CN201636375U - 气液分离三通阀门 - Google Patents

Abstract

一种气液分离三通阀门，包含有阀体，在该阀体的内部具有阀芯，其中：该阀体上具有相互连通的排气补气口、出水口和水汽混合入口，该阀芯的一端连接阀芯驱动装置，该阀芯驱动装置驱动该阀芯的另一端对该排气补气口或出水口进行密封，水汽混合入口的上游处有一个水位水流传感器。使得在系统处于非承压状态时，阀门中的出水口通过阀芯关闭，排气补气口打开，系统与外部连通，系统处于非承压运行状态，当系统内的压力增加时，可通过排气补气口向外部排气，维持系统内外的压力平衡。当系统处于负压时，可通过排气补气口对系统补气，维持系统内外的压力平衡。实现系统的非承压集热。该排气补气口也可作为系统非承压集热过程中的溢流口使用。

Description

气液分离三通阀门

技术领域

本实用新型涉及太阳能热利用技术，特别涉及一种气液分离三通阀门，实现同一管路气体和液体的分离，主要应用到太阳能热水系统上，实现系统的瞬时承压功能。

背景技术

目前，太阳能热水系统主要分为承压式和非承压式热水系统。非承压式热水系统在集热过程和供水过程均处于开放式非承压状态，用水主要依靠重力或循环泵供水，该系列热水系统主要缺点为出水不稳定，出水压力、流量波动较大，造成混水稳定性差，但该系列系统成本低廉、可靠性高而得到广泛应用。

承压式热水系统在集热和供水过程中均处于封闭式承压状态，供水主要依靠自来水顶水供水，该系列热水器供水压力、流量稳定，与非承压系统比较，出水压力和流量更大，但该系统结构复杂，成本高，对系统的安全性由较高的要求，尤其是部分系统直接连接到自来水管网中，受管网压力的变化影响较大，影响系统的使用寿命。而在实际使用过程中，真正需要带压供水时间是很少的，尤其对于单套家用太阳能热水系统而言，全天用水累积时间一般在3个小时以内，只有在这个时间范围内，太阳能热水系统处于承压运行状态，而其他不用水的时间，系统仍处于承压状态，造成系统功能浪费，影响了系统的安全性、可靠性、复杂性，导致系统复杂、成本高、相对使用寿命，造成不必要的浪费和质量过剩。

随着市场和技术的不断发展，对高性能的太阳能热水系统的需求越来越旺盛。尤其对于瞬时承压太阳能热水系统的市场需求会越来越旺盛。瞬时承压系统的特征在于：在系统集热过程中，整个系统处于开放式非承压状态，在此时间内，系统处于非承压状态，与承压运行系统比较，对系统的耐压要求要低得多，系统安全性和可靠性也要低的多，系统不受自来水管网的压力影响。当系统供水时，系统处于封闭状态，在自来水的驱动下，系统向各个供水口供水。此时，虽然系统内部处于封闭状态，但由于系统通过供水口与外界连通，这样系统内部仍处于半开放式状态，系统内的压力远小于处于完全封闭状态的承压式太阳能热水系统内部的压力，系统安全性，可靠性远高于承压式太阳能热水系统，但结构复杂性、成本要低于承压式太阳能热水系统。

由此可见，瞬时承压太阳能热水系统兼有非承压系统的非承压集热特征和承压系统的低压供水特征，将非承压和承压式太阳能热水系统的优点完美的结合在一起，形成一套高质量、低成本、大众化，可规模化生产的新型太阳能热水系统。

瞬时承压太阳能热水系统需要解决的主要问题之一是，要求系统在集热过程中处于非承压状态，及系统需要有排气补气装置于外部连通，当系统供水时，排气补气装置关闭，同时系统供水管路打开，实现系统封闭式运行。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种气液分离三通阀门，使得在系统处于非承压集热状态时，阀门中的出水口通过阀芯关闭，排气补气口打开，系统与外部连通，系统处于非承压运行状态，当系统内的压力增加时，可通过排气补气口向外部排气，维持系统内外的压力平衡。当系统处于负压时，可通过排气补气口对系统补气，维持系统内外的压力平衡。实现系统的非承压集热。该排气补气口也可作为系统非承压集热过程中的溢流口使用。

