CN101776164A - 一种集成化管道流向控制阀 - Google Patents
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Abstract
本发明属于管道流体控制技术领域，具体为一种集成化管道流向控制阀。该控制阀是一种气动三通阀，相当于两个气动截止阀的组合体，由两端的方形体和中间的圆柱形体三部分组成，这三个部分的上下前后分别设有阀门接口；阀体内相应的有左、中、右三个腔体，左、右腔体内分别设有梭子，形成梭阀。此阀门可以单独使用，也可以由多个阀进行堆叠构成阀门组，来实现各种复杂的流程控制，从而减少烦琐的管道与阀门安装。使用本发明，管路系统占用空间也大量减少，检修与维护也更方便。
Description
技术领域
本发明属于管道流体控制技术领域，具体为一种管道流向控制阀门。
背景技术
制氧制氮的变压吸附流程中的气动阀用于控制气路的换向。常用的阀门有角座阀、梭阀、三通换向阀、四通换向阀等等。随着变压吸附技术的发展，制取高纯氧、高纯氮的流程也得以不断更新，同时变得更为复杂。现有阀门的结构和功能都有某种限制，比如说角座阀与梭阀只有截止与导通状态、三通换向阀则限制在其中两个出口或入口之间切换，四通换向阀只能交叉切换，并且除梭阀外，这些阀门都有比较大的气动控制头。无论是使用单一功能的角座阀和梭阀，还是在特殊位置采用三通换向阀或四通换向阀进行简化管路，其需要连接的管路变得复杂，大量的交叉连接也给设计、安装、维护带来了较大的难度，导致生产周期变长，同时也增加了检修的困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种便于各种管路连接，而且安装维修方便的管道控制阀。
本发明设计的管道控制阀，相当于两个气动截止阀的组合体，其结构如图1和图3所示，图1为其功能符号图示，由两端的方形体和中间部分的圆柱形体三部分组成，圆柱形体外侧、两端的方形体之间设有拉紧螺杆；两端的方形体和中间的圆柱形体的上下前后四个方向分别设有阀门接口；相应于上述三个部分，阀体内分为3个腔体：左腔体、中腔体和右腔体，左、右腔体内分别由左、右梭子，左梭子的左端为左锥头，两者之间设有左密封圈；右梭子的右端为右锥头，两者之间设有右密封圈。
假设用A、B、C分别表示左端方形体上的阀门接口，中间圆柱形体上的阀门接口和右端方形体上的阀门接口，用AK、AB、BK、BB表示仪表管路气的入口：
AK用于控制阀门A-C的打开，AB用于控制阀门A-C的关闭；
BK用于控制阀门B-C的打开，BB用于控制阀门B-C的关闭；
则本发明设计的控制阀的导通和截至状况如下：
AK进气AB排气时，左梭子向右边移动，A、C导通；
AB进气AK排气时，左梭子向左边移动，A、C截止；
BK进气BB排气时，右梭子向左边移动，B、C导通；
BB进气BK排气时，右梭子向右边移动，B、C截止；
显然，阀门左右截止导通均为独立动作，因此阀门有如下几种组合状态：
(1)A、B、C互通；
(2)A、C互通，B、C截止；
(3)B、C互通，A、C截止；
(4)A、C截止，B、C截止。
本发明设计的管道控制阀，其阀门接口是根据不同的需要而设计的，在有些场合不需要某个阀门接口时，可将其堵塞。
另外，本发明设计的管道控制阀，可以有两个，或三个，或更多进行组合使用，组合时，只要将一个控制阀方形体的一个面和另一个控制阀的方形体的一个面贴合，贴合面处端部的阀门接口间有短管道连通，中间圆柱形体上的阀门接口间也有短管道连通；并且采用卡扣，扣于两个控制阀的相应拉紧螺杆上，从而将两个控制阀固定住。
本发明整合3种换向阀的功能，剥离出基本组成模块，并将之设计为一种可以集成化安装的阀门。使各种流程都能以简单地阀门集成块来实施，一方面大大地减少设计工作量，另一方面在安装上也得以简化，只需要将管路接至阀门集成块，通过不同的组合方式即可实现。另外，使用本发明，使管路系统占用空间也大量减少，维护和检修也大为方便。
本发明虽然是为变压吸附工艺而开发，但其设计思路与使用并不受此限制。即也可用于在纺织、化工、医疗、食品、制冷、工业制造等领域的管道流体控制。
附图说明
图1本发明的功能符号图。
图2本发明的阀门外形图。
图3本发明的阀门剖面图。
图4本发明的阀门组合图。
图5本发明的阀门的卡扣使用方式。
图6本发明的阀门的使用案例(用于上下交叉均压流程)。
图7本发明的阀门的使用案例(用于上下分别均压流程)。
图8本发明的阀门的使用案例(用于底部均压，上中交叉均压流程)。
图中标号：
1为左腔体，2为左密封垫，3为左锥头，4为左梭子，5为中腔体，6为右梭子，7为右锥头，8为右密封垫，9为右腔体，10为拉紧螺杆，11为端部接口的短接管，12为中间接口的短接管，13为卡扣，14为螺母，15为长板，16为卡座，17为螺钉，18为双头螺杆。
