一種高壓大口徑礦用消防電爆閥的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種適用于煤礦消防、瓦斯抑爆系統(tǒng)以及其它各類消防系統(tǒng)的關鍵控制組件——高壓大口徑礦用消防電爆閥，由殼體、閥芯、壓緊螺母、活塞、鎖緊螺母、螺帽及電爆管等組成。本實用新型礦用消防電爆閥口徑大(DN40)，具有啟動響應速度快，響應時間約為5ms，可靠性高，能夠滿足長期帶壓(PN10.0MPa)存儲，安全性高；同時，產(chǎn)品結構簡單，加工、裝配工藝性好，適用于電爆閥批量生產(chǎn)。該礦用消防電爆閥可以用于煤礦消防、瓦斯抑爆系統(tǒng)以及其它各類消防系統(tǒng)。
【專利說明】
一種高壓大口徑礦用消防電爆閥
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種適用于煤礦消防、瓦斯抑爆系統(tǒng)以及其它各類消防系統(tǒng)的高壓大口徑消防電爆閥，是消防、抑爆系統(tǒng)設備上關鍵的組合件，要求能夠快速、可靠的打開，確保消防抑爆系統(tǒng)在關鍵時刻起作用。
【背景技術】
[0002]瓦斯已成為威脅煤礦安全的第一殺手，煤礦重特大事故絕大多數(shù)是瓦斯事故，在瓦斯防治工作中關鍵是技術裝備水平和由此產(chǎn)生的防災、抗災能力。目前，瓦斯主動阻燃抑爆防火系統(tǒng)已成為防治瓦斯災害的一種先進手段，并將逐漸代替目前國內各煤礦上普遍使用的被動隔爆系統(tǒng)。
[0003]礦用消防電爆閥就是為該礦井消防、抑爆系統(tǒng)所研制的產(chǎn)品，可用于煤礦消防、瓦斯抑爆系統(tǒng)以及其它各類消防系統(tǒng)設備。該電爆閥是消防設備上關鍵的組合件，要求能夠快速、可靠的打開，確保消防抑爆系統(tǒng)在關鍵時刻起作用。當?shù)V井發(fā)生瓦斯爆炸燃燒時，消防系統(tǒng)迅速探測到瓦斯燃燒火苗，啟動電爆閥瞬間打開，將氣瓶內高壓氮氣與滅火粉混合氣體噴出，形成物理屏障，阻斷瓦斯爆炸傳播鏈，避免瓦斯爆炸事故或阻隔事故進一步擴大，保障井下工作人員的人身安全和煤礦財產(chǎn)安全。
[0004]目前的煤礦瓦斯主動阻燃抑爆防火系統(tǒng)所采用的高速開關閥門一般為電動驅動方式，口徑相對較小，密封性可靠性不高，響應時間慢，響應時間約為1ms左右。

【發(fā)明內容】

[0005]為了滿足礦井消防抑爆系統(tǒng)的快速啟動、響應需求，本實用新型根據(jù)快響應、高可靠性啟動閥門特點的設計要求，采用了雙電爆管的電爆驅動方案，既能夠滿足快速啟動要求，又確保閥門電爆啟動的可靠性。
[0006]本實用新型的技術解決方案是:
[0007]—種高壓大口徑礦用消防電爆閥，包括殼體1、閥芯2、電爆管7、介質出口及介質入口，其特殊之處在于:
[0008]所述礦用消防電爆閥還包括壓緊螺母3、活塞4及鎖緊螺母5，
[0009]所述殼體I沿長度方向依次設置有相連接的壓緊螺母安裝孔、閥芯一段安裝孔、閥芯二段安裝孔、閥芯三段安裝孔、閥芯四段安裝孔和閥芯五段安裝孔，
[0010]所述閥芯沿長度方向包括閥芯一段21、閥芯二段22、閥芯三段23、閥芯四段24和閥芯五段25，所述閥芯一段21由端面向內設置有介質腔26，所述介質腔26的腔壁靠近閥芯二段處設置有缺口 27，所述閥芯一段21、閥芯二段22、閥芯三段23、閥芯四段24和閥芯五段25的直徑依次變小且相鄰兩段之間通過圓錐面28過渡，
[0011]所述閥芯2從壓緊螺母安裝孔處放入殼體I，其中閥芯一段21位于閥芯一段安裝孔內且與殼體I之間密封，閥芯二段22位于閥芯二段安裝孔內，閥芯三段23位于閥芯三段安裝孔內，閥芯四段24位于閥芯四段安裝孔內，閥芯五段25位于閥芯五段安裝孔內；
