專利名稱：旋轉(zhuǎn)閥裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)閥裝置，其用途是，當(dāng)在高壓容器內(nèi)加工一種材料可通過(guò)該閥將材料注入或排出該容器。
這種型式閥裝置的一個(gè)例子發(fā)表在美國(guó)專利P5，020，550上。這種傳統(tǒng)的閥裝置包括一轉(zhuǎn)子殼體，該殼體內(nèi)有一個(gè)特定的轉(zhuǎn)子孔，與此相連有一個(gè)和例如大氣相通的進(jìn)口和一個(gè)和高壓容器相通的出口。該進(jìn)口和出口在轉(zhuǎn)子孔的徑向上分開(kāi)設(shè)置。在轉(zhuǎn)子殼體的轉(zhuǎn)子孔內(nèi)裝有一個(gè)可以回轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子。該轉(zhuǎn)子在其外周表面上有多個(gè)凹穴。
另外，在轉(zhuǎn)子殼體上對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向從進(jìn)口向出口延伸的區(qū)域內(nèi)，以一定間距離排列有多個(gè)側(cè)向增壓通口，從出口向進(jìn)口延伸的區(qū)域內(nèi)以一定間距排列有側(cè)向降壓通口。在增壓側(cè)和降壓側(cè)上的這些相應(yīng)的通口通過(guò)壓力平衡管相互溝通。
當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子的每個(gè)凹穴依次和進(jìn)口、側(cè)向增壓通口、出口及側(cè)向減壓通口相連接。
另一方面，轉(zhuǎn)子殼體上設(shè)置數(shù)個(gè)壓力調(diào)整口，當(dāng)轉(zhuǎn)子上的每個(gè)凹穴到達(dá)進(jìn)口和出口之前迅即和壓力調(diào)整口接通。這些出口和進(jìn)口側(cè)的壓力調(diào)整口分別與高壓容器和大氣側(cè)相連接。
根據(jù)上述的閥裝置，當(dāng)一種材料引入轉(zhuǎn)子殼體的進(jìn)口后，它就由凹穴之一從該進(jìn)口處予以接納。此后，在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，該材料就被送往轉(zhuǎn)子殼體的出口。在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，凹穴從進(jìn)口向出口移動(dòng)，它借助于增壓減壓通口和壓力平衡管依次和從出口向進(jìn)口移動(dòng)的那些凹穴相接通。
每一次各個(gè)從進(jìn)口向出口移動(dòng)著的凹穴與從出口向進(jìn)口移動(dòng)著的凹穴中的一個(gè)相連接時(shí)，其內(nèi)部壓力便從大氣壓力開(kāi)始逐級(jí)地增加。當(dāng)該凹穴和出口側(cè)的壓力調(diào)整口相接通時(shí)，其內(nèi)部壓力就變成等于高壓容器中的壓力。每次各凹穴從出口向進(jìn)口移動(dòng)時(shí)，它就和從進(jìn)口向出口移動(dòng)的凹穴之一相連接，另一方面，其內(nèi)部壓力從高壓容器的壓力水平逐級(jí)地減小。當(dāng)這凹穴和進(jìn)口側(cè)壓力調(diào)整口接通時(shí)，其內(nèi)部壓力就變得等于進(jìn)口內(nèi)的壓力，即大氣壓力。
這樣，當(dāng)各個(gè)凹穴和進(jìn)口或出口接通時(shí)，其內(nèi)部壓力就處在與進(jìn)口或出口的壓力相同的水平上。因此，材料能夠從進(jìn)口順暢地供向這些凹穴以及從這些凹穴順暢地供向出口成高壓容器。
因而，根據(jù)這種型式的閥裝置，在高壓容器中的壓力損失，即當(dāng)材料被連續(xù)供進(jìn)容器時(shí)從該容器流過(guò)閥裝置的氣體流失速度將被抑制。
如果高壓容器中的氣體是一種不貴的氣體，如空氣或蒸氣，則進(jìn)口側(cè)的壓力調(diào)整口可以簡(jiǎn)單地開(kāi)向大氣。然而，如果被操作的氣體是一種貴重或特殊的氣體，則從進(jìn)口側(cè)壓力調(diào)整口釋放的這種氣體就應(yīng)被收集于一種回收箱中。一般，在回收箱內(nèi)回收到的氣體被送到一增壓器，在那里其壓力被增至高壓容器中的壓力水平。隨后，這種氣體返回到高壓容器中，以供重新使用。
如果被使用的氣體是一種如上所述的昂貴的或特殊氣體，則為考慮經(jīng)濟(jì)性起見(jiàn)，它應(yīng)在高壓容器和回收箱之間進(jìn)行循環(huán)。再有，為了減小這氣體循環(huán)的操作成本，最好應(yīng)使回收箱的容量和增壓器的能力盡可能減小。
只有通過(guò)減小氣體循環(huán)的速率，即減小通過(guò)該閥裝置的氣體流動(dòng)速度圍繞回收箱、增壓器等設(shè)備上的負(fù)荷才能被減輕。為達(dá)到這一點(diǎn)，通過(guò)進(jìn)口側(cè)的壓力調(diào)整口所釋放的壓力，即氣體回收壓力就必須降低。
每次當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)增壓側(cè)的凹穴之一從進(jìn)口移向出口，以及降壓側(cè)凹穴之一從出口移向進(jìn)口時(shí)，它們借助于相應(yīng)的通口和壓力平衡管而得相互接通，而它們各自的內(nèi)部壓力，就如前所述逐級(jí)增加或減小，在各降壓側(cè)凹穴和出口側(cè)壓力調(diào)整口相接通時(shí)所產(chǎn)生的氣體回收壓力可通過(guò)增和壓力平衡管和通口的數(shù)目來(lái)降低之。
