CN86105734A - 装有可轴向移动的锥形芯的旋转转换装置 - Google Patents

Abstract

旋转式转换装置，带有锥形芯，能通过变换管中流体或其循环方向改变对设备的供给。该装置包括：空心锥形主回转壳体，有通过输入输出管与设备相连的进出口；锥度与回转壳体内部相同的锥形回转芯，壳体与芯的轴重合，芯包括由与壳体的孔口配合的窗口构成的至少一转换级和确定构成级的通道的至少两个不同空间的内隔板，沿芯的轴移动芯，能把芯推入和移出壳体内壁的装置；沿芯的轴旋转芯，能改变方位的装置；设在芯的窗口周围的密封装置。

Description

本发明涉及一种转换装置，其中能够改变分配的芯的旋转是在该芯升起，与壳体脱离之后进行，这样，芯的旋转仅需要很小的操作力矩，而且在通过壳体的孔时也没的损坏接合处的危险。

这种转换装置的使用涉及开关、阀和分配器的技术领域。

这种转换装置与使用它的装置相连，能够至少控制两种流体的流动，而不必停止各回路中流体的流动：

在不改变流体的循环方向的情况下转换回路中的流体;

在不转换流体的情况下变换各回路中流体的循环方向;

在变换各回路中流体的循环方向的同时转换回路中的流体。

为了改变管路中流体的目标或方向，或者为了暂时使管与不同流体接通，通常是利用冲洗接头、开关、阀、分配器等闭塞器，某些这种闭塞器的操作和所用装置的技术要求需要先停止接入回路中的管内的流体的循环。

由于在多程热交换器、逆流过滤器这类装置中的回路的复杂性，和在装置线内的分配器需要间歇供给，显然要增加闭塞器的数目，这对操作所需的时间和装配费用影响很大，特别是在使用大直径管子，例如直径超过200mm的管子的情况下。

在某些情况下，为了隔离暂时断开的回路，需要在回路的各端增加闭塞器，特别是在这些回路很长和在其所载的流体产生沉淀时。

图1和图2涉及先有技术。图中示出了借助在用于压力显著不同的管式热交换器中的开关或阀一类闭塞器的分配线路，其中需要在交换器中转换流体A和B，但不可改变流体的循环方向。

在图1中：流体A从1流入，从3流出;

流体B从4流入，从2流出。

在图2中：各种闭塞器动作以后，

流体A从4流入，从2流出;

流体B从1流入，从3流出。

在这种没有方法的或技术性的限制妨碍使用的情况下，必需在回路中装8个闭塞器（5），以满足图1和图2的两种操作情况。

如果所载流体有阻塞很长的连接管（6）的危险，则必需安装和（5）所示的同样的辅助闭塞器（7）。最后，还常常需要在这些连接管中装设尺寸小于闭塞器（5）和（7）的排泄和清洗开关（8）。因此，在这类设备中可能需要多达二十个分段装置。

已知旋转或直线多通道分配器可代替两个或四个闭塞器，在某些情况下，可代替更多的闭塞器，这些分配器的操作不需要停止由它们接入系统中的管子内的循环。

在使用分配器的装置不允许这种过渡阶段，或确实在工艺上不容许回路的供给停止的场合，使用者依靠闭塞器或分配器的同步或机械并联这种方法，以便在上游和下游区同时动作。在某些情况下，这需要闭塞器或分配器中有特殊尺寸的通道和两个闭塞器或分配器的操作的微小交错，以避免（如果需要的话）操作期间瞬时压力的增加。

图3、4和5也涉及先有技术，图中表示了在板式热交换器中使用旋转分配器的分配线路，其中板的两面的容许压力差小于操作压力。其结果是板的一面在另一面被供给之前不能被供给。

在图3A中：流体A从1流入，从3流出;

流体B从4流入，从2流出;

在图3B中：在分配器动作之后，

流体A从4流入，从2流出;

流体B从1流入，从3流出。

这种分配器不能递次操作，因为会有在交换器中在板的两面造成与操作压力相当，即大于容许值的压力差的危险。在这些情况下，必需同时操作两个分配器，以便从图3、4和5的A位置“平稳地”通过到B位置，而不会明显地改变回路的特性。可以在有上述危险的情况下用手动操作，但也可以考虑用电气、液压或机械连接两个分配器。

