CN109323010A - 平衡型三通调节阀 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种平衡型三通调节阀，包括阀体、阀盖、阀杆、阀芯、压圈、套筒、上阀座和下阀座，所述第一接口通过所述套筒与所述阀腔连通，所述第二接口通过所述压圈与所述阀腔连通；所述阀芯包括上密封柱和下密封柱，在上下滑动所述阀杆的过程中，所述下密封柱可分别与所述上阀座和所述下阀座构成密封配合，当所述下密封柱向上脱离所述下阀座时，所述上密封柱可与所述压圈构成密封配合。本发明实现了阀芯的平衡，大幅度减小了启闭件在开启过程中需要克服的介质不平衡力，降低对执行机构推力的要求，这样配备较小的执行机构即可实现阀门高精度控制，降低了设备成本，同时，具有更高的控制精度，能够将该阀门覆盖到大口径和高压场合。

Description

平衡型三通调节阀
技术领域
本发明涉及阀门领域，具体地说涉及一种平衡型三通调节阀。
背景技术
三通调节阀能实现一种流体通过三通阀可分成两路流体或者两路流体通过三通阀可合并成一路流体，在某些场合可以替代两个调节阀和一个三通接管而等到广泛应用，常用于热交换器的两相调节，和常规装置的简单的配比调节，因具有调节稳定可靠，占用空间小，有较多的工况可适用的特点，被广泛的使用在各类装置中。
传统的三通调节阀，如说明书附图1所示，主要由阀体1、阀盖2、阀杆3、阀芯4、压圈5、套筒6、上阀座7和下阀座8组成，阀体内开有阀腔，压圈、上阀座、套筒和下阀座从上至下依次安装在阀腔内，阀体上设有第一接口、第二接口和第三接口，第一接口通过套筒与阀腔连通，第二接口通过压圈与阀腔连通，第三接口与阀腔的底部连通，流体可从第一接口进，第二接口和第三接口出，或者从第二接口和第三接口进，第一接口出。
这种三通调节阀由于在开关时上阀腔区域D得不到密封，当大口径或高压差时，需要克服较大的不平衡力，所以该结构局限于使用在小口径低压差场合，而且在压差交变时，容易出现阀芯抖动的情况，另外阀芯导向不充分，密封效果不佳。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够大幅度减小启闭件在开启过程中需要克服的介质不平衡力，降低对执行机构推力的要求的平衡型三通调节阀。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种平衡型三通调节阀，包括阀体、阀盖、阀杆、阀芯、压圈、套筒、上阀座和下阀座，所述阀体内开有阀腔，所述压圈、所述上阀座、所述套筒和所述下阀座从上至下依次安装在所述阀腔内，所述阀体上设有第一接口、第二接口和第三接口，所述第三接口与所述阀腔的底部连通；所述第一接口通过所述套筒与所述阀腔连通，所述第二接口通过所述压圈与所述阀腔连通；
所述阀芯包括上密封柱和下密封柱，在上下滑动所述阀杆的过程中，所述下密封柱可分别与所述上阀座和所述下阀座构成密封配合，当所述下密封柱向上脱离所述下阀座时，所述上密封柱可与所述压圈构成密封配合。
进一步地，所述上密封柱的外周卡设有平衡密封环，当所述下密封柱向上脱离所述下阀座时，所述平衡密封环可与所述压圈构成密封配合。
进一步地，所述平衡密封环为石墨密封环。
进一步地，所述上密封柱的顶部具有通过螺栓连接的密封环压环，所述平衡密封环被所述密封环压环压紧固定。
进一步地，所述阀芯上开有从其下端面向上延伸的均压孔，所述上密封柱的上端面开有一个以上的与所述均压孔连通的平衡孔。
进一步地，所述阀芯还包括支撑杆，所述上密封柱一体成型在所述支撑杆的上端，所述下密封柱螺纹连接在所述支撑杆的下端。