然而，如果增加壓力平衡管和通口的數(shù)目，則閥裝置就變得在結(jié)構(gòu)上更為錯(cuò)綜復(fù)雜和體積龐大，并且壓力平衡管的布置就顯得復(fù)雜化。
本發(fā)明的目的是提供這樣一種旋轉(zhuǎn)閥，在這種閥中氣體流動(dòng)速度能被減小而并不增加壓力平衡管道或通口的數(shù)目。
上述目的是通過(guò)本發(fā)明的一種閥裝置來(lái)達(dá)到的，這種閥裝置包括一個(gè)轉(zhuǎn)子殼體，其中包括一個(gè)特定的轉(zhuǎn)子孔;一個(gè)進(jìn)口，它和高壓側(cè)及低壓側(cè)之一的壓力側(cè)相接;一個(gè)出口，它和進(jìn)口分開(kāi)布置在轉(zhuǎn)子孔的圓周方向上，并和另一壓力側(cè)相配接;一個(gè)第一通口，布置在從進(jìn)口向出口延伸的第一區(qū)域內(nèi)，一個(gè)第二通口，布置在轉(zhuǎn)子孔圓周上相對(duì)應(yīng)的從出口向進(jìn)口延伸的第二區(qū)域內(nèi);每個(gè)通口有兩個(gè)相對(duì)端;一個(gè)轉(zhuǎn)子它和轉(zhuǎn)子殼體上的轉(zhuǎn)子孔轉(zhuǎn)動(dòng)配合，該轉(zhuǎn)子包括一根軸、一個(gè)外周表面，和在該外周表面圓周方向上以規(guī)則的間距排列的多個(gè)凹穴，這些凹穴在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)配合移動(dòng)，使其各別地和進(jìn)口、出口及各個(gè)通口的一端相接通;用于把第一通口和第二通口的各另外一端相互連接的連接裝置;一個(gè)第一供給裝置，用于當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)凹穴和進(jìn)口接通前即刻提供給各凹穴一個(gè)壓力，其值等于進(jìn)口中的壓力;一個(gè)第二供給裝置，用于當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)凹穴和出口接通前即刻供給各凹穴一個(gè)壓力，其值高于出口中的壓力;以及一個(gè)壓力平衡裝置，用于在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)可使連接裝置依次將第一部分從進(jìn)口向出口移動(dòng)的凹穴或?qū)⒌诙糠謴某隹谙蜻M(jìn)口移動(dòng)的凹穴中在一側(cè)的每個(gè)凹穴和在另一側(cè)的相鄰凹穴相接通。
根據(jù)上述的這種閥裝置，在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)每個(gè)第一或第二凹穴和它的相應(yīng)通口接通的同時(shí)，它通過(guò)該連接裝置就依次地和在另一側(cè)上的第二或第一凹穴相接通。這樣，每個(gè)第一凹穴和各個(gè)第二凹穴相接通，而該第一和第二凹穴的各個(gè)內(nèi)部壓力隨每個(gè)連接的循環(huán)而平衡。同樣，每個(gè)第二凹穴和各個(gè)第一凹穴相連接，而該第一和第二凹穴的各內(nèi)部壓力也隨每個(gè)連接的循環(huán)而平衡。
該連接裝置具有壓力平衡管道，在此情況下，借助一個(gè)壓力平衡管道每個(gè)第一和第二凹穴可經(jīng)歷多個(gè)壓力平衡循環(huán)。這樣，在這些凹穴中壓力的增加和減小的級(jí)數(shù)可增加而并不增加壓力平衡管道。
因此，在本發(fā)明的這種閥裝置的情況下，從第一和第二供給裝置中在減壓側(cè)的一個(gè)供給裝置供給各個(gè)凹穴的壓力，即通過(guò)該減壓側(cè)供給裝置從該凹穴釋放的最后或回收壓力就可得到減小。這樣，通過(guò)該閥裝置的氣體流動(dòng)量減少，從而作用在該閥裝置外圍設(shè)備上的負(fù)荷可大大減小。
進(jìn)一步說(shuō)，由于使用了較少的平衡管道使來(lái)自閥裝置的回收壓力降低的緣故，這些管道的布置就較容易，該閥裝置的尺寸也可減小。
壓力平衡裝置可以通過(guò)獨(dú)特地排列所述第一和第二通口來(lái)獲得。更具體說(shuō)，這些通口可這樣排列，使相鄰的各第二凹穴依次地和這些通口之一相接通，同時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，第一凹穴之一和另一通口相接通。
轉(zhuǎn)子的每個(gè)凹穴的圓周可由密封裝置氣密密封。在此例中最好該轉(zhuǎn)子殼體還具有一對(duì)旁室，它們分別設(shè)置在轉(zhuǎn)子軸向的兩端側(cè)，并承受一預(yù)定的壓力。轉(zhuǎn)子孔和轉(zhuǎn)子成錐形，轉(zhuǎn)子在支承中可有軸向位移，它具有一個(gè)小直徑的端面，可承受來(lái)自旁室之一的壓力。它還有一個(gè)大直徑端面，具有比小直徑端面更大的壓力承受面積，并承受來(lái)自另一旁室的壓力。
在此例中，該轉(zhuǎn)子依靠小直徑端面和大直徑端面的各壓力支承面積的不同被連續(xù)擠壓或被推向該小直徑端側(cè)。因此，如果密封裝置磨損，則轉(zhuǎn)子就使其位置移向小直徑端面，以使轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子殼體進(jìn)入緊密地與在它們之間的密封裝置相互接觸。這樣，該密封裝置的密封性能就可保持一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)期。
再有，最好提供給這對(duì)旁室的壓力調(diào)節(jié)到供給轉(zhuǎn)子的凹穴的最大壓力。在此例中，這對(duì)旁室配合密封裝置有效地防止在各個(gè)凹穴中的壓力損失。
