摘要：介绍了先导阀叠加式双膜片气控阀的工作原理和结构以及变压吸附制氧机的原理和工艺流程。该气控阀是由两个二位三通阀组成的一体阀，可以完全实现两个二位三通阀的换向功能。该气控阀与传统的滑阀相比具有体积小、结构紧凑、泄漏点少、启动压力低、通量大、噪音低、功率小、密封性好等优点。
关键词：气控阀；变压吸附；制氧机
1 变压吸附制氧机原理及工艺流程
变压吸附技术（Pressure Swing Absorption，简称PSA）在工业上最初应用于空气的干燥和氢气的纯化，1970年开始用于分离空气制氧。变压吸附制氧是根据吸附剂对空气中氧、氮等不同气体在吸附量、吸附力、吸附速度等方面的差异，以及吸附容量随压力变化而变化的特性而建立的制氧工艺。诸如在加压条件下，吸附氮气、二氧化碳、水蒸气等气体，并从中分离氧气；然后在降压条件下脱附各种组分，实现吸附剂的再生。近几年，由于变压吸附空分制氧工艺具有操作灵活方便、投资少、性能好等优点，使其在中小规模空分领域确立了优势，对它的研究也成为化工领域的一个热点。目前国内的小型医用制氧机大部分采用变压吸附技术进行氧氮分离，从空气中提纯出符合医用标准的氧气。
变压吸附制氧机的工艺流程如图1所示。空气经过滤后进入压缩机压缩，压缩后的高压空气经冷却后由先导阀叠加式双膜片气控阀进入吸附塔A进行吸附分离，分离得到的一部分产品氧进入储气罐，经由减压阀减压后再经流量计、加湿器等产品系统作为产品气流出；另一部分产品氧对处于解吸状态的吸附塔B进行反吹冲洗。解吸的氮气等气体作为废气经消声器排出。通过控制系统控制先导阀叠加式双膜片气控阀进行进、排气动作，使两个吸附塔交替进行吸附和解析从而完成双塔的吸附循环。由变压吸附制氧机的工艺流程可知，制氧机的阀门在流程中起着至关重要的作用，其优劣直接决定氧浓度的高低和氧浓度的长期稳定性。
1.过滤器2.压缩机3.冷却器4.气控阀5.吸附塔A 6.吸附塔B 7.储氧罐8.减压阀9.流量计10.加湿器11.消声器
图1 变压吸附制氧机工艺流程图
最初的阀门采用的是二位五通电磁阀，一方面其通量较小，开启压力较高，阀门动作不太可靠，另一方面制氧机长期使用后，滑阀密封性能下降或动作不良严重影响产品的长期使用稳定性。后来采用的膜片式气动阀效果较好，但是连接管路较多，泄漏点多，安装不方便，体积较大，不利于产品的长期稳定。故决定对其进行重新设计，采用先导阀叠加式双膜片气控阀来避免以上缺陷。
当代大学生成长在改革开放新时期，市场经济和多元化文化冲击着当代大学生的思想和行为，表现为大学生“思想先进而专业成绩薄弱”、“专业成绩优异而理想信念缺乏”、“理论学习和实践能力脱节现象”、“所学知识跟不上信息更新而心绪不宁”等。“思想是行动的前提”，高职院校移动人才培育过程中除了让学生掌握相关专业知识，也要注重端正学生的思想意识，培养并加强学生自主探索学习的能力，提高学生个人效率与团队效率，加强沟通、工具化、工程化、正规化方面的要求，从学习的动力、毅力、能力三方面加强学生学习力。让学生能像海绵一样接收更多的新知识，也能释放自己的能力，即使没有学过的知识，也能保持良好的心态去充实自我和坦然面对。
2 先导阀叠加式双膜片气控阀的工作原理
该膜片阀是一个由两个二位三通阀组成的一体阀，可以完全实现两个二位三通阀的换向功能。将两个二位三通阀改进设计成一体阀，简化了安装环节，减少了组合阀的泄露点，增强了阀门的可靠性。其直动式电磁气控阀控制原理如图2所示，先导阀叠加式气控阀控制原理如图3所示。
