《兩位三通粉體換向閥》是合肥通用機械研究院於2008年2月29日申請的專利，該專利申請號為2008100185534，公布號為CN101230929，公布日為2008年7月30日，發明人是王渭、明友，該發明涉及兩位三通換向閥，更具體地說是一種可以套用在乾煤粉加壓氣化過程中、實現流化乾煤粉在不同管道系統之間的切換流動的兩位三通粉體換向閥。
《兩位三通粉體換向閥》其特徵是設定間隙配合的三通閥體和圓柱狀轉子；閥體中布有三個閥體通道，閥體出口通道B與閥體進口通道A同軸，閥體出口通道B和閥體出口通道C的流出方向夾銳角a，三個閥體通道的軸線同在平面M上；轉子中布有兩個平行的轉子通道，兩個轉子通道的軸線垂直於轉子的軸線方向，且同在平面M上；轉子相對閥體的一個極限位置上是以閥體進口A、轉子通道U和閥體出口B構成粉體通道；另一個是以閥體進口A、轉子通道V和閥體出口C構成粉體通道。該發明中的轉子僅以銳角a往復轉動即實現流化乾煤粉在不同管道系統之間的切換流動，閥門換向角度小，換向時間快，可以有效提高粉體加料裝置的操作穩定性，延長設備使用壽命。
2016年1月，《兩位三通粉體換向閥》獲得安徽省第四屆專利獎優秀獎。
（概述圖為《兩位三通粉體換向閥》的摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：兩位三通粉體換向閥
- 公布號：CN101230929
- 公布日：2008年7月30日
- 申請號：2008100185534
- 申請日：2008年2月29日
- 申請人：合肥通用機械研究院
- 地址：安徽省合肥市長江西路888號
- 發明人：王渭、明友
- 專利代理機構：安徽省合肥新安專利代理有限責任公司
- 代理人：何梅生
- Int.Cl.：F16K11/085(2006.01)I、B65G53/46(2006.01)I、F16K11/085、B65G53/46
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
乾煤粉加壓氣化過程中，煤粉必須始終在載氣的驅動下，以氣流輸送的方式在循環管道系統和通過燒嘴進入氣化爐燃燒氣化的投煤管道系統之間切換流動。已經公開的兩位三通粉體換向閥不盡人意。比如，常用的兩位三通換向閥一般包括閥體、閥座、轉子和驅動裝置。閥體上有一個進口兩個出口。閥腔內設定球形或錐形的轉子，轉子上開設L形或T形通道。轉子與閥體通道之間依靠閥座密封。驅動裝置與轉子同軸或偏心連線。當轉子將閥體進口與一個出口連通，則物料從閥體進口流入，並從閥體該出口流出；當驅動裝置帶動轉子作90°或更大角度的迴轉，轉子將閥體進口與另一個出口連通，則物料從閥體進口流入，並從該閥體另一個出口流出。通過轉子作90°（或更大角度）迴轉，使進入閥體的物料能夠從兩個不同的出口流出。在這一結構形式中，當轉子作大角度迴轉時，固體物料流動方向大角度改變，使流動阻力急劇加大，極易造成物料堵塞，且轉子與閥座之間的磨損和磨擦阻力大，物料容易卡入轉子和閥體之間，造成轉子的卡澀。
實踐表明：換向閥的轉子卡澀和換向流動角度變化過大造成的粉體在管道中板結、架橋將影響粉體加料裝置的穩定操作，使生產難以維持。
