CN112943975A - 制氧用电动换向控制阀及控制方法 - Google Patents

制氧用电动换向控制阀及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了制氧用电动换向控制阀及控制方法，制氧用电动换向控制阀包括阀座，密封机构,齿轮驱动机构.所述阀座共分为四个密封腔体,其中两个个公共腔,一个真空腔,一个压力腔.所述密封机构由导轨，齿条，密封座，密封圈组成，所述齿轮驱动机构由一个主动轮，两个从动轮组件组成，主动轮通过键与驱动电机连接；所述齿轮驱动机构的从动轮组件在主动轮驱动下做相反方向的旋转运动，从而驱动所述密封机构的齿条做相反方向的直线运动。所述密封机构的密封座与齿条连接，随着齿条做不同方向的直线运动，实现压力腔/真空腔与不同的公共腔连通，从而实现控制阀工作状态的转换，交换输出真空与压力。

Description

制氧用电动换向控制阀及控制方法
技术领域
本发明涉及制氧设备技术领域，具体涉及制氧用电动换向控制阀及控制方法。
背景技术
分子筛制氧是指在常温下利用分子筛的吸附特性，从空气中分离制取氧气.在此过程中，通常需要交替地向吸附塔输送空气及抽取真空，这需要通过控制阀来实现转换操作。现有技术中多采用多个两通控制阀组合使用，利用PLC控制程序来控制阀门动作，其结构复杂，控制繁琐。
发明内容
本发明的目的在于提供制氧用电动换向控制阀，不仅能够快速平稳的实现换向，且结构简单易操作。
此外，本发明还提供上述电动换向控制阀的控制阀方法。
本发明通过下述技术方案实现：
制氧用电动换向控制阀，包括阀体、密封机构和齿轮驱动机构；
所述阀体内设置有第一公共腔、第二公共腔、真空腔和压力腔，所述真空腔与第一公共腔、第二公共腔之间分别通过第一连通口、第二连通口连通，所述压力腔与第一公共腔、第二公共腔之间分别通过第三连通口、第四连通口连通，所述第一公共腔上设置有气体进排口，所述第二公共腔上设置有吸附塔连接口，所述真空腔上设置有风机进口连接口，所述压力腔上设置有风机出口连接口；
所述密封机构包括密封座、导轨和齿条，所述密封座安装在齿条上，所述齿条由齿轮驱动机构驱动实现直线传动，所述齿条滑动设置在导轨内，在齿轮驱动机构驱动下，置于真空腔和压力腔内的齿条做相反方向运动，通过密封座的直线运动实现真空腔与第一公共腔连通或真空腔与第二公共腔连通，通过密封座的直线运动实现压力腔与第一公共腔连通或压力腔与第二公共腔连通。即：
所述真空腔和压力腔内均设置有密封机构，所述真空腔内的密封座用于密封第一连通口或第二连通口，通过切换密封座与第一连通口或第二连通口之间的密封实现真空腔与第一公共腔连通或真空腔与第二公共腔连通，所述压力腔内的密封座)用于密封第三连通口或第四连通口，通过切换密封座与第三连通口或第四连通口之间的密封实现压力腔与第一公共腔连通或压力腔与第二公共腔连通。
本发明的工作原理如下：
通过齿轮驱动机构驱动分别置于真空腔和压力腔内的齿条做方向相反的直线运动，进而带动密封座做相反方向的直线运动，通过切换齿轮驱动机构的正反转实现阀门的换向切换。
本发明采用密封机构和齿轮驱动机构就能实现阀门快速平稳的实现换向，直接利用PLC控制程序来控制齿轮驱动机构即可，相比现有利用PLC控制的阀门，结构简单易操作。
进一步地，第一公共腔和第二公共腔呈对称设置，所述真空腔和压力腔平行设置在第一公共腔和第二公共腔之间，所述真空腔的两端分别通过第一连通口、第二连通口与第一公共腔和第二公共腔连通，所述压力腔的两端分别通过第三连通口、第四连通口与第一公共腔和第二公共腔连通。
进一步地，真空腔和压力腔的底部分别设置有第一安装腔和第二安装腔，所述第一安装腔和第二安装腔的长度分别大于真空腔和压力腔的长度，所述第一安装腔和第二安装腔用于安装轨和齿条。
即第一安装腔和第二安装腔凸出于真空腔和压力腔的部分分别置于第一公共腔和第二公共腔下方
设计是可以将密封座安装在齿条的中部，由于要实现密封座与连通口配合，需要设计更长的齿条容纳腔，本发明设计的第一安装腔和第二安装腔能够满足通过一个齿条就能实现一个密封座分别与两端的连通孔配合。
本发明的第一安装腔和第二安装腔的设置，不仅能够实现一个齿条就能实现一个密封座分别与两端的连通孔配合，且进一步简化了结构。
进一步地，密封座的底部设置有安装块，所述安装块与齿条连接，所述真空腔和压力腔的底部均设置有与安装块配合的条形槽。
进一步地，密封座的侧壁上设置有密封圈。
所述密封座优选为圆形板，所述密封圈优选为o形圈，所述密封座的侧壁具体是指密封座的侧壁与连通孔配合的一侧。
进一步地，齿轮驱动机构包括主动轮、从动轮组件和电机；
