专利名称：具有导流结构的换向阀的制作方法
具有导流结构的换向阀
技术领域：
本发明涉及一种换向阀，更具体地说，涉及一种具有导流结构的换向阀。
背景技术：
换向阀是一种工业设备中常用的阀，通常用于对气、液等流体的流向进行控制。通 常的换向阀包括阀体和设置在阀体阀腔内的阀瓣，阀瓣与阀体的出口相配合实现出口的切 换，阀瓣的运动方式又分为升降式和旋转式。如图l所示，对于旋转式阀瓣的换向阀而言， 以三通换向阀为例，阀体的阀腔包括一个入口和两个出口，阀瓣绕垂直于两个出口所在平 面的轴线转动，通常在该轴线处设置阀杆，阀瓣固定设置在阀杆上，通过从外部驱动阀杆带 动阀瓣在阀腔内转动。当阀瓣与第一出口密封配合时，入口与第二出口导通；需要切换出口 时，驱动阀杆带动阀瓣转动到第二出口处并与其密封配合时，入口与第一出口导通，实现出 口切换。 但是，流体从阀体的入口进入到阀腔内时，有时会直接冲击到阀瓣上再转过一个 角度后再从出口流出，造成流动局部压力损失。局部压力损失主要是由于流体流动方向 发生突然改变、或流道截面积突然变化形成的，并且局部阻力更与阀腔内的结构，如阀腔形 状、阀瓣形状等有很大的关系。对于化工等行业而言，在流体进行长距离传输过程中，最大 的压力损失就在于设置在各个地方的阀体带来的局部压力损失，从而不得不加大流体传输 时的压力并在中间设置多级加压泵来弥补压力损失，使得流体传输的成本增加。另一方面， 随着压力增加，进一步要求管道中的各种元件需要有耐压的特性，并且在连接处的密封也 需要能够承受一定的压力，从而进一步增加了管道建设的成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中换向阀中阀腔内的结构对流体存 在较大的局部压力损失的缺陷，提供一种具有导流结构的换向阀，能够降低阀体内部的局 部压力损失。 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种具有导流结构的换向阀， 包括具有一进口和两出口的阀体和设置在阀体的阀腔内且与两出口相匹配的阀瓣，还包括 设置在阀腔内的两组挡流板组，第一组挡流板组包括转动设置在阀腔内位于进口处且靠近 第一出口侧的腔壁上的第一动挡流板；第二组挡流板组包括转动设置在阀腔内位于进口处 且靠近第二出口侧的腔壁上的第二动挡流板；当阀瓣密封配合在其中一个出口时，与该出 口对应的挡流板组在阀腔内形成临时挡流腔壁。 在本发明所述具有导流结构的换向阀中，所述第一组挡流板组还包括设置在阀瓣 上与第二出口相配合的第二密封面上设置的且与所述第一动挡流板相配合的第一定挡流 板；所述第二组挡流板组还包括在阀瓣上与第一出口相配合的第一密封面上设置的且与所 述第二动挡流板相配合的第二定挡流板。通过在每组挡流板组中设置动挡流板和阀瓣上的 动挡流板相配合形成临时挡流腔壁，使得临时挡流腔壁与出口处的阀腔腔壁之间的过渡更为流畅，进一步减少了阀腔内的流动压力损失。 在本发明所述具有导流结构的换向阀中，每组所述挡流板组中的动挡流板和动挡 流板形成的临时挡流腔壁为光滑过渡曲面。 在本发明所述具有导流结构的换向阀中，所述动挡流板和动挡流板与腔室内腔壁 的形状相匹配；方便动挡流板和动挡流板在阀腔内的转动。 在本发明所述具有导流结构的换向阀中，同组内的动挡流板和动挡流板在接缝处 的形状相匹配；使得动挡流板和动挡流板之间形成的临时挡流腔壁的过渡更为连续，进一 步减少了阀腔内的流动压力损失。 在本发明所述具有导流结构的换向阀中，所述动挡流板在接缝处的轮廓设置为内 凹的月牙形，所述动挡流板在接缝处的轮廓设置为与动挡流板相匹配的外凸的弧形。