發明內容
專利目的
《兩位三通粉體換向閥》是為避免上述2008年2月之前技術所存在的不足之處，提供一種尤其適於套用在乾煤粉加壓氣化過程中、實現流化乾煤粉在不同管道系統之間的切換流動的兩位三通粉體換向閥，以避免換向過程中的卡澀，保證粉體加料的穩定性，減小機件磨損，延長使用壽命。
技術方案
《兩位三通粉體換向閥》的結構特點是設定間隙配合的三通閥體和圓柱狀轉子；在具有圓柱狀內腔的閥體中布有三個閥體通道，包括一個閥體進口通道A、一個閥體出口通道B和一個閥體出口通道C；閥體出口通道B與閥體進口通道A同軸，閥體出口通道B和閥體出口通道C的流出方向夾銳角a，三個閥體通道的軸線同在平面M上，平面M上閥體內圓圓心到三個閥體通道軸線的距離均為H；在轉子中布有兩個平行的轉子通道，包括轉子通道U和轉子通道V，兩個轉子通道的軸線垂直於轉子的軸線方向，且同在平面M上，平面M上的轉子圓心到兩個轉子通道軸線的距離也為H；轉子的兩端為轉軸；轉子相對閥體有兩個極限位置，一個極限位置上是以閥體進口A、轉子通道U和閥體出口B構成粉體通道；另一個極限位置上是以閥體進口A、轉子通道V和閥體出口C構成粉體通道。
該發明兩位三通粉體換向閥的結構特點也在於：
轉子通道U和轉子通道V均為變徑孔，包括：轉子通道U和轉子通道V的進口段直徑比閥體通道A的直徑大；轉子通道U和轉子通道V的出口段直徑比閥體通道B和閥體通道C的直徑小。
在閥體上設定通孔，並通過通孔在閥體和轉子之間的間隙中通入壓力微高於介質壓力的潔淨惰性氣體。
在閥體的上下兩端分別設定有帶軸孔的上閥蓋和下閥蓋，轉子的兩端轉軸分別通過套裝在轉軸上的軸承徑向定位在上閥蓋和下閥蓋的軸孔中；在轉子與上閥蓋之間的端面中設定用於轉子軸向定位的止推片。
在下閥蓋上固定設定用於對轉子的轉軸形成軸向頂推的可調彈性壓蓋。
在轉子與閥體之間成對設定密封環；在轉子兩端轉軸與上閥蓋和及下閥蓋之間，分別設定防塵密封圈。
密封環為充氣膨脹的彈簧預載入的唇形密封環。
設定轉子驅動裝置，轉子驅動裝置的輸出軸與轉子的轉軸連線，轉子驅動裝置帶動轉子以銳角a往復轉動。
改善效果
1、《兩位三通粉體換向閥》中轉子僅以銳角a往復轉動即實現流化乾煤粉在不同管道系統之間的切換流動，閥門換向角度小，換向時間快，使煤粉的流動方向不發生劇烈改變，降低了換向流動阻力，減小了轉子的磨損，因而有效避免了粉體物料在管道中出現板結、架橋等情況，提高粉體加料裝置的操作穩定性，延長使用壽命。
2、該發明由於轉子中平行變徑雙通道的設定，換向時煤粉分別從不同的轉子通道流出，換向過程中始終有一個通道保持連通，換向時煤粉流動不受阻擋，一直保持流化狀態，極大地提高了系統工作可靠性和穩定性。
3、該發明由於轉子兩端的上下轉軸由設定在上下閥蓋上的軸承徑向定位，轉子軸向由轉子端面與上閥蓋端面之間設定的止推片定位，因此轉子在較大壓差下換向時，轉子與閥體保持配合間隙均勻、軸向無竄動，有效地防止了轉子的偏磨和卡澀。
4、該發明由於在閥體和轉子的間隙中通入壓力微高於介質壓力的潔淨惰性氣體，且在轉子與閥體之間成對設定密封環，在轉子兩端轉軸與上閥蓋及下閥蓋之間分別設定防塵密封圈，使煤粉難以進入轉子與閥門其它零件之間的間隙，降低了煤粉卡澀轉子的可能性。
