CN110778748B - 转轮式粉煤给料换向阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及阀门领域，尤其涉及转轮式粉煤给料换向阀，该换向阀包括依次设置的进口阀盖、转子、出口阀盖，所述进口阀盖上设置有进口流道，所述出口阀盖上设置有多个出口流道，所述转子上设置有若干个通孔，通过转动转子将进口阀盖上的进口、通孔、出口流道逐一形成通路；所述进口阀盖和出口阀盖分别与转子靠近/接触的面均为平面。本发明中换向阀的阀座密封面均为平面，转动时更加顺畅，不容易出现卡壳现象。与现有技术相比，本发明中的换向阀兼具阀体中腔间隙非常小，整体的尺寸小、结构轻便，可适应在长周期运行条件下保持高可靠密封性能。

Description

转轮式粉煤给料换向阀

技术领域

本发明涉及阀门领域，尤其涉及转轮式粉煤给料换向阀。

背景技术

在干煤粉气化工艺中，粉煤给料换向阀安装在气化装置的粉煤输送管线上，主要用于气载粉煤介质流在投煤管线与循环管线之间切换。其输送的是粉煤介质，以高压气体为载体。气化工艺要求粉煤给料换向阀的换向时间≤3s，换向稳定可靠。由于粉煤给料换向阀的阀后管线上分别设置有切断球阀，故对其自身的密封要求不高。但是，若能提高粉煤给料换向阀的密封性能，特别是长期运行条件下的密封性能保证，可大大地提高系统的安全完整性等级。

现有技术中的换向阀(申请号：201010253065.9)，公开了一种包括偏同心组合式密封阀座的换向阀，该换向阀存在结构较重，阀座密封结构复杂，运行过程中易发生卡涩，安全可靠性差等问题。而换向阀(申请号：201210317117.3)，公开了一种滑动式一进两出的粉煤换向阀结构，该换向阀结构精巧，但其存在中腔间隙大等问题，若粉煤在运行过程中进入中腔，则可能会出现开关无法到位等情况，影响其安全可靠性。

发明内容

为了防止换向阀在转动时卡壳，为提供一种密封可靠性高，转动时不容易发生卡壳的换向阀，本发明采用以下技术方案：

转轮式粉煤给料换向阀，包括依次设置的进口阀盖、转子、出口阀盖，所述进口阀盖上设置有进口流道，所述出口阀盖上设置有多个出口流道，所述转子两侧的平面上设置有若干个通孔，通过转动转子将进口阀盖上的进口、通孔、出口流道逐一形成通路；所述进口阀盖和出口阀盖分别与转子相对的面均为平面。

优化的，所述转子两端平面的中心均设置有转轴，两端的转轴分别转动设置在进口阀盖和出口阀盖中心的轴孔上，所有通孔面向进口阀盖一侧的中心均位于以轴孔为中心的同一圆周上，所有通孔面向出口阀盖一侧的中心均位于以轴孔为中心的另一圆周上。

优化的，所述进口阀盖、出口阀盖与转子两端分别相对的四个平面中，至少有一个平面上设置有凹槽且两组相对的平面上中每组只设置一个凹槽，所述凹槽相对面向另一侧延伸，所述凹槽内靠端面的一侧设置有阀座，所述阀座外侧面与凹槽之间为密封状态，阀座与凹槽内端面之间设置有弹性部件，所述弹性部件始终为压缩状态。

优化的，所述进口阀盖与转子相对的两个平面中有一个平面上设置有放置密封圈第一密封圈槽，且设置在对应流道的孔口处；所述出口阀盖与转子相对的两个平面上中有一个平面上设置有放置密封圈的密封圈槽，数量与出口流道数量相等，且分别设置在对应流道的孔口处。

优化的，密封圈槽均为腰型，转子转动过程中，所有通孔的入口和进口流道的出口均在第一密封圈槽的范围内相对移动；所有通孔的出口和对应的出口流道的出口在对应的密封圈槽内相对转动。

优化的，所述转子与进口阀盖、出口阀盖之间均设置有止推减磨垫，所述止推减磨垫使转子的端面与阀盖的端面之间产生的间隙略小于密封圈高出对应密封圈槽端口的突出值。

优化的，还包括阀体，所述转子同轴设置在阀体内，所述进口阀盖、阀体、出口阀盖上环形阵列有多组同轴过孔，螺杆穿过对应组的同轴过孔使进口阀盖、阀体、出口阀盖连接，或者所述阀体与进口阀盖或出口阀盖为一体化结构。

