一種球形閥體空心球閥芯四通換向閥的製作方法

2023-09-22 23:17:40 2

本實用新型屬於多通閥，涉及一種球形閥體空心球閥芯四通換向閥。

背景技術：

蓄熱式燃燒系統包括一對燃燒器、蓄熱體和一套換向閥，它周期性換向操作，同時完成組織燃燒、空氣(燃氣)換熱、煙氣排放三種功能。高頻換向蓄熱式換熱器包括一對蓄熱體和一套換向閥，它周期性換向操作，完成空氣與煙氣的換熱。

中國專利CN 99222513.2，公開了一種閥體為長方形的四通換向閥，將其與燃燒器A、B及空氣、煙氣管道連接，通過該閥的兩種狀態使燃燒器A、B交替處於燃燒、蓄熱狀態。從而達到蓄熱式燃燒系統既可組織燃燒又可預熱空氣的目的。

中國專利CN02281025.0，公開了一種閥體為圓筒形的四通換向閥，將其與燃燒器A、B及空氣、煙氣管道連接，通過該閥的兩種狀態使燃燒器A、B交替處於燃燒、蓄熱狀態。從而達到蓄熱式燃燒系統既可組織燃燒又可預熱空氣的目的。

中國專利CN03264607.0，公開了一種閥體為長方形的四通換向球閥，採用球面密封閥芯，解決蓄熱式燃燒系統採用轉板式閥芯密封可靠性差、漏風率高等問題。

現有技術的旋轉式四通換向閥，其缺點是閥體結構複雜、大而笨重，閥芯和閥體密封可靠性差、漏風率高等問題。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種球形閥體空心球閥芯四通換向閥，以解決現有技術四通換向閥閥體結構複雜、大而笨重的問題，以及轉板式閥芯密封可靠性差、漏風率高的問題。

本實用新型提供一種球形閥體空心球閥芯四通換向閥，包括閥體，其特徵在於：該球形閥體空心球閥芯四通換向閥還包括閥芯、閥軸、閥芯軸套、閥芯加強筋、閥芯內隔板和四個接口，所述閥體和閥芯均為球形，閥芯由空心球加工而成且位於閥體內部，閥體與四個接口連接形成閥外殼，四個接口為圓形，兩兩相對，相對兩個接口的中心線與另兩個相對接口的中心線成90°，閥芯上開有四個內孔，兩兩相對，相對兩個內孔的中心線與另兩個相對內孔的中心線成90°，閥體上的四個接口與閥芯上的四個內孔的內徑均相等，閥芯加強筋設置在閥芯內壁上，閥芯內隔板設置在閥芯內並將四個內孔分隔成兩個通道，閥軸固定在閥芯軸套內，閥芯與閥芯軸套、閥芯加強筋和閥芯內隔板連成一體形成轉動部件，閥軸兩端穿出閥體，閥芯內隔板的圓心與閥芯和閥體的球心重合，閥體和閥芯之間設置有密封環、彈簧和密封彈簧。

本實用新型進一步技術特徵在於：所述閥芯軸套與閥芯上四個內孔圓心所在的平面垂直，閥體上設置有上密封軸承和下密封軸承，上密封軸承和下密封軸承之間的中心線與四個接口圓心所在的平面垂直，閥軸從閥芯軸套內穿出後，其上部通過上密封軸承穿出閥體，下部與下密封軸承連接。

本實用新型進一步技術特徵在於：所述球形閥體空心球閥芯四通換向閥還包括執行機構，閥軸從閥芯軸套內穿出後，其上部通過上密封軸承穿出閥體後與執行機構連接。

本實用新型進一步技術特徵在於：所述球形閥體空心球閥芯四通換向閥的四個接口處還設置有密封槽外環、密封槽內環和內環連接件，在每個接口處，密封槽外環與閥體固定連接，密封槽內環通過內環連接件固定在閥體接口內，密封槽外環、密封槽內環之間形成的U形槽處安裝彈簧圈、密封彈簧和密封環，彈簧圈和密封彈簧在U形槽底部，密封環與閥芯接觸。

本實用新型進一步技術特徵在於：所述密封環的密封面為凹球面，密封環與閥芯之間為球面密封。

本實用新型所述的一種球形閥體空心球閥芯四通換向閥，主要用於採用蓄熱式燃燒技術或高頻換向蓄熱式換熱技術的換熱設備。

本實用新型與現有技術相比，具有如下優點：

第一，本實用新型採用的是球形閥體，因此受力均勻。在同樣壁厚條件下，球形閥體的承載能力最高，在相同內壓條件下，球形閥體所需要壁厚僅為同直徑、同材料的圓筒形閥體壁厚的1/2(不考慮腐蝕裕度)；