在各個(gè)所述的通口內(nèi)可以布置一種濾網(wǎng)。當(dāng)?shù)谝缓偷诙佳ㄍㄟ^(guò)第一和第二通口及壓力平衡管而相互接通時(shí)，請(qǐng)濾網(wǎng)用以防止材料流出這些凹穴。
除上述的第一和第二通口外，該轉(zhuǎn)子殼體還可具有一對(duì)通口，該閥裝置還具有用于將這對(duì)通口相互連接的第二連接裝置以及第二壓力平衡裝置，該壓力平衡裝置可在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)使第二連接裝置與相應(yīng)于該第一凹穴或第二凹穴一側(cè)上的每個(gè)凹穴依次和在另側(cè)上的各相鄰凹穴相接通。
從下述的詳細(xì)說(shuō)明并結(jié)合參照附圖便可更完整地理解本發(fā)明，這些說(shuō)明和附圖只是為了用于講解清楚，因而并不對(duì)本發(fā)明具有限制性。


圖1是本發(fā)明閥裝置的一個(gè)實(shí)例的切開(kāi)的透視圖;
圖2是在圖1中所示的閥裝置的一個(gè)切開(kāi)的縱向剖視圖;
圖3是圖1中所示的閥裝置的一個(gè)橫剖視圖;
圖4是相應(yīng)于圖3的一部分的一個(gè)放大視圖;
圖5表示其轉(zhuǎn)子處在一預(yù)定角度位置時(shí)該閥裝置的一個(gè)示意圖;
圖6表示轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)從圖5狀態(tài)前進(jìn)的一個(gè)狀態(tài)簡(jiǎn)圖;
圖7表示轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)從圖6狀態(tài)前進(jìn)的一個(gè)狀態(tài)簡(jiǎn)圖;
圖8表示轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)從圖7狀態(tài)前進(jìn)的一個(gè)狀態(tài)簡(jiǎn)圖;
圖9是該閥裝置排列成壓縮側(cè)凹穴和減壓側(cè)凹穴相互面對(duì)時(shí)的一個(gè)示意縱剖視圖;
圖10表示轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)從圖9狀態(tài)前進(jìn)的一個(gè)狀態(tài)剖視圖;
圖11表示轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)從圖10狀態(tài)前進(jìn)的一個(gè)狀態(tài)剖視圖;
圖12是本發(fā)明閥裝置的另一實(shí)例的橫剖視圖。
參看圖1，所示為包含一轉(zhuǎn)子殼體2的旋轉(zhuǎn)閥裝置。該轉(zhuǎn)子殼體2內(nèi)部有一個(gè)轉(zhuǎn)子孔、一個(gè)進(jìn)口4和一個(gè)出口6。進(jìn)口4和出口6分別位于其上、下部。出口6在圖1中未示出。
在轉(zhuǎn)子殼體2的轉(zhuǎn)子孔內(nèi)裝有一旋轉(zhuǎn)用的轉(zhuǎn)子8。轉(zhuǎn)子8有一轉(zhuǎn)子軸10，其兩端可支承于所述轉(zhuǎn)子殼體2上轉(zhuǎn)動(dòng)。
參看圖2，它進(jìn)一步詳細(xì)地圖示出轉(zhuǎn)子殼體2的結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)子殼體2包括一圍繞轉(zhuǎn)子8的機(jī)體3及在機(jī)體3的兩端上的一對(duì)端壁12。這兩個(gè)端壁12構(gòu)成一對(duì)旁室18和20，它們被局限于轉(zhuǎn)子殼體2內(nèi)的轉(zhuǎn)子8的兩端。
轉(zhuǎn)子軸10的兩相對(duì)端借助于相應(yīng)的軸承14分別支承在兩端壁12上，以供旋轉(zhuǎn)和軸向位移。一密封件16被夾在各端壁12和轉(zhuǎn)子軸10之間使之位于比其相應(yīng)的軸承14更接近轉(zhuǎn)子8的位置上。密封件16用作使其相應(yīng)的旁室18和20保持氣密。
轉(zhuǎn)子軸10的一端連接于一個(gè)驅(qū)動(dòng)源上(未圖示)，而轉(zhuǎn)子8由該驅(qū)動(dòng)源驅(qū)動(dòng)，并在一個(gè)方向上以恒定速度旋轉(zhuǎn)。
從圖1和2看到，該轉(zhuǎn)子8呈錐形，并在其外圓表面上形成多個(gè)凹穴22。這些凹穴22是在轉(zhuǎn)子8的圓周方向上以一定間距排列。還有，轉(zhuǎn)子8的外圓面上附有許多葉片密封件24各個(gè)葉片密封件24位于每?jī)蓚€(gè)相鄰凹穴22之間。在殼體機(jī)身3的內(nèi)表面上裝有襯套26。當(dāng)轉(zhuǎn)子8旋轉(zhuǎn)時(shí)，這些葉片密封件24與該襯套26進(jìn)行滑動(dòng)接觸運(yùn)動(dòng)。一對(duì)端面密封件28各自附著在轉(zhuǎn)子8的大、小直徑端面上。該密封件28各自和每個(gè)葉片密封件24的相對(duì)端面相聯(lián)結(jié)，形成氣密狀態(tài)。而且，在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，這些端面密封件28與殼體機(jī)身3內(nèi)的襯套26進(jìn)行氣密滑動(dòng)接觸運(yùn)動(dòng)。這樣，轉(zhuǎn)子8的凹穴22由葉片密封件24、襯套26端面密封件28共同形成氣體密封。
旁室18和20通過(guò)在轉(zhuǎn)子殼體2內(nèi)延伸的相應(yīng)通道和壓力源連結(jié)。這樣，旁室18和20可從壓力源提供壓力。在每個(gè)旁室內(nèi)的壓力被調(diào)節(jié)到供向凹穴22的最大的壓力。
