三通阀的制作方法

本发明涉及用于输送流体的三通阀的，尤其是涉及一种三通阀、使用该三通阀的生产设备及三通阀的组装方法，三通阀其中一种具体应用可以用于半导体生产设备的电子超纯化学品或/和电子超纯水的切换控制。

背景技术：

1、三通阀为一种切换控制阀，有三个阀口，通常是一个阀进口与两个阀出口（一进两出），将流体切换到不同管道，切换频率较低。在半导体生产设备的应用中，基于精密设备的有限空间，进入设备的管道数量也受到限制，所以需要将三通阀使用为两个阀进口与一个阀出口（两进一出），以减少设备的管道连接端口数量，例如半导体生产设备（或医疗设备或电子精密设备）的一个热水接口与一个冷水接口就能改良为一个冷热水接口，又例如一个纯水接口与一个药剂接口就能改良为浓度可调的药剂接口，还例如一个药剂a接口与一个药剂b接口就能改良为一个药剂a/b接口。在此应用下，三通阀的切换频率就会变得很高，高频切换使用下容易导致阀头关不紧应当关紧的阀内流道，甚至有时候还需要三通阀具备流体混合微调的功能。另外，传统的三通阀的进出口是以上下空间分隔。

2、发明专利公开号105972251a公开了一种用于气动三通阀的膜片和气动三通阀，膜片包括：第一片体和第二片体，第二片体设在第一片体的上面以构成第一空腔，其中，第一片体上具有环绕第二片体的多个螺钉孔，第二片体上具有连通所述第一空腔的第一阻尼孔；气动三通阀包括上述用于气动三通阀的膜片和阀状态指示系统。现有相关技术的气动三通阀是利用长阀杆的升降带动其一端的阀座升降，上升的阀座的上端周缘关闭介质进口与上方第一介质出口，即导通介质进口与下方第二介质出口；下降的阀座的下端周缘关闭介质进口与下方第二介质出口，即导通介质进口与上方第二介质出口；如此实现了流道管路的切换，该气动三通阀为一进二出的现有三通阀，当直接应用于二进一出的场合，高频切换下，长阀杆的施加力的不平衡容易导致阀座对阀内流道的关不紧，故不适合连接到例如半导体生产的精密生产设备。

3、发明专利公开号cn110332334a公开了一种三通阀，包括阀座、盖板、阀体、阀板、阀杆、上阀芯和下阀芯，阀板上设有进气腔，阀板与阀体构成上阀腔，上阀芯设置在上阀腔的内部，阀体的底部与阀座构成下阀腔，下阀芯设置在下阀腔的内部且活动地套接在阀杆上，并将下阀腔分隔形成配合腔、工作腔和排气腔，阀杆的下端固设有限位环，进气腔与上阀腔之间设有第一阀口，上阀腔与配合腔之间设有第二阀口，工作腔和排气腔之间设有第三阀口，上阀芯由阀杆带动开合于第一阀口和第二阀口，限位环由阀杆带动抵顶或脱离于下阀芯的下端，下阀芯由限位环带动开合于第三阀口。现有相关技术中，上阀芯相当于主阀头，进气口在低压力下，上升的上阀芯的上端密封面封闭阀体内的上阀口，上流道封闭（对应进气口），连带的使得中下流道（对应工作口）与侧下流道（排气口）导通，进行排气；进气口在过高压力下，下降的上阀芯的下端密封面封闭阀体内的下阀口，阻断了上流道与中流道，下阀芯（相当于次阀头）也封闭了中流道与下流道导通，为全关状态。只有进气口在适当压力下，上阀芯的上下端密封面既不封闭阀体内的上阀口也不封闭下阀口，才能实现上流道（进气口）与中下流道（对应工作口）的导通。该现有三通阀适用于燃气控制，腔室内有弹性元件与流体接触，不适用于精密生产设备的三通阀洁净室要求。并且，以主阀头上下端缘进行上下阀口的关闭，需要较长的阀杆移动行程，否则阀腔内上下阀口的高度就要很短（相对主阀头的纵向厚度要很大，不利驱动），此为三通阀技术领域的通常固有思维。