图4和图5分别表示并联或未并联的分配器的配置情况，用它能够：

在不转换流体的情况下变换流体的循环方向;

在变换各回路中流体的循环方向的同时转换回路中的流体。

特别是对于旋转式分配器，当通常称为芯的可移动件的尺寸增大时，当流过分配器的流体的润滑作用减小，而更易于形成沉淀时，而且，当两次相邻操作之间所经历的时间增加时，操纵上述芯所需要的力矩就增大。在并联的分配器中，这一力矩应乘以并联的数目。

操纵金属壳体内的金属芯是比较困难的，在使用热流体时甚至是不可能的，因为比分配器的壳体更多地暴露在高温下的芯的热膨胀比壳体更大，从而消除了它们之间的间隙，这间隙是旋转芯所必需的。

现有一些补救办法，如：在芯或分配器的壳体上全部涂以具有适当的摩擦系数和对所载液体的低粘附力的塑料，涂层的厚度应能吸收热膨胀，而不显著增大操作力矩，还应能在系统中用于芯的润滑，这种润滑并非总是令人满意的，尤其是在芯的尺寸相当大时。

已知有带球形芯的装置。这些装置的操作力矩低于使用圆柱形或矩形芯的装置，但是球形芯在分配器的壳体必需的圆柱形底座内造成死区，如果所载流体含有悬浮颗粒，则这些颗粒会聚积起来，另外，如果这些颗粒造成结垢或阻塞，芯的运转会变得很困难，在某些情况下，甚至不能运转，除非装设清除这些死区的装置。现在如果考虑在分配器的芯或者壳体内的密封的可能形式，则它必需分为：

相对于外部的密封;

各条流体之间的“互通”密封。

从以上所述，我们已知可以通过金属-金属的接触或者芯或壳体的整体涂层来实现密封。但是，在芯上的开口周围也应密封，流体是通过这些开口从壳体的一条支路流到另一条支路的。

换句话说，例如在一个4通道分配器的芯内，可能有两个或四个特殊接合处，这取决于芯的结构。

这些特殊接合处的原理是基于构成它们的材料的相当大的塑性变形造成了优于整体涂层的密封，此外，这些特殊接合处不需要精密的机械加工。

不过，在芯的运转期间，这些特殊接合处在分配器的壳体上的孔前面通过;它们将经受所载介质的辗应力，在其与壳体的内壁接触，以保证在选定的方位再密封时，还要经受剪应力。

如上所述，传统的旋转分配器，无论是否并联，都有一定的应用价值，但是这些分配器的设计几乎都没有考虑它们所面临的困难。

鉴于上述情况，应当使有效的简单或多路分配器统一到单一的控制装置中，即使对于大尺寸的情况，也能用很少的机械作业，保证几种不同流体的分配，能够转换流体自身和/或它们的循环方向，而不会在转换操作的时候使流体发生明显的混合。另外，需要在不依靠高精度的机械加工的情况下实现各条回路的良好密封，而且在芯旋转时不致有任何损坏接合处的危险。泄漏的监测应当能够观察到各种形式的密封的情况。最后，这种转换装置应当小巧，应当比设置在管线中的一套传统的闭塞器所占空间少，并且应当能够同步执行全部操作程序。