轉(zhuǎn)子8的大直徑端有一個(gè)大于小直徑端的有效壓力承載面積。因而在旁室18和20中的壓力作用到轉(zhuǎn)子8的大、小直徑端上時(shí)，該轉(zhuǎn)子8就承受一個(gè)指向小直徑端面的力。因此，即使該葉片密封件24和端面密封件磨損，由于可使轉(zhuǎn)子8將其位置向著小直徑端側(cè)移動(dòng)，其密封性能仍能被保持。
此外，由于該端面密封件28也承受在旁室18和20內(nèi)的壓力，因此在各凹穴22中的壓力決不會(huì)泄漏到旁室18或20中。
從圖3中看到，在轉(zhuǎn)子8的外周周面上的凹穴22的數(shù)目例如圖12。因此，在此例中，該各個(gè)凹穴22是以固定的30°間隔角排列在轉(zhuǎn)子外表面上。
雖然在圖3中所示的轉(zhuǎn)子殼體2在形狀方面和圖1中所示的有所不同，但這僅僅是為了講解容易而已。更具體說(shuō)，該轉(zhuǎn)子殼體2可以形成具有任何所要求的外形，而只期望具有一個(gè)能容納轉(zhuǎn)子8在內(nèi)旋轉(zhuǎn)的錐形孔即可。
如圖3所示，轉(zhuǎn)子殼體2的進(jìn)口4和出口6是在轉(zhuǎn)子的直徑方向分開(kāi)設(shè)置的。在本實(shí)例中，進(jìn)口4是和低壓側(cè)或大氣相通，而出口6則和高壓側(cè)或高壓容器相通(未圖示)。在此例中，轉(zhuǎn)子8以箭頭所示的順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，見(jiàn)圖3。
在轉(zhuǎn)子殼體2的壁上，按轉(zhuǎn)子8的旋轉(zhuǎn)方向從進(jìn)口4向出口6延伸的那部分上，依次置有兩個(gè)通口30和32，及一個(gè)壓力調(diào)節(jié)口34。同樣，從出口6向進(jìn)口4的那部分殼體壁上依次置有兩個(gè)通口36和38以及一個(gè)壓力調(diào)節(jié)口40。每個(gè)這些通口一端貫穿襯套26，并和轉(zhuǎn)子殼體2開(kāi)通。例如，如圖4所示一個(gè)濾網(wǎng)41附設(shè)在各通口的開(kāi)口端部分上。該濾網(wǎng)41具有一種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其網(wǎng)目尺寸要足夠小于供給各凹穴22的材料粒子的尺寸。
各個(gè)通口開(kāi)口端之間的距離，即通口30和32之間、通口32和壓力調(diào)節(jié)口34之間、通口36和38之間以及通口38和壓力調(diào)節(jié)口40之間的各個(gè)距離和按轉(zhuǎn)子8的旋轉(zhuǎn)方向每?jī)蓚€(gè)相鄰葉片密封件24之間的距離是相等的。更具體地說(shuō)，按照轉(zhuǎn)子8的旋轉(zhuǎn)方向位于進(jìn)口4和出口6之間的增壓側(cè)通口30、32和34是在轉(zhuǎn)子8的圓周方向上以30°的固定間隔角排列的。同樣，位于出口6和進(jìn)口4之間的減壓側(cè)通口36、38和40是在轉(zhuǎn)子8的圓周方向上以30°的固定間隔角排列。
因此，在轉(zhuǎn)子8旋轉(zhuǎn)時(shí)，每個(gè)凹穴22，不可能和增壓側(cè)或減壓側(cè)上的兩個(gè)相鄰?fù)谕瑫r(shí)連接。
增壓側(cè)通口30、32和34以及它們相應(yīng)的降壓側(cè)通口36、38和40是以連接轉(zhuǎn)子殼體2的進(jìn)口4和出口6的一個(gè)垂直平面為中心對(duì)稱地布置的。然而，通口30到40的布置并不是以通過(guò)轉(zhuǎn)子8軸線的水平面為中心而對(duì)稱排列的。
具體地說(shuō)，如圖3所示通口32和38是從上述水平面向進(jìn)口偏移一個(gè)預(yù)定角度α(例如，5°)。因此，當(dāng)轉(zhuǎn)子8的這些葉片密封件24各自封閉住升壓側(cè)通口30、32和34時(shí)，降壓側(cè)通口36、38和40便和它對(duì)應(yīng)的凹穴22接通。
這就表明，升壓側(cè)通口30、32和34分別和凹穴22接通時(shí)的轉(zhuǎn)子8的各個(gè)角度位置和降壓側(cè)通口36、38和40分別和凹穴22接通時(shí)的轉(zhuǎn)子各角度位置是不相同的。
如圖3中的點(diǎn)劃線所示，該通口30和38是由一壓力平衡管42相互連接，而通口32和36也由一壓力平衡管44相互連接。在進(jìn)口側(cè)的壓力調(diào)節(jié)口40和回收箱連接，該回收箱通過(guò)連接管道46將壓力分配給進(jìn)口4，而在出口側(cè)的壓力調(diào)節(jié)口34通過(guò)一連接管48與上述的高壓容器相連接。回收箱通過(guò)一增壓裝置(未圖示)和高壓容器相連接。
如從圖1和2所見(jiàn)，通口30、32、34、36、38和40的每一個(gè)都成雙配對(duì)，因此，每一個(gè)壓力平衡管道42和44也相應(yīng)成雙配對(duì)。每一對(duì)通口在轉(zhuǎn)子8的軸向位置上彼此隔開(kāi)，并可與凹穴22連通。此外，如圖2中的虛線所示，在轉(zhuǎn)子殼體2的機(jī)體3上設(shè)有一個(gè)冷卻通道5。
下面說(shuō)明上述閥裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。
如果在高壓容器內(nèi)的壓力為PH，以表壓值表示，則該壓力PH連續(xù)供向出口6。由于進(jìn)口4是通向大氣(如前所述)，則在進(jìn)口4處的壓力表壓值始終為0。因此，和出口6相接的凹穴22的內(nèi)部壓力是PH，而和進(jìn)口4相接的凹穴22的內(nèi)部壓力為0。