具体实施方式
本阀门在流程中相当于两个气动截止阀进行组合。本阀门也有两个气控腔用于分别控制两个左右梭子，分别控制阀门左右的导通与截止。如图1所示，A、B、C分别为阀门的两端接口与中间接口；AK、AB、BK、BB为仪表气入口：
AK用于控制阀门A-C的打开，AB用于控制阀门A-C的关闭；
BK用于控制阀门B-C的打开，BB用于控制阀门B-C的关闭；
整个控制阀门为方条形，阀门的A、B、C接口在上下前后四个方向均存在，同时考虑到特殊应用场合，可在阀门的轴向两端进行开口，作为阀门接口。本发明是为了便于阀门组合而设计的。也就是说几个阀门可以直接进行堆叠，无须在阀门之间进行配管，无伸出的气动控制头，极大的节约了安装空间。对不使用的开口，采用堵头封死即可。
阀门上的拉紧螺杆的作用有两个，一是用于单个阀门本体的结构，拉紧阀门的左、中、右三个腔体(参见图3)；二是用于阀门相互间的锁定或阀门位置的固定，阀门卡扣见图5。
阀门剖面图见图3所示，从剖面图中可以看出阀门的主要组成结构，这些构件无特殊型腔，制作简单，所有构件均可实现标准化生产。
阀门在长度方向全是硬接触，密封主要采用径向密封，这种设计保证了长度方向的准确性使不同阀门间的接口可以轻松对齐。
AK进气AB排气时，左梭子向右边移动，A、C导通；
AB进气AK排气时，左梭子向左边移动，A、C截止；
BK进气BB排气时，右梭子向左边移动，B、C导通；
BB进气BK排气时，右梭子向右边移动，B、C截止；
显然，阀门左右截止导通均为独立动作，因此阀门有如下几种组合状态：
(1)A、B、C互通；
(2)A、C互通，B、C截止；
(3)B、C互通，A、C截止；
(4)A、C截止，B、C截止。
阀门之间组合可以采用的短接管进行对应接口的连接，采用卡扣对阀门进行固定。值得注意的是，阀门对应接口如不接管或不接通其它阀门，可以用堵头堵住相应接口，或者将长短接管两端封住。如图4所示。
卡座是套在阀门的拉紧螺杆上的。可以用附图5(a)图的方法进行相互锁紧，也可以用附图5(b)图的方法固定在其它构件上。
图6为用于上下交叉均压流程的组合控制阀图示。
变压吸附流程，通常需要十个气动阀截止阀，并有大量的管路需要连接，而采用本发明的阀门则仅需要将五个阀门堆叠在一起，视流程用长短接管连通相应1A-2A，1B-2B，2C-3C-4C，4A-5A，4B-5B，堵头堵住不需要连通的阀门口。阀门组做为整体再外接其余管路即可，方便快捷。同时节省了大量管路所占空间，维护更简单。
图7为用于上、下分别均压流程的组合控制阀图示。
使用本阀门，在图6、图7两种流程间的变换只取决于3C与4C接口的连通与否，可以快捷地进行改变，而无需进行重新配管。
图8为用于底部均压及中上交叉均压流程的组合控制阀图示。
采用本阀门进行控制时，只需要再增加一个阀门(图中的6号阀)即可实现，工作效率大大提高。另一方面，图8流程中如果6号阀AC、BC均保持常闭，很显然这就完全等同于图7流程。这给了我们一个新的启发，在本阀门的基础上，可以实现一定程度上的PSA流程的快速编程变换，这在用于新流程的测试上有着巨大优势。
Claims (3)
1.一种集成化管道流向控制阀，其特征在于，相当于两个气动截止阀的组合体，由两端的方形体和中间部分的圆柱形体三部分组成，圆柱形体外侧、两端的方形体之间设有拉紧螺杆；两端的方形体和中间的圆柱形体的上下前后四个方向分别设有阀门接口；相应于上述三个组成部分，阀体内分为3个腔体：左腔体、中腔体和右腔体，左、右腔体内分别有左、右梭子，左梭子的左端为左锥头，两者之间设有左密封圈；右梭子的右端为右锥头，两者之间设有右密封圈。
2.根据权利要求1所述的集成化管道流向控制阀，其特征在于假设用A、B、C分别表示左端方形体上的阀门接口，中间圆柱形体上的阀门接口和右端方形体上的阀门接口，用AK、AB、BK、BB表示仪表管路气的入口：
AK用于控制阀门A-C的打开，AB用于控制阀门A-C的关闭；
BK用于控制阀门B-C的打开，BB用于控制阀门B-C的关闭；
则所述控制阀的导通和截至状况如下：
AK进气AB排气时，左梭子向右边移动，A、C导通；
AB进气AK排气时，左梭子向左边移动，A、C截止；
BK进气BB排气时，右梭子向左边移动，B、C导通；
BB进气BK排气时，右梭子向右边移动，B、C截止。
3.一种集成化管道流向控制阀组合体，其特征在于有多个如权利要求1所述的管道控制阀组合而成，组合时，将一个控制阀方形体的一个面和另一个控制阀的方形体的一个面贴合，贴合面处端部的阀门接口间有短管道连通，中间圆柱形体上的阀门接口间也有短管道连通；并且采用卡扣，扣于两个控制阀的相应拉紧螺杆上，从而将两个控制阀固定住。
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