CN212959991U - 一种换向阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种换向阀，涉及工业加热装置技术领域，解决了现有技术中辐射管采用蝶阀密封性差的技术问题。包括阀壳与阀芯，阀壳为封闭式筒体结构，阀壳上开设有多组流体通道，每组流体通道包括至少三个通口，每组流体通道之间相互隔离；阀芯安装在阀壳内，阀芯在阀壳内切换位置使各组流体通道同步实现阀位切换；于任一阀位，同组的流体通道中的任意两个通口之间连通、其余通口断开。本实用新型通过阀壳上的三组流体通道分别实现空气、煤气以及烟气的隔离换向，保证了流体的密封性，阀壳为封闭式筒体结构，避免了换向阀由于高温变形而发生的卡阻故障，阀芯使三组流体通道同步阀位切换，实现了换向阀对流体同芯不同腔的换向功能。

Description

一种换向阀

技术领域

本实用新型涉及工业加热装置技术领域，具体来说，是指一种辐射管用的换向阀。

背景技术

辐射管是工业炉中常用的加热装置，主要传热方式是辐射。辐射管的入口端是燃烧器，出口端与烟道相连，燃气与空气在密封的管内燃烧，燃烧产生的火焰及烟气沿辐射管流向烟道，加热辐射管并向炉内辐射能量。辐射管的燃烧气氛及燃烧产物不与被加热工件直接接触，保证了产品质量，目前在金属热处理及工业干燥领域中广泛应用。

换向阀是辐射管的核心设备，辐射管的燃烧平衡需要换向阀来保证，尤其对换向阀的密封和泄漏量提出精确要求。如图1所示，目前辐射管的换向阀均是采用蝶阀，主要由阀体和蝶板组成。由于换向阀内一侧通助燃空气，一侧通高温烟气，所以换向阀密封性无法保证，且换向阀因高温变形易发生卡阻故障。换向瞬间，空煤气无法完全分开，易发生爆燃现象。所以，换向阀是限制辐射管产业化应用的瓶颈。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，第一方面，提供一种换向阀，以解决现有技术中辐射管采用蝶阀密封性差的技术问题。

本实用新型解决该技术问题所采用的技术方案是：

一种换向阀，包括阀壳与阀芯，其中：

所述阀壳为封闭式筒体结构，所述阀壳上开设有至少三组流体通道，每组所述流体通道包括至少三个通口，每组所述流体通道之间相互隔离；

所述阀芯安装在阀壳内，所述阀芯在阀壳内切换位置使各组流体通道同步实现阀位切换；于任一阀位，同组的流体通道中的任意两个通口之间连通、其余通口断开。

在上述技术方案的基础上，该换向阀还可以做如下的改进。

可选的，所述阀芯上设置有分别与每组流体通道对应的阀件，于任一阀位，每组所述阀件使同组流体通道中的任意两个通口之间连通、其余通口断开；每组所述阀件之间相互隔离。

可选的，所述阀壳包括第一阀壳部，至少一组所述流体通道设置于第一阀壳部上，所述流体通道包括设置于第一阀壳部同一周向上的第一通口、第二通口以及第三通口。

可选的，所述阀芯包括第一阀芯部，至少一组所述阀件设置于第一阀芯部上，所述阀件包括设置于第一阀芯部同一周向上的第一阀口与第二阀口，所述第一阀芯部内各阀件之间设置有隔离板。

可选的，所述第一阀壳部连接有第二阀壳部，所述第一阀芯部连接有第二阀芯部，所述第二阀芯部的轴向端部开设有用于流体进入的第三阀口，所述第二阀壳部在第三阀口一端通过第一连接件连接有入流管，所述入流管与第三阀口连通，所述第二阀壳部上开设有至少两组用于流体排出的第四通口，所述第二阀芯部上开设有至少两组用于流体排出的第四阀口。