进一步地，所述套筒上开有一个以上的窗口，所述窗口以所述套筒的径向中线对称设计。
本发明的有益效果体现在：
本发明实现了阀芯的平衡，能够大幅度减小启闭件在开启过程中需要克服的介质不平衡力，降低对执行机构推力的要求，这样配备较小的执行机构即可实现阀门高精度控制，降低了设备成本，同时，具有更高的控制精度，能够将该阀门覆盖到大口径和高压场合。
附图说明
图1是现有技术的结构示意图。
图2是本发明一实施例的剖面结构示意图。
图3是本发明一实施例中的阀芯的三维剖视图。
图4是本发明一实施例中套筒的剖面结构示意图。
附图中各部件的标记为：1阀体、11第一接口、12第二接口、13第三接口、2阀盖、3阀杆、4阀芯、41上密封柱、42下密封柱、43支撑杆、44平衡密封环、45平密封环压环、46均压孔、47平衡孔、5压圈、6套筒、61窗口、7上阀座、8下阀座。
具体实施方式
下面将参考附图来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
参见图2至图3。
本发明平衡型三通调节阀，包括阀体1、阀盖2、阀杆3、阀芯4、压圈5、套筒6、上阀座7和下阀座8，所述阀体1内开有阀腔，所述压圈5、所述上阀座7、所述套筒6和所述下阀座8从上至下依次安装在所述阀腔内，所述阀体1上设有第一接口11、第二接口12和第三接口13，所述第三接口13与所述阀腔的底部连通；所述第一接口11通过所述套筒6与所述阀腔连通，所述第二接口通过所述压圈5与所述阀腔连通；
所述阀芯4包括上密封柱41和下密封柱42，在上下滑动所述阀杆3的过程中，所述下密封柱42可分别与所述上阀座7和所述下阀座8构成密封配合，当所述下密封柱42向上脱离所述下阀座8时，所述上密封柱41可与所述压圈5构成密封配合。
本发明中，通过下密封柱实现传统阀芯与上阀座和下阀座的密封配合实现起到分流和切断的作用，而通过设置上密封柱在下密封柱向上脱离下阀座时与压圈构成密封配合，使得在打开第三接口时，将上阀腔区域D密封，而且上密封柱还能够起到导向的作用，并防止阀芯抖动。
本发明实现了阀芯的平衡，大幅度减小了启闭件在开启过程中需要克服的介质不平衡力，降低对执行机构推力的要求，这样配备较小的执行机构即可实现阀门高精度控制，降低了设备成本，同时，具有更高的控制精度，能够将该阀门覆盖到大口径和高压场合。
在一实施例中，所述上密封柱41的外周卡设有平衡密封环44，当所述下密封柱42向上脱离所述下阀座8时，所述平衡密封环44可与所述压圈5构成密封配合。平衡密封环与压圈之间可实现导向的作用，实现阀芯导向作用，保证阀芯与阀座密封面的同轴度要求，而且具有密封功能，实现了更好的密封效果。
优选地，所述平衡密封环44为石墨密封环，效果更好。
优选地，所述上密封柱41的顶部具有通过螺栓连接的平密封环压环45，所述平衡密封环44被所述平密封环压环45压紧固定。这样设计，可以对平衡密封环进行预紧，并且实现了可拆卸安装的功能。
在一实施例中，所述阀芯4上开有从其下端面向上延伸的均压孔46，所述上密封柱41的上端面开有一个以上的与所述均压孔46连通的平衡孔47。这样设计，阀芯上具有贯穿整个阀芯的孔道，可以平衡第三接口和上阀腔的压力，保证阀门工作状态下开启或关闭无须克服关闭件两端的压差，很大程度降低了开关推力。
在一实施例中，所述阀芯4还包括支撑杆43，所述上密封柱41一体成型在所述支撑杆43的上端，所述下密封柱42螺纹连接在所述支撑杆43的下端（具体实施中再密封焊接紧固）。这样设计，容易制作，一方面大大减小了零件切削量，提高了工作效率，另一方面，大大降低了材料成本，提高了该产品的市场竞争力，具有加工量小，成本低的特点。