本文件的其余部分将一致采用下列定义：

转换装置：能够变换“转换”装置所供给的一台或几台设备的回路中的流体，或者操纵装置所供给的几台设备中的流体的循环方向，或二者同时进行的整个装置。

芯：可移动部分，靠其旋转能够转换和分配流体。

壳体：外壳，芯装在其中，它能与芯一起完成密封的互相连通形式。它包括用于根据芯的位置分配流体的各个进出口。

通道：进/出口对，转换装置在芯的各个级上显示出它。

级：在垂直于芯和壳体的轴线的各个平面内构成的各组通道。

方位：芯转一周可能有的位置数目。对每个方位都有彼此不同的通道与之相对应。

分配：用级表示通道的符号。可为“L”，“T”或“X”形，分别为2通道，3通道或4通道。

窗口：为了构成能够把流体从壳体的一条支路输送到另一条支路的通道而在芯中形成的孔。

密封和泄漏的控制：为芯而设的全部接合处，是确保密封各窗口周围并能够用目检验外部泄漏和互相连通的适当形式。

控制机构：装在撑架上并能操纵芯和进行调节的装置。

撑架：金属支撑，与壳体形成整体装置，其上设有芯的控制机构。

本发明的目的是提供一种满足上述条件，能够通过变换流体的循环方向，和/或通过流体之间的转换，在转换时不需要停止流体的流动，而且不致在流体之间造成明显的混合，同时改变至少两种流体的流动的，带有锥形芯的旋转转换装置，这种转换装置的特征在于它包括：

一空心锥形主回转壳体，带有多个与输入和输出装置或用于所述流体的管子相连的进口和出口，壳体的上部装有一闭合板，下部装有一封闭的底;

上部和下部被封闭的一锥形回转芯，与锥形主壳体相配合并有与所述锥形壳体相同的锥度角，壳体和芯的轴线是重合的，所述芯包括由与锥形壳体的口相配合的多个窗口构成的至少一个转换级，和各级的至少一块内隔板，该内隔板确定至少两个用于流体在其本身之间没有互相连通的情况下的循环的空间，该内隔板设在平行于壳体和芯的公共轴线或通过该轴线的平面内;

用于沿着芯的轴线移动芯的装置;

用于绕芯的轴线旋转芯的装置;

用于形成密封的装置，设置在芯和壳体之间、相邻窗口之间、芯的上部和芯上面的空间之间以及芯的下部和芯下面的空间之间。

在有两个内部互不连通的叠加级的情况下，壳体的各级包括四个与芯的相应级的四个窗口相配合的成90°设置的口，芯的两个级通过垂直于旋转轴线设置的板彼此分隔。在两级转换装置中，一级的口的轴线最好与另一级的口的轴线形成45°角。

此外，芯的上板和下板的周边，级间各分隔板的周边和分隔流体循环的不同空间的内隔板的末端都包括有装在槽内的弹性材料密封件。

下面分五部分详细说明本发明：

壳体、芯、密封、旋转芯的机构和提升与推进芯的机构。

图1至图5涉及先有技术并已作过说明。

图6至图25表示本发明。

图6所示为根据本发明的一个两级转换装置的总体图。

图7是图6所示装置的顶视图，图8是图6的A-A剖视图。

图9、10和11所示为芯的详细结构及其装配。

图12、13、14和15涉及装在芯上的密封件。

图16A和16B是装有密封件的芯的视图。

图17、18、19和20涉及用于绕芯的轴线旋转芯的机构。

图21至图24表示用于提升芯的装置。

图25表示把芯推入转换装置的壳体中的装置的力。

图6表示根据本发明的垂直设置在支架上的转换装置，它为两级四通道，并带有控制机构。

1）壳体（10）

由满足所载流体的物理化学要求的材料构成，加工成内锥形。本发明中对用于温度高达100℃，每升含有约200克苛性苏打的介质，黑色金属是非常合适的。

壳体包括多个口（11），它们在一个平面上构成流体通过一级的进口和出口;两个平面上的口（12）和（12A）（图6）表明该转换装置有两级。为了与壳体的形状相配合，也为了便于装设与转换装置相连的管子，第二级（12A）的口（11）相对于第一级（12）错开45°。在图示的装置中，这些口包括用于连接管子的法兰（14）。

壳体的下部是锥形的小直径端，带有可以是焊接的底（15），壳体的上部是大直径端，有安装盖（17）的法兰（16）。在用一组螺栓装在壳体的法兰上的盖上固定着撑架（18），它支撑着芯的整个控制机构（19），下文将有说明。壳体内的芯在图6中是看不到的。它通过轴（20）与控制机构相连。轴（20）通过密封支承（21）在盖（17）上上下移动。卸下盖（17），就可以把包括控制机构（19）和芯的可移动组件整体地从壳体中卸下，以便（例如）用替代组件更换它。应当注意，芯的旋转轴线和壳体的轴线重合在一条公共轴线（9）中。底（15）包括装有开关（23）的口（22），开关（23）由液压油缸（24）控制，它开启时可显示泄漏情况。在壳体内，底包括图（17）所示的轴环（25）。上盖设有用于在改变芯（26）的方位之后进行内部清洗的开关（23A）。如图6所示，转换装置由支架（13）支撑。图7是转换装置和顶视图，它表示了口（11）及其法兰（14），上盖（17）和支撑控制装置（19）的撑架（18）。