所述主动轮与电机之间通过键连接，所述从动轮组件包括上从动轮和下从动轮，所述上从动轮和下从动轮通过连接轴连接，所述上从动轮和下从动轮分别与主动轮和齿条啮合。
进一步地，主动轮和电机均设置有一个，所述从动轮组件设置有两个，两个从动轮组件沿主动轮中心平面成对称布置，当电机转动时，从动轮组件驱动置于真空腔和压力腔内的齿条做相反方向运动。
本发明通过对阀门的整体结构设计，不仅结构简单紧凑，且进通过一个电机、一个主动轮和两个从动轮组件就能实现两种不同工作状态的切换，实现控制阀工作状态的转换，交换输出真空与压力。
进一步地，密封座上安装有位置检测传感器，所述位置检测传感器与用于驱动齿轮驱动机构的控制器电连接，用于控制电机启停，从而控制密封座位置精度。
进一步地，气体进排口、吸附塔连接口、风机进口连接口和风机出口连接口分别设置在第一公共腔、第二公共腔、真空腔和压力腔的侧壁。
基于上述制氧用电动换向控制阀的控制方法，通过齿轮驱动机构控制密封座的位置实现两种两个工作状态的切换：
第一工作状态：齿轮驱动机构驱动真空腔内的密封座与第二连通口密封，实现真空腔与第一公共腔连通、真空腔与第二公共腔关闭，齿轮驱动机构驱动压力腔内的密封座第三连通口密封，实现压力腔与第二公共腔连通，压力腔与第一公共腔关闭，此时，真空腔与压力腔通过风机连通形成气路通路，气体在风机作用下被吸入吸附塔；
第二工作状态：齿轮驱动机构驱动真空腔内的密封座与第一连通口密封，实现真空腔与第一公共腔关闭、真空腔与第二公共腔连通，齿轮驱动机构驱动压力腔内的密封座第四连通口密封，实现压力腔与第二公共腔关闭，压力腔与第一公共腔连通，此时，真空腔与压力腔通过风机连通形成气路通路，气体在风机作用下从吸附塔中排出。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明采用密封机构和齿轮驱动机构就能实现阀门快速平稳的实现换向，直接利用PLC控制程序来控制齿轮驱动机构即可，相比现有利用PLC控制的阀门，结构简单易操作。
2、本发明通过对阀门的整体结构设计，不仅结构简单紧凑，且仅仅通过一个电机、一个主动轮和两个从动轮组件就能实现两种不同工作状态的切换，实现控制阀工作状态的转换，交换输出真空与压力。
3、本发明的齿轮齿条传动具有传动精度高，承载能力大，传动速度快，可以使控制阀控制精准，换向快速平稳。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为电动换向控制阀的整体的结构示意图；
图2为电动换向控制阀的局部剖视图；
图3为电动换向控制阀的剖面图；
图4为阀体内腔剖面结构示意图；
图5为电动换向控制阀处于第一工作状态剖面结构示意图
图6为电动换向控制阀处于第二工作状态剖面结构示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
10-阀体；11-密封机构；12-齿轮驱动机构；101-气体进排口；102-吸附塔连接口；103-风机进口连接口；104-风机出口连接口；105-第一公共腔；106-第二公共腔；107-真空腔；108-压力腔；109-第一安装腔；110-第二安装腔；111-密封座；112-密封圈；113-导轨；114-齿条；115-位置检测传感器；121-主动轮；122-从动轮组件；123-电机。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1：
如图1-图6所示，制氧用电动换向控制阀，包括阀体10、密封机构11和齿轮驱动机构12；
所述阀体10内设置有第一公共腔105、第二公共腔106、真空腔107和压力腔108，所述真空腔107与第一公共腔105、第二公共腔106之间分别通过第一连通口、第二连通口连通，所述压力腔108与第一公共腔105、第二公共腔106之间分别通过第三连通口、第四连通口连通，所述第一公共腔105上设置有气体进排口101，所述第二公共腔106上设置有吸附塔连接口102，所述真空腔107上设置有风机进口连接口103，所述压力腔108上设置有风机出口连接口104；
所述密封机构11包括密封座111、导轨113和齿条114，所述密封座111安装在齿条114上，所述齿条114由齿轮驱动机构12驱动实现直线传动，所述齿条114滑动设置在导轨113内，在齿轮驱动机构12驱动下，置于真空腔107和压力腔108内的齿条114做相反方向运动，通过密封座111的直线运动实现真空腔107与第一公共腔105连通或真空腔107与第二公共腔106连通，通过密封座111的直线运动实现压力腔108与第一公共腔105连通或压力腔108与第二公共腔106连通，即：