可选的，至少两组所述第四通口沿第二阀壳部的周向互呈角度，并且至少两组所述第四通口沿第二阀壳部的轴向间隔分布；

至少两组所述第四阀口沿第二阀芯部的周向位置相同，并且至少两组所述第四阀口沿第二阀芯部的轴向间隔分布。

可选的，所述第一阀壳部与第一阀芯部之间设置有第一密封件，所述第二阀壳部与第二阀芯部之间设置有第二密封件。

可选的，所述第一密封件包括若干石墨盘根环与若干石墨成型环，所述石墨成型环设置于石墨盘根环的内侧；所述第二密封件包括至少一组氟胶密封圈。

可选的，所述阀壳上设置有动力部件，所述阀芯通过第二连接件与动力部件相连接，所述动力部件带动阀芯在阀壳内切换位置。

可选的，所述阀壳连接有用于流体导流的接头，所述接头与阀芯之间安装有弹性件，所述弹性件与阀芯之间安装有密封套。

与现有技术相比，本实用新型提供的换向阀具有的有益效果是：

本实用新型通过阀壳上的三组流体通道分别实现空气、煤气以及烟气的隔离换向，保证了流体的密封性，阀壳为封闭式筒体结构，避免了换向阀由于高温变形而发生的卡阻故障，阀芯使三组流体通道同步阀位切换，实现了换向阀对流体同芯不同腔的换向功能，本实用新型在确保流体密封性的同时，还保证了流体的同步性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中蝶阀的结构示意图；

图2是本实用新型的换向阀的结构示意图；

图3是图2中换向阀的剖视结构示意图；

图4是图3中换向阀的阀芯的结构示意图；

图5是图2中阀壳与阀芯的剖视结构示意图；

图6是图3中第一密封件的结构示意图；

图7是图3中第二密封件的结构示意图；

图8是图2中阀壳与接头连接的结构示意图。

图中：

1—第一阀壳部；11—第一通口；12—第二通口；13—第三通口；2—第二阀壳部；21—第四通口；22—弹性件；23—接头；24—密封套；3—第一阀芯部；31—第一阀口；32—第二阀口；33—隔离板；4—第二阀芯部；41—第四阀口；5—入流管；6—第一连接件；7—动力部件；71—第二连接件；8—第一密封件；81—石墨盘根环；82—石墨成型环；9—第二密封件。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全面的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

实施例：

如图1所示，现有技术中的蝶阀采用阀体和蝶板的结构形式，当蝶板转动至通道的过程中，由于蝶板与通道之间存在一定的间隙，空气、烟气或者煤气容易发生串气、漏气的可能，并且在高温烟气作用下蝶板还容易变形而卡阻在通道内。

本实用新型提供一种换向阀，如图2至图5所示，包括阀壳与阀芯。阀壳的外表为长方体结构，内部为筒状空腔的结构。阀芯为筒状空腔结构，并且阀芯的尺寸与阀壳尺寸相匹配，使阀芯能够在阀壳内转动。阀壳与阀芯均为封闭式的筒体结构。

如图2与图3所示，阀壳包括第一阀壳部1与第二阀壳部2。其中，第一阀壳部1同一断面的周向上开设有一个用于流体进入的第一通口11、一个用于流体排出的第二通口12以及一个用于流体换向的第三通口13。当然，根据实际流体的进入、排出以及换向需要，还可以开设更多个数的第一通口11、第二通口12以及第三通口13。同时，位于第一阀壳部1不同断面的周向上，还可以开设更多组数包括第一通口11、第二通口12以及第三通口13的流体通道。如图2所示，在第一阀壳部1的两个周向上同时开设了两组第一通口11、第二通口12以及第三通口13。第一阀壳部1内部各周向之间的腔室贯通。

