CN101255926A

CN101255926A - 三通球阀

Info

Publication number: CN101255926A
Application number: CNA2008100658985A
Authority: CN
Inventors: 杨松
Original assignee: SHANTOU ZHONGYEDA ELECTRICAL APPLIANCE CO Ltd
Current assignee: SHANTOU ZHONGYEDA ELECTRICAL APPLIANCE CO Ltd
Priority date: 2008-03-25
Filing date: 2008-03-25
Publication date: 2008-09-03

Abstract

一种三通球阀，包括阀体、球形阀芯，所述阀体具有一个主流道(A)和两个分流道(B、C)，主流道的中心轴线m₁和两分流道中心轴线m₂的交点O即为球形阀芯的球心位置；在阀体主流道和两分流道交界处分别设有与阀芯球面匹配的弧形部位；球形阀芯上设有凹槽，凹槽的槽腔分布在中心轴线m₁和中心轴线m₂相交所确定的平面的两侧，凹槽在阀芯球面上延伸的弧度为β，且180°－θ＜β＜180°+θ，θ为阀体主流道和分流道交界处的弧形部位的弧度。本发明控制通断的工作方式和用途多样，能够实现完全关断，而且在调节改变两分流道分流比例的过程中，主流道内部的流量、流体压力不会急剧变化。

Description

三通球阀

技术领域

本发明属于一种三通阀门，尤其涉及一种带有球形阀芯的三通球阀。

背景技术

三通阀门可以实现流体特别是液体的合流与分流，广泛应用在各行各业。三通阀门有直行程调节和球形旋转调节二种方式，其中直行程方式的调节特性较好，但阀体尺寸较大；球形旋转调节方式的三通阀门采用球形阀芯，故又称三通球阀，它们具有体积小巧的优点。

三通球阀具有一主流道和两分流道，可以实现多种不同的控制通断的工作方式，但最常用的工作方式和用途则是：在保持主流道打开的状态下，调节改变两分流道的分流比例。现有三通球阀在上述调节过程中存在不足，具体地说，在上述调节过程中，会由于两分流道开口截面急剧变化，以及主流道开口截面变化，造成主流道内部的流体压力急剧变化，如图14、图15、图16所示，在从图14所示状态演变到图16所示状态过程中，B流道开口截面和C流道开口截面之和缩小了一半，造成主流道A内部的流体压力、流量大幅度变化。

为此，中国专利ZL01240821.2提出一种三通球阀，它可以实现串联管路流量不变，但该三通球阀控制通断的工作方式和用途存在欠缺，例如它无法实现三通球阀的完全关断，即无法实现三流道之间两两互相断绝。

发明内容

本发明的目的是在克服上述缺点提供一种三通球阀，它控制通断的工作方式和用途多样，能够实现完全关断，而且在调节改变两分流道分流比例的过程中，主流道内部的流量、流体压力不会因为两分流道开口截面变化而急剧变化。

其目的可以按以下方案实现：该三通球阀包括阀体、球形阀芯，所述阀体具有一个主流道(A)和两个分流道(B、C)，两个分流道(B、C)位于同一直线上，主流道垂直于两个分流道，主流道、分流道呈“T”形分布，主流道的中心轴线m₁和两分流道中心轴线m₂的交点O即为球形阀芯的球心位置；在阀体主流道和两分流道交界处分别设有与阀芯球面匹配的弧形部位：其主要特点在于，球形阀芯上设有凹槽，凹槽的槽腔分布在中心轴线m₁和中心轴线m₂相交所确定的平面的两侧，凹槽在阀芯球面上延伸的弧度为β，且180°-θ＜β＜180°+θ，θ为阀体主流道和分流道交界处的弧形部位的弧度。

较好的是，凹槽在阀芯球面上延伸的弧度为175°～185°。

更好的是，凹槽在阀芯球面上延伸的弧度为180°。

凹槽底面的中线位于中心轴线m₁和中心轴线m₂相交所确定的平面内。

凹槽的平均深度可以为阀芯半径的1/3～2/3。

凹槽的横向宽度可以等于主流道的直径。

本发明具有以下优点和效果：

1、可以实现多种不同通断状态的工作方式，能够实现三流道之间两两互相断绝，也能够实现A-B完全导通、A-BC导通、A-C完全导通、A-C半导通、B-C导通、A-B半导通等。