4、发明专利公开号cn110332334a公开了一种相对成熟的三通阀结构，包括三通阀体和通路控制机构，供水连通路与反冲洗连通路之间形成垂直向连通腔，通路控制机构包括控压腔室、位于垂直向连通腔内的联动驱动杆轴，联动驱动杆轴的两端分别设有反冲配合塞及供水配合塞，控压腔室与垂直向连通腔之间设有控压膈膜，联动驱动杆轴的反冲洗配合塞一端与控压膈膜的膜座相联动连接，控压腔室的顶端设有控压通道。采用针对供水连通路与反冲洗连通路的分别轴向密封配合，消除传统周向摩擦损伤缺陷，两路切换密封性可靠。三通阀体内配合锥壁面用于与环状腔槽的外周壁之间形成锥面配合结构，在轴向对位过程中，三通阀体形成外周二次密封。现有相关技术中，提出了联动驱动杆轴（相当于阀头连杆）上下两端各连接一环状塞体（相当于阀头），进水管端与出水管端以上方环状塞体（上阀头）阻塞，进水管端与反冲洗通路以下方环状塞体（下阀头）阻塞，故该三通阀也是一进二出的控制阀。若联动驱动杆轴（相当于阀头连杆）在二进一出的高频切换下，联动驱动杆轴的施加力的不平衡容易导致阀座对阀内流道的关不紧，故不适合连接到例如半导体生产的精密生产设备。该三通阀的弹性元件也是与流体接触,不符合三通阀洁净室的要求，不利于连接精密设备。

5、实用新型专利cn217784275u公开了一种井口控制系统手自两用气控二位三通阀，包括阀体，阀体的顶部安装有端盖，所述端盖顶部的中心处安装有压杆，所述压杆的底部滑动贯穿端盖并安装有活塞杆，活塞杆底部的表面套接有第一弹簧，活塞杆的底部安装有第一钢球；第一钢球的底部安装有撞针，撞针的底部安装有第二钢球，所述撞针的下方且位于第二钢球的上方安装有阀芯套，所述阀体的底部插接有堵头，所述堵头的顶部与第二钢球的底部贴合。阀室中间为出口，阀室上方为排放口，阀室下方为进口，切换模式为进口与出口连通以供给流体，以及出口与排放口连通以排放流体，属于一进二出的变形态三通阀。现有相关技术中，另辟蹊径以撞针取代阀头连杆，撞针上下端放置的钢球取代阀头，可能解决阀头容易关不紧的问题，但是高频使用下撞针容易歪斜，只适用于气体三通，不适用于流体阻力更大的液体三通。此外，该三通阀的弹性元件也是与流体接触,不符合三通阀洁净室的要求，不利于连接精密设备。

6、综上，现有技术的三通阀多为一进两出或变形一进两出的应用,少有针对两进一出的应用，该类现有三通阀在进出口的高度设置上也常为任意配置，在直接转用下就容易出现混合比例失当失控（如管道高度差带来的流体压差与两进口错接时会有混入比例的明显变化）、阀体内不够洁净（如弹性元件被流体腐蚀或是流体被弹性元件污染）、高频切换的使用下引起的阀头关不紧等技术问题。

技术实现思路

1、本发明的主要目的一是提供一种三通阀，主要进步在于解决三通阀在两进一出的应用时高频切换下容易阀头受到连杆的影响导致关不紧的问题，特别适用于半导体行业的电子超纯化学品或/和电子超纯水控制；同时本技术的示例三通阀还具备了双流体预先混合的微调功能。