如前所述，該閥裝置設(shè)有壓力平衡管道42和44。因此在轉(zhuǎn)子8旋轉(zhuǎn)時(shí)，從出口6向進(jìn)口4移動(dòng)的某一凹穴22通過(guò)相應(yīng)的壓力平衡管道以及通口和從進(jìn)口4移向出口6的另一個(gè)凹穴22相接通，因此該兩個(gè)凹穴22的內(nèi)部壓力就變成相等。這樣，從出口6移向進(jìn)口4的凹穴22的內(nèi)部壓力逐級(jí)減小，而與此相反，從進(jìn)口4移向出口6的凹穴22的內(nèi)部壓力則逐級(jí)增加。
如前所述，該升壓側(cè)通口30、32和34分別和凹穴22相接通時(shí)的轉(zhuǎn)子8的各角度位置和降壓側(cè)通口36、38和40分別和凹穴22接通時(shí)的各轉(zhuǎn)子角度位置是不相同的。因此，在轉(zhuǎn)子8旋轉(zhuǎn)時(shí)，從出口6移向進(jìn)口4的各個(gè)降壓側(cè)凹穴22對(duì)每個(gè)壓力平衡管而言經(jīng)歷了兩個(gè)降壓的循環(huán)，而從進(jìn)口4移向出口6的各個(gè)升壓側(cè)凹穴22對(duì)每個(gè)壓力平衡管而言要經(jīng)歷了兩個(gè)升壓的循環(huán)。
這樣，在轉(zhuǎn)子8旋轉(zhuǎn)時(shí)，每個(gè)降壓側(cè)凹穴22通過(guò)一個(gè)同樣的壓力平衡管道連通兩個(gè)升壓側(cè)凹穴22，而每個(gè)升壓側(cè)凹穴22通過(guò)同一的壓力平衡管道也連通兩個(gè)降壓側(cè)凹穴22。每個(gè)降壓側(cè)凹穴22在它接通進(jìn)口4之前和壓力調(diào)節(jié)口40接通，而每個(gè)升壓側(cè)凹穴22在它接通出口6之前和壓力調(diào)節(jié)口34接通。
這樣，在本例的閥裝置中設(shè)置了兩個(gè)壓力平衡管道42和44，每個(gè)降壓側(cè)凹穴22當(dāng)從出口6移向進(jìn)口4時(shí)總共經(jīng)歷5個(gè)降壓循環(huán)，而每個(gè)升壓側(cè)凹穴22當(dāng)從進(jìn)口4移向出口6時(shí)總共也經(jīng)歷了5個(gè)升壓的循環(huán)。在這種情況下，在各降壓側(cè)凹穴22中的壓力下降了5個(gè)降壓級(jí)，而在每個(gè)升壓倒凹穴22中的壓力則上升了5個(gè)升壓級(jí)。
因此，剛在一個(gè)降壓側(cè)凹穴22D1接通壓力調(diào)節(jié)口40之前，其內(nèi)部壓力已減小到出口6內(nèi)的壓力PH的五分之一(如圖5所示)。而隨后在凹穴22D1經(jīng)通口40和連接管46接通時(shí)，其內(nèi)部壓力PH便降到0。
另一方向，剛在一個(gè)升壓側(cè)凹穴22U1接通壓力調(diào)節(jié)口34之前，其內(nèi)部壓力已從0增加到4PH/5。然后，在該凹穴22U1經(jīng)過(guò)通口34和連接管道48接通高壓容器時(shí)，其內(nèi)部壓力增加了PH/5，從PH/5增加到PH。
如圖5所示的情況下，跟隨凹穴22D1之后的降壓側(cè)凹穴22D2和22D3，按轉(zhuǎn)子8的旋轉(zhuǎn)方向，分別和通口38和36接通。同樣地，跟隨凹穴22U1之后的升壓側(cè)凹穴22U2和22U3分別和通口32和30接通。因而，該凹穴22D2和22D3通過(guò)壓力平衡管道42和44分別連通凹穴22U3和22U2，致使降壓側(cè)和升壓側(cè)的凹穴22相互接通，而其內(nèi)部壓力被平衡。
假如在圖5中所示狀態(tài)的轉(zhuǎn)子8轉(zhuǎn)回一定角度，注意一下降壓側(cè)凹穴22D2和升壓側(cè)凹穴22U3，就能看到該凹穴22U3剛將開(kāi)始通過(guò)平衡管42和凹穴22D2接通之前，就已通過(guò)該同一平衡管道42和凹穴22D1相通。于是，該凹穴22U3的內(nèi)部壓力從0增至PH/5，這個(gè)壓力是凹穴22D1剛在凹穴22U3和22D2接通之前的壓力水平。隨后，凹穴22U3通過(guò)同一壓力平衡管道42再次連通凹穴22D2時(shí)，其內(nèi)部壓力進(jìn)一步增加。具體地說(shuō)，該凹穴22U3的內(nèi)部壓力從PH/5增加到2PH/5。這就表明該凹穴22D2的內(nèi)部壓力從3PH/5降到2PH/5。
這同樣適用于降壓側(cè)凹穴22D3和升壓側(cè)凹穴22U2的組合情況。剛在凹穴22U2開(kāi)始通過(guò)壓力平衡管道44連通凹穴22D3之前，它就通過(guò)同一壓力平衡管道44和凹穴22D2相通，以使凹穴22U2的內(nèi)部壓力處在如同22D2的內(nèi)部壓力的相同水平上。這樣，隨后在凹穴22U2通過(guò)壓力平衡管道44再連通凹穴22D3時(shí)，其內(nèi)部壓力便從3PH/5增加到4PH/5，而凹穴22D3的內(nèi)部壓力便從PH減小到4PH/5。在轉(zhuǎn)子8從圖5的狀態(tài)旋轉(zhuǎn)到圖6所示狀態(tài)時(shí)，雖然降壓側(cè)通口36、38和40是打開(kāi)的，但是升壓側(cè)通口30、32和34被轉(zhuǎn)子8上相應(yīng)的葉片密封件24封閉。因此在此刻，升壓側(cè)凹穴22D和降壓側(cè)凹穴22U之間的等壓關(guān)系便終止。
隨后，在轉(zhuǎn)子8進(jìn)一步從圖6的狀態(tài)轉(zhuǎn)到圖7所示的狀態(tài)時(shí)，降壓側(cè)凹穴22D3由壓力平衡管道44連通升壓側(cè)凹穴22U3，而凹穴22D2通過(guò)壓力平衡管道42和與直接跟隨凹穴22U3之后的升壓側(cè)凹穴22U4連通。這樣，凹穴22D2和22D3分別通過(guò)壓力平衡管道42和44再次經(jīng)歷降壓，而該凹穴22U3再次經(jīng)歷升壓。