所述真空腔107和压力腔108内均设置有密封机构11，所述真空腔107内的密封座111用于密封第一连通口或第二连通口，通过切换密封座111与第一连通口或第二连通口之间的密封实现真空腔107与第一公共腔105连通或真空腔107与第二公共腔106连通，所述压力腔108内的密封座111用于密封第三连通口或第四连通口，通过切换密封座111与第三连通口或第四连通口之间的密封实现压力腔108与第一公共腔105连通或压力腔108与第二公共腔106连通。
在本实施例中，所述齿轮驱动机构12包括主动轮121、从动轮组件122和电机123；
所述主动轮121与电机123之间通过键连接，所述从动轮组件122包括上从动轮和下从动轮，所述上从动轮和下从动轮通过连接轴连接，所述上从动轮和下从动轮分别与主动轮121和齿条114啮合。
在本实施例中，所述气体进排口101、吸附塔连接口102、风机进口连接口103和风机出口连接口104分别设置在第一公共腔105、第二公共腔106、真空腔107和压力腔108的侧壁。
在本实施例中，电机123设置在阀体10的顶部，所述主动轮121和上从动轮液设置在阀体10的顶部连接轴穿过，所述下从动轮、齿条114和导轨113设置在空腔107和压力腔108底部，所述导轨113通过螺钉固定在空腔107和压力腔108底部。
本实施例通过齿轮驱动机构12控制密封座111的位置实现两种两个工作状态的切换：
第一工作状态：齿轮驱动机构12驱动真空腔107内的密封座111与第二连通口密封，实现真空腔107与第一公共腔105连通、真空腔107与第二公共腔106关闭，齿轮驱动机构12驱动压力腔108内的密封座111第三连通口密封，实现压力腔108与第二公共腔106连通，压力腔108与第一公共腔105关闭，此时，真空腔107与压力腔108通过风机连通形成气路通路，气体在风机作用下被吸入吸附塔，如图5所示；
第二工作状态：齿轮驱动机构12驱动真空腔107内的密封座111与第一连通口密封，实现真空腔107与第一公共腔105关闭、真空腔107与第二公共腔106连通，齿轮驱动机构12驱动压力腔108内的密封座111第四连通口密封，实现压力腔108与第二公共腔106关闭，压力腔108与第一公共腔105连通，此时，真空腔与压力腔107通过风机连通形成气路通路，气体在风机作用下从吸附塔中排出，如图6所示。
实施例2：
如图1-图6所示，本实施例基于实施例1，
在本实施例中，所述第一公共腔105和第二公共腔106呈对称设置，所述真空腔107和压力腔108平行设置在第一公共腔105和第二公共腔106之间，所述真空腔107的两端分别通过第一连通口、第二连通口与第一公共腔105和第二公共腔106连通，所述压力腔108的两端分别通过第三连通口、第四连通口与第一公共腔105和第二公共腔106连通；所述真空腔107和压力腔108的底部分别设置有第一安装腔109和第二安装腔110，所述第一安装腔109和第二安装腔110的长度分别大于真空腔107和压力腔108的长度，所述第一安装腔109和第二安装腔110用于安装轨113和齿条114；所述密封座111的底部设置有安装块，所述安装块与齿条114连接，所述真空腔107和压力腔108的底部均设置有与安装块配合的条形槽。
所述主动轮121和电机123均设置有一个，所述从动轮组件122设置有两个，两个从动轮组件122沿主动轮121中心平面成对称布置，当电机123转动时，从动轮组件122驱动置于真空腔107和压力腔108内的齿条114做相反方向运动。
实施例3：
如图1-图6所示，本实施例基于实施例1或实施例2，所述密封座111的侧壁上设置有密封圈112；所述密封座111上安装有位置检测传感器115，所述位置检测传感器115与用于驱动齿轮驱动机构12的控制器电连接。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.制氧用电动换向控制阀，其特征在于，包括阀体(10)、密封机构(11)和齿轮驱动机构(12)；
所述阀体(10)内设置有第一公共腔(105)、第二公共腔(106)、真空腔(107)和压力腔(108)，所述真空腔(107)与第一公共腔(105)、第二公共腔(106)之间分别通过第一连通口、第二连通口连通，所述压力腔(108)与第一公共腔(105)、第二公共腔(106)之间分别通过第三连通口、第四连通口连通，所述第一公共腔(105)上设置有气体进排口(101)，所述第二公共腔(106)上设置有吸附塔连接口(102)，所述真空腔(107)上设置有风机进口连接口(103)，所述压力腔(108)上设置有风机出口连接口(104)；