2、本发明的主要目的二是提供一种生产设备，解决设备进液接口的数量有限以及对于多种进液流体不能预先且及时预混的问题。

3、本发明的主要目的三是提供一种三通阀的组装方法，具有容易组装且能耐高频切换的效果，特别适用于二进一出应用的三通阀组装。

4、本发明的主要目的一是通过以下技术方案得以实现的：

5、提出一种三通阀，包括：

6、三通阀座，所述三通阀座内工作腔室设有一个置中的内阀套,所述内阀套的套管侧连通至出口，所述工作腔室在所述内阀套外分隔为第一进口流道环口与第二进口流道环口，所述内阀套的上下端各形成对应所述第一进口流道环口的上阀口与对应所述第二进口流道环口的下阀口，所述第一进口流道环口围绕所述上阀口并朝向所述三通阀座的上开口，所述第二进口流道环口围绕所述下阀口并朝向所述三通阀座的下开口，连通所述第一进口流道环口的第一进口、连通所述第二进口流道环口的第二进口位于同一水平线位置，所述三通阀座具有水平旋转相互对换所述第一进口与所述第二进口的内阀套置中对称结构，还具有纵向翻转相互对换所述第一进口流道环口与所述第二进口流道环口的内阀套置中对称结构；

7、开度可调式驱动组件，装配在所述三通阀座的上方，所述开度可调式驱动组件包括驱动缸体、设置在所述驱动缸体内的活塞盘，所述活塞盘下方连接驱动杆，所述驱动杆的一端结合有阀头式隔离膜，所述阀头式隔离膜具有中心开设有紧配合孔的上阀头；

8、被动弹力组件，装配在所述三通阀座的底部，所述被动弹力组件包括基座、设置在所述基座内的弹性体以及受到所述弹性体弹力的阀座式隔离膜，所述阀座式隔离膜具有中心设有轴对准结构的阀头承座；

9、连杆，设置在所述阀头承座上，所述连杆的下端形成为下阀头，所述连杆的上端形成为直径较小的上阀头延伸体，所述连杆的下阀头被限位固定于所述轴对准结构，所述上阀头延伸体能穿过所述内阀套的轴管混合腔，所述下阀头不能穿过所述内阀套的轴管混合腔，所述连杆的所述上阀头延伸体可紧配合于所述紧配合孔。

10、此一基础结构示例的实施原理为，利用三通阀座内工作腔室设置的置中的内阀套作为两进口混合腔室以及双进口位于同一水平线位置，三通阀无论是水平旋转180度还是翻转180度，都能在上方装配开度可调式驱动组件，下方装配被动弹力组件，并且内阀套都是置中地位于工作腔室中；再结合连杆、上方阀头式隔离膜与下方阀座式隔离膜的结构与连接关系，工作腔室为流体不接触弹性物件的洁净室，内阀套为三通阀提供对称可调微控的上阀口开、下阀口关的第一供液模式（连杆处于上升定点状态）、上阀口关、下阀口开的第二供液模式（连杆处于下降定点状态）、上阀口半开、下阀口不关的混合模式（连杆处于上升高度限位状态）。连杆下端的下阀头与杆身为一体固接关系，连杆上端的上阀头延伸体不固接阀头式隔离膜的上阀头，上阀头相对于分离于连杆，而一体固设于所述阀头式隔离膜的中心部位。二进一出的高频切换下，所述连杆远离所述开度可调式驱动组件的一端不会过度歪斜,每次的上阀口开且下阀口关操作，基于连杆下方端部的下阀头的上周缘抵触内阀套的下阀口，连杆自然得到导正修正，解决三通阀在两进一出的应用时高频切换下容易阀头受到连杆的影响导致关不紧的问题，本示例三通阀特别适用于但不限于半导体行业的电子超纯化学品或/和电子超纯水控制；同时也具备在设备进液前双流体预先混合的微调功能。