优化的，所述出口流道包括第一出口流道和第二出口流道，所述第一出口流道与进口流道、第一出口流道对应的通孔的中轴线重合；所述第二出口流道与进口流道在流向方向上的夹角为锐角。

优化的，所述阀座及弹性部件为两组，分别设置在进口阀盖和出口阀盖上，所述阀座在弹性部件的作用下与转子平面密封贴合。

优化的，所述阀座的硬度小于转子的硬度。

本发明的优点在于：

(1)本发明中进口阀盖和出口阀盖分别与转子接触的面均为平面，且通孔穿过两侧平面，相对于现有技术中的进口流道、出口流道与对应的转子上的通孔均是弧面对接来说，本发明转动时更加顺畅，不容易出现卡壳现象。相对于现有技术中转动式换向阀而言，本换向阀减小了转动部件的尺寸，简化了阀体结构，减小了整体的尺寸，减轻了阀门整体的重量；相对于平移式换向阀来说，本发明的阀体中腔体间隙非常小，避免了长时间的泄漏导致固体介质堆积阀腔，从而引发阀内件无法移动的问题。

(2)转轴和通孔的位置设置，保证转子转动时，进口阀盖上的进口、对应的通孔、对应的出口流道的孔口能相应地对正，并能逐一形成通路；并且通过相同圆周大小的设置，可以最大限度的降低整个换向阀的尺寸。

(3)阀座外侧面与凹槽之间为密封状态下，阀座和凹槽的设置可以保证进口流道、出口流道始终与对应通孔的两端接触，从而保证整体流道的连续性。

(4)出口阀盖和进口阀盖上，或转子上，设置的密封圈槽和密封圈，也增强了整个换向阀的密封性，本申请中密封圈槽为腰型，这样使得转子在转动过程中，所有通孔均在对应的密封圈槽圈定的范围内转动，从而防止介质流出，进入阀体中腔。且由于均是在平面上设置密封圈槽，便于加工制造。

(5)止推减磨垫的作用是当转子受介质力作用时，可避免转子被完全推向进口阀盖或出口阀盖的一侧，可避免转子转动过程中的摩擦阻力过大。

(6)进口阀盖、阀体、出口阀盖的连接方式方便换向阀的加工、安装、拆卸，从而方便替换零部件。

(7)第一出口流道的设置是常用流道，其与进口流道的中轴线同轴，形成了一段几乎是直通管道的流道，保证了在正常工况下，粉料介质在其中流动的流动阻力极小；第二出口流道作为备用流道，设置成锐角的目的是便于流动换向。

(8)本发明中阀座和弹性部件设置两组，且分别设置于进口阀盖和出口阀盖上，阀座与转子平面密封贴合，这样的设置保证了换向阀在长期工作后还是能够保证密封，并且有利于阀门的加工制造，进口阀盖和出口阀盖的选材制造无需特殊考虑，仅需对阀座和转子进行材料磨损匹配性能考虑，降低了加工制造难度及成本。

(9)阀座的硬度小于转子的硬度，这样使得在转动时产生磨损基本是作用在阀座上，阀座零件结构简单，尺寸小，容易替换，从而降低换向阀的维护难度及成本，并且保证了长期运行条件下可靠密封性能。

