條狀的閥桿3連成一體形狀如一鐘擺，閥板2在閥桿3的下端，在閥桿3的上段由下向上分別設(shè)有擺軸9，拉力接點(diǎn)8和平衡塊4，拉力接點(diǎn)8與拉力連桿5的一端相接，而拉力連桿5的另一端與電磁鐵7的銜鐵6相連，閥體1上對應(yīng)于閥板2的位置，前后兩面分別設(shè)有閥進(jìn)口11和閥出口12，閥板2面對閥出口12的一面，附著有閥板隔熱層10。閥板隔熱層10是一層厚度為0.5-5毫米的非黑色耐火材料層，用以減少爐膛高溫向閥板2的輻射熱。
本實(shí)施例電磁擺式平板閥為常閉式閥門，當(dāng)電磁鐵7不通電時(shí)，沒有電磁力作用于拉力連桿5，閥板2受自身重力作用下垂處于初始位置，即平板閥處于關(guān)閉位置。當(dāng)電磁鐵7通電時(shí)，銜鐵6被電磁鐵7吸引，并通過拉力連桿5作用于閥桿3的拉力接點(diǎn)8上，帶動閥板2繞擺軸9轉(zhuǎn)動，直至閥板2運(yùn)動到閥門開啟的極限位置，即平板閥處于打開位置。根據(jù)杠桿原理，閥板2的行程為銜鐵6行程的若干倍，其倍數(shù)等于閥板2中心至擺軸9的距離與拉力接點(diǎn)8至擺軸9距離之比。閥板2的行程設(shè)計(jì)為略大于或等于閥板2的通徑(工作直徑)。閥桿3上的平衡塊4的作用是平衡閥板2繞擺軸9向上擺動所需的力矩，即減少所需的電磁力，以保證普通電磁閥的電磁鐵7的吸力足以驅(qū)動閥板2作所需的運(yùn)動?？紤]到閥板2自動復(fù)位力的需要，平衡塊4的重量有一定的限制，在閥門處于開啟位置時(shí)，平衡塊4對擺軸9的力矩應(yīng)小于閥板2對擺軸9的力矩。由于電磁鐵7通過拉力連桿5對閥桿3作用的拉力對擺軸9的力矩與拉力連桿5和閥桿3之間的角度有關(guān)，為了保證電磁鐵7的吸力對擺軸9的力矩在閥開啟動作的全行程中能有效地起作用，當(dāng)閥處于開啟和關(guān)閉兩位置時(shí)，拉力連桿5與閥桿3之間的角度均在90°±20°之內(nèi)。
電磁鐵7的電源與自動燃燒器16的啟動電路并聯(lián)。自動燃燒器16通電啟動之前，閥板2處于關(guān)閉位置。自動燃燒器16通電啟動的同時(shí)，電磁鐵7也通電，閥板2迅速擺動升至閥開啟位置當(dāng)自動燃燒器16斷電停燒時(shí)，電磁鐵7同時(shí)斷電，閥板2受自身重力作用而向下擺動復(fù)位，閥恢復(fù)至關(guān)閉位置。閥開關(guān)動作靈活，并與自動燃燒器的啟停同步。
對于閥板2直徑不大于160毫米的平板閥，電磁鐵7的吸力足夠大，可以不設(shè)平衡塊4。對于使用于工業(yè)爐爐膛溫度不大于1300℃的平板閥，閥板2向著工業(yè)爐爐膛即閥出口12的一面可以不設(shè)閥板隔熱層10。
水平式電磁擺式平板閥25(圖2)與上述垂直式電磁擺式平板閥15(
圖1)之間在結(jié)構(gòu)上的差異有兩點(diǎn)，一是水平式電磁擺式平板閥25不論閥板2大小，均不設(shè)平衡塊4；二是在閥桿3與閥體1之間設(shè)一復(fù)位彈簧13，復(fù)位彈簧13的一端與閥桿3連接，其接點(diǎn)可以與拉力接點(diǎn)8重合或在其附近，另一端固定在閥體1上。電磁鐵7不通電時(shí)，閥板2處于關(guān)閉位置，此時(shí)復(fù)位彈簧13對閥桿3的拉力最小當(dāng)電磁鐵7通電時(shí)，閥板2繞擺軸9轉(zhuǎn)動至閥開啟位置，此時(shí)復(fù)位彈簧13變形最大，即對閥桿3的拉力最大當(dāng)電磁鐵7斷電時(shí)，閥板2在復(fù)位彈簧13的拉力作用下恢復(fù)至起始位置，即閥門恢復(fù)至關(guān)閉位置。水平式平板閥25的安裝形式如圖3-B所示，自動燃燒器16垂直地與水平式電磁擺式平板閥25相連，工業(yè)爐爐膛24的開口在頂上。
