两位三通粉体换向阀

图1为《两位三通粉体换向阀》整体结构示意图。

图2、图3为图1的P-P剖面的不同状态示意图。

图中标号：1阀体、2转子、3轴承、4压盖、5调节螺钉、6压簧、7下阀盖、8上阀盖、9密封环、10止推片、11密封圈、12转子驱动装置。

1. 《两位三通粉体换向阀》其特征是设置间隙配合的三通阀体（1）和圆柱状转子（2）；在具有圆柱状内腔的阀体（1）中布有三个阀体通道，包括一个阀体进口通道A、一个阀体出口通道B和一个阀体出口通道C；阀体出口通道B与阀体进口通道A同轴，阀体出口通道B和阀体出口通道C的流出方向夹锐角a，三个阀体通道的轴线同在平面M上，平面M上阀体内圆圆心到三个阀体通道轴线的距离均为H；在转子（2）中布有两个平行的转子通道，包括转子通道U和转子通道V，两个转子通道的轴线垂直于转子（2）的轴线方向，且同在平面M上，平面M上的转子圆心到两个转子通道轴线的距离也为H；转子（2）的两端为转轴；转子（2）相对阀体（1）有两个极限位置，一个极限位置上是以阀体进口A、转子通道U和阀体出口B构成粉体通道；另一个极限位置上是以阀体进口A、转子通道V和阀体出口C构成粉体通道。

2. 根据权利要求1所述的两位三通粉体换向阀，其特征是所述转子通道U和转子通道V均为变径孔，包括：转子通道U和转子通道V的进口段直径比阀体通道A的直径大；转子通道U和转子通道V的出口段直径比阀体通道B和阀体通道C的直径小。

3. 根据权利要求1所述的两位三通粉体换向阀，其特征是在所述阀体（1）上设置通孔（101），并通过所述通孔（101）在所述阀体（1）和转子（2）之间的间隙中通入压力微高于介质压力的洁净惰性气体。

4. 根据权利要求1所述的两位三通粉体换向阀，其特征在阀体（1）的上下两端分别设置有带轴孔的上阀盖（8）和下阀盖（7），转子（2）的两端转轴分别通过套装在转轴上的轴承（3）径向定位在上阀盖（8）和下阀盖（7）的轴孔中；在转子（2）与上阀盖（8）之间的端面中设置用于转子（2）轴向定位的止推片（10）。

5. 根据权利要求4所述的两位三通粉体换向阀，其特征是在所述下阀盖（7）上固定设置用于对所述转子（2）的转轴形成轴向顶推的可调弹性压盖（4）。

6. 根据权利要求4所述的两位三通粉体换向阀，其特征是在所述转子（2）与阀体（1）之间成对设置密封环（9）；在所述转子（2）两端转轴与上阀盖（8）和及下阀盖（7）之间，分别设置防尘密封圈（11）。

7. 根据权利要求6所述的两位三通粉体换向阀，其特征是所述密封环（9）为充气膨胀的弹簧预加载的唇形密封环。

根据权利要求1所述的两位三通粉体换向阀，其特征是设置转子驱动装置（12），转子驱动装置（12）的输出轴与转子（2）的转轴连接，转子驱动装置（12）带动转子（2）以锐角a往复转动。

干煤粉加压气化过程中，煤粉必须始终在载气的驱动下，以气流输送的方式在循环管道系统和通过烧嘴进入气化炉燃烧气化的投煤管道系统之间切换流动。已经公开的两位三通粉体换向阀不尽人意。比如，常用的两位三通换向阀一般包括阀体、阀座、转子和驱动装置。阀体上有一个进口两个出口。阀腔内设置球形或锥形的转子，转子上开设L形或T形通道。转子与阀体通道之间依靠阀座密封。驱动装置与转子同轴或偏心连接。当转子将阀体进口与一个出口连通，则物料从阀体进口流入，并从阀体该出口流出；当驱动装置带动转子作90°或更大角度的回转，转子将阀体进口与另一个出口连通，则物料从阀体进口流入，并从该阀体另一个出口流出。通过转子作90°（或更大角度）回转，使进入阀体的物料能够从两个不同的出口流出。在这一结构形式中，当转子作大角度回转时，固体物料流动方向大角度改变，使流动阻力急剧加大，极易造成物料堵塞，且转子与阀座之间的磨损和磨擦阻力大，物料容易卡入转子和阀体之间，造成转子的卡涩。