图8表示通过转换装置的口（11）上面的中间平面A-A的剖视图;芯（26）的隔板处在（27）位置，以构成两条通道28A、28B和29A、29B。

图8中，芯从（27）位置移过90°到虚线所示的（27A）位置时，可构成两个不同的通道28A、29B和29A、28B。

2）芯

图9、10和11是表示用于图6所示的2级4通道转换装置的芯的示意图。根据图9，芯由上板（30）、中间板（31）和下板（32）构成。这些板通过平隔板（33）相互连接。芯（26）的操作控制轴（20）由与上板为一整体的法兰（34）定位和固定;下板装有延伸件（35），它与操作轴（20）一起在操作时使芯保持在壳体中央，操作常常是在不停止流体的流动情况下进行的。穿过芯内部的孔道（36）能够通过设在底（15）的开关（23）（图6）排泄通过开关（23A）从壳体上部引入的洗液。

芯可由焊接钢板构成，其质量应根据所载介质的物理化学要求的变化而选定。

图10的上部表示板（30），板（30）被通过其回转轴线的平面切开。板由两张薄金属圆片（37）和连接这两块薄金属圆片的圆柱形环圈（38）构成。环圈（38）的直径小于圆片（37）的外径，其目的是在板的圆边形成大尺寸的矩形槽（39），槽中安装密封件。隔板（33）由通过支撑件（41）彼此连接的两块薄金属板（40）构成。支撑件（41）靠焊接固定在从金属板（40）的横向边缘退后一点的地方，以形成大尺寸的槽（42），槽中安装双密封件（47）（图12）。

图10的组件表示了芯的结构，芯的各个部件通过焊接相连，同时保持图10和图11中所示的隔板的相对位置。

图11表示芯（26）的总体结构以及构成它的各部分板（30）、（31）、（32），以及隔板（33）。从图中可以看到，各级有两块板条（43）形成具有与槽（42）同样尺寸的凹槽形状。这两块板条有双重作用，即相互连接一级的两块板以改善组装后的芯的机械稳定性，同时安装密封件（47），两块板条将在壳体上保持用于密封件的支承面的清洁的槽，这里使用的密封件不在芯内的一定方位上（图16B）。

构成板的圆片（37）在与隔板（33）和板条（43）上的直线槽（42）相交处（45）切成槽（42）形状，以使槽保持连续，使密封件能在接合处相连。

芯经焊接和消除应力成形以后，要进行机械加工，以使各圆片（37）、金属隔板（40）的边和板条（43）具有正确的锥度。对环形槽和直线槽也要进行机械加工，以便在最佳状态下安装密封件。此时圆片的（46）部分是没有的。

进行机械加工时，在板（30）和（32）的外圆片（37）的（46）处切口，为任何可能的泄漏和从开关（23A）引入的洗液提供孔道。

3）壳体和芯之间的密封

板的周边和隔板的横向末端内接于限定芯的回转锥体。

内接于芯的回转锥体的空间的下部和上部被板以及隔板的横向末端限定，隔板在室内形成窗口，窗口的周围必需密封。

构成芯（26）的厚的板（30）、（31）、（32）、隔板（33）和板条（43）在外圆周有矩形截面的宽槽，在板上为环形槽（39），在板条（43）和隔板（33）上为直线槽。这些槽彼此连通，以便安装在接合处相连的整体U形（图12）密封件（47），并使密封件附于槽的内壁。

U形密封件的各边的末端（51、53）在芯的各窗口具有特殊的密封作用，U形密封件两边之间的部分构成空间（25），空间（25）向外引导U形密封件两边的末端之一上的缺陷造成的任何可能的泄漏。在限定芯的（上、下）端板上，U形密封件的边沿芯的末端局部切除（66），以便能够向外引导任何可能的泄漏（图16A）

