專利名稱：低壓降高溫氣體換向閥的密封結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種高溫氣體用閥門，更具體地說，涉及一種低壓降高溫氣體 換向閥的密封結構背景技術在現(xiàn)有技術中，傳統(tǒng)的換向閥通常包括閥體、閥蓋和轉軸，閥體上包括進 氣口和出氣口，轉軸安裝在閥蓋的上端，轉動轉軸即可實現(xiàn)閥體的開啟和關閉， 但是這種閥門對流體存在較大的流動阻力。對于高溫氣體進行控制時通常采用耐高溫的球閥，球閥的閥芯通常使用耐 高溫的不銹鋼等材料制成。在需要對高溫氣體換向時，通常采用如下的氣管連 接結構，即利用一個三通管將氣體分為兩個支路，分別在兩個支路上設置耐高 溫的球閥，分別控制兩個球閥的閥芯，實現(xiàn)對每個氣管支路流動的控制。在這種設計中，單個球閥無法實現(xiàn)分流換向的功能，多個球閥的結構對流 體流動時會產生較大的流程阻力，使得氣體能量損失較大，這對于壓降有較嚴格要求的流體，是難以*接受的；且這種設計的整體結構異常復雜。為此，本發(fā)明人在中國專利申請CN200810066723.6中/〉開了一種高溫氣 體換向閥，申請日為2008年4月17日。該換向閥包括"沒有一個進氣口和兩個 出氣口的閥體、閥桿和兩個閥蓋，閥蓋隨閥桿在閥體內轉動時分別密封兩個出 氣口，從而使用一個閥門就可對高溫氣體進行換向。由于該閥門中通過的流體為高溫氣體，而常用密封件的耐高溫性能較差，因此，采用常規(guī)的密封結構無 法達到良好的密封效果，容易產生泄露。發(fā)明內容本發(fā)明要解決的技術問題在于，針對現(xiàn)有技術的換向閥的閥蓋和閥體之間 密封存在的上述問題，提供一種結構簡單、密封可靠的低壓降高溫氣體換向閥 密封結構。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:構造一種低壓降高溫氣體換 向閥的密封結構，包括一端設有一個進氣口、另一端設有兩個出氣口的閥體、 轉動設置在閥體內的閥桿、兩個連接在閥桿上并隨閥桿轉動可密封在與之對應 的出氣口處的閥蓋，所述出氣口內側壁位于岡蓋與出氣口密封配合處設有一個 向內凸起的密封臺階；所述閥蓋的外緣與所述密封臺階相配合形成密封面，所 述閥蓋外緣的密封面設置為密封圓錐面；所述密封臺階處的密封面設置為與所 述密封圓錐面相匹配的密封球面。在本發(fā)明所述高溫氣體換向岡的密封結構中，所述密封臺階由可拆卸固定 在閥體出氣口內側壁上的密封環(huán)形成，所述密封球面設置在密封環(huán)上朝向所述 閥蓋一端的端面上。在本發(fā)明所述高溫氣體換向閥的密封結構中，所述密封環(huán)通過設置在出氣 口處的鎖緊頂圈固定在出氣口內側壁上。在本發(fā)明所述高溫氣體換向閥的密封結構中，所述閥蓋包括中心設有通孔 的密封端蓋、尾部穿過所述通孔與所述閥桿固定連接且頭部與密封端蓋活動連 接的連接件、固定在密封端蓋上并將所述連接件的頭部密封在所述通孔處的封 蓋；所述密封端蓋可密封在所述出氣口的密封面上，其外緣設有所述密封錐面。在本發(fā)明所述高溫氣體換向岡的密封結構中，所述連接件的頭部設有與所 述通孔相匹配的軸肩，所述封蓋和密封端蓋之間位于通孔處設有供所述連接件 頭部活動的腔室。在本發(fā)明所述高溫氣體換向閥的密封結構中，所述連接件尾部與所述閥桿 螺紋連接。在本發(fā)明所述高溫氣體換向閥的密封結構中，所述閥桿與所述連接件尾部 固定連接處設置為與通孔相匹配的球冠形。實施本發(fā)明所述高溫氣體換向閥的密封結構，具有以下有益效果通過在 閥體內位于出氣口的內側壁上設置一個向內凸起的密封面，該密封面與閥蓋的 外緣相配合形成密封面，其中設置閥蓋外緣為密封圓錐面，設置密封面為與所 述密封圓錐面相匹配的密封球面，這樣，當閥蓋隨閥桿轉動到與d目對應的出 氣口處時，閥蓋在密封面處遮擋住出氣口，并且閥蓋外緣的密封圓錐面嵌入密 封面內，與密封面的密封球面形成錐面和球面的線接觸。這種線接觸使得閥蓋 和密封面之間的密封變得十分可靠。