一種核工業(yè)緊急納潮取水用非能動永磁閥的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種核工業(yè)緊急納潮取水用非能動永磁閥，特別涉及一種適用于核電站的非能動自動取水及各種應急情況下用于輸送氣、液流體的非能動永磁閥。
【背景技術(shù)】
[0002]核電站等大型工業(yè)設(shè)施一般設(shè)有緊急取水冷卻設(shè)施，緊急取水冷卻設(shè)施一般采用電力和人工來控制需要時，緊急供水。但在惡劣的條件下，如地震等情況下，電力和人工卻無法實現(xiàn)打開閥門，將大量冷卻水注入核站需要部位，如2011年日本福島大地震。
[0003]因此，如何解決在失去電力和人工手動完成緊急情況下的閥門開放，將蓄水池中的水注入核站需要冷卻部位，以及各種應急情況下的氣、液流體的輸送成為國內(nèi)外亟待解決關(guān)鍵性問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種核工業(yè)緊急納潮取水用非能動永磁閥。該永磁閥按工況及實際應用要求用有限元進行磁路和結(jié)構(gòu)設(shè)計及驗證，包括法蘭盤、閥門導管、永磁鐵、氣隙、磁軛、軸承、旋轉(zhuǎn)柄、浮球繩索、定位銷、磁閥蓋及密封圈、浮球、磁閥蓋罩和閥門殼體。該永磁閥根據(jù)需要及設(shè)定自動開關(guān)閥門，不需任何動力或人的操作。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
一種核工業(yè)緊急納潮取水用非能動永磁閥，其特征在于:其組成包括:法蘭盤、閥門導管、永磁鐵、氣隙、磁軛、軸承、旋轉(zhuǎn)柄、浮球繩索、定位銷、磁閥蓋及密封圈、浮球、磁閥蓋罩和閥門殼體；
永磁鐵、磁軛和氣隙構(gòu)成磁路系統(tǒng)，磁路系統(tǒng)套在閥門導管上；閥門導管一端設(shè)法蘭盤，另一端是導管密封面；導管密封面與磁閥蓋相鄰，磁閥蓋密封面上有環(huán)形凹槽，凹槽中嵌有環(huán)形橡膠密封圈；
永磁閥包括上下兩層磁系:固定圓盤磁系層和可轉(zhuǎn)動圓盤磁系層，固定圓盤磁系層靠近導管密封面和磁閥蓋側(cè);每層磁系包括4塊以上釹鐵硼永磁鐵，永磁鐵外弧按N、S、N、S磁極分布;永磁鐵的內(nèi)外弧形磁極端兩側(cè)邊有磁軛，即永磁鐵夾在每對弧形磁軛之間;每組相鄰永磁鐵-磁軛的非磁極端頭之間有氣隙，每層磁系之間有氣隙；
可轉(zhuǎn)動圓盤磁系層的環(huán)內(nèi)側(cè)與閥門導管之間嵌有環(huán)型軸承;可轉(zhuǎn)動圓盤磁系層的環(huán)外側(cè)嵌有一個旋轉(zhuǎn)柄和一個定位銷;旋轉(zhuǎn)柄通過浮球繩索連接浮球;永磁閥最外層為316L不銹鋼制成的閥門殼體。
[0006]所述的一種核工業(yè)緊急納潮取水用非能動永磁閥，所述永磁鐵，由強磁場的稀土釹鐵硼磁性材料40N、50N或55N制造。
[0007]所述的一種核工業(yè)緊急納潮取水用非能動永磁閥，所述的永磁鐵，由8塊以上偶數(shù)塊組成兩層磁系，即固定圓盤磁系層和可轉(zhuǎn)動圓盤磁系層，每層磁系的永磁塊數(shù)相同，可轉(zhuǎn)動圓盤磁系層下方設(shè)有軸承。