如图2与图3所示，第二阀壳部2的外表与第一阀壳部1的外表焊接或者通过螺栓连接，第二阀壳部2的内部腔室与第一阀壳部1的内部腔室贯通。在第二阀壳部2上开设有两组用于流体排出的第四通口21，两组第四通口21沿第二阀壳部2的周向互呈90°夹角，两组第四通口21沿第二阀壳部2的轴向间隔分布。当然，根据实际流体的排出需求，还可以在第二阀壳部2上开设更多的沿周向互呈角度并且沿轴向间隔分布的第四通口21。第一阀壳部1未与第二阀壳部2连接的一端封闭，第二阀壳部2未与第一阀壳部1连接的一端敞开。

如图2至图4所示，阀芯包括第一阀芯部3与第二阀芯部4。其中，第一阀芯部3同一断面的周向上开设有一个用于流体进入的第一阀口31以及一个用于流体排出的第二阀口32。同时，位于第一阀芯部3不同断面的周向上，还可以开设更多组数包括第一阀口31与第二阀口32的阀件。如图4所示，在第一阀芯部3的两个周向上同时开设了两组第一阀口31与第二阀口32。第一阀芯部3内部各周向之间设置有隔离板33。第一阀芯部3上同一断面的周向对应于第一阀壳部1上同一断面的周向。

如图2至图4所示，第二阀芯部4的外表与第一阀芯部3的外表焊接或者通过螺栓连接，第二阀芯部4的内部腔室与第一阀芯部3的内部腔室隔断。在第二阀芯部4上开设有两组用于流体排出的第四阀口41，两组第四阀口41沿第二阀芯部4的周向位于同一位置处，两组第四阀口41沿第二阀芯部4的轴向间隔分布。当然，根据实际流体的排出需要，还可以开设更多的沿周向位置相同并且沿轴向间隔分布的第四阀口41，第二阀芯部4上同一断面的周向对应于第二阀壳部2上同一断面的周向。第一阀芯部3未与第二阀芯部4连接的一端封闭，第二阀芯部4未与第一阀芯部3连接的一端敞开。

如图2与图3所示，第二阀壳部2在敞开位置通过第一连接件6连接有用于对流体导流的入流管5，第二阀芯部4的轴向端部的敞开部位为用于流体进入的第三阀口，入流管5与第三阀口连通。第一连接件6可以选用法兰、卡扣、螺栓或者焊接等结构形式。

上述流体包括但不限于气体与液体，本实用新型以气体为例，如图2至图4所示，第一阀壳部1的两组周向上分别设置有第一通口11、第二通口12以及第三通口13。第一阀芯部3的两组周向上分别设置有相对应的第一阀口31与第二阀口32。其中，任一一组第一阀壳部1与第一阀芯部3周向上的流体通道与阀件作为空气腔，另一组第一阀壳部1与第一阀芯部3周向上的流体通道与阀件作为烟气腔，第二阀壳部2与第二阀芯部4周向上的流体通道与阀件作为煤气腔。

如图5所示，本实用新型的换向阀在使用时，第三通口13与第一阀口31对齐，同时第一通口11与第二阀口32对齐，此时第二通口12被第一阀芯部3遮蔽，空气从第一通口11进入并且从第三通口13排出。当需要对空气换向时，转动第一阀芯部3，使第一阀口31对齐第一通口11，同时第二阀口32与第二通口12对齐，此时第三通口13被第一阀芯部3遮蔽，空气从第一通口11进入并且从第二通口12排出，实现空气的换向功能。

本实用新型烟气腔的结构与空气腔的结构相同，因此烟气腔的工作原理与空气腔的工作原理相同，在此不再赘述。

如图8所示，本实用新型的换向阀在使用时，煤气从入流管5经第三阀口流入第二阀芯部4中，使其中一组第四阀口41对齐第四通口21，此时另一组第四阀口41与第四通口21错开，因此煤气从对齐那组的第四通口21排出第二阀壳部2。当需要对煤气换向时，转动第二阀芯部4，使原来对齐的那组第四阀口41与第四通口21错开，此时原来错开的第四阀口41与第四通口21对齐，实现煤气的换向功能。