第二，本實用新型採用的是球形閥體，在相同容積條件下，球形閥體的表面積最小。由於壁厚薄、表面積小等原因，球形閥體一般要比圓筒形閥體節約20％～40％的鋼材，降低了製造成本。

第三、本實用新型採用的球形閥體，閥體與閥芯不直接接觸，閥體內表面不需要加工，減小了加工難度。

第四、本實用新型採用的球形閥芯由空心球加工而成，相比實心球閥芯，質量輕，製造簡單，成本低。

第五、本實用新型採用的球面彈性密封，與柱面密封或平面密封相比，接觸面積少、摩擦阻力小，閥芯與閥體的熱膨脹差可通過彈性密封自動補償，密封環的磨損也可通過彈性密封自動補償。

另外，本實用新型的旋轉式四通換向閥，球形閥體具有結構簡單、受力均勻、質量輕等優點，解決了現有技術的旋轉式四通換向閥閥體結構複雜、大而笨重等問題；空心球形閥芯受力均勻、質量輕、球形密封面配合彈性密封環，形成球面彈性密封，密封性更好、更可靠，解決了現有技術的轉板式四通閥密封可靠性差、漏風率高等問題。

下面用附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步的詳細說明，但附圖和具體實施方式並不限制本實用新型的範圍。

附圖說明

圖1為本實用新型一種球形閥體空心球閥芯四通換向閥的結構圖。

圖2為本實用新型一種球形閥體空心球閥芯四通換向閥的閥體結構圖。

圖3為本實用新型一種球形閥體空心球閥芯四通換向閥的閥芯結構圖。

圖4為本實用新型一種球形閥體空心球閥芯四通換向閥的閥芯局部剖視圖。

圖5為本實用新型一種球形閥體空心球閥芯四通換向閥的球面彈性密封局部剖視圖。

圖6為本實用新型一種球形閥體空心球閥芯四通換向閥的球面彈性密封結構圖。

圖7為本實用新型一種球形閥體空心球閥芯四通換向閥的密封環。

圖8為本實用新型一種球形閥體空心球閥芯四通換向閥的密封彈簧。

圖9為本實用新型一種球形閥體空心球閥芯四通換向閥的球形閥芯工作位置之一。

圖10為本實用新型一種球形閥體空心球閥芯四通換向閥的球形閥芯工作位置之二。

圖中所示附圖標記為：

1、閥體；2、閥芯；3、閥軸；4、閥芯內隔板；5、A接口；6、B接口；7、C接口；8、D接口；9、執行機構；10、上密封軸承；11、下密封軸承；12、密封環；13、彈簧圈；14、密封槽外環；15、密封槽內環；16、內環連接件；17、閥芯軸套；18、閥芯加強筋；19、密封彈簧。

具體實施方式

如圖1～圖10所示，本實用新型一種球形閥體空心球閥芯四通換向閥，包括閥體1、閥芯2、閥軸3、閥芯軸套17、閥芯加強筋18、閥芯內隔板4和四個接口，所述閥體1和閥芯2均為球形，閥芯2由空心球加工而成且位於閥體1內部，閥體1與四個接口連接形成閥外殼，四個接口為圓形，兩兩相對，相對兩個接口的中心線與另兩個相對接口的中心線成90°，閥芯2上開有四個內孔，兩兩相對，相對兩個內孔的中心線與另兩個相對內孔的中心線成90°，閥體1上的四個接口直徑相等，閥芯2上的四個內孔的直徑相等，閥芯2上的內孔直徑等於或小於閥體1上的接口直徑，閥芯加強筋18設置在閥芯2內壁上，閥芯內隔板4設置在閥芯2內並將四個內孔分隔成兩個通道，閥軸3固定在閥芯軸套17內，閥芯2與閥芯軸套17、閥芯加強筋18和閥芯內隔板4連成一體形成轉動部件，閥軸3兩端穿出閥體1，閥芯內隔板4的圓心與閥芯2和閥體1的球心重合，閥體1和閥芯2之間設置有密封環12、彈簧圈子3和密封彈簧19。

所述閥芯軸套17與閥芯2上四個內孔的圓心所在的平面垂直，閥體1上設置有上密封軸承10和下密封軸承11，上密封軸承10和下密封軸承11之間的中心線與四個接口的圓心所在的平面垂直，閥軸3從閥芯軸套17內穿出後，其上部通過上密封軸承10穿出閥體1，下部與下密封軸承11連接。

