具有導流結構的換向閥的製作方法

2023-05-27 23:36:36 2

專利名稱：具有導流結構的換向閥的製作方法
具有導流結構的換向閥
技術領域：
本發明涉及一種換向閥，更具體地說，涉及一種具有導流結構的換向閥。
背景技術：
換向閥是一種工業設備中常用的閥，通常用於對氣、液等流體的流向進行控制。通 常的換向閥包括閥體和設置在閥體閥腔內的閥瓣，閥瓣與閥體的出口相配合實現出口的切 換，閥瓣的運動方式又分為升降式和旋轉式。如圖l所示，對於旋轉式閥瓣的換向閥而言， 以三通換向閥為例，閥體的閥腔包括一個入口和兩個出口，閥瓣繞垂直於兩個出口所在平 面的軸線轉動，通常在該軸線處設置閥杆，閥瓣固定設置在閥杆上，通過從外部驅動閥杆帶 動閥瓣在閥腔內轉動。當閥瓣與第一出口密封配合時，入口與第二出口導通；需要切換出口 時，驅動閥杆帶動閥瓣轉動到第二出口處並與其密封配合時，入口與第一出口導通，實現出 口切換。 但是，流體從閥體的入口進入到閥腔內時，有時會直接衝擊到閥瓣上再轉過一個 角度後再從出口流出，造成流動局部壓力損失。局部壓力損失主要是由於流體流動方向 發生突然改變、或流道截面積突然變化形成的，並且局部阻力更與閥腔內的結構，如閥腔形 狀、閥瓣形狀等有很大的關係。對於化工等行業而言，在流體進行長距離傳輸過程中，最大 的壓力損失就在於設置在各個地方的閥體帶來的局部壓力損失，從而不得不加大流體傳輸 時的壓力並在中間設置多級加壓泵來彌補壓力損失，使得流體傳輸的成本增加。另一方面， 隨著壓力增加，進一步要求管道中的各種元件需要有耐壓的特性，並且在連接處的密封也 需要能夠承受一定的壓力，從而進一步增加了管道建設的成本。

發明內容
本發明要解決的技術問題在於，針對現有技術中換向閥中閥腔內的結構對流體存 在較大的局部壓力損失的缺陷，提供一種具有導流結構的換向閥，能夠降低閥體內部的局 部壓力損失。 本發明解決其技術問題所採用的技術方案是構造一種具有導流結構的換向閥， 包括具有一進口和兩齣口的閥體和設置在閥體的閥腔內且與兩齣口相匹配的閥瓣，還包括 設置在閥腔內的兩組擋流板組，第一組擋流板組包括轉動設置在閥腔內位於進口處且靠近 第一出口側的腔壁上的第一動擋流板；第二組擋流板組包括轉動設置在閥腔內位於進口處 且靠近第二出口側的腔壁上的第二動擋流板；當閥瓣密封配合在其中一個出口時，與該出 口對應的擋流板組在閥腔內形成臨時擋流腔壁。 在本發明所述具有導流結構的換向閥中，所述第一組擋流板組還包括設置在閥瓣 上與第二出口相配合的第二密封面上設置的且與所述第一動擋流板相配合的第一定擋流 板；所述第二組擋流板組還包括在閥瓣上與第一出口相配合的第一密封面上設置的且與所 述第二動擋流板相配合的第二定擋流板。通過在每組擋流板組中設置動擋流板和閥瓣上的 動擋流板相配合形成臨時擋流腔壁，使得臨時擋流腔壁與出口處的閥腔腔壁之間的過渡更為流暢，進一步減少了閥腔內的流動壓力損失。 在本發明所述具有導流結構的換向閥中，每組所述擋流板組中的動擋流板和動擋 流板形成的臨時擋流腔壁為光滑過渡曲面。 在本發明所述具有導流結構的換向閥中，所述動擋流板和動擋流板與腔室內腔壁 的形狀相匹配；方便動擋流板和動擋流板在閥腔內的轉動。 在本發明所述具有導流結構的換向閥中，同組內的動擋流板和動擋流板在接縫處 的形狀相匹配；使得動擋流板和動擋流板之間形成的臨時擋流腔壁的過渡更為連續，進一 步減少了閥腔內的流動壓力損失。 在本發明所述具有導流結構的換向閥中，所述動擋流板在接縫處的輪廓設置為內 凹的月牙形，所述動擋流板在接縫處的輪廓設置為與動擋流板相匹配的外凸的弧形。