2、在主流道A打开的工作状态下，可以调节改变两分流道B、C分流比例，在调节的过程中，主流道A的开口截面保持不变；而且在调节的过程中，B、C两分流道的开口截面互补，即两流道开口的截面面积相加后的数值基本恒定(当凹槽在阀芯球面上延伸的弧度为180°时，则相加后的数值完全恒定)，所以在上述调节的过程中，尽管两分流道各自的开口截面、流量会发生变化，但两分流道开口截面之和基本不会变化，主流道A的开口截面保持不变，主流道的总流量不会因为两分流道各自的流量变化而变化，主流道内部的流体压力不会因为两分流道各自的流量变化而变化，主流道内部的流体压力保持稳定。

3、结构简单巧妙，操控方便。

附图说明

图1是本发明第一种实施例中阀体的内部结构示意图。

图2是本发明第一种实施例中阀芯的俯视结构示意图。

图3是图2所示阀芯的I-I剖面结构示意图。

图4是图2所示阀芯的右视图。

图5是本发明第一种实施例的第一种工作状态示意图。

图6是本发明第一种实施例的第二种工作状态示意图。

图7是本发明第一种实施例的第三种工作状态示意图。

图8是本发明第一种实施例的第四种工作状态示意图。

图9是本发明第一种实施例的第五种工作状态示意图。

图10是本发明第一种实施例的第六种工作状态示意图。

图11是本发明第一种实施例的第七种工作状态示意图。

图12是本发明第一种实施例的第八种工作状态示意图

图13是本发明第一种实施例在调节两分流道分流比例过程中两分流道开口截面的几何关系示意图。

图14是传统三通球阀的第一种工作状态示意图。

图15是传统三通球阀的第二种工作状态示意图。

图16是传统三通球阀的第三种工作状态示意图。

具体实施方式

实施例一

图1、图2、图3、图4、图5所示三通球阀包括阀体1、球形阀芯2，阀体具有一个主流道(A)和两个分流道(B、C)，两个分流道(B、C)位于同一直线上，主流道垂直于两个分流道，主流道、两分流道呈“T”形分布，当阀体1、球形阀芯2装配完成后，主流道的中心轴线m1和两分流道中心轴线m2的交点O即为球形阀芯的球心位置；图1所示，在阀体主流道和两分流道交界处分别设有弧形部位，其中主流道(A)和分流道(B)的交界处为弧形部位SW，主流道(A)和分流道(C)的交界处为弧形部位FE，弧形部位SW、弧形部位FE都与阀芯球面吻合匹配，曲率与阀芯球面曲率相同；图2、图3、图4所示，球形阀芯上设有凹槽21，凹槽21底面的中线MPN位于阀体中心轴线m₁和中心轴线m₂相交所确定的平面内，凹槽的槽腔分布在中心轴线m₁和中心轴线m₂相交所确定的平面两侧，这样可以确保凹槽21能够与主流道或分流道的开口接通；凹槽在阀芯球面上延伸的弧度为β(在图3所示的实施例一中，β即∠MON，∠MON＝180°)，而阀体主流道和分流道交界处的弧形部位的弧度为θ(在图1所示的实施例一中，θ即∠EOF或∠SOW，∠EOF＝∠SOW＝13°)，所以180°-θ＜β＜180°+θ。凹槽21的平均深度为阀芯半径的1/2。凹槽21的横向宽度等于等于圆形主流道A的直径。凹槽的横向宽度数值，以凹槽槽腔最上端的宽度为准，即图4中YZ两点之间的距离。

上述实施例的三通球阀可以实现多种工作状态，如在图5所示状态，可以实现A-B完全导通、C关闭；将图5所示状态的阀芯再右旋45°，可以得到图6所示状态，即实现BC-A导通；将图6所示状态的阀芯右旋一个小于45°的角度，可以得到图7所示工作状态，即实现A-BC导通，且BC分流比例改变；将图7所示状态的阀芯继续右旋，可以得到图8所示工作状态，即实现A-C完全导通、B关闭；将图8所示状态的阀芯继续右旋，可以得到图9所示工作状态，即实现A-C半导通、B关闭；将图9所示状态的阀芯继续右旋，可以得到图10所示工作状态，即实现A、B、C之间完全关闭，两两互相隔绝；将图10所示状态的阀芯继续右旋，可以得到图11所示工作状态，即实现A关闭、BC之间导通；将图11所示状态的阀芯继续右旋，可以得到图12所示工作状态，即实现C关闭、A-B之间半导通。

图13所示，在调节两分流道分流比例的过程中，A流道开口完全打开，B流道的开口为GS部位，而C流道的开口为EH部位，而G点和H点关于球心O对称，S点和R点也关于球心O对称，所以有EH+GS＝EH+HR＝ER。这意味着，尽管从图5状态逐渐演变到图8状态的过程中，B流道的开口部位截面积从最大演变到零，而C流道的开口部位截面积从零演变到最大，但在上述演变过程中，B流道、C流道两者开口截面之和恒定，可以使流入A流道的流量保持恒定，使A流道的压力保持恒定。