在本发明所述具有导流结构的换向阀中，所述动挡流板的转动轴与阀瓣的转动轴 相互平行设置。 在本发明所述具有导流结构的换向阀中，所述两组挡流板组中的动挡流板和阀瓣 由设置在阀体外或阀体上的驱动装置协同驱动。 在本发明所述具有导流结构的换向阀中，两个所述动挡流板一体化设置在阀瓣的 两个密封面上。 在本发明所述具有导流结构的换向阀中，所述中的一个出口的中心轴线与所述进 口的中心轴线重合；在换向阀在常开的出口处时，流体直通流过阀体，使得阀体内的流动压 力损失最小。 在流体流动过程中，不论液体还是气体，当流体垂直冲击在一个平壁上时，流体的
动能转化为压力能，造成流动压力损失。流体力学理论与实践表明，直通道与小角度折转通
道相比，流动的能量损失最小，其能量损失形式为沿程损失，而小角度折转通道既包含沿程
损失，也包含局部损失。但折转通道要远小于90。折转通道。实施本发明所述具有导流结
构的换向阀，具有以下有益效果通过在阀腔内靠近进口处设置两组挡流板组，每组挡流板
组中至少包括一个动挡流板，在阀瓣与一个出口密封配合时，靠近该出口侧的腔壁上的动
挡流板转动到另一出口处，在阀腔内形成临时挡流腔壁，避免了流体在阀腔内直接冲击到
阀瓣上再回转，从而减少了阀腔内的流动压力损失。 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
图la是本发明所述具有导流结构的换向阀优选实施例的主视图； 图lb是本发明所述具有导流结构的换向阀优选实施例的立体图； 图lc是本发明所述具有导流结构的换向阀优选实施例的剖视图； 图2a是本发明所述具有导流结构的换向阀优选实施例中前阀体的立体图； 图2b是本发明所述具有导流结构的换向阀优选实施例中前阀体的主视图； 图2c是本发明所述具有导流结构的换向阀优选实施例中前阀体的剖视图； 图3a是本发明所述具有导流结构的换向阀优选实施例中后阀体的立体图； 图3b是本发明所述具有导流结构的换向阀优选实施例中后阀体的主视图； 图3c是本发明所述具有导流结构的换向阀优选实施例中后阀体另一方向的立体图； 图4a是本发明所述具有导流结构的换向阀优选实施例中第一动挡流板的立体 图； 图4b是本发明所述具有导流结构的换向阀优选实施例中第一动挡流板的主视 图； 图4c是本发明所述具有导流结构的换向阀优选实施例中第一动挡流板的右视 图； 图5是本发明所述具有导流结构的换向阀优选实施例中阀杆的立体图；
图6a是本发明所述具有导流结构的换向阀优选实施例中阀瓣的立体图；
图6b是本发明所述具有导流结构的换向阀优选实施例中阀瓣另一方向的立体 图； 图7是本发明所述具有导流结构的换向阀优选实施例中阀瓣与第二出口密封配 合时的结构示意图； 图8是本发明所述具有导流结构的换向阀另一实施例中阀瓣与第一出口密封配 合时的结构示意图； 图9是本发明所述具有导流结构的换向阀另一实施例中阀瓣与第二出口密封配 合时的结构示意图。
具体实施方式
如图la、lb、lc所示，在本发明所述具有导流结构的换向阀的优选实施例中，包括 阀体10以及设置在阀体10内的阀瓣20、第一挡流板组和第二挡流板组。阀体10包括两个 出口和一个进口 ll，两出口分别为第一出口 12和第二出口 13。阀瓣20在阀体10内可转 动，能够通过第一密封面21a与第一出口 12密封配合，通过第二密封面22a与第二出口 13 密封配合。优选设置阀体10的第一出口 12的中心轴与进口 ll的中心轴平行，最好设置为 重合，当阀瓣20的第二密封面22a与第二出口 13相配合时，流体通过进口 11直通流到第 一出口 12，在阀体10内部不会发生转折，此时阀体IO的流动压力损失最小，可设置此出口 为常开状态。