在本發明所述具有導流結構的換向閥中，所述動擋流板的轉動軸與閥瓣的轉動軸 相互平行設置。 在本發明所述具有導流結構的換向閥中，所述兩組擋流板組中的動擋流板和閥瓣 由設置在閥體外或閥體上的驅動裝置協同驅動。 在本發明所述具有導流結構的換向閥中，兩個所述動擋流板一體化設置在閥瓣的 兩個密封面上。 在本發明所述具有導流結構的換向閥中，所述中的一個出口的中心軸線與所述進 口的中心軸線重合；在換向閥在常開的出口處時，流體直通流過閥體，使得閥體內的流動壓 力損失最小。 在流體流動過程中，不論液體還是氣體，當流體垂直衝擊在一個平壁上時，流體的
動能轉化為壓力能，造成流動壓力損失。流體力學理論與實踐表明，直通道與小角度折轉通
道相比，流動的能量損失最小，其能量損失形式為沿程損失，而小角度折轉通道既包含沿程
損失，也包含局部損失。但折轉通道要遠小於90。折轉通道。實施本發明所述具有導流結
構的換向閥，具有以下有益效果通過在閥腔內靠近進口處設置兩組擋流板組，每組擋流板
組中至少包括一個動擋流板，在閥瓣與一個出口密封配合時，靠近該出口側的腔壁上的動
擋流板轉動到另一出口處，在閥腔內形成臨時擋流腔壁，避免了流體在閥腔內直接衝擊到
閥瓣上再迴轉，從而減少了閥腔內的流動壓力損失。 下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明。


圖la是本發明所述具有導流結構的換向閥優選實施例的主視圖； 圖lb是本發明所述具有導流結構的換向閥優選實施例的立體圖； 圖lc是本發明所述具有導流結構的換向閥優選實施例的剖視圖； 圖2a是本發明所述具有導流結構的換向閥優選實施例中前閥體的立體圖； 圖2b是本發明所述具有導流結構的換向閥優選實施例中前閥體的主視圖； 圖2c是本發明所述具有導流結構的換向閥優選實施例中前閥體的剖視圖； 圖3a是本發明所述具有導流結構的換向閥優選實施例中後閥體的立體圖； 圖3b是本發明所述具有導流結構的換向閥優選實施例中後閥體的主視圖； 圖3c是本發明所述具有導流結構的換向閥優選實施例中後閥體另一方向的立體圖； 圖4a是本發明所述具有導流結構的換向閥優選實施例中第一動擋流板的立體 圖； 圖4b是本發明所述具有導流結構的換向閥優選實施例中第一動擋流板的主視 圖； 圖4c是本發明所述具有導流結構的換向閥優選實施例中第一動擋流板的右視 圖； 圖5是本發明所述具有導流結構的換向閥優選實施例中閥杆的立體圖；
圖6a是本發明所述具有導流結構的換向閥優選實施例中閥瓣的立體圖；
圖6b是本發明所述具有導流結構的換向閥優選實施例中閥瓣另一方向的立體 圖； 圖7是本發明所述具有導流結構的換向閥優選實施例中閥瓣與第二出口密封配 合時的結構示意圖； 圖8是本發明所述具有導流結構的換向閥另一實施例中閥瓣與第一出口密封配 合時的結構示意圖； 圖9是本發明所述具有導流結構的換向閥另一實施例中閥瓣與第二出口密封配 合時的結構示意圖。
具體實施方式
如圖la、lb、lc所示，在本發明所述具有導流結構的換向閥的優選實施例中，包括 閥體10以及設置在閥體10內的閥瓣20、第一擋流板組和第二擋流板組。閥體10包括兩個 出口和一個進口 ll，兩齣口分別為第一出口 12和第二出口 13。閥瓣20在閥體10內可轉 動，能夠通過第一密封面21a與第一出口 12密封配合，通過第二密封面22a與第二出口 13 密封配合。優選設置閥體10的第一出口 12的中心軸與進口 ll的中心軸平行，最好設置為 重合，當閥瓣20的第二密封面22a與第二出口 13相配合時，流體通過進口 11直通流到第 一出口 12，在閥體10內部不會發生轉折，此時閥體IO的流動壓力損失最小，可設置此出口 為常開狀態。