一种氮封系统用三通阀的制作方法

1.本发明涉及一种三通阀，具体是一种氮封系统用三通阀。


背景技术：

2.现有标准的氮封系统（即氮气密封系统）由一台压力变送器、两个调节阀及控制系统构成，系统构成复杂，零部件多，设备开孔多，成本较高。其中，压力变送器作为压力检测元件，两个调节阀中的一个作为补氮阀、另一个作为卸压阀，控制系统采用分程调节。压力变送器检测储罐的压力，当向储罐注入液体时，储罐内压力升高，当压力高于设定压力时，泄压阀打开卸压，保持储罐内压力，防止储罐压力过高危害储罐安全；当储罐通过泵或其他方式向外排放液体时，储罐内压力降，当压力低于设定压力时，打开补氮阀，向储罐内注入氮气，保持储罐内压力，防止储罐压力过低危害储罐安全；由于氮气分压存在，氮气同时起到减少储罐内液体物料挥发的作用。
3.现有的三通阀通常有两种，一种是用于开关切换的三通开关阀，一种是用于分流或合流的三通分流阀或三通合流阀。三通开关阀没有调节作用。三通分流阀和三通合流阀在调节过程中，其三个接口是相互连通的，不能直接用于氮封系统。本发明针对氮封系统这一特殊系统，提出一种结构改进的三通阀，采用一个三通阀代替现有的两个调节阀，以简化系统，节约成本。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种氮封系统用三通阀，通过一个阀门即可实现补氮和卸压功能，从而简化氮封系统的结构及流程，减少设备数量，降低系统控制难度和成本。
5.本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种氮封系统用三通阀，包括阀体、阀芯、阀杆和执行机构，所述的阀体安装在支架上，所述的支架与所述的执行机构的外壳连接，所述的阀体设有第一接口、第二接口和第三接口，所述的第一接口用于连接氮气管线，所述的第二接口用于连接卸压管线，所述的第三接口用于连接储罐，所述的阀杆的上端与所述的执行机构的输出端连接，所述的执行机构用于驱动所述的阀芯绕所述的阀杆的中心线转动，所述的阀杆的下端与所述的阀芯连接，所述的阀芯安装在所述的阀体内，所述的阀芯为空心阀芯，所述的阀芯上开设有第一切口、第二切口和第三切口，所述的第三切口与所述的第三接口相通，所述的第一切口、第二切口、第一接口和第二接口的中心线在同一平面上，所述的第一切口和所述的第二切口的中心线不在同一直线上，所述的第一接口和所述的第二接口的中心线在同一直线上，工作过程中，所述的阀芯在所述的执行机构的驱动下旋转，使所述的第一接口与所述的第一切口导通或不导通，或者，使所述的第二接口与所述的第二切口导通或不导通。
6.本发明三通阀是一款氮封系统专用的球阀，可代替原有的两个调节阀（即补氮阀和卸压阀），通过一个阀门即可实现补氮和卸压功能，从而简化氮封系统的结构及流程，减
少设备数量，降低系统控制难度和成本。
7.本发明三通阀工作过程中，第一接口与第二接口始终不连通。当储罐向外排液，需要向储罐内补氮时，执行机构驱动阀芯转动至第一接口与第一切口导通，氮气管线通过第一接口、第一切口、第三切口、第三接口与储罐连通，向储罐补氮；当储罐无进液也无排液时，执行机构驱动阀芯转动至第一接口、第二接口和第三接口均不两两相通的位置，既不向储罐补氮，储罐也不卸压；当向储罐内进液时，执行机构驱动阀芯转动至第二接口与第二切口导通，储罐通过第三接口、第三切口、第二切口、第二接口与卸压管线连通，向卸压管线卸压。
8.作为优选，所述的第一切口的面积小于所述的第二切口的面积，从而更好地匹配补氮和卸压这两个过程中不同的气体压力。
9.作为优选，所述的第一切口和所述的第二切口均为v型切口，其窄端朝向所述的阀芯的中心，宽端朝向所述的阀芯的外侧。第一切口和第二切口的形状由所需的流量特性确定，优选v型切口。
10.作为优选，所述的阀芯的旋转角度为45~275
°
。在实现对第一接口与第一切口的导通或不导通以及对第二接口与第二切口的导通或不导通的前提下，设计的阀芯的旋转角度可以为45~275
°
，进一步优选45~180
°
，更进一步地，所述的阀芯的旋转角度为45~90
°
，所述的第一切口和所述的第二切口的中心线之间的夹角为90
°
。采用上述旋转角度及夹角设计，有利于操控阀芯的旋转，便于操作人员快速了解三通阀的位置状态。
11.作为优选，所述的阀芯为空心的球形阀芯，所述的第三切口开设在所述的阀芯的底部，所述的第一切口和所述的第二切口开设在所述的第三切口的上方。
12.作为优选，所述的阀芯为空心的圆筒状阀芯，所述的第三切口开设在所述的阀芯的底部或上部，所述的第一切口和所述的第二切口开设在所述的第三切口的上方或下方。