[0008]所述的一種核工業(yè)緊急納潮取水用非能動永磁閥，所述氣隙，由鋁合金材料制造6010或6061制造。
[0009]所述的一種核工業(yè)緊急納潮取水用非能動永磁閥，所述磁軛由純鐵DT4、Q235或45#鋼制造。
[0010]所述的一種核工業(yè)緊急納潮取水用非能動永磁閥，所述磁閥蓋，由純鐵DT4、Q235或45#鋼制造。
[0011]所述的一種核工業(yè)緊急納潮取水用非能動永磁閥，所述浮球繩索為尼龍繩。
[0012]所述的一種核工業(yè)緊急納潮取水用非能動永磁閥，所述法蘭盤、閥門導管、旋轉(zhuǎn)柄、定位銷、磁閥蓋罩、浮球和閥門殼體，均由316L不銹鋼制造。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點與效果是:
I)通過可轉(zhuǎn)動圓盤磁系對固定圓盤磁系的相對運動實現(xiàn)磁力相加、相減，達到非能動開關(guān)作用，可在失去電力和人工手動完成緊急情況下的閥門開放。
[0014]2)產(chǎn)品制造及使用簡單，使用苛刻工況下的緊急輸送流體及管理。
[0015]3)生產(chǎn)成本低廉，易于工業(yè)化及質(zhì)量穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明永磁閥組件示意圖；
圖2為本發(fā)明永磁閥組件分解示意圖；
圖3為本發(fā)明永磁閥磁閥蓋罩示意圖；
圖4為本發(fā)明永磁閥開關(guān)原理不意圖；
圖5為有限元分析永磁閥磁系的磁感應強度示意圖。圖中(a)為對外不顯磁時(磁閥開放狀態(tài))的磁感應強度;(b)為對外顯磁時(磁閥關(guān)閉狀態(tài))的磁感應強度。
[00? 7]附圖1-3中:1-法蘭盤、2-閥門導管、2a_導管密封面、3_永磁鐵、4_氣隙、5_磁軛、6-軸承、旋轉(zhuǎn)柄、8_浮球繩索、9_定位銷、10-磁閥蓋、1a-磁閥蓋密封圈、11-浮球；12-磁閥至^皿卓。
【具體實施方式】
[0018]科技原理:本產(chǎn)品為永磁鐵多磁系組成，S卩8塊以上偶數(shù)塊永磁鐵體組成了固定圓盤磁系和可轉(zhuǎn)動圓盤磁系兩層磁系，每層的磁系有相鄰的磁鐵的N極和S極交替放置的偶數(shù)塊永磁鐵組成，即按N、S、N、S磁極分布。
[0019]磁力閥關(guān)閉狀態(tài)，上下兩層磁系的永磁體處于磁力相加狀態(tài)，總磁力F關(guān)大于管道中流體壓力F流，使磁閥蓋緊緊地吸在磁盤(導管)密封面上，而阻斷流體運動，
即:F關(guān)〉F流；
磁力閥開放狀態(tài)，上下兩層磁系的永磁體處于磁力相減狀態(tài)，管道中的流體壓力F流大于此時磁力F開，流體壓力推開吸在磁盤上磁閥蓋，而流體流出，
即:F流〉F開。
[0020]磁力的相加減狀態(tài)是旋轉(zhuǎn)柄控制可轉(zhuǎn)動圓盤磁系對固定圓盤磁系相對位置所決定。旋轉(zhuǎn)柄被浮球上或下所轉(zhuǎn)動，浮球上或下有流體位子決定，即用液體場所無液體時空芯的浮球失去浮力，重力將旋轉(zhuǎn)柄向下拉動而使可轉(zhuǎn)動圓盤磁系旋轉(zhuǎn)而改變相對固定圓盤磁系的位子。沒有浮力的浮球自重F球大于總磁力F關(guān)減去流體壓力F流等于F開。此時即打開非能動磁力閥。
[0021]即:F球=F開=F關(guān)~F流