在降壓側(cè)上，如圖7所示，凹穴22D2和23D3的各內(nèi)部壓力分別從2PH/5降至PH/5及從4PH/5降至3PH/5。在該升壓側(cè)，凹穴22U3和22U4的各個(gè)內(nèi)部壓力分別從2PH/5升高至3PH/5及從0升高到PH/5。領(lǐng)先于凹穴22U3的凹穴22U2和壓力調(diào)節(jié)口34接通，其內(nèi)部壓力從4PH/5增加到PH。
在轉(zhuǎn)子8從圖7的狀態(tài)轉(zhuǎn)向圖8所示狀態(tài)時(shí)，雖然加壓側(cè)通口30、32和34是打開(kāi)的，但降壓口36、38和40被轉(zhuǎn)子8的相應(yīng)葉片密封件24封閉。此時(shí)，加壓側(cè)的凹穴22D和降壓側(cè)凹穴22U之間的等壓關(guān)系便終止。
此后，在轉(zhuǎn)子8繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，各個(gè)凹穴22不斷移動(dòng)，使圖5至圖8中所示的各種狀態(tài)或過(guò)程依次地重復(fù)出現(xiàn)或進(jìn)行。因此，從進(jìn)口4向出口6移動(dòng)的加壓側(cè)凹穴22U的各內(nèi)部壓力依次地逐級(jí)增加，而從出口6向進(jìn)口4移動(dòng)的降壓側(cè)凹穴22D的各內(nèi)部壓力則依次地逐級(jí)減小。
為更好地理解上述的壓力平衡問(wèn)題，圖9、10和11是以使加壓側(cè)凹穴分別面對(duì)降壓側(cè)凹穴的一種便利方式來(lái)圖解該閥裝置的。在這種情況下，當(dāng)轉(zhuǎn)子8旋轉(zhuǎn)時(shí)加壓側(cè)和降壓側(cè)的凹穴被假定成相反方向直線移動(dòng)。在圖9至11，其中的點(diǎn)劃線表示在轉(zhuǎn)子8旋轉(zhuǎn)時(shí)，這些凹穴反復(fù)地從加壓側(cè)移向降壓側(cè)以及從降壓側(cè)移向加壓側(cè)。
參閱圖9，兩個(gè)降壓側(cè)凹穴和兩個(gè)加壓側(cè)凹穴兩相對(duì)應(yīng)，其壓力平衡。在這種情況下，相鄰的凹穴間的壓力差為2PH/5。這種狀態(tài)等同于圖7的狀態(tài)。
當(dāng)轉(zhuǎn)子8從圖9的狀態(tài)經(jīng)過(guò)如圖10所示的壓力平衡結(jié)束狀態(tài)轉(zhuǎn)向圖11的狀態(tài)時(shí)，處在3PH/5壓力的降壓側(cè)凹穴和處在PH/5壓力的加壓側(cè)凹穴彼此連通，這樣使這些凹穴的各內(nèi)部壓力在2PH/5壓力值上達(dá)到平衡。另一方面，處在PH壓力下的降壓側(cè)凹穴和處在3PH/5壓力下的加壓側(cè)凹穴相互接通，使這些凹穴的各內(nèi)部壓力在4PH/5壓力值上達(dá)到平衡。
隨后，當(dāng)轉(zhuǎn)子8繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，它從圖11的狀態(tài)通過(guò)壓力平衡結(jié)束狀態(tài)前進(jìn)到如圖8所示的等壓狀態(tài)。因此，前面提及的壓力平衡過(guò)程在轉(zhuǎn)子8旋轉(zhuǎn)時(shí)重復(fù)地進(jìn)行。
下面來(lái)說(shuō)明上述閥裝置的應(yīng)用形式。
當(dāng)轉(zhuǎn)子8旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)子殼體2的進(jìn)口4供入的材料由和進(jìn)口4接通的那個(gè)凹穴22所接受。由于和進(jìn)口4接通的凹穴22的內(nèi)部壓力等于大氣壓力，因此材料能順利地通過(guò)進(jìn)口4供入該凹穴22中。
在轉(zhuǎn)子8旋轉(zhuǎn)時(shí)，由該凹穴22接受的材料被送往出口6。
在材料的輸送過(guò)程中，各凹穴22的內(nèi)部壓力如前述那樣逐級(jí)增加，并在到達(dá)出口前迅即變成等于出口6中的壓力。所以，當(dāng)已接受材料的凹穴22和出口6接通時(shí)，材料由于重力作用通過(guò)出口6便從凹穴22饋入高壓容器。
隨后，已通過(guò)出口6的空凹穴22移向進(jìn)口4。在這個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，凹穴22的內(nèi)部壓力逐級(jí)地減小到大氣壓力水平并再次和進(jìn)口4接通。這樣，利用這種結(jié)構(gòu)方式的旋轉(zhuǎn)閥裝置，高壓容器能在材料連續(xù)供給它時(shí)仍在壓力狀態(tài)下密封。
如從參照?qǐng)D5至8和9至11的說(shuō)明中所看到那樣，該閥通過(guò)兩個(gè)壓力平衡管道42和44從進(jìn)口4向出口6及從出口6向進(jìn)口4的各運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，每個(gè)凹穴22經(jīng)歷5個(gè)壓力平衡的循環(huán)。因此，通過(guò)壓力調(diào)節(jié)口40從每個(gè)降壓側(cè)凹穴22D釋放到回收箱側(cè)的壓力，即氣體回收壓力，如前所述，能從PH減小到PH/5。
在傳統(tǒng)的閥裝置中，在轉(zhuǎn)子8旋轉(zhuǎn)時(shí)其每個(gè)升壓側(cè)凹穴22U，通過(guò)每個(gè)壓力平衡管道僅能接通一個(gè)降壓側(cè)凹穴22D，每個(gè)升壓側(cè)或降壓側(cè)通口總共只經(jīng)歷三個(gè)壓力平衡循環(huán)。因此，在這種情況下，回收壓力只能從PH減小到PH/3。