由于閥蓋設置在閥體內且位于進氣口和出 氣口之間，則從進氣口進入的氣體能對閥蓋產生一定的壓力，該壓力作用在閥 蓋壓緊在密封面的方向上，使得閥桿上只要施加較小的扭矩將閥蓋從閥體內轉 動到臺階上之后可不再施加^f艮大的扭矩，只需利用自鎖螺母等定位件將閥桿定 位即可將閥蓋密封在出氣口的密封面上，使得操作變得十分方便快捷。進一步地，設置閥蓋包括中心設有通孔的密封端蓋、尾部穿過所述通孔與 所述閥桿固定連接且頭部與密封端蓋活動連接的連接件、固定在密封端蓋上并 將所述連接件的頭部密封在所述通孔處的封蓋；所述密封端蓋密封在所述出氣 口的密封面上，其外緣設有所述密封錐面。由于連接件的尾部固定在閥桿上， 使得閥蓋不會與閥桿脫離，可以隨閥桿在閥體內轉動；同時由于連接件的頭部與密封端蓋活動連接，使得密封端蓋可相對閥桿產生一定的轉動。當闊桿帶動 閥蓋的密封端蓋轉動到出氣口時，由于積累的加工誤差，密封端蓋上密封圓錐面的中心不一定就正對著出氣口上的密封球面(實為倒圓面)的中心；此時， 由于密封端蓋與閥桿活動連接，密封端蓋進行自適應的調整，如密封端蓋相對 于出氣口的中心線傾斜一定角度，密封圓錐面和密封球面之間的接觸線就會變 成一個橢圓，此時同樣能夠達到良好的密封效果，進一步提高了密封的可靠性， 避免氣體從密封端蓋和密封環(huán)之間的密封面處泄露出去。在本發(fā)明所述的高溫氣體換向閥的密封結構中，由于閥體內閥蓋和出氣口 處密封面的結構簡單，對耐高溫材料的加工性能要求不高，使其材料選擇的范 圍加大，進而使其適用范圍更廣。下面將結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明。


圖l是本發(fā)明所述高溫氣體換向閥的密封結構示意圖； 圖2是本發(fā)明所述高溫氣體換向閥的密封結構中閥蓋和閥桿的連接結構 示意圖；圖3是圖1中的I部》文大示意圖； 圖4是圖2中的II部放大示意圖；圖5是本發(fā)明所述高溫氣體換向閥的密封結構中閥蓋和閥桿的另一種連 接結構示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，高溫氣體換向閥中，包括閥體IO、閥桿20和兩個閥蓋30、40。為適應高溫氣體的高溫環(huán)境，閥體10、閥桿20和閥蓋30、 40均采用耐 高溫的材料制成，如不銹鋼等。如圖1、 3所示，閥體10的一端設有一個進氣 口 11，另一端設有兩個出氣口 12、 13，每個出氣口的截面積均與進氣口的截 面積相等，以保證分流換向后，排氣的出氣口的排氣量與進氣口的進氣量相同。 出氣口 12、 13和進氣口 11的截面形狀最好設置為圓形，因為這種形狀能夠承 受更大的氣體壓力。閥桿20和閥蓋30、 40均設置在閥體10內。其中，閥桿 20能相對于閥體IO轉動。兩個閥蓋30、 40連接設置在閥桿20上并分別與兩 個出氣口 12、 13對應。兩閥蓋30、 40能密封:沒置在出氣口 12、 13處。如圖1、 2、 3所示，在本發(fā)明所述高溫氣體換向閥的密封結構的優(yōu)選實施 例中，出氣口 12的內側壁上設有一個內凸的密封臺階55，該密封臺階55能 與相應閥蓋30的外緣相配合形成密封面P。如圖2、 4所示，在本優(yōu)選實施例中，閥蓋30包括密封端蓋31、封蓋32 和連接件33。其中密封端蓋31的形狀與出氣口 12形狀相匹配，并且，該密 封端蓋與密封臺階55相配合，使得該密封端蓋31在閥體10內轉動后能夠密 封與之對應的出氣口 12。密封端蓋31的中間設有一個通孔34，連接件33的 尾部35穿過通孔34與閥桿20固定連接在一起，優(yōu)選連接件的尾部35通過螺 紋連接固定在閥桿20上。連接件的頭部36優(yōu)選設有一個軸肩39，該軸肩39 被卡在密封端蓋31上距離閥桿20較遠的一側側面上。這樣就將密封端蓋31 活動連接設置在閥桿20上。封蓋32通過緊固件(如螺釘?shù)?37固定在密封 端蓋31上設有連接件頭部36的一側側面上，并將覆蓋住通孔34，避免氣體 從通孑L處流出。