芯（26）在壳体（10）内的密封靠密封件（47）的变形实现。

是壳体和芯的圆锥形状使得密封件能够依靠把芯推进壳体产生上述变形。

这种推进产生很大的轴向应力。必须按照这些应力的变化设置控制机构;显然，经过相当长时间的运行之后，卸除芯的应力要比密封件变形所需的力大得多。为便于芯在壳体内旋转，密封件（47）最好应当不与壳体（10）的壁接触，此外，必需避免密封件在变形期间通过壳体的孔的前缘，那将会使密封件面临受到剪切作用的危险。

图12表示特别设计的用于在芯中形成的（39）或（42）一类槽的密封件（47）的U形结构。

密封件（47）在槽的三个面（48A、B、C）上的附着力在它从壳体的孔前面脱离壳体，流体保持不动时，对压力差提供了非常好的阻力。密封件的双支承面对一级的各条通道都具有特殊的密封性质。

支承面（51）在通道（52）上形成密封，支承面（53）在通道（54）上形成密封。如果在支承面（51）或在支承面（53）上出现泄漏，则泄漏的流体经过由这两个支承面之间的密封件形成的通路（55）并经过凹口（66）朝壳体的下部流动，通过开关（23）从壳体下部排出（图16A）。在变形应力下，实际上不可压缩的密封件（47）产生变形，槽的空区（56）承受这一变形，这样支承面（51）和（53）仅有轻微变形。如前段所述，可以看出密封件在（57）处从金属槽偏移，以防止在变形时槽的边缘（49）接触壳体（10）的内壁。

图13表示（例如）中间板（31）上的密封件（47）相对于级（12）、（12A）和壳体（10）的口（11）的两个极限位置。

（58）位置相当于芯在密封件无变形的情况下被推入壳体的位置，而（59）位置相当于密封件被推入的固定的下限，此时密封件已变形。这两个位置之间的间隔（60）取决于口的尺寸，口的轴线之间的距离（61）和密封件的宽度。例如对于250mm的口，密封件宽65mm，间隔（60）的值为80mm。这样能使部件的结构有相当大的公差，并能补偿密封件随着时间的推移而出现的下沉。下文将要说明的芯的推进调节系统就是根据这个值设计的。

密封件在变形时绝不会从壳体的口与孔的相交处的边缘（62）前通过;因此，密封件不会有受到剪切的危险。

图14及其中所示的值表示壳体（10）的孔所要求的机械加工公差（正或负0.1mm）和芯的密封件的支承面所要求的机械加工公差（正或负0.2mm）图中半径的偏差共计正或负0.15mm。

此外，在模型机上进行测量的结果确定密封件的平均变形为1mm，这表明密封件的局部变形在极限情况下介于0.85和1.15mm之间。

图15所示为用点着重表示的图13中的密封件（47）的（58）位置。壳体的孔和芯的锥度值为6%（母线斜度3%），为使密封件（47）能达到变形1mm的位置（63），室的推进距离为1/0.03＝34mm。

这个值是（63）和（58）位置之间的距离。

为了便于芯在不依靠延伸件（35）的精确导向的情况下在图示位置旋转，导向装置固定在80mm处（这是密封件（64）和密封件（63）之间的距离）。因此，当芯被提起时，密封件位于（64）位置，从壳体壁到密封件的距离（65）为（80-34）×0.03＝1.4mm。密封件从（64）位置进到（58）位置的轴向位移为80-34＝46mm。

图16A表示装有密封件（47）的芯（26）的外形图。黑色部分表示支承面之间的通路（55）。板（32）的密封件的外支承面在（66）处局部被切除，以便密封件的支承面之一上的任何可能的泄漏都能到达通过开关（23）与大气相连的壳体下部区域（67），从而能用目检验泄漏。在板（30）的外支承面上同样切去一部分（66），以使通过开关（23A）引入上部区域（67A）的洗液能够经过通路（55）到达下部区域（67）。

安装密封件之后，芯（26）还要再经过机械加工，以便加工成带有相当大公差的锥形，首先把密封件的支承面加工成与槽的金属部分的相对位置可保证密封件的变形不会使芯的金属和壳体内壁有接触危险的尺寸。