本實(shí)用新型電磁擺式平板閥開關(guān)動作靈活，在自動燃燒器通電啟動的同時(shí)，自動打開；在自動燃燒器斷電停燒時(shí)則自動關(guān)閉，可靠地阻隔來自工業(yè)爐膛內(nèi)高溫?zé)彷椛浜蛯α鱾鳠?，使自動燃燒器免受過熱損壞、而且結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便、造價(jià)便宜，適于在各種配用自動燃燒器的工業(yè)爐(如金屬加熱爐、有色金屬冶煉爐、坩堝爐、焚燒爐、陶瓷燒結(jié)爐等)中使用。
權(quán)利要求1.一種由閥體1、閥板2、閥桿3和電磁鐵7組成的電磁擺式平板閥，對應(yīng)于閥板2關(guān)閉時(shí)閥體1的兩面，分別是閥進(jìn)口11和閥出口12，其特征是平板形的閥板2與閥桿3聯(lián)成一體形如鐘擺，擺軸9在閥桿3上，閥板2繞擺軸9的擺動用電磁鐵7驅(qū)動，電磁鐵7以其運(yùn)動銜鐵6與拉力連桿5的一端連在一起，拉力連桿的另一端5與閥桿3在閥桿上的拉力接點(diǎn)8相連接，拉力接點(diǎn)8在擺軸9上并且與擺軸9有一定的距離。
2.如權(quán)利要求1所述的電磁擺式平板閥，其特征在于閥處于開啟和關(guān)閉兩位置時(shí)，拉力連桿5與閥桿3之間的夾角均在90°±20°之內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1和2所述的電磁擺式平板閥，其特征是擺軸9上方閥桿3的頂端，有一平衡塊4。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的電磁擺式平板閥，其特征是閥板2朝向工業(yè)爐爐膛的一面，附有厚度為0.5-5毫米的非黑色隔熱材料層10。
5.如權(quán)利要求1或2所述的電磁擺式平板閥，其特征是住閥桿3與閥體1之間設(shè)有一復(fù)位彈簧13。
6.如權(quán)利要求5所述的電磁擺式平板閥，其特征是閥板2朝向工業(yè)爐爐膛的一面，附有厚度為0.5-5毫米厚的非黑色隔熱材料層10。
專利摘要電磁擺式平板閥是一種新型的閥門，安裝在各種工業(yè)爐(如金屬加熱爐、有色金屬熔煉爐、焚燒爐、陶瓷燒結(jié)爐等)與自動燃燒器之間，有效地保護(hù)自動燃燒器不受工業(yè)爐爐膛高溫輻射和對流的過熱損壞。其閥板與閥桿聯(lián)成一體形如鐘擺，用電磁閥的銜鐵驅(qū)動，閥板繞擺軸擺動，行程為銜鐵行程的若干倍，閥門的開關(guān)與自動燃燒器的啟停同步。該閥門結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，維修方便，造價(jià)低，適用范圍廣。
文檔編號F16K3/02GK2225576SQ9521306
公開日1996年4月24日 申請日期1995年6月15日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月15日
發(fā)明者沙次文, 董承康, 周適, 彭燕, 楊愛華, 陶正文, 張貴春 申請人:中國科學(xué)院電工研究所