如圖1、 3所示，在本優(yōu)選實施例中，優(yōu)選設置密封端蓋31的外緣為密封 圓錐面53;密封臺階55朝向閥蓋30的一側設有倒圓面54，該倒圓面54與密封端蓋的密封圓錐面53共同形成閥蓋和出氣口之間的密封面P,從而實現(xiàn)閥 蓋30和出氣口 12之間的密封。具體的，密封臺階上的倒圓面54即為密封球 面，當閥蓋上的密封端蓋31隨閥桿20轉動到出氣口內側壁的密封臺階55處 時，密封端蓋上的密封圓錐面53嵌入在出氣口內壁的密封臺階55內，使得密 封圓錐面53和密封球面54之間形成線接觸。如果密封圓錐面53的中心與出 氣口的中心線重合，則密封圓錐面53和密封球面54之間的接觸線為一個圓形， 使得密封端蓋31能夠可靠地密封在密封臺階55上。但是，當閥桿20帶動閥蓋的密封端蓋31轉動到出氣口的密封臺階55處 時，由于積累的加工誤差，密封端蓋上密封圓錐面53的中心不一定就正對著 出氣口上的密封球面(實為倒圓面)54的中心；此時，由于密封端蓋31與閥 桿20活動連接，密封端蓋31能夠進行自適應的調整，如密封端蓋31相對于 出氣口 12的中心線傾斜一定角度，密封圓錐面53和密封球面54之間的接觸 線就會變成一個橢圓，此時同樣能夠達到良好的密封效果，進一步提高了密封 的可靠性。如圖2、 3所示，在上述優(yōu)選實施例中，可在封蓋32和密封端蓋31之間 設置一個腔室38，連接件的頭部36位于該腔室38內，并且該連接件的頭部 36在該腔室38內可活動，從而形成密封端蓋31可與閥桿20形成活動連接。 該腔室38可以是在封蓋32上開設的凹槽，也可以是密封端蓋上位于通孔34 處設置的通孔沉孔。由于封蓋32密封設置在通孔34處，使得氣體不會從連接 螺桿處的間隙泄露出來。連接件頭部36和密封端蓋31之間的活動連接還可以是其他結構形式，如 圖5所示，密封端蓋31上不設置通孔，而是將封蓋32固定設置在密封端蓋 31上靠近閥桿20—側的側面上，在封蓋32的中心處設置通孔34;將連接件的尾端35穿過封蓋上的通孔34固定連接在閥桿20上，同樣封蓋32和密封端 蓋31之間設有容置連接件頭部36的腔室38,由于連接件頭部36尺寸大于通 孔34孔徑，這樣連接件的頭部36就被限制在腔室38內活動，使得密封端蓋 31和連接件33活動連接，即與閥桿20活動連接。同樣能夠利用該活動連接 實現(xiàn)密封端蓋的自適應調整，達到密封可靠的效果。在上述實施例中，由于高溫氣體中通常夾雜著很多細微顆粒，這些細微顆 粒很容易被氣體帶入密封端蓋和封蓋之間的腔室38、連接件33和通孔34之 間的間隙。而當密封端蓋31被閥桿的側端25壓緊在出氣口內壁的密封臺階 55處時，閥桿側端25壓緊在通孔34另一端。設置閥桿側端的尺寸大于通孔 34孔徑，使得閥桿側端25能覆蓋通孔34，防止細微顆粒進入通孔內。優(yōu)選設 置閥桿側端25為球冠形，使得閥桿側端25和通孔34之間形成線接觸。當通 孔34的中心線與閥桿側端25不同心時，球冠形表面仍然能與通孔形成圓形的 接觸線。在閥桿將力矩傳遞給密封端蓋31時，這種圓形的接觸線使得密封端 蓋的受力均勻，從而能更可靠的密封在出氣口處。在上述實施例中，優(yōu)選將在出氣口 12上設置一個可拆卸固定在出氣口 12 內側壁上的密封環(huán)14，該密封環(huán)14為一環(huán)形，其內徑尺寸與出氣口相同，且 小于閥體內供閥蓋轉動的腔室的內側壁的尺寸，形成上述密封臺階55。在密 封環(huán)14朝向閥蓋的一端的端面上設置與閥蓋的密封錐面53相配形成密封面的 密封球面54?？稍O置該密封環(huán)14通過一鎖緊頂圏15固定在出氣口 12內側壁 上，具體地如圖1、 3所示，將閥體出氣口 12設置為臺階孔，即靠近閥蓋處的 孔壁上設有臺階16，該臺階孔16的最大內徑與密封環(huán)14外徑相匹配，l吏得 密封環(huán)14正好能從出氣口i文入到該臺階16處，該臺階孔16的最小內徑大于 密封環(huán)14的內徑，使得密封環(huán)14上的密封球面54能夠高出臺階孔16處的閥體內側壁與閥蓋上的密封錐面53相配合，設置鎖緊頂圏15外表面與出氣口內 側壁螺紋連接，而該鎖緊頂圈的內孔直徑與密封環(huán)的內徑相同，將密封環(huán)14 放入出氣口 12內，再裝入鎖緊頂圈15即可將密封環(huán)14牢牢地固定在出氣口 內。