当系统处于承压供水，该阀门阀芯动作，关闭排气补气口，打开出水口，系统处于封闭状态，与外部隔离。系统中的水在自来水压力的作用下通过三通阀的出水口向外部供水。实现系统的瞬时承压运行功能。

为达上述目的，本实用新型提供一种气液分离三通阀门，包含有阀体，在该阀体的内部具有阀芯，其中：该阀体上具有相互连通的排气补气口、出水口和水汽混合入口，该阀芯的一端连接阀芯驱动装置，该阀芯驱动装置驱动该阀芯的另一端对该排气补气口或出水口进行密封，水汽混合入口的上游处有一个水位水流传感器。

所述的气液分离三通阀门，其中，该阀芯驱动装置为往复直线驱动，该阀芯的另一端连接有阀芯密封件。

所述的气液分离三通阀门，其中，该阀芯驱动装置还可为旋转式驱动，该阀芯具有互相垂直并连通的三通式阀芯排气补气口、三通式阀芯出水口以及三通式阀芯水汽混合入口；该三通式阀芯水汽混合入口始终连通水汽混合入口；该阀体上的排气补气口、该出水口与该阀芯上的三通式阀芯排气补气口、三通式阀芯出水口位于同一圆周表面上，该阀体上的排气补气口与该出水口相对布置。

本实用新型还提供一种气液分离三通阀门，包含有阀体，在该阀体的内部具有阀芯，其特征在于：该阀体上具有相互连通的排气补气口、出水口和水汽混合入口，该排气补气口和该出水口分别采用独立的阀芯及阀芯驱动装置，该排气补气口采用的常开式阀门，该出水口采用常闭式阀门；水汽混合入口的上游处有一个水位水流传感器。

所述的气液分离三通阀门，其中，该阀芯驱动装置为电磁驱动、液压驱动或气压驱动。

所述的气液分离三通阀门，其中，该阀体及阀芯密封件为金属材料、非金属材料或金属与非金属的组合件。

所述的气液分离三通阀门，其中，该水位水流传感器为水压传感器、水位传感器或水流传感器。

所述的气液分离三通阀门，其中，该水位水流传感器为电极式水位传感器、电感式水位传感器、电容式水位传感器或浮球式水位传感器。

所述的气液分离三通阀门，其中，在三通阀门上还设有辅助排气补气装置。

所述的气液分离三通阀门，其中，该辅助排气补气装置由辅助排气补气口和辅助密封件组成，该辅助排气补气口与阀体的内部连通，且辅助密封件置于该辅助排气补气口中。

本实用新型的功效在于：当系统处于非承压集热状态时，阀门中的出水口通过阀芯关闭，排气补气口打开，系统与外部连通，系统处于非承压运行状态，当系统内的压力增加时，可通过排气补气口向外部排气，维持系统内外的压力平衡。当系统处于负压时，可通过排气补气口对系统补气，维持系统内外的压力平衡。实现系统的非承压集热。该排气补气口也可作为系统非承压集热过程中的溢流口使用。

当系统处于承压供水，该阀门阀芯动作，关闭排气补气口，打开出水口，系统处于封闭状态，与外部隔离。系统中的水在自来水压力的作用下通过三通阀的出水口向外部供水。实现系统的瞬时承压运行功能。

