一种球形阀体空心球阀芯四通换向阀的制作方法

本实用新型属于多通阀，涉及一种球形阀体空心球阀芯四通换向阀。

背景技术：

蓄热式燃烧系统包括一对燃烧器、蓄热体和一套换向阀，它周期性换向操作，同时完成组织燃烧、空气(燃气)换热、烟气排放三种功能。高频换向蓄热式换热器包括一对蓄热体和一套换向阀，它周期性换向操作，完成空气与烟气的换热。

中国专利CN 99222513.2，公开了一种阀体为长方形的四通换向阀，将其与燃烧器A、B及空气、烟气管道连接，通过该阀的两种状态使燃烧器A、B交替处于燃烧、蓄热状态。从而达到蓄热式燃烧系统既可组织燃烧又可预热空气的目的。

中国专利CN02281025.0，公开了一种阀体为圆筒形的四通换向阀，将其与燃烧器A、B及空气、烟气管道连接，通过该阀的两种状态使燃烧器A、B交替处于燃烧、蓄热状态。从而达到蓄热式燃烧系统既可组织燃烧又可预热空气的目的。

中国专利CN03264607.0，公开了一种阀体为长方形的四通换向球阀，采用球面密封阀芯，解决蓄热式燃烧系统采用转板式阀芯密封可靠性差、漏风率高等问题。

现有技术的旋转式四通换向阀，其缺点是阀体结构复杂、大而笨重，阀芯和阀体密封可靠性差、漏风率高等问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种球形阀体空心球阀芯四通换向阀，以解决现有技术四通换向阀阀体结构复杂、大而笨重的问题，以及转板式阀芯密封可靠性差、漏风率高的问题。

本实用新型提供一种球形阀体空心球阀芯四通换向阀，包括阀体，其特征在于：该球形阀体空心球阀芯四通换向阀还包括阀芯、阀轴、阀芯轴套、阀芯加强筋、阀芯内隔板和四个接口，所述阀体和阀芯均为球形，阀芯由空心球加工而成且位于阀体内部，阀体与四个接口连接形成阀外壳，四个接口为圆形，两两相对，相对两个接口的中心线与另两个相对接口的中心线成90°，阀芯上开有四个内孔，两两相对，相对两个内孔的中心线与另两个相对内孔的中心线成90°，阀体上的四个接口与阀芯上的四个内孔的内径均相等，阀芯加强筋设置在阀芯内壁上，阀芯内隔板设置在阀芯内并将四个内孔分隔成两个通道，阀轴固定在阀芯轴套内，阀芯与阀芯轴套、阀芯加强筋和阀芯内隔板连成一体形成转动部件，阀轴两端穿出阀体，阀芯内隔板的圆心与阀芯和阀体的球心重合，阀体和阀芯之间设置有密封环、弹簧和密封弹簧。

本实用新型进一步技术特征在于：所述阀芯轴套与阀芯上四个内孔圆心所在的平面垂直，阀体上设置有上密封轴承和下密封轴承，上密封轴承和下密封轴承之间的中心线与四个接口圆心所在的平面垂直，阀轴从阀芯轴套内穿出后，其上部通过上密封轴承穿出阀体，下部与下密封轴承连接。

本实用新型进一步技术特征在于：所述球形阀体空心球阀芯四通换向阀还包括执行机构，阀轴从阀芯轴套内穿出后，其上部通过上密封轴承穿出阀体后与执行机构连接。

本实用新型进一步技术特征在于：所述球形阀体空心球阀芯四通换向阀的四个接口处还设置有密封槽外环、密封槽内环和内环连接件，在每个接口处，密封槽外环与阀体固定连接，密封槽内环通过内环连接件固定在阀体接口内，密封槽外环、密封槽内环之间形成的U形槽处安装弹簧圈、密封弹簧和密封环，弹簧圈和密封弹簧在U形槽底部，密封环与阀芯接触。

本实用新型进一步技术特征在于：所述密封环的密封面为凹球面，密封环与阀芯之间为球面密封。

本实用新型所述的一种球形阀体空心球阀芯四通换向阀，主要用于采用蓄热式燃烧技术或高频换向蓄热式换热技术的换热设备。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：

第一，本实用新型采用的是球形阀体，因此受力均匀。在同样壁厚条件下，球形阀体的承载能力最高，在相同内压条件下，球形阀体所需要壁厚仅为同直径、同材料的圆筒形阀体壁厚的1/2(不考虑腐蚀裕度)；