[0012]所述介質入口沿鎖緊螺母的軸向開設且與介質腔26相通，在閥芯2裝入殼體后，所述壓緊螺母3位于壓緊螺母安裝孔處與殼體螺紋連接，用于將閥芯2安裝到位；
[0013]在壓緊螺母3裝入后，所述活塞4套裝在閥芯四段24上且與殼體I之間密封;所述閥芯四段安裝孔的直徑大于閥芯三段安裝孔，所述活塞與閥芯三段的端面之間形成了電爆容腔71，
[0014]在活塞裝入后，鎖緊螺母5與閥芯五段25螺紋連接用于鎖緊活塞4，
[0015]所述電爆管7的數(shù)量為2個，2個電爆管對稱分布在閥芯四段24與閥芯三段23之間的殼體壁上，電爆管7的出口與電爆容腔71相通；
[0016]所述介質出口為多個，圓周設置在閥芯二段安裝孔29所對應的殼體壁處；
[0017]以上為本實用新型的基本結構，基于該基本結構，本實用新型還做處以下優(yōu)化限定:
[0018]本實用新型的缺口27為圓周設置的齒形缺口。齒形缺口拉斷方式具有結構整齊、無結構變形、無切肩等特點；同時在電爆閥帶壓貯存狀態(tài)下，受力均勻，不存在應力集中現(xiàn)象，確保電爆閥的長期帶壓貯存的安全、可靠性。
[0019]進一步的，本實用新型的述活塞4靠近閥芯三段23的一端的端面設置有倒角41。
[0020]再進一步的，本實用新型的閥芯三段23靠近閥芯二段22的一端所對應的殼體I處設置有與閥芯三段23和閥芯二段22之間的圓錐面28相適配實現(xiàn)閥芯二段22定位的殼體圓錐面8。
[0021]再進一步的，本實用新型的閥芯三段23和閥芯二段22之間的圓錐面的錐角α不大于45度，且比殼體圓錐面8的錐面角度小約5度。
[0022]再進一步的，本實用新型的礦用消防電爆閥還包括螺帽6，所述螺帽6與閥芯五段25所對應的殼體I外壁螺紋連接，所述螺帽6與殼體五段25之間留有活塞4運動距離。
[0023]再進一步的，本實用新型的電爆管7與殼體I之間采用墊片密封，所述電爆管與殼體接縫處涂有阻燃密封膠30，在電爆管電纜插頭插座連接部位纏繞有多層阻燃滌絲帶31。
[0024]再進一步的，本實用新型的閥芯二段安裝孔29的直徑大于閥芯二段22的直徑。該結構能夠確保電爆閥電爆啟動后，內腔流道的流通面積足夠大，以至不會節(jié)流產(chǎn)生損失，滿足滅火氣體快速噴射需求。
[0025]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，優(yōu)點是:
[0026]I)本實用新型采用兩個大藥量的雙電爆管驅動方案，能夠保證大口徑電爆閥拉斷缺口所需求的拉斷作用力，既起到冗余作用，又提高閥芯電爆拉斷的可靠性。電爆管采用徑向對稱布置，能夠有效減小電爆容腔體積，且能夠與電爆安全系數(shù)匹配，同時，能夠保證電爆時爆壓容腔內壓力分別的均勻性，確保電爆閥能夠可靠起爆、閥芯運動靈活工作；閥芯切斷部位采用襯套拉斷式結構設計形式，具有薄壁拉斷處結構整齊、無結構變形、無切肩的特點，入口壓力與閥芯為正向作用形式，在電爆切破襯套薄壁后，可以充分利用工作介質壓力將活塞推到最大限位行程位置，適用于大通徑、大行程的電爆閥結構設計。
[0027]2)本實用新型安裝簡單，組裝方便。
[0028]3)閥芯與殼體之間采用錐面楔緊設計結構，閥芯在電爆拉斷后，運動撞擊至殼體楔緊錐面，防止閥芯撞擊反彈，保證閥芯開啟的可靠性。
[0029]4)電爆管安全防護設計措施，在電爆閥的活塞運動末端增加了一個保護螺帽，并增設一道密封圈，以防電爆時活塞上O形橡膠圈密封不嚴而起到冗余密封作用;在擰緊電爆管時，電爆管與閥體螺紋接縫處再抹上多層阻燃型單組分室溫硫化硅橡膠密封劑，電爆管電纜插頭與插座接上后，在其連接部位纏繞上多層阻燃滌絲帶，保證電爆管電爆時的密封、安全性。