附图说明

图1为转轮式粉煤给料换向阀摆动到第一通孔导通时的剖视图。

图2为转轮式粉煤给料换向阀摆动到第二通孔导通时的剖视图。

图3为阀座设置在转子上时的剖视图。

图4为转轮式粉煤给料换向阀在第一通孔或第二通孔导通之前的中间过程状态。

图5为进口阀盖示意图。

图6为出口阀盖示意图。

图7为转子结构示意图。

图8为驱动转子转动结构图。

图中标注符号的含义如下：

1-进口阀盖 11-进口流道 12-第一凹槽 13-第一密封圈槽

14-进口轴孔

2-转子 21-第一通孔 22-第二通孔 23-转轴

3-阀体

4-出口阀盖 41-第一出口流道 42-第二出口流道 43-第二凹槽

44-出口轴孔 45-第二密封圈槽 46-第三密封圈槽

5-阀座 6-弹性部件 7-螺杆 81-转动柄 82-驱动部

具体实施方式

如图1-8所示，转轮式粉煤给料换向阀，包括依次设置的进口阀盖1、阀体3、出口阀盖4。阀体3内同轴设置有转子2，所述转子2在阀体3内转动。所述进口阀盖1上设置有进口流道11，所述出口阀盖4上设置有多个出口流道，所述转子2两侧的平面上设置有若干个通孔，通过转动转子2将进口阀盖1上的进口流道11、转子2自身对应的通孔、出口阀盖4对应的出口流道逐一形成通路，并保证形成通路时，进口流道11的出口与对应通孔的入口大小相同，且相对重合，所述进口阀盖1和出口阀盖4分别与转子2相对的面均为平面。

所述转子2两端的转轴23分别转动设置在进口阀盖1和出口阀盖4中心的轴孔上，详细地说，进口阀盖1上设置的为进口轴孔14，出口阀盖4上设置的为出口轴孔44。所述转子2两端平面的中心均设置有转轴23，两端的转轴23分别转动设置在进口阀盖1和出口阀盖4中心的轴孔上，所有通孔面向进口阀盖1一侧的中心均位于以轴孔为中心的同一圆周上，所有通孔面向出口阀盖4一侧的中心均位于以轴孔为中心的另一圆周上。在该实施例中，转子2上流道通孔为2个，分别为第一通孔21和第二通孔22，对应的出口流道分别为第一出口流道41和第二出口流道42。进口流道11、第一通孔21、第一出口流道41的中轴线重合，在该状态下为常用流道。所述第二出口流道42与进口流道11在流向方向上的夹角为锐角，进口流道11、第二通孔22、第二出口流道42对正接通时为循环流道。

为了保证转动后流道连接处的密封性，所述进口阀盖1、出口阀盖4与转子2两端分别相对的四个平面中，至少有一个平面上设置有凹槽且两组相对的平面上中每组只设置一个凹槽，所述凹槽相对面向另一侧延伸，所述凹槽内靠端面的一侧设置有阀座5，所述阀座5外侧面与凹槽之间为密封状态，阀座5与凹槽内端面之间设置有弹性部件6，所述弹性部件6始终为压缩状态，使阀座5始终紧贴阀盖或转子2的侧面上。该方案中，阀座5的外侧面与凹槽之间设置有密封圈，使阀座5在转动过程中始终与凹槽之间轴向密封。另外的，还可以直接使用弹性部件6密封凹槽和阀座5，如使用波纹管，可将阀座5与弹性部件6一体设置，并密封固定于凹槽中，阀座5可相对于凹槽自由滑动。由于弹性部件6的弹力方向与密封面垂直，受力均匀，可保证密封状态稳定可靠，并适应于长期运行。

在该方案中，所述阀座5及弹性部件6为两组，分别设置在进口阀盖1和出口阀盖4上。所述进口流道11和出口流道从靠近转子2上通孔的一侧边向外的方向上均设置有凹槽，所述凹槽内靠近转子2的一侧设置有阀座5，所述阀座5与凹槽接触面之间设置有密封圈，阀座5与凹槽在长度方向上设置有弹性部件6，所述弹性部件6始终为压缩状态，所述阀座5在弹性部件6的作用下，保持与转子2的密封配合，使阀座5始终紧贴对应的通孔。凹槽包括设置在进口流道11内的第一凹槽12、设置在第一出口流道41内的第二凹槽43。对应的，第一凹槽12和第二凹槽43内均设置有阀座5和弹性部件6。其中弹性部件6可以是碟簧、压缩弹簧、螺旋弹簧或O型圈等。

另外的，如图3所示，所述阀座5及弹性部件6为两组，且分别设置在转子2两端的通孔内。若如此设置，则要求阀盖端面的硬度应大于阀座5的硬度。

另外的，所述阀座5及弹性部件6为两组，一组设置在进口阀盖1上，另一组设置在转子2与出口阀盖相对的一侧上；或一组设置在出口阀盖4上，另一组设置在转子2与进口阀盖1相对的一侧上。

另外的，所述阀座5及弹性部件6为一组，设置在进口阀盖1或转子2或出口阀盖4上。

出口阀盖4的第二出口流道42中也可设置阀座5和弹性部件6。

所述进口阀盖1与转子2相对的两个平面中有一个平面上设置有放置密封圈的第一密封圈槽13，且设置在对应流道的孔口处；所述出口阀盖4与转子2相对的两个平面中有一个平面上设置有放置密封圈的密封圈槽，数量与出口流道数量相等，且分别设置在对应流道的孔口处。