13.作为优选，所述的执行机构为气动执行机构、电动执行机构或液动执行机构。执行机构采用现有技术，只要能够实现驱动阀芯旋转的功能即可。
14.与现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明氮封系统用三通阀可代替原有的两个调节阀（即补氮阀和卸压阀），通过一个阀门即可实现补氮和卸压功能，从而简化氮封系统的结构及流程，减少设备数量，降低系统控制难度和成本。
附图说明
15.图1为实施例1中氮封系统用三通阀的结构示意图；图2为实施例1中阀芯的外观示意图；图3为实施例1中氮封系统用三通阀的阀芯旋转至第一接口与第一切口导通时的状态示意图（对应图1中a-a剖切位置）；图4为实施例1中氮封系统用三通阀的阀芯旋转至第一接口、第二接口和第三接口均不两两相通的位置时的状态示意图（对应图1中a-a剖切位置）；图5为实施例1中氮封系统用三通阀的阀芯旋转至第二接口与第二切口导通时的状态示意图（对应图1中a-a剖切位置）；图6为实施例2中氮封系统用三通阀的结构示意图；图7为实施例2中阀芯的外观示意图；
图8为实施例3中氮封系统用三通阀的阀体部分结构示意图；图9为图8中b-b剖视图；图10为图8中c-c剖视图；图11为实施例3中阀芯的外观示意图。
具体实施方式
16.以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
17.实施例1的氮封系统用三通阀，是一种三通球阀，如图1所示，包括阀体1、阀芯2、阀杆3和执行机构4，阀体1安装在支架5上，支架5与执行机构4的外壳连接，阀体1设有第一接口11、第二接口12和第三接口13，第一接口11用于连接氮气管线（图中未示出），第二接口12用于连接卸压管线（图中未示出），第三接口13用于连接储罐（图中未示出），阀杆3的上端与执行机构4的输出端连接，执行机构4用于驱动阀芯2绕阀杆3的中心线转动，可采用已知的气动执行机构、电动执行机构或液动执行机构，阀杆3的下端与阀芯2连接，阀芯2安装在阀体1内，如图2所示，阀芯2为空心的球形阀芯2，阀芯2上开设有第一切口21、第二切口22和第三切口23，第三切口23开设在阀芯2的底部，第一切口21和第二切口22开设在第三切口23的上方，第三切口23与第三接口13相通，第一切口21和第二切口22开设在第三切口23的上方，第一切口21、第二切口22、第一接口11和第二接口12的中心线在同一平面上，第一切口21和第二切口22的中心线不在同一直线上，第一接口11和第二接口12的中心线在同一直线上，工作过程中，阀芯2在执行机构4的驱动下旋转，使第一接口11与第一切口21导通或不导通，或者，使第二接口12与第二切口22导通或不导通。
18.实施例1中，如图2所示，第一切口21的面积小于第二切口22的面积；第一切口21和第二切口22均为v型切口，其窄端朝向阀芯2的中心，宽端朝向阀芯2的外侧；第一切口21和第二切口22的中心线之间的夹角为90
°
，阀芯2的旋转角度为45~90
°
。图2所示第一切口21和第二切口22的形状为等百分百特性，仅起示例作用。在实际应用中，也可以选择其他形状、位置的切口及接口位置。
19.实施例1的氮封系统用三通阀工作过程中，第一接口11与第二接口12始终不连通。当储罐向外排液，需要向储罐内补氮时，执行机构4驱动阀芯2转动至第一接口11与第一切口21导通，氮气管线通过第一接口11、第一切口21、第三切口23、第三接口13与储罐连通，向储罐补氮，此时的状态图如图3所示；当储罐无进液也无排液时，执行机构4驱动阀芯2在图3的基础上转动45
°
至第一接口11、第二接口12和第三接口13均不两两相通的位置，既不向储罐补氮，储罐也不卸压，此时的状态图如图4所示；当向储罐内进液时，执行机构4驱动阀芯2在图4的基础上转动45
°
至第二接口12与第二切口22导通，储罐通过第三接口13、第三切口23、第二切口22、第二接口12与卸压管线连通，向卸压管线卸压，此时的状态图如图5所示。
20.实施例2的氮封系统用三通阀，是一种三通旋塞阀，与实施例1的区别在于，如图6~图7所示，实施例2中，阀芯2为空心的圆筒状阀芯，第三切口23开设在阀芯2的底部，第一切口21和第二切口22开设在第三切口23的上方。
21.实施例3的氮封系统用三通阀，是一种三通旋塞阀，与实施例2的区别在于，如图8~图11所示，实施例3中，阀芯2为空心的圆筒状阀芯，第三切口23开设在阀芯2的上部，第一切口21和第二切口22开设在第三切口23的下方。