图2 直动式气控阀控制符号图
图3 先导阀叠加式气控阀控制符号图
如果采取直动式电磁控制阀，当无电信号时，两个二位三通阀均处于常闭状态，进气端闭合，排气端与大气相通。当有电信号时两个二位三通电磁阀随着电信号的有无更换阀门的开闭状态。其优点为动作可靠，缺点为功耗及噪音较大。为了减小产品的功耗及噪音，特采用图二所示先导阀叠加式电磁控制的设计方案，以电磁控制的常闭式两个两位三通电磁阀作为先导阀，通过其输出口分别控制两个两位三通气阀气控组合阀的开闭。在有气源压力条件下，无电信号时，先导阀与气控组合阀均处于常闭状态，先导阀的输出口与大气相通，气控组合阀的输出口与排气口相通；有电信号时，电磁阀动作，先导阀输出口接通高压，在高压的作用下，完成气控组合阀的开启动作，气控组合阀的输出口与排气口相通。
3 先导阀叠加式双膜片气控阀的结构
先导阀叠加式双膜片气控阀的结构如图4所示，左侧的二位三通电磁先导阀1通过中间的通流板2与右侧的双膜片二位三通气控阀（3、4、5、6、7、8）叠加在一起，成为一个组合阀体。
3.1 先导阀结构
先导阀由先导阀阀体、高压喷嘴、衔铁、泄压喷嘴和电磁线圈等组成。当电磁线圈断电时，靠弹簧将中间柱形衘铁上端面密封垫压住上面高压喷嘴端口，先导阀处于关闭状态；当电磁线圈通电时，中间柱形衘铁在电磁力作用下下移，弹簧被压缩，中间柱形衘铁下端面密封垫将下面泄压喷嘴压住，先导阀处于开启状态，高压气流经先导阀进入膜片Ａ左腔，对气控组合阀进行气控控制。
6月1日，上海市政府实行所谓“警员警管区制”。全市各界十分愤激，中外舆论更一致予以抨击，认为此举乃继保甲制度之后又一新的侵害人民基本自由的措施，将秘密非法的特务活动，转为公开合法，以达到监视人民、钳制人民的目的。上海人民团体联合会曾发表《反对警管区制宣言》。沙千里愤慨地指出：“这种事情，假如在东京的法西斯制度下，我们就不必惊奇了，可是我们国家是中华‘民’国呀！”
3.2 双膜片二位三通气控阀结构
双膜片两位三通阀是由阀体6、膜片A（4）、膜片B（7）、芯轴5、端盖A（3）、端盖B（8）等组成。两膜片被各自的压盖将其外缘压在阀体上，中间用芯轴将二膜片连在一起，并与膜片间形成过盈连接。两膜片外缘被压盖压向阀体后，使膜片外缘各向其阀口一侧倾斜，因膜片采用的是弹性材料，故能保证芯轴与膜片具有良好的同轴度。
活性炭基脱氯剂的饱和氯容和穿透氯容采用自制的动态吸附装置进行测定，如图2所示。将活化后的活性炭基脱氯剂破碎至0.425～0.850 mm，取3 mL装填入样品管，按照图2连接好装置。将纯氮气以空速1000 h-1的模拟工况通入盐酸溶液中，然后通过浓硫酸脱除水蒸气，经样品管吸附后，用装有500.0 mL预先加入溴甲酚橙指示剂的去离子水的吸收瓶吸收尾气，待吸收瓶中水的颜色由蓝色变为黄色时，视为穿透。再取相同量的活性炭基脱氯剂，重复实验，至穿透后黄色不再加深，视为饱和。穿透氯容和饱和氯容可由式（1）、（2）分别计算得到。
事实上，“绿色原则”与所有权支配性并不矛盾。一方面，对所有物的“节约性使用”符合理性的所有权人的内心意志，所有权支配性与“节约资源”的理念相辅相成。另一方面，物既有经济性，也具有生态性，物的归属和利用必然要对环境产生影响。在世界范围内，传统的所有权绝对主义观念也在生态环境保护的大背景下日益松动，相当程度上融入了可持续发展原则的要求［29］，在民法中引入环保规范已成为现代物权制度的重要发展趋势。［33］例如，在自己院落或土地中储存有毒污染物或滥伐该区域内林木的行为，存在导致环境污染和资源破坏的法律后果，非属私法保护的利益范畴，传统所有权绝对理论需要修正。