在一实施例中，所述套筒6上开有一个以上的窗口61，所述窗口61以所述套筒6的径向中线对称设计。这种结构，上下对称的等百分比套筒设计与下密封柱组合，可实现两个流道的等百分比特性调节，能够使双向均具有较好的调节能力，提高了调节精度和调节性能。
以介质从第一接口进入，经过三通调节阀，分成第二接口和第三接口两路介质，分别进入不同的反应器，实现同一台调节阀控制两路流体的功能为例详细描述本发明的工作原理如下：
当阀芯处于底部时，下密封柱与下阀座实现密封，此时第一接口进入的介质通过调节阀后，全部由第二接口流出，此时，与第一接口及第二接口连通的部位，为高压区域，第三接口及上阀腔区域D均为低压区域，并且第一接口的压力通过阀芯的均压孔和平衡孔实现了均衡，此时，如果开启阀门，阀芯需要克服的力仅为阀芯与套筒之间的摩擦力，所以动作仅需很小的执行机构即可实现。
随着阀芯继续向上运动，阀芯与套筒的窗口会下下半部分行程一个流道，通过此流道将会有介质穿过，从第三接口流出，此窗口是等百分比流量特性设计，所以阀门在开启时，从第三接口流出的介质，满足等百分比特性，具有调节精度高的特点。
阀芯继续上升，阀芯与套筒的窗口在阀芯上部分的面积在逐步减小，即介质流过下层套筒，从第二接口流出的比例在逐步减小，同时，因为套筒上的窗口采用对称的等百分比特性设计，从第二接口流出的介质也满足等百分比调节特性，当阀芯继续上升，使下密封柱的密封面与上阀座的密封面配合实现密封时，此时阀芯切断了介质从第二接口流出，从第一接口流入的介质，经过三通调节阀，全部从第三接口流出，完成单个行程的调节过程。反之类似。
应当理解本文所述的例子和实施方式仅为了说明，并不用于限制本发明，本领域技术人员可根据它做出各种修改或变化，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种平衡型三通调节阀，包括阀体、阀盖、阀杆、阀芯、压圈、套筒、上阀座和下阀座，所述阀体内开有阀腔，所述压圈、所述上阀座、所述套筒和所述下阀座从上至下依次安装在所述阀腔内，所述阀体上设有第一接口、第二接口和第三接口，所述第一接口通过所述套筒与所述阀腔连通，所述第二接口通过所述压圈与所述阀腔连通，所述第三接口与所述阀腔的底部连通；其特征在于：
所述阀芯包括上密封柱和下密封柱，在上下滑动所述阀杆的过程中，所述下密封柱可分别与所述上阀座和所述下阀座构成密封配合，当所述下密封柱向上脱离所述下阀座时，所述上密封柱可与所述压圈构成密封配合。
2.根据权利要求1所述的平衡型三通调节阀，其特征在于：所述上密封柱的外周卡设有平衡密封环，当所述下密封柱向上脱离所述下阀座时，所述平衡密封环可与所述压圈构成密封配合。
3.根据权利要求2所述的平衡型三通调节阀，其特征在于：所述平衡密封环为石墨密封环。
4.根据权利要求2或3所述的平衡型三通调节阀，其特征在于：所述上密封柱的顶部具有通过螺栓连接的密封环压环，所述平衡密封环被所述密封环压环压紧固定。
5.根据权利要求1或2或3所述的平衡型三通调节阀，其特征在于：所述阀芯上开有从其下端面向上延伸的均压孔，所述上密封柱的上端面开有一个以上的与所述均压孔连通的平衡孔。
6.根据权利要求1或2或3所述的平衡型三通调节阀，其特征在于：所述阀芯还包括支撑杆，所述上密封柱一体成型在所述支撑杆的上端，所述下密封柱螺纹连接在所述支撑杆的下端。
7.根据权利要求1或2或3所述的平衡型三通调节阀，其特征在于：所述套筒上开有一个以上的窗口，所述窗口以所述套筒的径向中线对称设计。
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