[0030]5)本實用新型爆閥市場前景廣闊，需求量大，不僅可以應用于煤礦消防、抑爆系統(tǒng)，也可以廣泛應用于各類具有要求響應快的消防設備系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0031]圖1是本實用新型的電爆閥結構示意圖；
[0032]圖2是本實用新型的閥芯斷口型面結構示意圖；
[0033]圖3是本實用新型的電爆管與電爆容腔結構示意圖；
[0034]圖4是本實用新型的電爆管連接防護措施示意圖。
[0035]其中附圖標記為:1_殼體、2-閥芯、3-壓緊螺母、4-活塞、5-鎖緊螺母、6-螺帽、7-電爆管、21-閥芯一段、22-閥芯二段、23-閥芯三段、24-閥芯四段、25-閥芯五段、26-介質腔、27-缺口、28-圓錐面、29-閥芯二段安裝孔、30-阻燃密封膠、31-阻燃滌絲帶、32-電纜插頭。
【具體實施方式】
[0036]如圖1所示，為本實用新型的消防電爆閥，由殼體1、閥芯2、壓緊螺母3、活塞4、鎖緊螺母5、螺帽6、電爆管7以及O形橡膠密封圈等主要零組件組成。該電爆閥結構簡單、可靠，響應速度高，密封性、安全性好。另外，加工、裝配工藝性好，可適用于批量生產(chǎn)。
[0037]電爆閥采用雙電爆管驅動冗余設計方案，雙電爆管為徑向對稱布置，確保爆壓容腔壓力分布均勻，并提高閥門電爆啟動的可靠性。閥芯切斷部位采用襯套拉斷式結構設計形式，裝入殼體內后，左端用壓緊螺母壓緊，然后將活塞從閥芯右端轉入，并用鎖緊螺母固定住活塞，保證閥芯與殼體之間相對位置裝配到位，保證爆壓容腔尺寸達到設計要求。入口壓力正向作用于閥芯，在電爆切破閥芯襯套薄壁后，可以充分利用工作介質壓力將活塞推到最大限位行程位置。閥芯與殼體之間采用錐面楔緊設計結構，殼體錐角比閥芯錐角大約5°，保證閥芯能夠可靠運動楔入殼體內，防止閥芯撞擊反彈。電爆閥活塞尾端腔體增設螺帽，并與殼體之間增加O形密封圈進行冗余密封，防止電爆管電爆后的燃氣泄漏到外面，進一步提尚了電爆閥的安全性。
[0038]圖2所示為本實用新型的閥芯結構示意圖。閥芯斷面結構采用全周齒形缺口設計結構形式，缺口部位的剩余厚度X既要考慮在入口壓力作用下，缺口部位應變處于彈性變形范圍內，以滿足電爆閥長期帶壓貯存狀態(tài)下的安全、可靠性；同時，又要求電爆管在爆壓容腔內的電爆壓力有足夠安全余量拉斷閥芯。該缺口加工剩余厚度，能夠消除電爆閥在入口壓力長期受拉引起的蠕變、疲勞所帶來的影響，滿足電爆閥的長期帶壓工作狀態(tài)需求，以確保電爆閥工作的安全、可靠性。
[0039]閥芯楔緊錐角α不大于45度，且比殼體楔緊錐面角度小約5度，確保閥芯運動后能夠可靠楔緊殼體。
[0040]圖3為本實用新型電爆管與電爆容腔結構示意圖，兩電爆管為徑向對稱布置，電爆容腔軸向尺寸H應不能超過設計值，保證容腔體積不能過大，同時，H值也不能太小，需保證徑向環(huán)形當量流通面積足夠大，確保電爆時燃氣流動順暢；另外，活塞內側端倒角過渡，對電爆燃氣起到導流效果。H值最終通過與電爆管性能參數(shù)匹配計算確定，確保電爆拉斷閥芯安全系數(shù)滿足要求，從而能夠實現(xiàn)電爆閥可靠啟動。
[0041]圖4為本實用新型電爆管與殼體連接防護措施示意圖，電爆管與殼體之間采用墊片密封的同時，對電爆管與殼體接縫處再抹上多層阻燃型單組分室溫硫化硅橡膠密封劑，電爆管電纜插頭與插座接上后，在其連接部位纏繞上多層阻燃滌絲帶，從而確保電爆管電爆時連接處的密封可靠性與安全性。
[0042]電爆閥的動態(tài)作用過程:使用時，介質從鎖緊螺母的軸向介質入口處進入閥芯一段21的介質腔26，電爆管啟動，燃氣進入電爆容腔71，推動活塞向后運動，活塞的運動使給閥芯2施加了向后的拉力，閥芯2在拉力的作用下從缺口處拉斷，介質腔與介質出口之間形成通路，閥芯2拉斷部分在介質入口壓力的作用下被推到殼體圓錐面8處。