实践表明：换向阀的转子卡涩和换向流动角度变化过大造成的粉体在管道中板结、架桥将影响粉体加料装置的稳定操作，使生产难以维持。

两位三通粉体换向阀专利目的

《两位三通粉体换向阀》是为避免上述2008年2月之前技术所存在的不足之处，提供一种尤其适于应用在干煤粉加压气化过程中、实现流化干煤粉在不同管道系统之间的切换流动的两位三通粉体换向阀，以避免换向过程中的卡涩，保证粉体加料的稳定性，减小机件磨损，延长使用寿命。

两位三通粉体换向阀技术方案

《两位三通粉体换向阀》的结构特点是设置间隙配合的三通阀体和圆柱状转子；在具有圆柱状内腔的阀体中布有三个阀体通道，包括一个阀体进口通道A、一个阀体出口通道B和一个阀体出口通道C；阀体出口通道B与阀体进口通道A同轴，阀体出口通道B和阀体出口通道C的流出方向夹锐角a，三个阀体通道的轴线同在平面M上，平面M上阀体内圆圆心到三个阀体通道轴线的距离均为H；在转子中布有两个平行的转子通道，包括转子通道U和转子通道V，两个转子通道的轴线垂直于转子的轴线方向，且同在平面M上，平面M上的转子圆心到两个转子通道轴线的距离也为H；转子的两端为转轴；转子相对阀体有两个极限位置，一个极限位置上是以阀体进口A、转子通道U和阀体出口B构成粉体通道；另一个极限位置上是以阀体进口A、转子通道V和阀体出口C构成粉体通道。

该发明两位三通粉体换向阀的结构特点也在于：

转子通道U和转子通道V均为变径孔，包括：转子通道U和转子通道V的进口段直径比阀体通道A的直径大；转子通道U和转子通道V的出口段直径比阀体通道B和阀体通道C的直径小。

在阀体上设置通孔，并通过通孔在阀体和转子之间的间隙中通入压力微高于介质压力的洁净惰性气体。

在阀体的上下两端分别设置有带轴孔的上阀盖和下阀盖，转子的两端转轴分别通过套装在转轴上的轴承径向定位在上阀盖和下阀盖的轴孔中；在转子与上阀盖之间的端面中设置用于转子轴向定位的止推片。

在下阀盖上固定设置用于对转子的转轴形成轴向顶推的可调弹性压盖。

在转子与阀体之间成对设置密封环；在转子两端转轴与上阀盖和及下阀盖之间，分别设置防尘密封圈。

密封环为充气膨胀的弹簧预加载的唇形密封环。

设置转子驱动装置，转子驱动装置的输出轴与转子的转轴连接，转子驱动装置带动转子以锐角a往复转动。

两位三通粉体换向阀改善效果

1、《两位三通粉体换向阀》中转子仅以锐角a往复转动即实现流化干煤粉在不同管道系统之间的切换流动，阀门换向角度小，换向时间快，使煤粉的流动方向不发生剧烈改变，降低了换向流动阻力，减小了转子的磨损，因而有效避免了粉体物料在管道中出现板结、架桥等情况，提高粉体加料装置的操作稳定性，延长使用寿命。

2、该发明由于转子中平行变径双通道的设置，换向时煤粉分别从不同的转子通道流出，换向过程中始终有一个通道保持连通，换向时煤粉流动不受阻挡，一直保持流化状态，极大地提高了系统工作可靠性和稳定性。

3、该发明由于转子两端的上下转轴由设置在上下阀盖上的轴承径向定位，转子轴向由转子端面与上阀盖端面之间设置的止推片定位，因此转子在较大压差下换向时，转子与阀体保持配合间隙均匀、轴向无窜动，有效地防止了转子的偏磨和卡涩。

4、该发明由于在阀体和转子的间隙中通入压力微高于介质压力的洁净惰性气体，且在转子与阀体之间成对设置密封环，在转子两端转轴与上阀盖及下阀盖之间分别设置防尘密封圈，使煤粉难以进入转子与阀门其它零件之间的间隙，降低了煤粉卡涩转子的可能性。

参见图2、图3，设置间隙配合的三通阀1和圆柱状转子2；在具有圆柱状内腔的阀体1中布有三个阀体通道，包括一个阀体进口通道A、一个阀体出口通道B和一个阀体出口通道C；阀体出口通道B与阀体进口通道A同轴，阀体出口通道B和阀体出口通道C的流出方向夹锐角a，三个阀体通道的轴线同在平面M上，平面M上阀体内圆圆心到三个阀体通道轴线的距离均为H；在转子2中布有两个平行的转子通道，包括转子通道U和转子通道V，两个转子通道的轴线垂直于转子2的轴线方向，且同在平面M上，平面M上的转子圆心到两个转子通道轴线的距离也为H；转子2的两端为转轴；转子2相对阀体1有两个极限位置，一个极限位置上是以阀体进口A、转子通道U和阀体出口B构成粉体通道；另一个极限位置上是以阀体进口A、转子通道V和阀体出口C构成粉体通道。