11、本发明在较佳示例中可以进一步配置为：所述连杆的杆身与所述上阀头延伸体之间形成上斜锥面，所述连杆的杆身与所述下阀头之间形成下斜锥面，使得所述杆身的长度较小于所述内阀套的混合腔长度。优选的，所述三通阀座内预先埋设有六角螺母，以供对所述驱动缸体与所述基座的固定共用。

12、通过采用上述结构的优选技术特点，利用所述连杆的上斜锥面与下斜锥面，缩短所述连杆的杆身长度，增加所述连杆的结构强度并增加上下阀口导入的双流体在所述内阀套的混合效果。

13、本发明在较佳示例中可以进一步配置为：所述阀头式隔离膜的周缘被夹合固定在所述三通阀座与所述驱动缸体之间，所述阀座式隔离膜的周缘被夹合固定在所述三通阀座与所述基座之间。

14、通过采用上述结构的优选技术特点，利用所述阀头式隔离膜与所述阀座式隔离膜的夹合固定关系，驱动缸体内空间与所述阀座式隔离膜安装空间皆与工作腔室隔离，基座内空间与工作腔室隔离,流体不会接触活塞盘与弹性体，工作腔室为洁净室，可以作为双流体供给切换或/与双流体预混供给。

15、本发明在较佳示例中可以进一步配置为：所述活塞盘的一侧缘设有导向杆部，以避免所述活塞盘在升降过程中发生扭转。

16、通过采用上述结构的优选技术特点，利用所述活塞盘的导向杆部，所述活塞盘及其驱动杆在升降过程中不会发生扭转旋转，被所述驱动杆的一端固定结合的阀头式隔离膜的上阀头也不会扭转旋转，所述阀头式隔离膜在上阀头与周边夹合部之间的软膜部就不会承受扭转应力，所述阀头式隔离膜有更长的使用寿命。所述活塞盘下驱动杆的一端与上阀头固接结合关系将有利于所述阀头式隔离膜在夹合前位于所述开度可调式驱动组件的驱动缸体的下端口的组装。

17、本发明在较佳示例中可以进一步配置为：所述开度可调式驱动组件包括开度调整机构，设于所述驱动缸体上，用于改变所述上阀头对应于所述上阀口在开启状态的最大开度，并使所述下阀头不能完全关闭所述下阀口。

18、通过采用上述结构的优选技术特点，利用所述开度调整机构设于所述驱动缸体上，能改变所述上阀头对应于所述上阀口在开启状态的最大开度，在连杆作用下，所述下阀头不能关闭所述下阀口，即上下阀口皆不全开亦不全关，通过上下阀口的双流体将在所述内阀套内进行混合，后由所述出口流道排出，基于开口的可调整特性，达到双流体预混比例可微幅调整的效果。

19、本发明在较佳示例中可以进一步配置为：所述开度调整机构包括：设置在所述驱动缸体上的上盖、相对于所述上盖旋转以调整自身高度的限位丝杆、设置在所述上盖上用于驱动所述限位丝杆旋转的轮体，其中所述限位丝杆在所述驱动缸体内的一端限制所述活塞盘的最高上升高度。

20、通过采用上述结构的优选技术特点，利用所述开度调整机构的具体结构，使所述开度可调式驱动组件具有第二进口流道全开与第一第二进口流道混液在内阀套的切换功能，例如所述驱动缸体为气压缸，基于所述限位丝杆的旋转调整其高度，所述活塞盘的最高上升高度可受限于所述限位丝杆在所述驱动缸体内的一端高度，也可不受限于所述限位丝杆在所述驱动缸体内的一端高度，使所述开度可调式驱动组件具有第二进口流道全开与第一进口流道全开的切换功能。