附图说明

图1为气液分离三通阀门第一实施例非承压状态(通气状态)的示意图；

图1-A为气液分离三通阀门第一实施例承压状态(通水状态)的示意图；

图2为气液分离三通阀门第二实施例非承压状态(通气状态)的示意图；

图3为气液分离三通阀门第三实施例非承压状态(通气状态)的示意图；

图3-A为图3的A-A剖视图；

图3-B为气液分离三通阀门第三实施例承压状态(通水状态)的示意图；

图3-C为图3-B的B-B剖视图；

图4为气液分离三通阀门第四实施例的示意图；

图5为气液分离三通阀门第五实施例的示意图。

附图标记说明：1-阀芯驱动装置；2-阀芯；3-排气补气口；4-阀体；5-阀芯密封件；6-出水口；7-水位水流传感器；8-水汽混合入口；9-辅助排气补气口；10-辅助密封件；12-三通式阀芯；13-三通式阀芯排气补气口；16-三通式阀芯出水口；18-三通式阀芯水汽混合入口；14-常开式阀门;15-常闭式阀门；20-弹性元件；G-排气方向；W-出水方向；GW-水汽混合进入方向。

具体实施方式

第一实施例

如图1和图1-A所示，分别为气液分离三通阀门第一实施例处于非承压状态(通气状态)和承压状态(通水状态)的示意图。该三通阀门主要由阀芯驱动装置1、阀芯2、排气补气口3、阀体4、阀芯密封件5、出水口6、水位水流传感器7及水汽混合入口8构成。其中，该阀体4上设有相互连通的排气补气口3、出水口6和水汽混合入口8，在该阀体4的内部具有阀芯2，该阀芯2的一端通过弹性元件20而与阀芯驱动装置1相连接，该弹性元件20在本实施例中为螺旋弹簧，该阀芯2的另一端连接有阀芯密封件5，通过阀芯驱动装置1的作用可使阀芯密封件5在阀体4内沿阀芯2的轴线方向往复运动以对排气补气口3或出水口6进行密封。该水位水流传感器7位于水汽混合入口8的上游。水汽混合入口8一般连接在太阳能热水系统的储热水箱上(图中未示)。

所述阀芯驱动装置1可以是电磁驱动、液压驱动、气压驱动或其他驱动模式；

所述阀体4及阀芯密封件5可以是金属材料、非金属材料或金属与非金属的组合件；

所述水位水流传感器7可以是水压传感器、水位传感器、水流传感器或其他形式检验水流(或水位)的检测装置，如电极式、电感式、电容式、浮球式水位传感器等。

当太阳能热水系统处于集热状态时，阀体4上的阀芯密封件5移动并实现对出水口6的密封，同时通过水汽混合入口8而使太阳能热水系统储热水箱连通于排气补气口3，此过程中保持水箱内和外部的压力平衡，使系统始终处于非承压状态。当储热水箱内的压力出现负压时，排气补气口3也可以向水箱内补气，维持储热水箱内和外部的压力平衡，防止水箱出现抽瘪的问题。

在系统集热过程中，排气补气口3也可以作为系统的溢流口，将储热水箱内因温度升高导致液体膨胀而溢流出来的液体从该排气补气口3流出。当排气补气口3连接一个开式储水箱时，系统储热水箱溢流出来的部分液体可以流到开式储水箱内，以备后用且防止浪费。

一般情况下，安装在系统储热水箱的气液分离三通阀门始终保持在出水口6关闭，排气补气口3与系统储热水箱连通状态，即使系统处于非承压状态。

当太阳能热水系统向用水点供水时，系统储热水箱内的热水在自来水的压力作用下进入三通阀门，当热水达到三通阀门传感器时，水位水流传感器7感应到水位或水流，将水位或水流信号传输给阀芯驱动装置1，该阀芯驱动装置1驱动阀芯2轴向运动，直到阀芯密封件5将排气补气口3密封上(请见图1-A)，防止热水从排气补气口3流出，同时打开了三通阀门的出水口6，则水箱内的热水在自来水压力的作用下，通过三通阀门的出水口6流向用水点。当系统对用水点供水时，由于排气补气口3在阀芯驱动装置1的作用下被阀体密封件5密封，隔断了外部和系统储热水箱的连通，实现了系统的闭式供水，达到了系统承压供水的目的，使供水点出水压力高、流量大，即使系统处于承压状态。

当系统停止向用水点供水，传感器检测不到水位或水流信号时，关闭阀芯驱动装置1，阀芯2在其上弹性元件20的作用下恢复到初始状态，即隔断出水口6和系统储热水箱的通路，连通排气补气口3和系统储热水箱，再次使系统处于非承压状态。