阀座5初始安装后，阀座5形成的流道与阀门本体的流道之间的间隙值应不大于0.5mm。所述阀座5的硬度小于转子2的硬度。具体地说，阀座可以为金属材质或工程塑料等非金属材质。这样在转动时产生磨损基本是作用在阀座5上，阀座5容易替换，从而降低换向阀的维护成本。

在该方案中，密封圈槽均设置在进口阀盖1和出口阀盖2上。具体如下，出口阀盖4位于每一个出口流道入口的外侧和进口阀盖1位于每个进口流道11的出口的外侧均设置有密封圈槽，且密封圈槽内均设置有密封圈。在该实施例中，密封圈槽包括设置在进口流道11出口处的第一密封圈槽13、设置在第一出口流道41上的第二密封圈槽45、设置在第二出口流道42上的第三密封圈槽46。出口通孔两端均与对应的进口流道11和出口流道紧密连接。所述密封圈槽均呈腰形，密封圈槽中设置密封圈，确保转子2转动过程中，所有通孔的入口和进口流道的出口均在第一密封圈槽13的范围内相对移动；所有通孔的出口和对应的出口流道的入口在对应的密封圈槽内相对转动，可有效避免粉料介质进入转子2与阀体3之间的间隙中。密封圈在密封圈槽内突出设置，所述转子2与进口阀盖1、出口阀盖4的相互之间的间隙值略小于密封圈的突出值。

在受流体流动或其它原因造成的推力作用下，为了防止转子2被完全推向阀盖一侧，所述转子2与进口阀盖1、出口阀盖4的相对的面上均设置有止推减磨垫，所述止推减磨垫使转子2的端面与阀盖的端面之间产生的间隙略小于密封圈高出对应密封圈槽端口的突出值。

所述进口阀盖1、阀体3、出口阀盖4上环形阵列有多组同轴过孔，螺杆7穿过对应组的同轴过孔使进口阀盖1、阀体3、出口阀盖4连接。进口阀盖1、阀体3、出口阀盖4分体设置可以替换因转子2转动磨损的阀座5。另外的，，或者所述阀体3与进口阀盖1或出口阀盖4为一体化结构，最好是阀体与出口阀盖一体化设计，这样可提供阀体内腔与出口阀盖轴孔的同轴度，有利于阀门的装配。

为了转子2转动，在该方案中，转子2的一端转轴23上设置有转动柄81，转动柄81的另一端连接有驱动部82，如图8所示，转动柄81靠近驱动部82的一端设置有滑槽孔，驱动部82包括驱动轴和设置在驱动轴两端的驱动缸，驱动轴上设置有销轴，所述销轴设置在滑槽孔内，滑槽孔的长度方向与转动柄81的长度方向平行。

转轮式粉煤给料换向阀的初始状态如图2所示，当工艺需要时，发出指令，驱动部82执行动作，推动转动柄81带动转子2转动，则阀门切换至如图1所示状态；当工艺需要时，发出指令，驱动部82执行动作，推动转动柄81带动转子2转动，则阀门切换至如图2所示状态，如此反复按工艺需求动作。

在以上的方案中，第一通孔21和第二通孔22尽量靠近，这样转动把手81转动的角度较小，第一通孔21和第二通孔22可以迅速切换。且在切换换向过程中，始终未发生所有流道完全阻断的情况，如图4所示，即在整个换向过程中，首先是进口流道11、第二通孔22、第二出口流道42完全接通，然后是进口流道11与第二通孔22、第二出口流道42部分接通，进口流道11与第一通孔21、第一出口流道41部分接通，最后进口流道11、第一通孔21、第一出口流道41完全接通。反向切换动作过程亦然。

另外的，可以把第一通孔21和第二通孔22作为一个通孔子单元，环形阵列在转子2上。此时转子2的转轴23上可设置齿轮，驱动部82则应为可绕一个方向一直旋转的驱动机构，转子2也可按工艺需求在驱动部82的驱动下绕一个方向转动，在常用流道接通状态和循环流道接通状态间切换。此时转子2重量可以变得非常轻。