21、本发明在较佳示例中可以进一步配置为：所述开度调整机构还包括：限位轮，设置在所述驱动缸体与所述轮体之间，用于限制所述限位丝杆的该一端的最低高度。

22、通过采用上述结构的优选技术特点，利用所述限位轮设置在所述驱动缸体与所述轮体之间，所述限位轮与所述限位丝杆的相对位置可调整，当所述限位丝杆旋转下降到定点时，所述限位轮将碰触到所述上盖的上部位，使所述限位丝杆不能再被旋转下降，故该定点高度为可调整，相对的也能以调整方式确定上阀头对所述内阀套的上阀口的最小开度，相对的也确定了所述内阀套的下阀口的最小关度。随着所述限位轮的调整，上阀口的开度在最小开度至全关之间切换，下阀口的开度在最小关度与全开之间切换。

23、本发明在较佳示例中可以进一步配置为：所述弹性体包括内弹簧与外弹簧，所述内弹簧穿套于所述外弹簧中，所述内弹簧的弹力行程长于所述外弹簧的弹力行程，所述外弹簧的单位弹力大于所述内弹簧的单位弹力，以提供有层次变化的弹力。

24、通过采用上述结构的优选技术特点，利用内弹簧与外弹簧的特定组合，不仅能增加所述弹性体的耐用度，还能让所述弹性体在弹力行程产生层次变化，变化点可控制在内阀套的下阀口被连杆的下阀头关闭的行程或接近关闭的程度，有利于快速触发下阀口的开通。

25、本发明在较佳示例中可以进一步配置为：所述被动弹力组件还包括弹力套盖，套合于所述弹性体的上端，以对所述阀座式隔离膜的阀头承座与所述连杆的所述下阀头提供不易歪斜的向上弹力。

26、通过采用上述结构的优选技术特点，利用所述弹力套盖，保护所述弹性体的弹出端在最大弹力行程或接近最大弹力行程时不歪斜偏转，能对所述阀座式隔离膜的阀头承座施加更好的垂直向上弹力。所述弹力套盖的套管侧部还提供了所述弹性体在最小弹力行程的防压缩保护，

27、本发明在较佳示例中可以进一步配置为：所述弹力套盖的上部与所述阀座式隔离膜的所述阀头承座的下部仅为防脱的接触关系。

28、通过采用上述结构的优选技术特点，利用所述弹力套盖的上部与所述阀座式隔离膜的所述阀头承座的下部的弹力接触，有利于简便组装与更换。

29、本发明的主要目的二是通过以下技术方案得以实现的：

30、提出一种生产设备，包括如上所述可能特征组合方案的三通阀，对应所述出口流道的出口以管道连接至设备进液接口。

31、本发明的主要目的三是通过以下技术方案得以实现的：

32、提出一种三通阀的组装方法，包括：

33、步骤s1、提供三通阀座，所述三通阀座内工作腔室设有一个置中的内阀套,所述内阀套的套管侧连通至出口，所述工作腔室在所述内阀套外分隔为第一进口流道环口与第二进口流道环口，所述内阀套的上下端各形成对应所述第一进口流道环口的上阀口与对应所述第二进口流道环口的下阀口，所述第一进口流道环口围绕所述上阀口并朝向所述三通阀座的上开口，所述第二进口流道环口围绕所述下阀口并朝向所述三通阀座的下开口，连通所述第一进口流道环口的第一进口、连通所述第二进口流道环口的第二进口位于同一水平线位置，所述三通阀座具有水平旋转相互对换所述第一进口与所述第二进口的内阀套置中对称结构，还具有纵向翻转相互对换所述第一进口流道环口与所述第二进口流道环口的内阀套置中对称结构；

34、步骤s2、将开度可调式驱动组件装配在所述三通阀座的上方，所述开度可调式驱动组件包括驱动缸体、设置在所述驱动缸体内的活塞盘，所述活塞盘下方连接驱动杆，所述驱动杆的一端结合有阀头式隔离膜，所述阀头式隔离膜具有中心开设有紧配合孔的上阀头；