第二，本实用新型采用的是球形阀体，在相同容积条件下，球形阀体的表面积最小。由于壁厚薄、表面积小等原因，球形阀体一般要比圆筒形阀体节约20％～40％的钢材，降低了制造成本。

第三、本实用新型采用的球形阀体，阀体与阀芯不直接接触，阀体内表面不需要加工，减小了加工难度。

第四、本实用新型采用的球形阀芯由空心球加工而成，相比实心球阀芯，质量轻，制造简单，成本低。

第五、本实用新型采用的球面弹性密封，与柱面密封或平面密封相比，接触面积少、摩擦阻力小，阀芯与阀体的热膨胀差可通过弹性密封自动补偿，密封环的磨损也可通过弹性密封自动补偿。

另外，本实用新型的旋转式四通换向阀，球形阀体具有结构简单、受力均匀、质量轻等优点，解决了现有技术的旋转式四通换向阀阀体结构复杂、大而笨重等问题；空心球形阀芯受力均匀、质量轻、球形密封面配合弹性密封环，形成球面弹性密封，密封性更好、更可靠，解决了现有技术的转板式四通阀密封可靠性差、漏风率高等问题。

下面用附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明，但附图和具体实施方式并不限制本实用新型的范围。

附图说明

图1为本实用新型一种球形阀体空心球阀芯四通换向阀的结构图。

图2为本实用新型一种球形阀体空心球阀芯四通换向阀的阀体结构图。

图3为本实用新型一种球形阀体空心球阀芯四通换向阀的阀芯结构图。

图4为本实用新型一种球形阀体空心球阀芯四通换向阀的阀芯局部剖视图。

图5为本实用新型一种球形阀体空心球阀芯四通换向阀的球面弹性密封局部剖视图。

图6为本实用新型一种球形阀体空心球阀芯四通换向阀的球面弹性密封结构图。

图7为本实用新型一种球形阀体空心球阀芯四通换向阀的密封环。

图8为本实用新型一种球形阀体空心球阀芯四通换向阀的密封弹簧。

图9为本实用新型一种球形阀体空心球阀芯四通换向阀的球形阀芯工作位置之一。

图10为本实用新型一种球形阀体空心球阀芯四通换向阀的球形阀芯工作位置之二。

图中所示附图标记为：

1、阀体；2、阀芯；3、阀轴；4、阀芯内隔板；5、A接口；6、B接口；7、C接口；8、D接口；9、执行机构；10、上密封轴承；11、下密封轴承；12、密封环；13、弹簧圈；14、密封槽外环；15、密封槽内环；16、内环连接件；17、阀芯轴套；18、阀芯加强筋；19、密封弹簧。

具体实施方式

如图1～图10所示，本实用新型一种球形阀体空心球阀芯四通换向阀，包括阀体1、阀芯2、阀轴3、阀芯轴套17、阀芯加强筋18、阀芯内隔板4和四个接口，所述阀体1和阀芯2均为球形，阀芯2由空心球加工而成且位于阀体1内部，阀体1与四个接口连接形成阀外壳，四个接口为圆形，两两相对，相对两个接口的中心线与另两个相对接口的中心线成90°，阀芯2上开有四个内孔，两两相对，相对两个内孔的中心线与另两个相对内孔的中心线成90°，阀体1上的四个接口直径相等，阀芯2上的四个内孔的直径相等，阀芯2上的内孔直径等于或小于阀体1上的接口直径，阀芯加强筋18设置在阀芯2内壁上，阀芯内隔板4设置在阀芯2内并将四个内孔分隔成两个通道，阀轴3固定在阀芯轴套17内，阀芯2与阀芯轴套17、阀芯加强筋18和阀芯内隔板4连成一体形成转动部件，阀轴3两端穿出阀体1，阀芯内隔板4的圆心与阀芯2和阀体1的球心重合，阀体1和阀芯2之间设置有密封环12、弹簧圈子3和密封弹簧19。

所述阀芯轴套17与阀芯2上四个内孔的圆心所在的平面垂直，阀体1上设置有上密封轴承10和下密封轴承11，上密封轴承10和下密封轴承11之间的中心线与四个接口的圆心所在的平面垂直，阀轴3从阀芯轴套17内穿出后，其上部通过上密封轴承10穿出阀体1，下部与下密封轴承11连接。