本实用新型采用完全隔离的空气腔、烟气腔以及煤气腔的结构设计，使空气、烟气以及煤气三种气体各自独立、单一的流动与换向，完全避免了气体之间串气的问题，有效保证了换向阀的密封性。实现了空气、烟气以及煤气进行同时同芯不同腔换向，确保了空气煤气同时到达辐射管的同一烧嘴燃烧，并且使烟气从辐射管的另一烧嘴同步排出，确保了燃烧系统的稳定性、可靠性和安全性。同时，芯始终在阀壳内转动，不会出现阀芯卡阻的问题。

可选的，阀壳上的流体通道采用孔洞的结构形式，阀芯上的阀件也采用孔洞的结构形式，并且阀壳上的孔洞与阀芯上的孔洞尺寸大小相同。其中，阀芯上的阀件还可以采用凸出的堵头的结构形式，并且阀芯与阀壳之间留有流道，阀芯通过堵头堵住或者打开阀壳上的流体通道，也能实现换向阀对流体的换向功能。

可以理解的是，本实用新型的空气腔、烟气腔以及煤气腔既可以选用上述的结构形式，还可以选用全部为第一阀壳部1与第一阀芯部3的结构形式，还可以选择全部为第二阀壳部2与第二阀芯部4的结构形式，还可以选择第一阀壳部1、第一阀芯部3、第二阀壳部2以及第二阀芯部4其他组合的结构形式。根据实际生产流体的种类数量，本实用新型还可选择更多的腔室组合，并且根据流体的换向需求，还可以在阀芯与阀壳的周向设置更多的流体通道与阀件，以满足工业生产的需求。本实用新型的阀芯与阀壳除了上述相互转动以切换位置的方式外，还可以选用阀芯沿阀壳轴向伸缩以切换位置的结构方式，同样能够实现流体通道与阀件开启或者关闭的功能。

如图3、图6与图7所示，在第一阀壳部1与第一阀芯部3之间设置有第一密封件8，第一密封件8包括若干石墨盘根环81与若干石墨成型环82，石墨成型环82设置于石墨盘根环81的内侧。在第二阀壳部2与第二阀芯部4之间设置有第二密封件9，第二密封件9包括至少一组氟胶密封圈。其中，第一密封件8与第二密封件9均设置于阀芯上各腔室之间隔离的位置。

第一密封件8采用柔性石墨组合密封具有良好的自润滑性及韧性，摩擦系数小、强度高、寿命长，且对阀壳与阀芯有一定的保护作用，可减少运行过程中阀芯与阀壳的损伤。此外，石墨组合密封可耐温650℃，耐压35MPa，PH值0-14工况下均可稳定工作，是高温、高压等恶劣工况下的最有效的密封元件。特别地，石墨盘根环81与石墨成型环82均采用45°角开口设计，安装方便，各密封环开口间隔90°交错安装，保证密封可靠性。空气腔与烟气腔密封部位均采用微过盈设计，保证密封组件的压紧状态，在阀芯轴向的压紧力和第一密封件8自身弹性的综合作用下，可补偿组合密封磨合阶段的磨损量，以保证其密封的可靠性。第二密封件9采用氟胶密封圈，可耐温240℃，高温稳定性好，使用寿命长，可有效的防止煤气腔沿阀芯轴向内泄。

如图2至图4所示，阀壳上设置有动力部件7，阀芯通过第二连接件71与动力部件7相连接，使动力部件7带动阀芯在阀壳内切换位置，方便换向阀的换向操作。其中，动力部件7包括但不限于气缸、液压缸或者伺服电机等，第二连接件71包括但不限于联轴器、键槽或者齿轮啮合连接等。

如图8所示，为了增加换向阀的密封性，以煤气腔为例，在第二阀壳部2的流体通道上连接有用于流体导流的接头23，接头23通过螺纹或者卡扣与第二阀芯部4相连接，在接头23与第二阀芯部4之间安装有弹性件22，在弹性件22与第二阀芯部4之间安装有密封套24。其中，弹性件22可选用弹簧或者橡胶。密封套24的材质选用四氟密封套。