所述密封机构(11)包括密封座(111)、导轨(113)和齿条(114)，所述密封座(111)安装在齿条(114)上，所述齿条(114)由齿轮驱动机构(12)驱动实现直线传动，所述齿条(114)滑动设置在导轨(113)内，在齿轮驱动机构(12)驱动下，置于真空腔(107)和压力腔(108)内的齿条(114)做相反方向运动，通过密封座(111)的直线运动实现真空腔(107)与第一公共腔(105)连通或真空腔(107)与第二公共腔(106)连通，通过密封座(111)的直线运动实现压力腔(108)与第一公共腔(105)连通或压力腔(108)与第二公共腔(106)连通。
2.根据权利要求1所述的制氧用电动换向控制阀，其特征在于，所述第一公共腔(105)和第二公共腔(106)呈对称设置，所述真空腔(107)和压力腔(108)平行设置在第一公共腔(105)和第二公共腔(106)之间，所述真空腔(107)的两端分别通过第一连通口、第二连通口与第一公共腔(105)和第二公共腔(106)连通，所述压力腔(108)的两端分别通过第三连通口、第四连通口与第一公共腔(105)和第二公共腔(106)连通。
3.根据权利要求2所述的制氧用电动换向控制阀，其特征在于，所述真空腔(107)和压力腔(108)的底部分别设置有第一安装腔(109)和第二安装腔(110)，所述第一安装腔(109)和第二安装腔(110)的长度分别大于真空腔(107)和压力腔(108)的长度，所述第一安装腔(109)和第二安装腔(110)用于安装轨(113)和齿条(114)。
4.根据权利要求3所述的制氧用电动换向控制阀，其特征在于，所述密封座(111)的底部设置有安装块，所述安装块与齿条(114)连接，所述真空腔(107)和压力腔(108)的底部均设置有与安装块配合的条形槽。
5.根据权利要求1所述的制氧用电动换向控制阀，其特征在于，所述密封座(111)的侧壁上设置有密封圈(112)。
6.根据权利要求1所述的制氧用电动换向控制阀，其特征在于，所述齿轮驱动机构(12)包括主动轮(121)、从动轮组件(122)和电机(123)；
所述主动轮(121)与电机(123)之间通过键连接，所述从动轮组件(122)包括上从动轮和下从动轮，所述上从动轮和下从动轮通过连接轴连接，所述上从动轮和下从动轮分别与主动轮(121)和齿条(114)啮合。
7.根据权利要求6所述的制氧用电动换向控制阀，其特征在于，所述主动轮(121)和电机(123)均设置有一个，所述从动轮组件(122)设置有两个，两个从动轮组件(122)沿主动轮(121)中心平面成对称布置，当电机(123)转动时，从动轮组件(122)驱动置于真空腔(107)和压力腔(108)内的齿条(114)做相反方向运动。
8.根据权利要求1所述的制氧用电动换向控制阀，其特征在于，所述密封座(111)上安装有位置检测传感器(115)，所述位置检测传感器(115)与用于驱动齿轮驱动机构(12)的控制器电连接。
9.根据权利要求1所述的制氧用电动换向控制阀，其特征在于，所述气体进排口(101)、吸附塔连接口(102)、风机进口连接口(103)和风机出口连接口(104)分别设置在第一公共腔(105)、第二公共腔(106)、真空腔(107)和压力腔(108)的侧壁。
10.基于权利要求1-9任一项所述的制氧用电动换向控制阀的控制方法，其特征在于，通过齿轮驱动机构(12)控制密封座(111)的位置实现两种两个工作状态的切换：
第一工作状态：齿轮驱动机构(12)驱动真空腔(107)内的密封座(111)与第二连通口密封，实现真空腔(107)与第一公共腔(105)连通、真空腔(107)与第二公共腔(106)关闭，齿轮驱动机构(12)驱动压力腔(108)内的密封座(111)第三连通口密封，实现压力腔(108)与第二公共腔(106)连通，压力腔(108)与第一公共腔(105)关闭，此时，真空腔(107)与压力腔(108)通过风机连通形成气路通路，气体在风机作用下被吸入吸附塔；
第二工作状态：齿轮驱动机构(12)驱动真空腔(107)内的密封座(111)与第一连通口密封，实现真空腔(107)与第一公共腔(105)关闭、真空腔(107)与第二公共腔(106)连通，齿轮驱动机构(12)驱动压力腔(108)内的密封座(111)第四连通口密封，实现压力腔(108)与第二公共腔(106)关闭，压力腔(108)与第一公共腔(105)连通，此时，真空腔与压力腔(107)通过风机连通形成气路通路，气体在风机作用下从吸附塔中排出。
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Citations (8)

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