附圖說明
圖1為《兩位三通粉體換向閥》整體結構示意圖。
圖2、圖3為圖1的P-P剖面的不同狀態示意圖。
圖中標號：1閥體、2轉子、3軸承、4壓蓋、5調節螺釘、6壓簧、7下閥蓋、8上閥蓋、9密封環、10止推片、11密封圈、12轉子驅動裝置。
權利要求
1. 《兩位三通粉體換向閥》其特徵是設定間隙配合的三通閥體（1）和圓柱狀轉子（2）；在具有圓柱狀內腔的閥體（1）中布有三個閥體通道，包括一個閥體進口通道A、一個閥體出口通道B和一個閥體出口通道C；閥體出口通道B與閥體進口通道A同軸，閥體出口通道B和閥體出口通道C的流出方向夾銳角a，三個閥體通道的軸線同在平面M上，平面M上閥體內圓圓心到三個閥體通道軸線的距離均為H；在轉子（2）中布有兩個平行的轉子通道，包括轉子通道U和轉子通道V，兩個轉子通道的軸線垂直於轉子（2）的軸線方向，且同在平面M上，平面M上的轉子圓心到兩個轉子通道軸線的距離也為H；轉子（2）的兩端為轉軸；轉子（2）相對閥體（1）有兩個極限位置，一個極限位置上是以閥體進口A、轉子通道U和閥體出口B構成粉體通道；另一個極限位置上是以閥體進口A、轉子通道V和閥體出口C構成粉體通道。
2. 根據權利要求1所述的兩位三通粉體換向閥，其特徵是所述轉子通道U和轉子通道V均為變徑孔，包括：轉子通道U和轉子通道V的進口段直徑比閥體通道A的直徑大；轉子通道U和轉子通道V的出口段直徑比閥體通道B和閥體通道C的直徑小。
3. 根據權利要求1所述的兩位三通粉體換向閥，其特徵是在所述閥體（1）上設定通孔（101），並通過所述通孔（101）在所述閥體（1）和轉子（2）之間的間隙中通入壓力微高於介質壓力的潔淨惰性氣體。
4. 根據權利要求1所述的兩位三通粉體換向閥，其特徵在閥體（1）的上下兩端分別設定有帶軸孔的上閥蓋（8）和下閥蓋（7），轉子（2）的兩端轉軸分別通過套裝在轉軸上的軸承（3）徑向定位在上閥蓋（8）和下閥蓋（7）的軸孔中；在轉子（2）與上閥蓋（8）之間的端面中設定用於轉子（2）軸向定位的止推片（10）。
5. 根據權利要求4所述的兩位三通粉體換向閥，其特徵是在所述下閥蓋（7）上固定設定用於對所述轉子（2）的轉軸形成軸向頂推的可調彈性壓蓋（4）。
6. 根據權利要求4所述的兩位三通粉體換向閥，其特徵是在所述轉子（2）與閥體（1）之間成對設定密封環（9）；在所述轉子（2）兩端轉軸與上閥蓋（8）和及下閥蓋（7）之間，分別設定防塵密封圈（11）。
7. 根據權利要求6所述的兩位三通粉體換向閥，其特徵是所述密封環（9）為充氣膨脹的彈簧預載入的唇形密封環。
根據權利要求1所述的兩位三通粉體換向閥，其特徵是設定轉子驅動裝置（12），轉子驅動裝置（12）的輸出軸與轉子（2）的轉軸連線，轉子驅動裝置（12）帶動轉子（2）以銳角a往復轉動。
實施方式