阀轴3与阀芯轴套17固定连接，并通过阀芯轴套17带动阀芯2转动，阀轴3上部通过上密封轴承10穿出阀体1与执行机构9连接。

所述四个接口为A接口5、B接口6、C接口7、D接口8。阀体1与A接口5、B接口6、C接口7、D接口8连接形成阀外壳，阀体1和阀芯2不直接接触。

如图3、图4所示，阀芯2由空心球加工而成，阀芯2上开有a、b、c、d四个内孔，内径相同，与球形阀体1的四个接口对应。阀芯内隔板4在球形阀芯2内将a、b、c、d四个内孔分隔成两个弯曲通道，即a-b通道、c-d通道。阀芯轴套17带动阀芯2转动，阀芯加强筋18在阀芯2内部对阀芯2起支撑加强作用。

图5所示为本实用新型一种球形阀体空心球阀芯四通换向阀的球面弹性密封局部剖视图，如图5所示，密封槽外环14与阀体1焊接固定，密封槽内环15通过内环连接件16固定在阀体1的四个接口内。密封槽外环14、密封槽内环15之间形成的U形槽安装弹簧圈13、密封弹簧19和密封环12，弹簧圈13、密封弹簧19在U形槽底部，密封环12与阀芯2直接接触，密封环12的密封面为凹球面，与阀芯2的球面吻合，形成球面密封，密封弹簧19对密封环12施加弹力，使密封环12与阀芯2形成球面弹性密封。

图6所示为本实用新型一种球形阀体空心球阀芯四通换向阀的球面弹性密封结构示意图，四组密封环12、弹簧圈13、密封槽外环14、密封槽内环15、密封弹簧19安装在阀体1的四个接口上，对阀芯2的四个内孔形成弹性密封。

图7所示为本实用新型一种球形阀体空心球阀芯四通换向阀的密封环，其密封面为凹球面，密封面边缘圆滑过渡。

图8所示为本实用新型一种球形阀体空心球阀芯四通换向阀的弹簧圈13和密封弹簧19，由耐高温材料制成，弹簧圈13将密封弹簧19串联在一起，并使密封弹簧19在密封槽内定位。

图9所示为本实用新型一种球形阀体空心球阀芯四通换向阀的阀芯2工作位置之一。此时，阀芯内隔板4处于45°位置，阀芯2内孔a与球形阀体1上的A接口5对应，内孔b与B接口6对应，内孔c与C接口7对应，内孔d与D接口8对应。由此，A接口5与B接口6连通，形成一条通道；C接口7与D接口8连通，形成另一条通道。两条通道独立工作，互不干扰。

图10所示为本实用新型一种球形阀体空心球阀芯四通换向阀的阀芯2工作位置之二。此时，阀芯内隔板4处于135°位置，阀芯2内孔a与球形阀体1上的B接口6对应，内孔b与C接口7对应，内孔c与D接口8对应，内孔d与A接口5对应。由此，A接口5与D接口8连通，与B接口6断开，形成一条新通道；C接口7与B接口6连通，与D接口8断开，形成另一条新通道。两条新通道独立工作，互不干扰。

本实用新型的四通换向阀工作时，首先从图9所示阀芯内隔板4在45°位置开始工作，一段时间之后，执行机构9作用于阀轴3作90°转动，阀轴3带动球形阀芯2转动90°，使阀芯内隔板4到达图10中的135°位置；再间隔一段时间，执行机构9再作用于阀轴3作-90°转动，阀轴3带动球形阀芯2转动-90°，使阀芯内隔板4又回到图9中的45°位置。

上述过程周而复始，阀芯内隔板4就在图9中的45°位置、图10中的135°位置周期性循环往复，使A接口5与B接口6、D接口8的连通、断开关系循环往复；同时使C接口7与B接口6、D接口8断开、连通关系循环往复。这样，就可以满足蓄热式燃烧技术或高频换向蓄热式换热技术所需的周期性换向要求。

本实用新型采用的密封环12根据使用温度，可选择采用青铜材料或聚四氟乙烯材料制作。

本实用新型采用的密封弹簧19为耐高温弹簧。

本实用新型的旋转式四通换向阀，密封环12、密封弹簧19可更换。