阀体第二出口 13的中心轴与进口 11的中心轴夹成一定角度，此出口可设置 为常闭状态。这样，在正常情况下，流体直通地通过阀体10 ;只有在需要换向时，流体才转 过一定角度地通过阀体10。 如图la、lb、lc所示，优选有前阀体50和后阀体60组合而成，以方便将阀瓣20和、 挡流板安装在阀腔内。如图2a、2b、2c所示，前阀体50上设有进口 11、前连接口 51。进口 11优选设置为圆形、前连接口51优选设置为椭圆形，整个前阀体50内部阀腔从圆形的进口 11逐步扩张到前连接口 51的椭圆形，阀腔壁曲线光滑过渡。前阀体50的前连接口 51处设 有法兰52，用以与后阀体60连接。 如图3a、3b、3c所示，后阀体60上设有后连接口 61、第一出口 12和第二出口 13。 后连接口 61设置为与前连接口 51相匹配的形状，优选为椭圆形，两出口优选设置为圆形， 整个后阀体60的内部阀腔分别从两个圆形的出口处逐步扩张到椭圆形的后连接口 61处， 并在后连接口 61处交叉。后阀体60的后连接口 61处设有法兰62，用以与前阀体50连接。
将前后阀体60通过法兰固定连接在一起，此时，第一出口 12的中心轴与进口 11 的中心轴相平行，最好为重合。则第一出口 12与进口 ll形成直通的流体通道，流体从进口ll到第一出口 12的流动压力损失较小，此通道可设为常开。第二出口 13与进口 ll相交， 流体从进口 11到第二出口 13存在流动压力损失较大，此通道可设为常闭。
阀瓣20通过阀杆70转动设置在阀腔内。如图5所示，阀杆70包括杆部71、设置 杆部71两端的杆头72和轴套73。轴套73上设有圆柱形轴孔74，轴孔74孔壁上设有键槽 75，驱动阀瓣20转动的转轴80穿过轴孔74并通过设置在键槽75内的键与轴套73固定连 接配合。杆头72设置为球形或椭球形，用于与阀瓣20固定连接。 如图6a、6b所示，阀瓣20包括两个平行设置的密封盘21、22，两密封盘21、22通 过中间的连接杆23固定连接在一起。两密封盘上分别设有与出口相配合的密封面，其中与 第一出口 12相配合的密封面为第一密封面21a，与第二出口 13相配合的密封面为第二密 封面22a。连接杆上开设有连接孔24，该连接孔24的轴线与连接杆的轴线相垂直，并优选 设置该连接孔24的轴线与密封盘平行。连接孔24的大小与阀杆70的杆头72相匹配，使 得阀杆70的杆头72正好能够插入连接孔24内。连接孔24的两端还设有固定环25 (见图 lc)，可设置该固定环25与连接孔24螺纹配合。在阀杆70的杆头72插入连接孔24内后， 再利用固定环25将杆头72固定在连接孔24内，从而将阀杆70和阀瓣20连接起来。
在本优选实施例中，第一挡流板组包括第一动挡流板31，第二挡流板组包括第二 动挡流板41 ;第一动挡流板31和第二动挡流板41转动设置在阀腔内，具体可设置在前阀 体50的阀腔内。如图4a、4b、4c所示，第一动挡流板31由挡板轴33和挡板34构成，挡板 34轴33与阀体转动配合，挡板34设置为与前阀体50的阀腔腔壁相匹配的形状，优选设置 为圆柱面的一部分，该挡板34能够和前阀体50阀腔内靠近第二出口 13处的腔壁形成一个 与进口 ll大小相匹配的圆柱形空腔，即在阀腔内形成临时挡流腔壁。挡板34上靠近挡板 34轴33 —边的轮廓线34a设置为圆弧线，使得挡流板在阀腔内转动到形成临时挡流腔壁 时，该圆弧线34a正好与进口 ll相配合。