4）操纵芯的机构

此处对已作过说明的通道直径250mm、锥度6%的转换装置作具体说明。

本机构必须在低应力条件下使芯向一个方向旋转移动90°，然后向另一个方向，以便能够转回原始位置，例如在无应力的情况下轴向移动46mm，以便更换芯，然后把芯推进34mm距离，装入壳体，在可能很大的应力下使密封件变形1mm。本机构还必须提供分离密封件的轴向力，这个力大于推入力。此外，本机构必须能够根据制造公差和密封件保持的机械性质调节芯的推进，就是说，在80mm范围内进行调节。本机构必须是不可逆的，以便在转换装置操作期间不需要在芯上保持克服流体推力的力。

下文说明：

旋转运动;

轴向移动和应力以及推进的调节。

图17表示提供旋转运动的系统。

芯（26）被图21所示的系统提起，密封件（47）不再接触壳体（10）的内壁。

当流体的流动尚未在口（11）处被切断时，开关（23）和（23A）是关闭的。流体的流动把横向力传给芯，这个力被装有用于控制轴（20）的密封件的支承（21）内的导向装置和轴承（25）中的芯的下部延伸件（35）所平衡。由于间隙（65），旋转可在没有很大应力的情况下进行。撑架（18）的端部固定有旋转驱动器（70）。该驱动器的可移部分将其旋转运动传递到轴套（71）上，受驱动旋转的控制轴（20）靠滑动销（72）在轴套（71）中滑动。轴套（71）包括把它轴向定位在撑架（18）上的支撑件（73）。曲柄（74）靠在与撑架相固定的限制芯的旋转的止动端（75）上。

图18表示这些止动端（75）的位置。

图19和图20表示根据图17的另一种解决办法，其中驱动器是作用在轴套（71）的连杆（74）上的直线液压油缸（76）。导向装置由与撑架（18）相固定的支撑件（75）限制。

装在轴套（71）上的曲柄（74）或定位器的位置应能指示芯处在两个可能方位的哪一个。

图21表示使芯轴向上下移动的系统。

在不受控制轴（20）的旋转和轴向移动影响的螺旋装置（92）的螺纹部分（77）上（控制轴在螺旋装置上移动），装有也带有螺纹并包括两个径向相对的柱销（79）的螺母（78），柱销（79）上铰接有成对的连杆（80）的一端（图中只表示了这些成对的连杆之一）。这些连杆（80）的另一端铰接在直线液压油缸（82）的柱销（81）上。同一柱销（81）上还铰接着具有与连杆（80）相等长度的连杆（83）。连杆（83）的另一端铰接在可自由旋转但由轴（20）的两个支撑件（86）定位在轴（20）上的螺母（85）的柱销（84）上。轴（20）的另一侧设置有类似装置，有长度相等的成对的连杆（87）、（88），它们的长度与连杆（80）和（83）不同。连杆（87）和（88）在油缸（82）的专用帽（90）的柱销（89）上相连。整个可移动装置由柱销（79）和（84）支撑，由这些连杆组成的四边形将在液压油缸的作用下变形，以改变柱销（81）和（89）之间的距离，这一距离的改变与柱销（79）和（84）的轴线之间的距离变化相对应;由于柱销（79）被螺母（78）固定在轴套（71）上，所以只有柱销（84）通过控制轴（20）上的螺母（85）和支撑件带动控制轴（20），带动芯（26）移动。

在图21中，芯（26）处于上部位置，其密封件与壳体壁脱离。

图22是通过油缸上方的平面的局部剖面图;从这幅图中可看到撑架（18），油缸（82）的专用帽（90）。应注意柱销（89）和撑架（18）上的支撑件（91）的伸出长度。

螺旋装置（92）上表示出了一组孔（92A），用机械工具可以从撑架（18）的孔中转动该螺旋装置。靠轴套（71）上的螺纹（77）和螺母（78），可随柱销（79）移动螺母（78），这将在不变形的情况下，在轴向移动中带动整个组件，该组件包括与油缸和芯（26）的控制轴（20）相连的四边形。这样可在相当于螺旋装置（92）上的螺纹（93）的长度（此处为八毫米）范围内调节芯的推进。