35、步骤s3、将被动弹力组件装配在所述三通阀座的底部，所述被动弹力组件包括基座、设置在所述基座内的弹性体以及受到所述弹性体弹力的阀座式隔离膜，所述阀座式隔离膜具有中心设有轴对准结构的阀头承座，并在所述阀头承座上设置有一连杆，所述连杆的下端形成为下阀头，所述连杆的上端形成为直径较小的上阀头延伸体，所述连杆的下阀头被限位固定于所述轴对准结构，所述上阀头延伸体能穿过所述内阀套的轴管混合腔，所述下阀头不能穿过所述内阀套的轴管混合腔，所述连杆的所述上阀头延伸体可紧配合于所述紧配合孔。

36、此一基础方法示例的实施原理为，利用步骤s1至步骤s3，能够相对容易地组装成能二进一出应用的三通阀，解决设备进液接口的数量有限以及对于多种进液流体不能预先且及时预混的问题。

37、本发明在较佳示例中可以进一步配置为：

38、在步骤s3中，所述连杆的杆身与所述上阀头延伸体之间形成上斜锥面，所述连杆的杆身与所述下阀头之间形成下斜锥面，使得所述杆身的长度较小于所述内阀套的混合腔长度；优选的，步骤s1中，所述三通阀座内预先埋设有六角螺母，以供对所述驱动缸体与所述基座的固定共用；

39、或者/以及，在步骤s2中，所述阀头式隔离膜的周缘被夹合固定在所述三通阀座与所述驱动缸体之间；在步骤s3中，所述阀座式隔离膜的周缘被夹合固定在所述三通阀座与所述基座之间；优选的，所述活塞盘的一侧缘设有导向杆部，以避免所述活塞盘在升降过程中发生扭转；

40、或者/以及，在步骤s2中，所述开度可调式驱动组件包括开度调整机构，设于所述驱动缸体上，用于改变所述上阀头对应于所述上阀口在开启状态的最大开度，并使所述下阀头不能完全关闭所述下阀口；

41、具体的，在步骤s2中，所述开度调整机构包括：设置在所述驱动缸体上的上盖、相对于所述上盖旋转以调整自身高度的限位丝杆、设置在所述上盖上用于驱动所述限位丝杆旋转的轮体，其中所述限位丝杆在所述驱动缸体内的一端限制所述活塞盘的最高上升高度；

42、优选的，在步骤s2中，所述开度调整机构还包括：限位轮，设置在所述驱动缸体与所述轮体之间，用于限制所述限位丝杆的该一端的最低高度；

43、或者/以及，在步骤s3中，所述弹性体包括内弹簧与外弹簧，所述内弹簧穿套于所述外弹簧中，所述内弹簧的弹力行程长于所述外弹簧的弹力行程，所述外弹簧的单位弹力大于所述内弹簧的单位弹力，以提供有层次变化的弹力；

44、优选的，在步骤s3中，所述被动弹力组件还包括弹力套盖，套合于所述弹性体的上端，以对所述阀座式隔离膜的阀头承座与所述连杆的所述下阀头提供不易歪斜的向上弹力；

45、更优选的，在步骤s3中，所述弹力套盖的上部与所述阀座式隔离膜的所述阀头承座的下部仅为防脱的接触关系。

46、综上所述，本发明示例关于结构或方法的技术方案包括以下至少一种对现有技术作出贡献的技术效果：

47、1.能应用于二进一出的场合，解决设备进液接口的数量不足问题，二进一出的高频切换下不会有连杆容易歪斜导致阀头关不紧的问题，适用于但不限于半导体行业的电子超纯化学品或/和电子超纯水控制；

48、2.组装特别容易，只要确定出口的管道方向，三通阀座在组装上没有水平旋转与纵向翻转的方向性要求；

49、3.三通阀具有组装的方便性；

50、4.三通阀具备工作腔室为洁净室的要求；

51、5.三通阀组装在生产设备后还能进行生产线上的被动弹性体更换、或/与驱动组件的更换。