本发明属于高压气瓶阀门。 目前高压气瓶上均只安装一个截止阀(或称弯嘴阀、气瓶嘴)。该类阀门只起截止作用,使得瓶气不外漏。阀座上只有一个外接口,内部也只有一个阀口,向瓶内灌气和向瓶外输气均经此阀口和外接口。当阀门截止时,阀腔与外界空气相通,灌气时必然会把阀腔中所残留空气带入高压气瓶,使纯气受到污染。
用气时,从高压气瓶阀门输出的高压气流一般须经减压阀降低压力后才能使用。而减压阀与截止阀在以往是分开的。当减压阀与气瓶嘴连接后,阀腔中必然残留空气。由于有的纯气不允许与空气接触,不可能用气瓶中纯气把这部分空气吹除。这残留空气在打开截止阀向外输气时也将污染输出的纯气甚至造成事故。而且有可能向贮瓶内反扩散造成损失。为此,只能用真空泵抽,才能将这些残留空气在输气前排出。但这样要增加一系列抽真空设备,如真空泵、管道、阀门,真空监测设备以及电源等。又因减压阀中高、低压腔之间的通道很小,要使阀腔中的空气被全部抽净亦是很困难的。这样既要投资购买一系列附件设备,使用又不方便,亦不能满足气体纯度要求。而且目前工业或科研领域要求气体纯度愈来愈高。针对上述问题,很需要设计一种在灌气和输气过程中均能使纯气不被污染、使用安全,并且使截止和减压合为一体,经济又方便的气瓶阀门。
附图1表示高压纯气气瓶截止减压两用阀的正剖面图。
1、阀座
2、阀芯
3、小弹簧
4、上阀口密封圈
5、上阀口螺母
6、垫圈
7、阀芯连杆
8、弹性膜片
9、垫圈
10、定向座盘
11、大弹簧
12、定向压盖
13、阀盖
14、调节螺栓
15、手轮
16、金属垫圈
17、压紧螺母
L、高压接口
R、低压接口
G、气瓶接口
A、下阀口
B、上阀口
C、高压腔
D、低压腔
本发明结构方案的主要特点可参照附图1加以说明。
(一)具有二个外接口。附图1中的L为高压纯气输入接口R为低压纯气的输出接口。
(二)具有上、下两个阀口A、B,阀口材质可以用不锈钢、软合金、硬塑料、硬橡胶或其他材料制成,阀口密封形式可以是平面接触密封或线接触密封或锥面接触密封。
(三)具有一根能双向控制阀口的阀芯2和与它相连的连杆7,其头部形状可以是平板型、针型或锥型的。阀芯及其连杆能沿阀口上下移动,自动对准,以控制两个阀口A、B,当阀口A被截止时,阀口B全开启;反之,阀口A全开时,阀口B截止。亦可使两个阀口同时开启(均非全开)。
(四)具有高压腔C、低压腔D及弹性膜片8(弹性膜片可用不锈钢、磷青铜、橡胶或其他弹性材料制成),低压腔在弹性膜片与高压腔之间。
本发明与现有高压气瓶阀门对比有下述优点:
1、在灌气和用气过程中能有效防止纯气污染,并保证安全使用。
2、如附图1所示除能完成截止阀作用外,由于存在低压腔D、高压腔C及弹性膜片8使本阀门还有减压和恒压的功能。使截止和减压集为一体,只要一次操作即能实现截止和减压双重作用,能简化操作并有利于防止气体污染。
3、如气体属一般气体(气瓶内),对气体纯度无要求时,只需将本阀左边L接口用安全螺帽封闭,本阀只需一个外接口R就够了。亦有截止与减压的双重功能。
4、本阀门外形结构尺寸适用于现行所有标准高压气瓶,有利广泛推广应用。
工作实施例,参照附图1:
1、灌气(以灌高纯氮N2为例):
系统装置由高压气瓶、本发明阀门、高压表和高纯气体增压泵组成。
操作步骤:
(1)由不锈钢管或紫铜管将装在气瓶上的本阀门和输入L与被灌高纯气体的压缩泵相连接;
(2)由压缩泵输送高压气,这时本阀门下阀口A关闭,纯气从输出口R吹出;使高压腔C及低压腔D中的残留空气去除;
(3)数分钟后,待腔中残余空气吹净后,将阀门的手轮逆时对旋动,使下阀口A开启,并同时使上阀口B截止;高纯气体即被全部灌入高纯气瓶内;
(4)利用压缩泵增压,直至额定的装瓶压力为止;
(5)将阀门手轮顺时针旋动,下阀口A截止,上阀口B打开,由高纯气泵来的高纯气从R口输出;
(6)停止高压气泵;
(7)为安全计,输入口L处拧上安全螺帽。
整个操作过程中,下阀口A始终在高纯气的包围中进行启闭,这样可防可防止高纯气体在灌瓶时被大气污染。
2、使用瓶气(气体不能接触空气的情况,例SiH4。)
操作步骤:
(1)关闭通向工作系统的阀门;
(2)打开通向安全排放场所(例如水封池)地阀门;
(3)打开保护气瓶阀,使高纯保护气体流经连接管进入本阀门的接口L;
(4)由接入口L流入的保护气体经过本阀门中的C腔、D腔从右侧R口输出,进入安全排放场所;
(5)几分钟后关闭保护气瓶阀;
(6)将本阀门的手轮向反时针方向旋动,使下阀口A与上阀口B同时打开,工作气体(即瓶内纯贮气)即从本阀门的下阀口A经C腔、D腔减压后,由输出口R输出,送往安全排放场所;
(7)关闭通向安全排放场所和打开通向工作系统的阀门,减压后的工作气体即在保持纯净的条件下被送往工作系统;
(8)需要停止输气时,首先将通向工作系统阀门关闭;
(9)使工作气体通向安全排放场所;
(10)将本阀门的手轮顺时针旋动,关闭下阀口A,工作气体即被截止;
(11)将保护纯气送入到本阀门中,把阀腔中残存的工作气体通向安全排放场所;
(12)吹洗数分钟后,关闭通向安全排放场所阀门,然后关闭保护气瓶阀门;
(13)使系统保持正压,可防止外界气体进入阀腔,以备下次重新工作时立即可供气使用,不必再进行上述防污染步骤。