图23表示控制机构，油缸活塞杆缩回，芯被推入壳体，处在低位置，密封件变形。从图24中可看出柱销（89）的末端压靠在撑架（18）的支撑件（91）上，以限制芯的行程。

在图23中，柱销（89）已经越过了连接柱销（79）和柱销（84）的直线。由在壳体内承受流体的压力差的芯加在轴（20）上的推力PH不能改变四边形的形状，因为推力PH实际上通过连杆、柱销（79）和轴套（71）传到撑架（18）的（94）点。只有很小的残余力由柱销（89）的末端传到撑架（18）的支撑件（91）。本装置处于平衡状态，因此当芯处在推入位置时不需要保持油缸（82）的压力。

在密封件（47）未与壁（10）接触时，保证芯的轴向上下移动所需要的力主要取决于机构的摩擦力和支承（21）中的密封性质。当芯的密封件与壳体内壁接触时，当把芯推入壳体以使密封件变形时，上述所需的力迅速增加。

油缸的压力取决于沿控制轴（20）的阻力和铰链中的各种摩擦力，这些力与推进所需的力相比可以忽略不计。

为了保证四边形系统的优越性，应显示出对于由油缸活塞杆提供的不变的牵引力FV，控制轴（20）上的推力FC是怎样随连杆形成的角度而变化的（图21）。图25中的曲线表示了对于油缸在100巴的压力下操作所提供的20，000牛顿的FV值，FC在53.13°和90°之间的变化。

开始，α＝53.13°，FC的值约为19，000牛顿，α＝66.20°时，FC接近30，000牛顿，此时密封件开始变形。α＝85°时，虽然点（84）离完全装入还差1.5mm，但FC已经超过120，000牛顿。

图中Ef和Ec分别以毫米表示α在53.13°和66.20°之间时，芯进入壳体中的情况（Ef）;以及α在66.20°和90°之间时，芯的推入情况（Ec），此时密封件变形。

图21清楚地表明了从（95）供给油缸（82）的力源作用在活塞杆一侧，以把芯推入的情况。为了拉出芯，从（96）供源的油缸将提供远大于推入时的力的Fc值，通常是两倍，因为目前使用的油缸的活塞杆的截面积大约等于活塞的截面积的一半。

根据本发明的一种一级的和两级的，每级有四条直径250mm的通道的八个转换装置组件已经在按照拜耳法由铝土矿生产氧化铝的一家工厂里使用。

该装置装设在把每升几百克的三氢氧化铝悬浮物输入温度可达85～90℃，流速约为600m³/h的高Na₂O含量的铝酸钠的管道中。

在每天一至几次操作，不必进行任何维修的情况下，该装置的运转非常令人满意，经过几个月之后，没有从排泄开关（33）观察到任何泄漏的增加，哪怕是微小的增加。

最近，一种用于流速约1000m³/h，直径350mm的两级四通道转换装置投入了使用，到目前为止，没有出现故障，运转理想。

Claims (17)

1、旋转转换装置，带有能在不需要停止流体的流动和不使各种流体发生明显混合的情况下，通过变换管子中的流体，或通过变换管中的流体的循环方向，或同时变换二者，改变对设备的供给的锥形芯，该转换装置的特征在于它包括：

一空心锥形主回转壳体(10)，带有多个通过用于所述流体的输入输出管与设备相连的流体进出口(11)，壳体(10)的上部装有可安装芯的一闭合板(17)，下部装有一封闭的底(15)，

一锥形回转芯(26)，其锥度与壳体(10)的内部相同，壳体和芯的轴线(9)是重合的，所述芯的末端被板(30)和(32)封闭，所述芯包括由与壳体的口(11)的孔相配合的多个窗口构成的至少一个转换级，和确定构成级的通道的至少两个不同的空间的至少一块内隔板(33)，所述两个空间可使流体在其内循环而不相互连通，