這樣，根據(jù)本發(fā)明的閥裝置，回收壓力能減小到傳統(tǒng)的閥裝置的回收壓力的3/5。同樣，通過(guò)壓力調(diào)節(jié)口34作用于每個(gè)凹穴22的供給壓力可減小到傳統(tǒng)裝置的供給壓力的3/5。
結(jié)果是，根據(jù)本發(fā)明的閥裝置，從高壓容器側(cè)提供的壓力損失，即通過(guò)該裝置的氣體流動(dòng)速度，基本上能被減小，從而使作用在回收箱和增壓器上的負(fù)荷能大大減輕。
此外，當(dāng)通過(guò)每個(gè)平衡管道，將每個(gè)升壓側(cè)凹穴和每個(gè)降壓側(cè)凹穴接通時(shí)，或當(dāng)每個(gè)升壓側(cè)凹穴和壓力調(diào)節(jié)口34接通時(shí)，在這些被連接的通口之間的壓力差能做得比傳統(tǒng)的低。因此，當(dāng)每個(gè)升壓側(cè)通口開(kāi)放時(shí)，作用在每個(gè)對(duì)應(yīng)的葉片密封件上的氣流沖擊力能減小。
在圖5至11的每個(gè)附圖中，在經(jīng)歷壓力平衡的各個(gè)凹穴中的壓力值是根據(jù)以下假定計(jì)算的，即假定每個(gè)平衡管道容積為0，以及假定高壓容器中的氣體是一種理想氣體，其壓力是在一種理想狀態(tài)中平衡的。因此，考慮到壓力平衡管道容積后所獲得的實(shí)際壓力值并不精確地與解釋用值相一致。然而，通過(guò)考慮對(duì)壓力平衡所需的時(shí)間來(lái)適當(dāng)標(biāo)定壓力平衡管道的容積，則在各個(gè)凹穴22中的實(shí)際壓力值能接近解釋用值。
下面的表1顯示平衡管道42和44中的壓力變化，這些壓力變化是在該閥裝置用管道42和44對(duì)各個(gè)凹穴22之間的不同容積比進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所觀察到的。
表1
在表1中，VK和Vp分別代表各壓力平衡管道和各凹穴22的容積，而表中壓力數(shù)值是根據(jù)表壓給出的。
如從表1中看到，在連接管道48中的壓力是15公斤/厘米2(kg/cm2)，這表明高壓容器內(nèi)的壓力保持在此值上。
從上述說(shuō)明可明顯看出，每個(gè)升壓側(cè)或減壓側(cè)凹穴22分別利用平衡管42和44產(chǎn)生壓力平衡二個(gè)循環(huán)，結(jié)果各個(gè)凹穴的內(nèi)部壓力變動(dòng)了兩個(gè)等級(jí)。這樣，在表1中，管道42中的壓力取P1或P2值，而在管道44中的壓力取P3或P4值。
更具體說(shuō)，如圖9和11所示，壓力值PH/5和2PH/5在壓力平衡管道42內(nèi)交替出現(xiàn)。在容積比VK/VP為0.5的情況下，則PH/5為3.46公斤/厘米2，而2PH/5是5.77公斤/厘米2。同樣，壓力值3PH/5和4PH/5交替地出現(xiàn)在壓力平衡管道44中。在這種情況下，3PH/5為9.23公斤/厘米2和4PH/5為11.54公斤/厘米2。
表1還顯示在傳統(tǒng)技術(shù)情況下平衡管42和44內(nèi)壓力的變化，這些變化是在容積比VK/VP為0時(shí)觀測(cè)的，也就是在各壓力平衡管道的容積為0時(shí)，而壓力平衡管內(nèi)的壓力是在每個(gè)壓力平衡管用在對(duì)每個(gè)凹穴進(jìn)行一次壓力平衡循環(huán)時(shí)所觀測(cè)到的。
如表1所示，當(dāng)容積比VK/VP增加時(shí)，在壓力平衡管42和44中的壓力P1和P3趨向增大。而壓力P2和P4趨向降低。無(wú)論如何，將容積比VK/VP限制到一個(gè)預(yù)定值或預(yù)定值以下能完全具有前面進(jìn)述過(guò)的那些優(yōu)點(diǎn)。
要理解到本發(fā)明并不限制于上述的實(shí)例，只要不脫離本發(fā)明的范圍或精神，熟悉本技術(shù)的人對(duì)此可以作出各種變化和修改。例如，壓力平衡管道的數(shù)目并不限于兩個(gè)，可代之以一個(gè)或三個(gè)或更多個(gè)。
根據(jù)上述實(shí)例的這種閥裝置用于把材料從低壓側(cè)，例如大氣側(cè)，供向高壓容器。然而，與此相反，該裝置可以用于把材料從高壓容器排向低壓側(cè)。在此情況下，如圖12所示，將圖3的這種閥裝置顛倒布置，這樣，在底部的出口6與大氣開(kāi)通，而降壓側(cè)和升壓側(cè)通口38和32被偏置在通過(guò)轉(zhuǎn)子8的軸線的水平面向出口6偏移的一個(gè)角度α。
權(quán)利要求
一種旋轉(zhuǎn)閥裝置包括一個(gè)轉(zhuǎn)子殼體，它包括一個(gè)在轉(zhuǎn)子殼體中特定的轉(zhuǎn)子孔；連接一個(gè)壓力側(cè)(高壓或低壓側(cè))的進(jìn)口；在轉(zhuǎn)子孔的圓周方向上與該進(jìn)口分開(kāi)設(shè)置的和適于連接另一壓力側(cè)的出口；布置在從進(jìn)口向出口延伸的第一區(qū)域中的第一通口和布置在相對(duì)轉(zhuǎn)子孔的周向從出口向進(jìn)口延伸的第二區(qū)域內(nèi)的第二通口；每個(gè)通口有兩個(gè)相對(duì)端；一個(gè)轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)動(dòng)配合安裝在所述轉(zhuǎn)子殼體的轉(zhuǎn)子孔中，所述的轉(zhuǎn)子包括一軸、一外周表面以及多個(gè)在該外周表面的圓周方向上以固定間距排列的凹穴；這些凹穴在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)適于移動(dòng)以分別和進(jìn)口、出口及每個(gè)通口的一端相連接；