一种定员定量阀设计

党李军 郭万军

银川英奥特自控股份有限公司 宁夏银川 750024

一种定员定量阀设计，用于医用氧舱，潜水舱和盾构机人舱等封闭系统套使用，作用是根据人数控制输入新鲜空气或氧气的量。

在医用氧舱及盾构机人舱吸氧或吸入空气过程控制中，在舱内有压缩空气充压的情况下，供入的新鲜空气量不应小于50升/（分钟·每人）。舱内氧浓度值应大于19%且小于等于25%；二氧化碳的浓度值不超过1.5%(或碳分压不得超过1kPa )；瓦斯浓度值不超过1%。舱外部应配置气体分析仪。能够测量气压过渡舱内部和外部环境的氧浓度、二氧化碳浓度、瓦斯浓度。每个舱室供气系统必须配备在舱室内外都能操作的加压、减压系统。该系统应能0.08MPa/min速率进行加压或减压。气压过渡舱的加、减压速率在 0.004MPa/min 至 0.08MPa/min 范围内可调[1]。

根据以上要求，传统的靠手动球阀或截止阀控制，难以控制空气或氧气流量大小。

1 设计目的

本次设计目的是提供一种操作方便的定员定量阀设计，完全替代传统的控制方式。根据流量计算，设计独特的定量阀芯，其功能在于根据舱内人数及供氧量或供空气量大小，满足供入的新鲜空气量不应小于50升/（分钟·每人）。本设计已申请国家实用新型专利。

2 基本参数

公称压力：1MPa；（2） 环境温度：-30℃～+93℃；介质：空气或氧气；（3）接口NPT3/4

定员定量阀结构图：

（1）定量座，（2）弹簧，（3）定量阀芯，（4）密封座，（5）阀体，（6）导向杆，（7）定员指示盘，（8）关位定位销，（9）锁紧螺母，（10）精确定量调解芯，（11）开关位调整杆，（12）定量旋转盖，（13）关限位螺钉。

3 具体实施方式

可压缩流体—气体的KV值计算

?

式中：

P1—阀入口绝对压力KPa P2—阀出口绝对压力KPa

Qg—气体流量 Nm3/h G—气体比重（空气=1）

t—气体温度℃ Z—高压气体（PN＞10MPa）的压缩系数

注：当介质工作压力≤10MPa时，Z=1；当介质工作压力＞10MPa时，Z＞1，具体值查有关资料。

根据上表公式，设计独特的定量阀芯的Kv值，根据不同开度，控制舱内流量大小。本次设计 工作压力≤10MPa，故Z=1 详细计算限于篇幅 从略……

4 根据图1所示，具体操作步骤

将定员定量阀安装于隔板（￠36＜隔板开孔＜￠40）上。

（1）调整开关位调整杆11，推动导向杆6，使得导向杆11与定量阀芯3接触。定量阀芯3受弹簧2弹力，顶起定量阀芯3与密封座4接触，不漏气。

（2）调整定员指示盘7和定量旋转盖 12 ，使得关位定位销8与关限位螺钉13接触。此时拧紧锁紧螺母9,拧紧开关位调整杆11上螺母。定量旋转盖 12刻度线与定员指示盘7关位刻度线对齐，定员定量阀关位设定完毕，拧紧锁紧螺母9，使得定量指示盘定位[2]。

5 工作原理

（1）检查：检查定量阀盖是否转动灵活，是否在关位

（2）顺时针旋转定量旋转盖12，由定量旋转盖12带动精确定量调解芯10，精确定量调解芯10，带动开关位调整杆11。推动推动导向杆6，使得导向杆11推动定量阀芯3，定量阀芯远离密封座4，联通IN↔OUT[3]。

（3）根据舱内人数，旋转定量旋转盖12，使得刻度线指定在定员指示盘7的具体数字上。（指示盘7上数字1 2 3 4 5 6表示舱内人数）

（4）关闭时：逆时针旋转定量旋转盖12，弹簧2的作用力，将定量阀芯3推到密封座4处，二者接触密封。IN↔OUT断开，定员定量阀门关闭。