【主權項】
1.一種高壓大口徑礦用消防電爆閥，包括殼體(I)、閥芯(2)、電爆管(7)、介質出口及介質入口，其特征在于: 所述礦用消防電爆閥還包括壓緊螺母(3)、活塞(4)及鎖緊螺母(5)， 所述殼體(I)沿長度方向依次設置有相連接的壓緊螺母安裝孔、閥芯一段安裝孔、閥芯二段安裝孔、閥芯三段安裝孔、閥芯四段安裝孔和閥芯五段安裝孔， 所述閥芯沿長度方向包括閥芯一段(21)、閥芯二段(22)、閥芯三段(23)、閥芯四段(24)和閥芯五段(25)，所述閥芯一段(21)由端面向內設置有介質腔(26)，所述介質腔(26)的腔壁靠近閥芯二段處設置有缺口( 27)，所述閥芯一段(21)、閥芯二段(22)、閥芯三段(23)、閥芯四段(24)和閥芯五段(25)的直徑依次變小且相鄰兩段之間通過圓錐面(28)過渡， 所述閥芯(2)從壓緊螺母安裝孔處放入殼體(I)，其中閥芯一段(21)位于閥芯一段安裝孔內且與殼體(I)之間密封，閥芯二段(22)位于閥芯二段安裝孔內，閥芯三段(23)位于閥芯三段安裝孔內，閥芯四段(24)位于閥芯四段安裝孔內，閥芯五段(25)位于閥芯五段安裝孔內； 所述介質入口沿鎖緊螺母的軸向開設且與介質腔(26)相通，在閥芯(2)裝入殼體后，所述壓緊螺母(3)位于壓緊螺母安裝孔處與殼體螺紋連接，用于將閥芯(2)安裝到位； 在壓緊螺母(3)裝入后，所述活塞(4)套裝在閥芯四段(24)上且與殼體(I)之間密封;所述閥芯四段安裝孔的直徑大于閥芯三段安裝孔，所述活塞與閥芯三段的端面之間形成了電爆容腔(71)， 在活塞裝入后，鎖緊螺母(5)與閥芯五段(25)螺紋連接用于鎖緊活塞(4)， 所述電爆管(7)的數(shù)量為2個，2個電爆管對稱分布在閥芯四段(24)與閥芯三段(23)之間的殼體壁上，電爆管(7)的出口與電爆容腔(71)相通； 所述介質出口為多個，圓周設置在閥芯二段安裝孔(29)所對應的殼體壁處。2.根據(jù)權利要求1所述的高壓大口徑礦用消防電爆閥，其特征在于: 所述缺口(27)為圓周設置的齒形缺口。3.根據(jù)權利要求2所述的高壓大口徑礦用消防電爆閥，其特征在于: 所述活塞(4)靠近閥芯三段(23)的一端的端面設置有倒角(41)。4.根據(jù)權利要求1或2或3所述的高壓大口徑礦用消防電爆閥，其特征在于: 所述閥芯三段(23)靠近閥芯二段(22)的一端所對應的殼體(I)處設置有與閥芯三段(23)和閥芯二段(22)之間的圓錐面(28)相適配實現(xiàn)閥芯二段(22)定位的殼體圓錐面(8)。5.根據(jù)權利要求4所述的高壓大口徑礦用消防電爆閥，其特征在于: 閥芯三段(23)和閥芯二段(22)之間的圓錐面的錐角α不大于45度，且比殼體圓錐面(8)的錐面角度小于5度。6.根據(jù)權利要求5所述的高壓大口徑礦用消防電爆閥，其特征在于: 所述礦用消防電爆閥還包括螺帽(6)，所述螺帽(6)與閥芯五段(25)所對應的殼體(I)外壁螺紋連接，所述螺帽(6)與殼體五段(25)之間留有活塞(4)運動距離。7.根據(jù)權利要求6所述的高壓大口徑礦用消防電爆閥，其特征在于:所述電爆管(7)與殼體(I)之間采用墊片密封，所述電爆管與殼體接縫處涂有阻燃密封膠(30)，在電爆管電纜插頭插座連接部位纏繞有多層阻燃滌絲帶(31)。8.根據(jù)權利要求7所述的高壓大口徑礦用消防電爆閥，其特征在于:所述閥芯二段安裝 孔(29)的直徑大于閥芯二段(22)的直徑。
【文檔編號】F16K17/36GK205446840SQ201521019767
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月9日
【發(fā)明人】尤裕榮, 袁洪濱, 陶正, 趙雙龍, 徐登偉, 沙超, 曾維亮
【申請人】西安航天動力研究所