第二动挡流板41设置为与第二动挡流板41相同 的结构形式，同样包括挡板34轴33和挡板34，其挡板34与前阀体50阀腔内靠近第一出口 12处的腔壁形成一个与进口 ll大小相匹配的圆柱形空腔，即在阀腔内形成临时挡流腔壁。 优选设置第一动挡流板31和第二动挡流板41的挡板34轴33相互平行，最好都与阀杆70 的转动中心平行。 如图7所示，当流体需要从进口 11经阀腔至第一出口 12时，转动阀杆70，使得阀 瓣20的第二密封面22a与第二出口 13密封配合，此时转动第二动挡流板41，使得第二动 挡流板41与后阀体60中第一出口 12平齐，形成临时挡流腔壁，从而避免流体向下转折冲 击到位于第二出口 13的阀瓣20上，进而减少流动压力损失。如图lc所示，当流体需要从 进口 11经阀腔至第二出口 13时，反转阀杆70，使得阀瓣20的第一密封面21a与第一出口 12密封配合，此时再转动第一动挡流板31，使得第一动挡流板31与后阀体60中第二出口 13平齐，形成临时挡流腔壁，从而避免流体冲击到位于第一出口 12的阀瓣20上，进而减少 流动压力损失。 如图8、9所示，在本发明所述具有导流结构的换向阀的另一实施例中，与上述优 选实施例比较而言，第一挡流板组中还包括第一定挡流板32，第二挡流板组中还包括第二 定挡流板42。其中第一定挡流板32固定设置在阀瓣20的第二密封面22a上，第二定挡流 板42固定设置在阀瓣20的第一密封面21a上。 在本实施例中，当流体需要从进口 11经阀腔至第一出口 12时，如图9所示，转动阀杆70，使得阀瓣20的第二密封面22a与第二出口 13密封配合，第一密封面21a上的第二 定挡流板42随阀瓣20转动到阀腔中间，第二定挡流板42与后阀体60的第一出口 12的腔 壁平齐，第一定挡流板32随阀瓣20转动到第二出口 13外；再转动第二动挡流板41，使得 第二动挡流板41与后阀体60中第一出口 12平齐，并与第二定挡流板42共同形成临时挡 流腔壁，该临时挡流腔壁完全遮挡住第二出口 13方向的腔体，使得流体从进口 ll处直接沿 临时挡流腔壁流至第一出口 12，避免流体向下转折冲击到位于第二出口 13的阀瓣20上，进 而减少流动压力损失。 当流体需要从进口 ll经阀腔至第二出口 13时，如图8所示，先将第二动挡流板41 退回并紧贴在前阀体50的阀腔腔壁处；反转阀杆70，使得阀瓣20的第一密封面21a与第一 出口 12密封配合，第二密封面22a上的第一定挡流板32随阀瓣20转动到阀腔中间位置， 第一定挡流板32与后阀体60的第二出口 13腔壁平齐，第二定挡流板42随阀瓣20转动到 第一出口 12外；再转动第一动挡流板31，使得第一动挡流板31与后阀体60中第二出口 13 平齐，并与第一定挡流板32共同形成临时挡流腔壁，该临时挡流腔壁完全遮挡住第一出口 12方向的腔体，使得流体从进口 ll处直接沿临时挡流腔壁流至第二出口 13，避免流体冲击 到位于第一出口 12的阀瓣20上，进而减少流动压力损失。 在本实施例中，优选设置每组中的定挡流板和动挡流板形成的临时挡流腔壁为光
滑过渡曲面形状，即定挡流板和动挡流板的挡板34相匹配形成连续的光滑过渡曲面。并优
选设置定挡流板和动挡流板在形成临时挡流腔壁的接缝处的形状相匹配，具体可设置定挡
流板在接缝处的轮廓34b为内凹的月牙形，动挡流板在接缝处的轮廓44b为与月牙形相匹
配的外凸的弧形，使得两者在形成临时挡流腔壁时的接缝重合，没有空隙。 在本实施例中，也可将定挡流板一体化设置在阀瓣20的密封面上，以避免安装麻
烦。具体地，可直接将定挡流板的挡板34直接焊接在阀瓣20的密封面上。 在上述优选实施例中，阀瓣20、第一动挡流板31、第二动挡流板41的转动均通过