閥體第二出口 13的中心軸與進口 11的中心軸夾成一定角度，此出口可設置 為常閉狀態。這樣，在正常情況下，流體直通地通過閥體10 ;只有在需要換向時，流體才轉 過一定角度地通過閥體10。 如圖la、lb、lc所示，優選有前閥體50和後閥體60組合而成，以方便將閥瓣20和、 擋流板安裝在閥腔內。如圖2a、2b、2c所示，前閥體50上設有進口 11、前連接口 51。進口 11優選設置為圓形、前連接口51優選設置為橢圓形，整個前閥體50內部閥腔從圓形的進口 11逐步擴張到前連接口 51的橢圓形，閥腔壁曲線光滑過渡。前閥體50的前連接口 51處設 有法蘭52，用以與後閥體60連接。 如圖3a、3b、3c所示，後閥體60上設有後連接口 61、第一出口 12和第二出口 13。 後連接口 61設置為與前連接口 51相匹配的形狀，優選為橢圓形，兩齣口優選設置為圓形， 整個後閥體60的內部閥腔分別從兩個圓形的出口處逐步擴張到橢圓形的後連接口 61處， 並在後連接口 61處交叉。後閥體60的後連接口 61處設有法蘭62，用以與前閥體50連接。
將前後閥體60通過法蘭固定連接在一起，此時，第一出口 12的中心軸與進口 11 的中心軸相平行，最好為重合。則第一出口 12與進口 ll形成直通的流體通道，流體從進口ll到第一出口 12的流動壓力損失較小，此通道可設為常開。第二出口 13與進口 ll相交， 流體從進口 11到第二出口 13存在流動壓力損失較大，此通道可設為常閉。
閥瓣20通過閥杆70轉動設置在閥腔內。如圖5所示，閥杆70包括杆部71、設置 杆部71兩端的桿頭72和軸套73。軸套73上設有圓柱形軸孔74，軸孔74孔壁上設有鍵槽 75，驅動閥瓣20轉動的轉軸80穿過軸孔74並通過設置在鍵槽75內的鍵與軸套73固定連 接配合。桿頭72設置為球形或橢球形，用於與閥瓣20固定連接。 如圖6a、6b所示，閥瓣20包括兩個平行設置的密封盤21、22，兩密封盤21、22通 過中間的連接杆23固定連接在一起。兩密封盤上分別設有與出口相配合的密封面，其中與 第一出口 12相配合的密封面為第一密封面21a，與第二出口 13相配合的密封面為第二密 封面22a。連接杆上開設有連接孔24，該連接孔24的軸線與連接杆的軸線相垂直，並優選 設置該連接孔24的軸線與密封盤平行。連接孔24的大小與閥杆70的桿頭72相匹配，使 得閥杆70的桿頭72正好能夠插入連接孔24內。連接孔24的兩端還設有固定環25 (見圖 lc)，可設置該固定環25與連接孔24螺紋配合。在閥杆70的桿頭72插入連接孔24內後， 再利用固定環25將桿頭72固定在連接孔24內，從而將閥杆70和閥瓣20連接起來。
在本優選實施例中，第一擋流板組包括第一動擋流板31，第二擋流板組包括第二 動擋流板41 ;第一動擋流板31和第二動擋流板41轉動設置在閥腔內，具體可設置在前閥 體50的閥腔內。如圖4a、4b、4c所示，第一動擋流板31由擋板軸33和擋板34構成，擋板 34軸33與閥體轉動配合，擋板34設置為與前閥體50的閥腔腔壁相匹配的形狀，優選設置 為圓柱面的一部分，該擋板34能夠和前閥體50閥腔內靠近第二出口 13處的腔壁形成一個 與進口 ll大小相匹配的圓柱形空腔，即在閥腔內形成臨時擋流腔壁。擋板34上靠近擋板 34軸33 —邊的輪廓線34a設置為圓弧線，使得擋流板在閥腔內轉動到形成臨時擋流腔壁 時，該圓弧線34a正好與進口 ll相配合。第二動擋流板41設置為與第二動擋流板41相同 的結構形式，同樣包括擋板34軸33和擋板34，其擋板34與前閥體50閥腔內靠近第一出口 12處的腔壁形成一個與進口 ll大小相匹配的圓柱形空腔，即在閥腔內形成臨時擋流腔壁。 