參見圖2、圖3，設定間隙配合的三通閥1和圓柱狀轉子2；在具有圓柱狀內腔的閥體1中布有三個閥體通道，包括一個閥體進口通道A、一個閥體出口通道B和一個閥體出口通道C；閥體出口通道B與閥體進口通道A同軸，閥體出口通道B和閥體出口通道C的流出方向夾銳角a，三個閥體通道的軸線同在平面M上，平面M上閥體內圓圓心到三個閥體通道軸線的距離均為H；在轉子2中布有兩個平行的轉子通道，包括轉子通道U和轉子通道V，兩個轉子通道的軸線垂直於轉子2的軸線方向，且同在平面M上，平面M上的轉子圓心到兩個轉子通道軸線的距離也為H；轉子2的兩端為轉軸；轉子2相對閥體1有兩個極限位置，一個極限位置上是以閥體進口A、轉子通道U和閥體出口B構成粉體通道；另一個極限位置上是以閥體進口A、轉子通道V和閥體出口C構成粉體通道。
圖2、圖3所示，轉子通道U和轉子通道V均為變徑孔，包括：轉子通道U和轉子通道V的進口段直徑比閥體通道A的直徑大；轉子通道U和轉子通道V的出口段直徑比閥體通道B和閥體通道C的直徑小。轉子通道的變徑可以保證從閥體進口流入的煤粉不受阻擋地進入轉子通道，然後不受阻擋地流入閥體出口通道，最終流出閥體，這樣可以防止部分煤粉在流動過程中由於衝擊轉子外壁或閥體內腔而發生流向改變或沉降，從而進入閥體和轉子的間隙，導致轉子卡澀。
參見圖1，在總體結構上，在閥體1的上下兩端分別設定有帶軸孔的上閥蓋8和下閥蓋7，轉子2的兩端轉軸分別通過套裝在轉軸上的軸承3徑向定位在上閥蓋8和下閥蓋7的軸孔中；在轉子2與上閥蓋8之間的端面中設定用於轉子2軸向定位的止推片10；在下閥蓋7上固定設定用於對轉子2的轉軸形成軸向頂推的可調彈性壓蓋4，具體是在壓蓋4內設定壓簧6，壓蓋4由調節螺釘5固定設定在下閥蓋7上。在這一結構形式中，轉子2的徑向由上下轉軸軸承3定位，轉子2的軸向由轉子端面和上閥蓋8之間的止推片10定位，且止推片10的預緊程度隨時可以通過壓蓋4的彈性補償預以調節，因此轉子2可以在較大的壓差下不發生偏磨，不易卡澀。
具體實施中，如圖2、圖3所示，可以在閥體1上設定通孔101，並通過通孔101在閥體1和轉子2之間的間隙中通入壓力微高於介質壓力的潔淨惰性氣體。在轉子2與閥體1之間成對設定密封環9，密封環9為充氣膨脹的彈簧預載入的唇形密封環；在轉子2兩端轉軸與上閥蓋8和及下閥蓋7之間，分別設定防塵密封圈11。充氣防塵的結構設定隔斷了煤粉進入轉子和閥體之間的間隙以及轉子上下轉軸和上下閥蓋之間間隙的通道，在轉子和閥體間隙之間通入微高於進口介質壓力的惰性氣體時，煤粉更不容易進入轉子和閥體之間的間隙，減少磨損、提高工作可靠性。
圖1所示，設定轉子驅動裝置12，轉子驅動裝置12的輸出軸與轉子2的轉軸連線，轉子驅動裝置12帶動轉子2以銳角a往復轉動。
此外，還可以通過對閥體內壁和轉子外壁作硬化處理，進一行提高其耐磨損性能、延長使用壽命。
《兩位三通粉體換向閥》用於乾煤粉加壓氣化裝置中，使煤粉在循環管道系統和通過燒嘴進入氣化爐燃燒氣化的投煤管道系統之間切換流動。由單作用氣動裝置驅動，驅動裝置失氣時，閥體進口通道A、轉子通道V和閥體出口通道C相連通，煤粉通過閥門進入循環管道系統，保持流化流動狀態；驅動裝置得氣時，轉子逆時針轉動銳角a，具體設定銳角a為30°，閥體進口通道A、轉子通道U和閥體出口通道B相連通，煤粉通過閥門後進入汽化爐燒嘴，燃燒後氣化。
榮譽表彰
2016年1月，《兩位三通粉體換向閥》獲得安徽省第四屆專利獎優秀獎。