當用液體場所有液體時，液體對浮球產(chǎn)生浮力，總磁力F關(guān)又大于了流體壓力F流，磁系的磁力又將磁閥蓋從磁閥蓋罩(龍頭)中吸到磁盤上，即關(guān)閉了非能動磁力閥。
[0022]8塊永磁體組成的非能動磁力閥的可轉(zhuǎn)動圓盤磁系可旋轉(zhuǎn)90度，10塊永磁體組成的非能動磁力閥的可轉(zhuǎn)動圓盤磁系可旋轉(zhuǎn)72度，12塊60度，依此類推，即可實現(xiàn)非能動永磁閥的開關(guān)。
[0023]磁閥蓋密封面上有環(huán)形凹槽，凹槽中嵌有環(huán)形橡膠密封圈，以實現(xiàn)磁閥蓋密封面與磁系密封面的緊密密封。
[0024]具體磁路設(shè)計是依照磁學原理-環(huán)路、不可交叉、磁路最短及磁阻最小的原則。
[0025]本申請永磁閥結(jié)構(gòu)如附圖1-3所示:
①組件由上下兩層磁系組成(每層四塊釹鐵硼永磁鐵3，其外弧按N、S、N、S磁極分布;靠導管密封面/磁閥蓋側(cè)的磁層為固定圓盤磁系層；另個磁層是可轉(zhuǎn)動圓盤磁系層)。②每層的每塊弧形永磁鐵的內(nèi)外弧端(磁極端)兩側(cè)邊有磁軛5(每塊弧形永磁鐵夾在每對弧形磁軛之間)。③每組相鄰永磁鐵-磁軛的非磁極端頭之間和每層磁系之間有阻磁件/氣隙4。④可轉(zhuǎn)動圓盤磁系層內(nèi)側(cè)與閥門導管2嵌有環(huán)型軸承6 ο⑤永磁鐵、磁軛和阻磁件構(gòu)成磁路系統(tǒng)，其套在閥門導管2上；閥門導管一端有供安裝的法蘭盤I，另一端是導管密封面(盤)2a。⑥與導管密封面相鄰的是磁閥蓋10，其密封面上有環(huán)形凹槽，凹槽中嵌有環(huán)形橡膠密封圈10a。⑦在可轉(zhuǎn)動圓盤磁系層嵌有一個旋轉(zhuǎn)柄7和一個定位銷9。⑧浮球繩索8—端連接著旋轉(zhuǎn)柄7，另一端系著浮球11。⑨最外層為316L不銹鋼制成的閥門殼體。
[0026]附圖4中:
當永磁閥磁極/磁軛處于圖(a)狀態(tài)時，磁力線從永磁N極經(jīng)磁軛和鐵磁性閥蓋(工件)，再回到磁軛進入磁體的S極(兩磁系的磁力相加)。這樣，就能把閥蓋(工件)牢牢地吸在永磁閥的工作極面上，使磁閥緊閉(關(guān)/通路)。
[0027]當磁極處于圖(b)狀態(tài)時(上磁組盤相對下磁組盤旋轉(zhuǎn)90°)，磁力線不到永磁閥的工作極面(閥蓋)，就在永磁閥內(nèi)部組成磁路的閉合回路，幾乎沒有磁力線從永磁閥的工作極面(閥蓋)上出來(兩磁系的磁力相減)，所以對閥蓋不會產(chǎn)生吸力，就能順利實現(xiàn)開閥(開/斷路)。
[0028]實施步驟如下:
1、首先按應用的工況及產(chǎn)品實際要求進行產(chǎn)品設(shè)計及磁路設(shè)計，再根據(jù)磁學原理-環(huán)路、不可交叉、磁路最短及磁阻最小進行磁路設(shè)計及制造。
[0029]I)按實際應用工況，設(shè)計全部材料應滿足要求，同時滿足流體的用量要求，將外海海水取到緊急用水的蓄水池中設(shè)定海水用量，即確定非能動永磁閥尺寸規(guī)格，主要確定流體(閥門)導管2的直徑閥門；導管一端有供安裝的法蘭盤I，另一端是導管密封面(盤)2a;
2)磁路設(shè)計及制造:①根據(jù)流體壓力F流設(shè)定非能動永磁閥磁