用于沿着芯(26)的轴线(9)移动芯(26)，以便能把所述芯推进和移出壳体(10)的内壁之中的装置(19)，

用于沿着芯(26)的轴线(9)旋转芯(26)，能改变方位的装置(70)，

设置在芯(26)的窗口(50)周围的密封装置(47)。

2、根据权利要求1的转换装置，其特征在于：内隔板（33）是处于通过壳体（10）和芯（26）的轴线（19）的平面内的平面隔板。

3、根据权利要求1的转换装置，其特征在于：内隔板（33）形成呈L形的两个通道。

4、根据权利要求1的转换装置，其特征在于：内隔板形成呈T形的三个通道。

5、根据权利要求1的转换装置，其特征在于：它包括至少两个叠加的级（12）和（12A），两级之间不连通，芯的各级靠与轴线（9）垂直设置的板（31）彼此分隔，壳体（10）的各级包括相互成90°设置的四个口（11），口（11）与芯的窗口（50）相配合。

6、根据权利要求5的转换装置，其特征在于：一级的口的轴线相对于下面一级的口的轴线错开45°。

7、根据权利要求1的转换装置，其特征在于：构成芯（26）的板（30）、（31）和（32）以及隔板（33）包括安装密封装置的槽（39）和（42）。

8、根据权利要求7的转换装置，其特征在于：壳体（10）内的芯（26）的密封装置是弹性材料密封件（47），该弹性材料密封件（47）有一个双支承面，弹性材料密封件（47）的总体为U形，U的外部紧靠在槽（39）和（42）的面（48）上，U的外部附着于槽面，U的各边的末端构成与壳体的内壁上的支承相配合的支承面（51）和（53），以保证各窗口（50）周围的密封，U的下部构成向在壳体的下部形成的空间（67）引导泄漏的通路（55）。

9、根据权利要求8的转换装置，其特征在于：密封件（47）因其形状而具有密封壳体上部和下部的（67）和（67A）区域的作用，该密封作用在本身带有缺口（46）的板（30）和（32）的外圆周上有短段（66）的中断，以构成在（67）和（67A）区域之间的用于通过开关（23）向壳体的外部排放泄漏和清洗液的连续贯通路（55）。

10、根据权利要求1的转换装置，其特征在于：芯包括使上部空间（67A）和下部空间（67）与大气连通的内通路（36），在使用转换装置期间，开关（23）保持打开，以监测泄漏，并能够使用大流量的清洗液。

11、根据权利要求1的转换装置，其特征在于：旋转装置（70）可以是作用于轴（20）上的齿轮传动的电动马达或气动或液压或手动驱动器，包括在定向行程端部的定位装置和能把芯推入壳体内的正确位置的控制装置，这些组件设置在与盖（17）形成整体装置的撑架（18）上。

12、根据权利要求11的转换装置，其特征在于沿着轴线（9）轴向移动壳体内的芯的装置（19）包括：

构成双四边形的四对连杆组件（80）、（83）、（87）、（88），两对连杆（87）、（88）比另两对（80）、（83）短，以达到不可逆的锁定位置，两个四边形对称设置在平行于轴线（9）的平面内，并在上固定点（79）与撑架（18）连接，在点（84）与轴（20）连接，以操纵芯（26），横向点通过液压控制的油缸相互连接，点（81）与油缸的壳体铰接，点（89）与专用帽（90）铰接，铰链轴（84）与拧在轴（20）上的螺母（85）构成整体装置。

13、根据权利要求12的转换装置，其特征在于：上固定点（79）可通过螺旋装置（92）在撑架上移动，以得到目的在于获得密封件（47）在锁定位置的最佳变形的途径。

14、根据权利要求13的转换装置，其特征在于：

所述组件包括用于推进和提起悬挂在上固定点（79）上的芯的机构，

对（例如）轴（20）的余约束减少了。

15、根据权利要求12的转换装置，其特征在于：支撑铰链（84）的螺母（85）在轴（20）上处于由两个支撑件决定的固定位置。

16、根据权利要求12的转换装置，其特征在于：撑架（18）包括两个支撑件（91），当芯到达其被推入壳体（10）的极限位置时，连接杆（88）的轴紧靠在该支撑件上，以保证四边形系统的不可逆性。

17、根据权利要求12的转换装置，其特征在于：当芯处于其被推入的极限位置时，连杆（87）和（88）在点（89）处形成的角度大于180°，因此加在芯下面的流体推力会把轴（89）压靠在撑架（18）的支撑件（91）上，从而使系统不可逆。

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