在閥體長期使用后發(fā)生磨損時，可拆開鎖緊頂圏，更換密封環(huán)，以達到可 靠的密封效果。以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳 細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本 領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變 形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1. 一種低壓降高溫氣體換向閥的密封結構，包括一端設有一個進氣口、另一端設有兩個出氣口的閥體、轉動設置在閥體內的閥桿、兩個連接在閥桿上并隨閥桿轉動可密封在與之對應的出氣口處的閥蓋，其特征在于，所述出氣口內側壁位于閥蓋與出氣口密封配合處設有一個向內凸起的密封臺階；所述閥蓋的外緣與所述密封臺階相配合形成密封面，所述閥蓋外緣的密封面設置為密封圓錐面；所述密封臺階處的密封面設置為與所述密封圓錐面相匹配的密封球面。
2、 根據(jù)權利要求1所述低壓降高溫氣體換向閥的密封結構，其特征在于， 所述密封臺階由可拆卸固定在閥體出氣口內側壁上的密封環(huán)形成，所述密封球 面設置在密封環(huán)上朝向所述閥蓋一端的端面上。
3、 根據(jù)權利要求2所述低壓降高溫氣體換向閥的密封結構，其特征在于， 所述閥體出氣口內側壁上對應閥蓋的密封錐面處設有臺階孔，所述密封環(huán)通過 設置在出氣口處的鎖緊頂圈固定在所述臺階孔處。密封環(huán)另 一端面依靠閥體內 壁面上伸出的一圏凸臺限制軸向位置。
4、 根據(jù)權利要求1至3中任一項所述低壓降高溫氣體換向閥的密封結構， 其特征在于，所述閥蓋包括中心設有通孔的密封端蓋、尾部穿過所述通孔與所 述閥桿固定連接且頭部與密封端蓋活動連接的連接件、固定在密封端蓋上并將 所述連接件的頭部密封在所述通孔處的封蓋；所述密封端蓋可密封在所述出氣 口的密封面上，其外緣設有所述密封錐面。
5、 根據(jù)權利要求4所述低壓降高溫氣體換向閥的密封結構，其特征在于， 所述連接件的頭部設有與所述通孔相匹配的軸肩，所述封蓋和密封端蓋之間位于通孔處設有供所述連接件頭部活動的腔室。
6、 根據(jù)權利要求5所述低壓降高溫氣體換向閥的密封結構，其特征在于, 所述連接件尾部與所述閥桿螺紋連接。
7、 根據(jù)權利要求5所述低壓降高溫氣體換向閥的密封結構，其特征在于， 所述閥桿與所述連接件尾部固定連接處設置為與通孔相匹配的球冠形。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低壓降高溫氣體換向閥的密封結構，包括一端設有一個進氣口、另一端設有兩個出氣口的閥體、轉動設置在閥體內的閥桿、連接在閥桿上并隨閥桿轉動可密封在與之對應的出氣口處的閥蓋，出氣口內側壁位于閥蓋與出氣口密封配合處設有一個向內凸起的密封臺階；閥蓋的外緣與密封臺階相配合形成密封面，閥蓋外緣的密封面設置為密封圓錐面；密封臺階的密封面設置為與密封圓錐面相匹配的密封球面。由于在閥蓋外緣和進氣口密封臺階之間形成錐面和球面相接觸的線接觸形式的密封結構，使得閥蓋和密封面之間的密封變得十分可靠。而且這種密封結構簡單，對耐高溫材料的加工性能要求不高，可選擇的范圍廣。
文檔編號F16K11/052GK101265986SQ20081006686
公開日2008年9月17日 申請日期2008年4月25日 優(yōu)先權日2008年4月25日
發(fā)明者李志祺, 陳中堅, 黃虹賓 申請人:浪達科技(深圳)有限公司