優選設置第一動擋流板31和第二動擋流板41的擋板34軸33相互平行，最好都與閥杆70 的轉動中心平行。 如圖7所示，當流體需要從進口 11經閥腔至第一出口 12時，轉動閥杆70，使得閥 瓣20的第二密封面22a與第二出口 13密封配合，此時轉動第二動擋流板41，使得第二動 擋流板41與後閥體60中第一出口 12平齊，形成臨時擋流腔壁，從而避免流體向下轉折衝 擊到位於第二出口 13的閥瓣20上，進而減少流動壓力損失。如圖lc所示，當流體需要從 進口 11經閥腔至第二出口 13時，反轉閥杆70，使得閥瓣20的第一密封面21a與第一出口 12密封配合，此時再轉動第一動擋流板31，使得第一動擋流板31與後閥體60中第二出口 13平齊，形成臨時擋流腔壁，從而避免流體衝擊到位於第一出口 12的閥瓣20上，進而減少 流動壓力損失。 如圖8、9所示，在本發明所述具有導流結構的換向閥的另一實施例中，與上述優 選實施例比較而言，第一擋流板組中還包括第一定擋流板32，第二擋流板組中還包括第二 定擋流板42。其中第一定擋流板32固定設置在閥瓣20的第二密封面22a上，第二定擋流 板42固定設置在閥瓣20的第一密封面21a上。 在本實施例中，當流體需要從進口 11經閥腔至第一出口 12時，如圖9所示，轉動閥杆70，使得閥瓣20的第二密封面22a與第二出口 13密封配合，第一密封面21a上的第二 定擋流板42隨閥瓣20轉動到閥腔中間，第二定擋流板42與後閥體60的第一出口 12的腔 壁平齊，第一定擋流板32隨閥瓣20轉動到第二出口 13外；再轉動第二動擋流板41，使得 第二動擋流板41與後閥體60中第一出口 12平齊，並與第二定擋流板42共同形成臨時擋 流腔壁，該臨時擋流腔壁完全遮擋住第二出口 13方向的腔體，使得流體從進口 ll處直接沿 臨時擋流腔壁流至第一出口 12，避免流體向下轉折衝擊到位於第二出口 13的閥瓣20上，進 而減少流動壓力損失。 當流體需要從進口 ll經閥腔至第二出口 13時，如圖8所示，先將第二動擋流板41 退回並緊貼在前閥體50的閥腔腔壁處；反轉閥杆70，使得閥瓣20的第一密封面21a與第一 出口 12密封配合，第二密封面22a上的第一定擋流板32隨閥瓣20轉動到閥腔中間位置， 第一定擋流板32與後閥體60的第二出口 13腔壁平齊，第二定擋流板42隨閥瓣20轉動到 第一出口 12外；再轉動第一動擋流板31，使得第一動擋流板31與後閥體60中第二出口 13 平齊，並與第一定擋流板32共同形成臨時擋流腔壁，該臨時擋流腔壁完全遮擋住第一出口 12方向的腔體，使得流體從進口 ll處直接沿臨時擋流腔壁流至第二出口 13，避免流體衝擊 到位於第一出口 12的閥瓣20上，進而減少流動壓力損失。 在本實施例中，優選設置每組中的定擋流板和動擋流板形成的臨時擋流腔壁為光
滑過渡曲面形狀，即定擋流板和動擋流板的擋板34相匹配形成連續的光滑過渡曲面。並優
選設置定擋流板和動擋流板在形成臨時擋流腔壁的接縫處的形狀相匹配，具體可設置定擋
流板在接縫處的輪廓34b為內凹的月牙形，動擋流板在接縫處的輪廓44b為與月牙形相匹
配的外凸的弧形，使得兩者在形成臨時擋流腔壁時的接縫重合，沒有空隙。 在本實施例中，也可將定擋流板一體化設置在閥瓣20的密封面上，以避免安裝麻
煩。具體地，可直接將定擋流板的擋板34直接焊接在閥瓣20的密封面上。 在上述優選實施例中，閥瓣20、第一動擋流板31、第二動擋流板41的轉動均通過
驅動裝置驅動。最好在閥體外或閥體上設置控制裝置，通過控制裝置來控制驅動裝置，以協