根据上述系统运行原理，由于在单独一天时间用水时间相对于不用水时间少很多，这样，系统的绝大部分时间都处于非承压运行状态。即使在承压运行状态，由于一般太阳能热水系统储热水箱和用水点距离较近，此时，系统内的压力也远小于处于完全承压运行状态的承压式太阳能热水系统内的压力。

通过上述气液分离三通阀门的设计，实现了常规太阳能热水系统用水时承压运行，非用水时非承压运行模式，极大的提高的系统安全性、可靠性、合理性。降低生产成本。

第二实施例

如图2所示，为气液分离三通阀门第二实施例的示意图。与图1至图1-A所示的第一实施例比较，其不同点仅在于在三通阀门上增加了由辅助排气补气口9和辅助密封件10组成的辅助排气补气装置。其中该辅助排气补气口9与阀体4的内部连通，且辅助密封件10置于该辅助排气补气口9之中。增加辅助排气补气装置的目的在于：当用水点用水时，若与系统连接的自来水阀门没有打开，而三通阀门又处于开启状态，即打开出水口6，关闭排气补气口3，此时在重力或虹吸作用下，系统内的热水通过用水点流出，水箱液面下降，辅助密封件10脱离辅助排气补气口9，通过辅助排气补气口9将系统储热水箱或外部连通，维持系统与外部的压力平衡，防止系统出现负压而将储热水箱抽瘪。

当系统正常用水时，阀体4内的热水将推动辅助密封件10将辅助排气补气口9密封上，防止热水从辅助排气补气口9溢流。

当系统处于非供水状态时，阀体内的水位下降，辅助密封件10脱离辅助排气补气口9，实现外部与系统储热水箱的连通，起到辅助排气补气的作用。

第二实施例的其他运行模式与第一实施例基本相同。

第三实施例

如图3所示，为气液分离三通阀门第三实施例通气状态的示意图。与图1所示的第一实施例比较，其不同点在于图1所示的气液分离三通阀门的阀芯2采用往复式直线运动模式，实现排气补气口3和出水口6的密封和打开，而图3所示的气液分离三通阀门第三实施例的阀芯12则采用的是旋转式运动模式，实现排气补气口3和出水口6的密封和打开。

其与第一实施例的结构区别在于，三通式阀芯12取代阀芯2置于阀体4之中，该三通式阀芯12具有三个互相垂直并连通的口，分别为三通式阀芯排气补气口13、三通式阀芯出水口16以及三通式阀芯水汽混合入口18。该三通式阀芯水汽混合入口18始终连通水汽混合入口8。该阀体4上的排气补气口3、出水口6与该三通式阀芯12上的三通式阀芯排气补气口13、三通式阀芯出水口16位于同一圆周表面上。该阀体4上排气补气口3与出水口6相对布置，

同时参考图3-A，其为气液分离三通阀门第三实施例通气状态的A-A截面剖视图，此时气液分离三通阀门为通气状态，即系统储热水箱通过三通阀门的水汽混合入口8与三通式阀芯水汽混合入口18的连通、三通式阀芯排气补气口13与三通阀门的排气补气口3的连通，实现外部和系统储热水箱的连通，并实现外部和储热水箱之间的压力平衡。

图3-B、3-C分别为气液分离三通阀门第三实施例通水状态示意图和B-B截面剖视图。

当系统向用水点供水时，系统储热水箱内的热水在自来水的压力作用下进入三通阀门，当热水达到三通阀门传感器时，传感器感应到水位或水流，将水位或水流信号传输给阀门驱动装置1，阀门驱动装置1驱动三通式阀芯12旋转90度运动，此时三通式阀芯12上的排气补气孔13也随之旋转90度，与阀体实现了密封，隔断了系统储热水箱和外部的连通，实现了系统的闭式运行，同时三通式阀芯12上的出水口16则与阀体4的出水口6连通，系统向用水点供水，实现系统的承压运行。