驱动装置驱动。最好在阀体外或阀体上设置控制装置，通过控制装置来控制驱动装置，以协
调阀瓣20、第一动挡流板31、第二动挡流板41之间的转动时序。 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并 不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保 护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求
一种具有导流结构的换向阀，包括具有一进口和两出口的阀体和设置在阀体的阀腔内且与两出口相匹配的阀瓣，其特征在于，还包括设置在阀腔内的两组挡流板组，第一组挡流板组包括转动设置在阀腔内位于进口处且靠近第一出口侧的腔壁上的第一动挡流板；第二组挡流板组包括转动设置在阀腔内位于进口处且靠近第二出口侧的腔壁上的第二动挡流板；当阀瓣密封配合在其中一个出口时，与该出口对应的挡流板组在阀腔内形成临时挡流腔壁。
2. 根据权利要求1所述具有导流结构的换向阀，其特征在于，所述第一组挡流板组还 包括设置在阀瓣上与第二出口相配合的第二密封面上设置的且与所述第一动挡流板相配 合的第一定挡流板；所述第二组挡流板组还包括在阀瓣上与第一出口相配合的第一密封面 上设置的且与所述第二动挡流板相配合的第二定挡流板。
3. 根据权利要求2所述具有导流结构的换向阀，其特征在于，每组所述挡流板组中的 动挡流板和动挡流板形成的临时挡流腔壁为光滑过渡曲面。
4. 根据权利要求3所述具有导流结构的换向阀，其特征在于，所述动挡流板和动挡流 板与腔室内腔壁的形状相匹配。
5. 根据权利要求3所述具有导流结构的换向阀，其特征在于，同组内的动挡流板和动 挡流板在接缝处的形状相匹配。
6. 根据权利要求5所述具有导流结构的换向阀，其特征在于，所述动挡流板在接缝处 的轮廓设置为内凹的月牙形，所述动挡流板在接缝处的轮廓设置为与动挡流板相匹配的外 凸的弧形。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述具有导流结构的换向阀，其特征在于，所述动挡流 板的转动轴与阀瓣的转动轴相互平行设置。
8. 根据权利要求1至6中任一项所述具有导流结构的换向阀，其特征在于，所述两组挡 流板组中的动挡流板和阀瓣由设置在阀体外或阀体上的驱动装置协同驱动。
9. 根据权利要求2所述具有导流结构的换向阀，其特征在于，两个所述动挡流板一体 化设置在阀瓣的两个密封面上。
10. 根据权利要求l所述具有导流结构的换向阀，其特征在于，所述中的一个出口的中 心轴线与所述进口的中心轴线重合。
全文摘要
本发明涉及一种具有导流结构的换向阀，包括具有一进口和两出口的阀体和设置在阀体的阀腔内且与两出口相匹配的阀瓣，还包括设置在阀腔内的两组挡流板组，第一组挡流板组包括转动设置在阀腔内位于进口处且靠近第一出口侧的腔壁上的第一动挡流板；第二组挡流板组包括转动设置在阀腔内位于进口处且靠近第二出口侧的腔壁上的第二动挡流板；当阀瓣密封配合在其中一个出口时，与该出口对应的挡流板组在阀腔内形成临时挡流腔壁。通过在阀腔内靠近进口处设置两组挡流板组，在阀瓣与一个出口密封配合时，靠近该出口侧的腔壁上的动挡流板转动到另一出口处，在阀腔内形成临时挡流腔壁，避免了流体在阀腔内直接冲击到阀瓣上再回转，从而减少了阀腔内的流动压力损失。
文档编号F16K1/32GK101769387SQ200910189510
公开日2010年7月7日 申请日期2009年11月23日 优先权日2009年11月23日
发明者刘士德, 黄秋梅, 黄虹宾 申请人:深圳大学