另外的，出口流道也可以为多种，还可以增加第三出口流道，第三出口流道在长度方向上为曲线流道，这样用于流体的减速，相应的，通孔子单元中就需要增加一个与第三出口流道对应的通孔。通过通孔和出口流道位置的设置，流体可以从一个流道通过，也可以同时从若干个流道通过，根据需求设置。

以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (9)

1.转轮式粉煤给料换向阀，其特征在于，包括依次设置的进口阀盖（1）、转子（2）、出口阀盖（4），所述进口阀盖（1）上设置有进口流道（11），所述出口阀盖（4）上设置有多个出口流道，所述转子（2）两侧的平面上设置有若干个通孔，通过转动转子（2）将进口阀盖（1）上的进口流道（11）、通孔、出口流道逐一形成通路；所述进口阀盖（1）和出口阀盖（4）分别与转子（2）相对的面均为平面；

所述转子（2）两端平面的中心均设置有转轴（23），两端的转轴（23）分别转动设置在进口阀盖（1）和出口阀盖（4）中心的轴孔上，所有通孔面向进口阀盖（1）一侧的中心均位于以轴孔为中心的同一圆周上，所有通孔面向出口阀盖（4）一侧的中心均位于以轴孔为中心的另一圆周上；

转轴和通孔的位置设置，保证转子转动时，进口阀盖上的进口、对应的通孔、对应的出口流道的孔口能相应地对正，并能逐一形成通路。

2.根据权利要求1所述的转轮式粉煤给料换向阀，其特征在于，所述进口阀盖（1）、出口阀盖（4）与转子（2）两端分别相对的四个平面中，至少有一个平面上设置有凹槽且两组相对的平面上中每组只设置一个凹槽，所述凹槽相对面向另一侧延伸，所述凹槽内靠端面的一侧设置有阀座（5），所述阀座（5）外侧面与凹槽之间为密封状态，阀座（5）与凹槽内端面之间设置有弹性部件（6），所述弹性部件（6）始终为压缩状态。

3.根据权利要求1所述的转轮式粉煤给料换向阀，其特征在于，所述进口阀盖（1）与转子（2）相对的两个平面中有一个平面上设置有放置密封圈的第一密封圈槽（13），且设置在对应流道的孔口处；所述出口阀盖（4）与转子（2）相对的两个平面上中有一个平面上设置有放置密封圈的密封圈槽，数量与出口流道数量相等，且分别设置在对应流道的孔口处。

4.根据权利要求3所述的转轮式粉煤给料换向阀，其特征在于，所述密封圈槽均为腰型，转子（2）转动过程中，所有通孔的入口和进口流道（11）的出口均在第一密封圈槽（13）的范围内相对移动；所有通孔的出口和对应的出口流道的出口在对应的密封圈槽内相对转动。

5.根据权利要求4所述的转轮式粉煤给料换向阀，其特征在于，所述转子（2）与进口阀盖（1）、出口阀盖（4）之间均设置有止推减磨垫，所述止推减磨垫使转子（2）的端面与阀盖的端面之间产生的间隙略小于密封圈高出对应密封圈槽端口的突出值。

6.根据权利要求1所述的转轮式粉煤给料换向阀，其特征在于，还包括阀体（3），所述转子（2）同轴设置在阀体（3）内，所述进口阀盖（1）、阀体（3）、出口阀盖（4）上环形阵列有多组同轴过孔，螺杆（7）穿过对应组的同轴过孔使进口阀盖（1）、阀体（3）、出口阀盖（4）连接，或者所述阀体（3）与进口阀盖（1）或出口阀盖（4）为一体化结构。

7.根据权利要求1所述的转轮式粉煤给料换向阀，其特征在于，所述出口流道包括第一出口流道（41）和第二出口流道（42），所述第一出口流道（41）与进口流道（11）、第一出口流道（41）对应的通孔的中轴线重合；所述第二出口流道（42）与进口流道（11）在流向方向上的夹角为锐角。

8.根据权利要求2所述的转轮式粉煤给料换向阀，其特征在于，所述阀座（5）及弹性部件（6）为两组，分别设置在进口阀盖（1）和出口阀盖（4）上，阀座（5）在弹性部件（6）的作用下与转子（2）平面密封贴合。

9.根据权利要求8所述的转轮式粉煤给料换向阀，其特征在于，所述阀座（5）的硬度小于转子（2）的硬度。

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