第四实施例

如图4所示，为气液分离三通阀门第四实施例的示意图。该三通阀门与图1中第一实施例所述的气液分离三通阀门1的不同之处在于，三通阀门的排气补气口和出水口分别采用了独立的阀芯及其驱动装置，其中排气补气口采用的常开式阀门14，出水口采用的是常闭式阀门15。在系统非承压运行时，排气补气口3的常开式阀门14处于常开状态，出水口6的常闭式阀门15处于常闭状态，实现外部与系统的连通，维持系统内部和外部的压力平衡，实现系统的非承压运行状态。

当系统向用水点供水时，排气补气口3的常开式阀门14处于闭合状态，隔断外部和系统内部连通，使系统处于封闭状态，同时，出水口6的常闭式阀门15处于打开状态，系统向供水点供水，实现系统供水时承压运行。

第五实施例

图5为气液分离三通阀门第五实施例的示意图，与图4所示的气液分离三通阀门4的不同之处在于在三通阀门上增加了与第二实施例中相同的辅助排气补气装置，该装置与第二实施例所述的辅助排气补气装置工作原理相同，不再赘述。

唯上所述者，仅为本实用新型的较佳实施例而已，当不能以此限定本实用新型实施的范围，故举凡数值的变更或等效组件的置换，或依本实用新型申请专利范围所作的均等变化与修饰，都应仍属本实用新型专利涵盖的范畴。

Claims (10)

1.一种气液分离三通阀门，包含有阀体，在该阀体的内部具有阀芯，其特征在于：该阀体上具有相互连通的排气补气口、出水口和水汽混合入口，该阀芯的一端连接阀芯驱动装置，该阀芯驱动装置驱动该阀芯的另一端对该排气补气口或出水口进行密封，水汽混合入口的上游处有一个水位水流传感器。

2.根据权利要求1所述的气液分离三通阀门，其特征在于，该阀芯驱动装置为往复直线驱动，该阀芯的另一端连接有阀芯密封件。

3.根据权利要求1所述的气液分离三通阀门，其特征在于，该阀芯驱动装置为旋转式驱动，该阀芯具有互相垂直并连通的三通式阀芯排气补气口、三通式阀芯出水口以及三通式阀芯水汽混合入口；该三通式阀芯水汽混合入口始终连通水汽混合入口；该阀体上的排气补气口、该出水口与该阀芯上的三通式阀芯排气补气口、三通式阀芯出水口位于同一圆周表面上，该阀体上的排气补气口与该出水口相对布置。

4.一种气液分离三通阀门，包含有阀体，在该阀体的内部具有阀芯，其特征在于：该阀体上具有相互连通的排气补气口、出水口和水汽混合入口，该排气补气口和该出水口分别采用独立的阀芯及阀芯驱动装置，该排气补气口采用的常开式阀门，该出水口采用常闭式阀门；水汽混合入口的上游处有一个水位水流传感器。

5.根据权利要求2或3或4中的任一项所述的气液分离三通阀门，其特征在于，该阀芯驱动装置为电磁驱动、液压驱动或气压驱动。

6.根据权利要求2或3或4中的任一项所述的气液分离三通阀门，其特征在于，该阀体及阀芯密封件为金属材料、非金属材料或金属与非金属的组合件。

7.根据权利要求1或4中的任一项所述的气液分离三通阀门，其特征在于，该水位水流传感器为水压传感器、水位传感器或水流传感器。

8.根据权利要求7所述的气液分离三通阀门，其特征在于，该水位水流传感器为电极式水位传感器、电感式水位传感器、电容式水位传感器或浮球式水位传感器。

9.根据权利要求2或3或4中的任一项所述的气液分离三通阀门，其特征在于，在三通阀门上还设有辅助排气补气装置。

10.根据权利要求9所述的气液分离三通阀门，其特征在于，该辅助排气补气装置由辅助排气补气口和辅助密封件组成，该辅助排气补气口与阀体的内部连通，且辅助密封件置于该辅助排气补气口中。

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