图2、图3所示，转子通道U和转子通道V均为变径孔，包括：转子通道U和转子通道V的进口段直径比阀体通道A的直径大；转子通道U和转子通道V的出口段直径比阀体通道B和阀体通道C的直径小。转子通道的变径可以保证从阀体进口流入的煤粉不受阻挡地进入转子通道，然后不受阻挡地流入阀体出口通道，最终流出阀体，这样可以防止部分煤粉在流动过程中由于冲击转子外壁或阀体内腔而发生流向改变或沉降，从而进入阀体和转子的间隙，导致转子卡涩。

参见图1，在总体结构上，在阀体1的上下两端分别设置有带轴孔的上阀盖8和下阀盖7，转子2的两端转轴分别通过套装在转轴上的轴承3径向定位在上阀盖8和下阀盖7的轴孔中；在转子2与上阀盖8之间的端面中设置用于转子2轴向定位的止推片10；在下阀盖7上固定设置用于对转子2的转轴形成轴向顶推的可调弹性压盖4，具体是在压盖4内设置压簧6，压盖4由调节螺钉5固定设置在下阀盖7上。在这一结构形式中，转子2的径向由上下转轴轴承3定位，转子2的轴向由转子端面和上阀盖8之间的止推片10定位，且止推片10的预紧程度随时可以通过压盖4的弹性补偿预以调节，因此转子2可以在较大的压差下不发生偏磨，不易卡涩。

具体实施中，如图2、图3所示，可以在阀体1上设置通孔101，并通过通孔101在阀体1和转子2之间的间隙中通入压力微高于介质压力的洁净惰性气体。在转子2与阀体1之间成对设置密封环9，密封环9为充气膨胀的弹簧预加载的唇形密封环；在转子2两端转轴与上阀盖8和及下阀盖7之间，分别设置防尘密封圈11。充气防尘的结构设置隔断了煤粉进入转子和阀体之间的间隙以及转子上下转轴和上下阀盖之间间隙的通道，在转子和阀体间隙之间通入微高于进口介质压力的惰性气体时，煤粉更不容易进入转子和阀体之间的间隙，减少磨损、提高工作可靠性。

图1所示，设置转子驱动装置12，转子驱动装置12的输出轴与转子2的转轴连接，转子驱动装置12带动转子2以锐角a往复转动。

此外，还可以通过对阀体内壁和转子外壁作硬化处理，进一行提高其耐磨损性能、延长使用寿命。

《两位三通粉体换向阀》用于干煤粉加压气化装置中，使煤粉在循环管道系统和通过烧嘴进入气化炉燃烧气化的投煤管道系统之间切换流动。由单作用气动装置驱动，驱动装置失气时，阀体进口通道A、转子通道V和阀体出口通道C相连通，煤粉通过阀门进入循环管道系统，保持流化流动状态；驱动装置得气时，转子逆时针转动锐角a，具体设置锐角a为30°，阀体进口通道A、转子通道U和阀体出口通道B相连通，煤粉通过阀门后进入汽化炉烧嘴，燃烧后气化。

2016年1月，《两位三通粉体换向阀》获得安徽省第四届专利奖优秀奖。

（1）机动换向阀，机动换向阀又称行程阀。

（2）电磁换向阀，电磁换向阀是利用电磁吸引力操纵阀芯换位的方向控制阀。

（3）电液换向阀，电液换向阀是由电磁换向阀和液动换向阀组成的复合阀。

（4）手动换向阀，手动换向阀是用手推杠杆操纵阀芯换位的方向控制阀。

液动换向阀的换向直接由内部结构完成，控制环节少，动作可靠，与电动换向阀相比，减少了控制元件，提高系统控制和运行的可靠性，解决了电动(电磁)换向阀故障频繁的问题 。

换向阀又称克里斯阀，阀门的一种，具有多向可调的通道，可适时改变流体流向。可分为手动换向阀、电磁换向阀、电液换向阀等。

工作时借着阀外的驱动传动机构转动驱动轴，带动摇拐臂，启动阀板，使工作流体时而从左入口通向阀的下部出口，时而从右入口变换通向下部出口，实现了周期变换流向的目的。

这种变换阀在石油、化工生产中有着广泛的应用，在合成氨造气系统中最为常用。此外，换向阀还可作成阀瓣式的结构，多用于较小流量的场合。工作时只需转动手轮通过阀瓣来变换工作流体的流向。