用于相互地連接該第一和第二通口的另外各端的連接裝置；第一供給裝置，它用于當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)于凹穴接通進(jìn)口前迅即對(duì)每個(gè)凹穴供給等于進(jìn)口中壓力的一個(gè)壓力；第二供給裝置，它用于當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)在凹穴接通出口前迅即對(duì)每個(gè)凹穴供給等于出口內(nèi)壓力的一個(gè)壓力；以及壓力平衡裝置，它用于在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，允許該連接裝置依次將相應(yīng)于從進(jìn)口向出口移動(dòng)的第一凹穴一側(cè)上的各凹穴，或從出口向進(jìn)口移動(dòng)的第二凹穴一側(cè)上的各凹穴和在另一側(cè)的相鄰凹穴相連接。1、根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，第一和第二通口布置得使相鄰的第二凹穴依次地和這些通口之一相接通，而同時(shí)第一凹穴之一和另一通口相接通，所述的壓力平衡裝置是通過(guò)這方法來(lái)獲得的。
2.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其特征在于，它還包括用于將轉(zhuǎn)子的各個(gè)凹穴的圓周加以密封的密封裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求3的裝置，其特征在于，所述的轉(zhuǎn)子殼體還包括一對(duì)設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子軸向兩端的旁室，它并承受一預(yù)定的壓力;所述的轉(zhuǎn)子孔和所述的轉(zhuǎn)子呈錐形，所述轉(zhuǎn)子的支承適于轉(zhuǎn)子軸向位移，該轉(zhuǎn)子具有一小直徑端面，承受來(lái)自兩旁室之一的壓力，還有一個(gè)大直徑端面，具有比小直徑端面更大的壓力承載面積，并承受來(lái)自另一旁室的壓力。
4.根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，其特征在于，所述一對(duì)旁室被供給一個(gè)壓力，它等于供向轉(zhuǎn)子凹穴的最大壓力。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其特征在于，每個(gè)通口中裝有一個(gè)濾網(wǎng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其特征在于，所述的第一供給裝置包括在所述轉(zhuǎn)子殼體內(nèi)形成的第一壓力調(diào)節(jié)口，該第一壓力調(diào)節(jié)口有一端和高壓和低壓側(cè)中的一個(gè)壓力側(cè)相連接，另一端轉(zhuǎn)子的凹穴相連接;所述的第二供給裝置包括在所述轉(zhuǎn)子殼體內(nèi)形成的一個(gè)第二壓力調(diào)節(jié)口，該第二壓力調(diào)節(jié)口有一端和高壓和低壓側(cè)中的另一壓力側(cè)相連接，另一端和所述轉(zhuǎn)子凹穴的另一端相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其特征在于，所述的連接裝置包括一根壓力平衡管道它將第一和第二通口的另外各端相連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子殼體還包括被分別排列在轉(zhuǎn)了殼體的第一和第二區(qū)域的第三和第四通口，它還包括一個(gè)第二連接裝置，它在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，將第三和第四通口相互連接;以及第二壓力平衡裝置，它使第二連接裝置在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)將第一或第二凹穴的一側(cè)上的各個(gè)凹穴和在另一側(cè)上的相鄰凹穴依次連接。
全文摘要
一種旋轉(zhuǎn)閥裝置包括一個(gè)具有一進(jìn)口和出口的一轉(zhuǎn)子殼體，一個(gè)在轉(zhuǎn)子殼體中轉(zhuǎn)動(dòng)配合的轉(zhuǎn)子以及一壓力平衡管道；在轉(zhuǎn)子的外周表面上周向以一定間距設(shè)有多個(gè)凹穴，可在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)與所述進(jìn)口和出口依次連接；兩個(gè)連通口，分別布置在轉(zhuǎn)子殼體的進(jìn)口與出口之間的兩分開(kāi)區(qū)域內(nèi)；所述壓力平衡管道連接兩區(qū)域內(nèi)的相對(duì)應(yīng)的通口。在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)閥經(jīng)歷兩個(gè)壓力平衡循環(huán)。
文檔編號(hào)F17C13/04GK1098487SQ9410121
公開(kāi)日1995年2月8日 申請(qǐng)日期1994年1月22日 優(yōu)先權(quán)日1993年1月22日
發(fā)明者小川高志, 吉本一男, 內(nèi)山研輔, 伊部治重, 荒井良晴, 白石武利, 后藤善則 申請(qǐng)人:日本煙草產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社, 三菱重工業(yè)株式會(huì)社