調閥瓣20、第一動擋流板31、第二動擋流板41之間的轉動時序。 以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並 不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員 來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保 護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。
權利要求
一種具有導流結構的換向閥，包括具有一進口和兩齣口的閥體和設置在閥體的閥腔內且與兩齣口相匹配的閥瓣，其特徵在於，還包括設置在閥腔內的兩組擋流板組，第一組擋流板組包括轉動設置在閥腔內位於進口處且靠近第一出口側的腔壁上的第一動擋流板；第二組擋流板組包括轉動設置在閥腔內位於進口處且靠近第二出口側的腔壁上的第二動擋流板；當閥瓣密封配合在其中一個出口時，與該出口對應的擋流板組在閥腔內形成臨時擋流腔壁。
2. 根據權利要求1所述具有導流結構的換向閥，其特徵在於，所述第一組擋流板組還 包括設置在閥瓣上與第二出口相配合的第二密封面上設置的且與所述第一動擋流板相配 合的第一定擋流板；所述第二組擋流板組還包括在閥瓣上與第一出口相配合的第一密封面 上設置的且與所述第二動擋流板相配合的第二定擋流板。
3. 根據權利要求2所述具有導流結構的換向閥，其特徵在於，每組所述擋流板組中的 動擋流板和動擋流板形成的臨時擋流腔壁為光滑過渡曲面。
4. 根據權利要求3所述具有導流結構的換向閥，其特徵在於，所述動擋流板和動擋流 板與腔室內腔壁的形狀相匹配。
5. 根據權利要求3所述具有導流結構的換向閥，其特徵在於，同組內的動擋流板和動 擋流板在接縫處的形狀相匹配。
6. 根據權利要求5所述具有導流結構的換向閥，其特徵在於，所述動擋流板在接縫處 的輪廓設置為內凹的月牙形，所述動擋流板在接縫處的輪廓設置為與動擋流板相匹配的外 凸的弧形。
7. 根據權利要求1至6中任一項所述具有導流結構的換向閥，其特徵在於，所述動擋流 板的轉動軸與閥瓣的轉動軸相互平行設置。
8. 根據權利要求1至6中任一項所述具有導流結構的換向閥，其特徵在於，所述兩組擋 流板組中的動擋流板和閥瓣由設置在閥體外或閥體上的驅動裝置協同驅動。
9. 根據權利要求2所述具有導流結構的換向閥，其特徵在於，兩個所述動擋流板一體 化設置在閥瓣的兩個密封面上。
10. 根據權利要求l所述具有導流結構的換向閥，其特徵在於，所述中的一個出口的中 心軸線與所述進口的中心軸線重合。
全文摘要
本發明涉及一種具有導流結構的換向閥，包括具有一進口和兩齣口的閥體和設置在閥體的閥腔內且與兩齣口相匹配的閥瓣，還包括設置在閥腔內的兩組擋流板組，第一組擋流板組包括轉動設置在閥腔內位於進口處且靠近第一出口側的腔壁上的第一動擋流板；第二組擋流板組包括轉動設置在閥腔內位於進口處且靠近第二出口側的腔壁上的第二動擋流板；當閥瓣密封配合在其中一個出口時，與該出口對應的擋流板組在閥腔內形成臨時擋流腔壁。通過在閥腔內靠近進口處設置兩組擋流板組，在閥瓣與一個出口密封配合時，靠近該出口側的腔壁上的動擋流板轉動到另一出口處，在閥腔內形成臨時擋流腔壁，避免了流體在閥腔內直接衝擊到閥瓣上再迴轉，從而減少了閥腔內的流動壓力損失。
文檔編號F16K1/32GK101769387SQ200910189510
公開日2010年7月7日 申請日期2009年11月23日 優先權日2009年11月23日
發明者劉士德, 黃秋梅, 黃虹賓 申請人:深圳大學