閥軸3與閥芯軸套17固定連接，並通過閥芯軸套17帶動閥芯2轉動，閥軸3上部通過上密封軸承10穿出閥體1與執行機構9連接。

所述四個接口為A接口5、B接口6、C接口7、D接口8。閥體1與A接口5、B接口6、C接口7、D接口8連接形成閥外殼，閥體1和閥芯2不直接接觸。

如圖3、圖4所示，閥芯2由空心球加工而成，閥芯2上開有a、b、c、d四個內孔，內徑相同，與球形閥體1的四個接口對應。閥芯內隔板4在球形閥芯2內將a、b、c、d四個內孔分隔成兩個彎曲通道，即a-b通道、c-d通道。閥芯軸套17帶動閥芯2轉動，閥芯加強筋18在閥芯2內部對閥芯2起支撐加強作用。

圖5所示為本實用新型一種球形閥體空心球閥芯四通換向閥的球面彈性密封局部剖視圖，如圖5所示，密封槽外環14與閥體1焊接固定，密封槽內環15通過內環連接件16固定在閥體1的四個接口內。密封槽外環14、密封槽內環15之間形成的U形槽安裝彈簧圈13、密封彈簧19和密封環12，彈簧圈13、密封彈簧19在U形槽底部，密封環12與閥芯2直接接觸，密封環12的密封面為凹球面，與閥芯2的球面吻合，形成球面密封，密封彈簧19對密封環12施加彈力，使密封環12與閥芯2形成球面彈性密封。

圖6所示為本實用新型一種球形閥體空心球閥芯四通換向閥的球面彈性密封結構示意圖，四組密封環12、彈簧圈13、密封槽外環14、密封槽內環15、密封彈簧19安裝在閥體1的四個接口上，對閥芯2的四個內孔形成彈性密封。

圖7所示為本實用新型一種球形閥體空心球閥芯四通換向閥的密封環，其密封面為凹球面，密封面邊緣圓滑過渡。

圖8所示為本實用新型一種球形閥體空心球閥芯四通換向閥的彈簧圈13和密封彈簧19，由耐高溫材料製成，彈簧圈13將密封彈簧19串聯在一起，並使密封彈簧19在密封槽內定位。

圖9所示為本實用新型一種球形閥體空心球閥芯四通換向閥的閥芯2工作位置之一。此時，閥芯內隔板4處於45°位置，閥芯2內孔a與球形閥體1上的A接口5對應，內孔b與B接口6對應，內孔c與C接口7對應，內孔d與D接口8對應。由此，A接口5與B接口6連通，形成一條通道；C接口7與D接口8連通，形成另一條通道。兩條通道獨立工作，互不幹擾。

圖10所示為本實用新型一種球形閥體空心球閥芯四通換向閥的閥芯2工作位置之二。此時，閥芯內隔板4處於135°位置，閥芯2內孔a與球形閥體1上的B接口6對應，內孔b與C接口7對應，內孔c與D接口8對應，內孔d與A接口5對應。由此，A接口5與D接口8連通，與B接口6斷開，形成一條新通道；C接口7與B接口6連通，與D接口8斷開，形成另一條新通道。兩條新通道獨立工作，互不幹擾。

本實用新型的四通換向閥工作時，首先從圖9所示閥芯內隔板4在45°位置開始工作，一段時間之後，執行機構9作用於閥軸3作90°轉動，閥軸3帶動球形閥芯2轉動90°，使閥芯內隔板4到達圖10中的135°位置；再間隔一段時間，執行機構9再作用於閥軸3作-90°轉動，閥軸3帶動球形閥芯2轉動-90°，使閥芯內隔板4又回到圖9中的45°位置。

上述過程周而復始，閥芯內隔板4就在圖9中的45°位置、圖10中的135°位置周期性循環往復，使A接口5與B接口6、D接口8的連通、斷開關係循環往復；同時使C接口7與B接口6、D接口8斷開、連通關係循環往復。這樣，就可以滿足蓄熱式燃燒技術或高頻換向蓄熱式換熱技術所需的周期性換向要求。

本實用新型採用的密封環12根據使用溫度，可選擇採用青銅材料或聚四氟乙烯材料製作。

本實用新型採用的密封彈簧19為耐高溫彈簧。

本實用新型的旋轉式四通換向閥，密封環12、密封彈簧19可更換。