四氟密封套可耐温260℃，摩擦系数小，使用寿命长。弹性件22将密封套24压紧于第二阀芯部4上，保证了密封套24与第二阀芯部4的紧密贴合，防止煤气从第二阀芯部4与第二阀壳部2之间微小的间隙泄漏，保证了换向阀轴向的密封性。本实用新型在第一阀壳部1与第一阀芯部3的流体通道与阀件上也可选用上述结构以增强换向阀的密封性，在此不再赘述。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种换向阀，其特征在于，包括阀壳与阀芯，其中：

所述阀壳为封闭式筒体结构，所述阀壳上开设有至少三组流体通道，每组所述流体通道包括至少三个通口，每组所述流体通道之间相互隔离；

所述阀芯安装在阀壳内，所述阀芯在阀壳内切换位置使各组流体通道同步实现阀位切换；于任一阀位，同组的流体通道中的任意两个通口之间连通、其余通口断开。

2.根据权利要求1所述的换向阀，其特征在于，所述阀芯上设置有分别与每组流体通道对应的阀件，于任一阀位，每组所述阀件使同组流体通道中的任意两个通口之间连通、其余通口断开；每组所述阀件之间相互隔离。

3.根据权利要求2所述的换向阀，其特征在于，所述阀壳包括第一阀壳部(1)，至少一组所述流体通道设置于第一阀壳部(1)上，所述流体通道包括设置于第一阀壳部(1)同一周向上的第一通口(11)、第二通口(12)以及第三通口(13)。

4.根据权利要求3所述的换向阀，其特征在于，所述阀芯包括第一阀芯部(3)，至少一组所述阀件设置于第一阀芯部(3)上，所述阀件包括设置于第一阀芯部(3)同一周向上的第一阀口(31)与第二阀口(32)，所述第一阀芯部(3)内各阀件之间设置有隔离板(33)。

5.根据权利要求4所述的换向阀，其特征在于，所述第一阀壳部(1)连接有第二阀壳部(2)，所述第一阀芯部(3)连接有第二阀芯部(4)，所述第二阀芯部(4)的轴向端部开设有用于流体进入的第三阀口，所述第二阀壳部(2)在第三阀口一端通过第一连接件(6)连接有入流管(5)，所述入流管(5)与第三阀口连通，所述第二阀壳部(2)上开设有至少两组用于流体排出的第四通口(21)，所述第二阀芯部(4)上开设有至少两组用于流体排出的第四阀口(41)。

6.根据权利要求5所述的换向阀，其特征在于，至少两组所述第四通口(21)沿第二阀壳部(2)的周向互呈角度，并且至少两组所述第四通口(21)沿第二阀壳部(2)的轴向间隔分布；

至少两组所述第四阀口(41)沿第二阀芯部(4)的周向位置相同，并且至少两组所述第四阀口(41)沿第二阀芯部(4)的轴向间隔分布。

7.根据权利要求6所述的换向阀，其特征在于，所述第一阀壳部(1)与第一阀芯部(3)之间设置有第一密封件(8)，所述第二阀壳部(2)与第二阀芯部(4)之间设置有第二密封件(9)。

8.根据权利要求7所述的换向阀，其特征在于，所述第一密封件(8)包括若干石墨盘根环(81)与若干石墨成型环(82)，所述石墨成型环(82)设置于石墨盘根环(81)的内侧；所述第二密封件(9)包括至少一组氟胶密封圈。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的换向阀，其特征在于，所述阀壳上设置有动力部件(7)，所述阀芯通过第二连接件(71)与动力部件(7)相连接，所述动力部件(7)带动阀芯在阀壳内切换位置。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的换向阀，其特征在于，所述阀壳连接有用于流体导流的接头(23)，所述接头(23)与阀芯之间安装有弹性件(22)，所述弹性件(22)与阀芯之间安装有密封套(24)。

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