1.先导阀 2.流通板 3.端盖A 4.膜片A 5.芯轴 6.阀体 7.膜片B 8.端盖B
图4 先导阀叠加式双膜片气控阀结构简图
4 先导阀叠加式双膜片气控阀的动作原理
进气口无气源压力时，膜片A和膜片B相对于阀体的两侧阀口处于对中状态，Ps=Po=0，膜片处于静止状态（图5），气控阀内无气体流动。
旁边，亦有来探视的人。一个长相甜美的女孩子，在玻璃窗外头，不停地用手指头在举起的另一个手掌上画着什么。里头是个清秀的男孩子，他眼睛跟着女孩的手指转动，频频点头，含着泪笑。他读懂了她爱的密码——从此，都改了吧。还有几个人，男男女女，大概是一家子，围在一起争着跟里面的一个中年人说话。里面的中年人，一张脸憔悴无比，却一直笑着，一直笑着。这时，他们中的一个突然到探视室外面叫了一个男孩进去。孩子不过十一二岁，白净的面容，文文弱弱的。孩子怯怯地打量了一下四周，然后拿过话筒，隔着玻璃窗，才说了一句什么，里面笑着的中年人立即不笑了，他愣愣地看着孩子，眼泪流了下来。
图5 进气口无气源压力时位置示意图
进气口有气源压力Ps，先导阀断电时（图6（a）），膜片A左侧连通先导阀泄气口与大气相通，右侧因与阀口在初始状态下就是开启的，并与气控组合阀输出口和排气口连通，即C、D腔与大气相通。膜片A两侧均处于大气压力P0=0条件下，膜片A不受力。膜片B上有腰形通气孔使其两侧的A腔和B腔充满压力为Ps的高压气体。膜片B外圆到阀口外圆这一环形面积上，膜片B两侧受力平衡，但对应于阀口这一圆形面积上因左侧阀口与大气相通，而右侧同一面积上气压为Ps。因这一面积上压力的不平衡，膜片B在这一差压作用下受力变形，膜片A和膜片B的中间部份连同芯轴向左移动，直至膜片B将右侧阀口封住。此时膜片B侧阀门完全关闭，膜片A侧阀门完全打开，三通阀处于关闭状态，输出口与排气口连通，吸附塔排气。
为满足功能要求，近几年部分高面板坝采用有压泄洪放空洞作为枢纽设计配置，控制段设于隧洞末端，并投入运用。如九甸峡有压泄洪放空洞泄洪历时约 31天 （2012年 7—8月），最大下泄流量 496 m3/s，共泄流5.7亿m3，最大落差近88 m，检查洞内混凝土（C50）完整性较好，出口段有局部受损。2013年7月贵州某面板坝工程有压泄洪洞出口段发生整体损毁 （水头约50 m），我国西部地区20世纪90年代建设的有压泄洪冲沙洞，由于洞内混凝土设计标准低，运用期发生过较明显损坏。
图6 膜片位置及气流流向图
当进气口有气源压力Ps，先导阀通电时，衘铁动作，打开高压喷嘴，气流的路径如图6（b）所示，A、B、D腔压力为气源压力Ps，C腔为大气压力P0=0。此时，膜片A的整个膜片外圆面积均受到气源压力Ps，而膜片B外圆到阀口外圆这一环形面积上，两侧受力平衡，仅在对应于阀口这一圆形面积上受到气源压力Ps，芯轴受力向右。在这个力的作用下膜片A和膜片B中间部分连同芯轴一起向右移动，直至膜片A将左侧阀口封住。此时膜片B侧阀门完全打开，膜片A侧阀门完全关闭，三通阀处于开启状态，输出口与进气口连通，吸附塔进气。
5 结论
（1）该先导阀叠加式双膜片气控阀与传统的滑阀相比具有体积小、结构紧凑、泄漏点少、启动压力低、通量大、噪音低、功率小、密封性好等优点。
（2）通过三年的使用验证，该阀在使用过程中提高了产品气的浓度及产品的长期稳定性。