实施例二

该实施例与实施一的结构基本相同，只是在几何数值的取值有所变化。该实施例阀体主流道和分流道交界处的弧形部位的弧度θ(即∠EOF或∠SOW)为10°，而图3中凹槽在阀芯球面上延伸部位MHN的弧度为β(即∠MON)改为175°，非凹槽的实心部位(即图3中的MKN部位)的弧度为185°，所以同样有180°-θ＜β＜180°+θ。凹槽的平均深度为阀芯半径的1/3。

实施例二可以与实施例一一样，实现多种不同工作状态。

实施例三

该实施例与实施一的结构基本相同，只是在几何数值的取值有所变化。该实施例中，阀体主流道和分流道交界处的弧形部位的弧度θ(∠EOF或∠SOW)都为16°，凹槽在阀芯球面上延伸部位MHN的弧度为β改为185°中，与此相应，非凹槽的实心部位(即图3中的MKN部位)的弧度为175°，所以同样有180°-θ＜β＜180°+θ。凹槽的平均深度为阀芯半径的2/3。

实施例三也与实施例一一样，可以实现多种不同工作状态。

上述实施例二、实施例三中，阀芯的G点和H点关于球心O大致对称，因此在调节改变两分流道B、C分流比例的过程中仍然可以使流入A流道的流量基本保持恒定，使A流道的基本压力保持恒定。

本发明中，凹槽在阀芯球面上延伸部位GMH的弧度β的取值范围为180°-θ＜β＜180°+θ，而阀体的∠DOF＝180°-θ(图1所示)，所以阀芯凹槽弧度β大于阀体∠DOF角度，意味着阀芯凹槽部位MHN可以全程跨过阀体∠DOF所对应部位，可以将A、B两流道口同时都完全打开，即实现A-B完全导通，如图5所示；另一方面，由于阀芯凹槽弧度β取值范围为(180°-θ，180°+θ)，所以非凹槽的实心部位(即图3中的MKN部位)的弧度取值范围也为(180°-θ，180°+θ)，实心部位的弧度同样也大于阀体∠DOF，意味着实心部位MKN也能够全程跨过阀体∠DOF所对应部位，可以实现将A、B两流道口同时都完全堵塞关闭，如图10所示。

同理，本发明也可实现实现A-C完全导通，或将A、C两流道口同时都完全堵塞关闭。

Claims

1、一种三通球阀，包括阀体、球形阀芯，所述阀体具有一个主流道(A)和两个分流道(B、C)，两个分流道(B、C)位于同一直线上，主流道垂直于两个分流道，主流道、分流道呈“T”形分布，主流道的中心轴线m₁和两分流道中心轴线m₂的交点0即为球形阀芯的球心位置；在阀体主流道和两分流道交界处分别设有与阀芯球面匹配的弧形部位；其特征在于：球形阀芯上设有凹槽，凹槽的槽腔分布在中心轴线m₁和中心轴线m₂相交所确定的平面的两侧，凹槽在阀芯球面上延伸的弧度为β，且180°-θ＜β＜180°+θ，θ为阀体主流道和分流道交界处的弧形部位的弧度数值。

2、根据权利要求1所述的三通球阀，其特征在于：凹槽在阀芯球面上延伸的弧度为175°～185°。

3、根据权利要求2所述的三通球阀，其特征在于：凹槽在阀芯球面上延伸的弧度为180°。

4、根据权利要求1、2或3所述的三通球阀，其特征在于：凹槽底面的中线位于中心轴线m₁和中心轴线m₂相交所确定的平面内。

5、根据权利要求1、2或3所述的三通球阀，其特征在于：凹槽的平均深度为阀芯半径的1/3～2/3。

6、根据权利要求4所述的三通球阀，其特征在于：凹槽的平均深度为阀芯半径的1/3～2/3。

7、根据权利要求1、2或3所述的三通球阀，其特征在于：凹槽的横向宽度等于主流道的直径。

8、根据权利要求4所述的三通球阀，其特征在于：凹槽的横向宽度等于主流道的直径。

9、根据权利要求5所述的三通球阀，其特征在于：凹槽的横向宽度等于主流道的直径。

10、根据权利要求1、2或3所述的三通球阀，其特征在于：阀体主流道和分流道交界处的弧形部位的弧度数值θ为10°～16°。