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本发明一方面提供了一种阀，包括：阀体，提供了第一配合面，该第一配合面设有至少两个端口；可旋转的阀芯，提供了与第一配合面紧密配合的第二配合面，该阀芯还提供了可以接受平衡流体的压力以平衡阀芯自第二配合面所受的压力的压力平衡面。

1、  一种阀，包括：
阀体，提供了第一配合面，该第一配合面设有至少两个端口；
可旋转的阀芯，提供了与所述第一配合面紧密配合的第二配合面以及可以接受平衡流体的压力以平衡阀芯自第二配合面所受的压力的压力平衡面。

2、  如权利要求1所述的阀，其特征在于：所述端口是用来使流体经过的，其包括一个或多个流体入口或出口。

3、  如权利要求1所述的阀，其特征在于：所述阀芯还包括用来连通所述第一配合面的至少两个端口的连通结构。

4、  如权利要求3所述的阀，其特征在于：所述连通结构是开设在所述第二配合面上的凹槽或者是开设在所述阀芯内部而开口在所述第二配合面上的通道。

5、  如权利要求3所述的阀，其特征在于：所述第一配合面包括第一端口、第二端口和第三端口，所述连通结构包括第一连通结构，在第一状态下，所述第一连通结构连通第一、二端口，在第二状态下，所述第一连通结构连通第一、三端口。

6、  如权利要求5所述的阀，其特征在于：所述第一配合面还包括第四端口，所述连通结构还包括第二连通结构，在第一状态下，第一连通结构连通第一、二端口，第二连通结构连通除第一、二端口之外的其它端口，在第二状态下，第一连通结构连通第一、三端口，第二连通结构连通除第一、三端口之外的其它端口。

7、  如权利要求5所述的阀，其特征在于：所述第一配合面还包括第四端口，所述连通结构还包括第二连通结构，在第一状态下，第一连通结构连通第一、二端口，第二连通结构连通第三、四端口，在第二状态下，第一连通结构连通第一、三端口，第二连通结构连通第二、四端口。

8、  如权利要求5所述的阀，其特征在于：所述第一配合面还包括第四、第五、第六端口，所述连通结构还包括第二连通结构和第三连通结构，在第一状态下，第一连通结构连通第一、二端口，第二连通结构连通第三、四端口，第三连通结构连通第五、六端口，在第二状态下，第一连通结构连通第一、三端口，第二连通结构连通第四、六端口，第三连通结构连通第二、五端口。

9、  如权利要求1所述的阀，其特征在于：还包括一个弹性装置，用来提供一个将阀芯的第二配合面往阀体的第一配合面方向推压的弹性力。

10、  如权利要求1所述的阀，其特征在于：还包括平衡流体通道，用来将平衡流体连通到所述压力平衡面上或紧贴于所述压力平衡面上的其它元件上。

11、  如权利要求10所述的阀，其特征在于：所述平衡流体通道与所述第一配合面上的至少一个端口相通。

12、  如权利要求10所述的阀，其特征在于：所述阀体或阀芯还包括与阀体外部相通的平衡流体端口，所述平衡流体通道与该平衡流体端口相通，以引进外部流体用作平衡流体。

13、  如权利要求1所述的阀，其特征在于：所述平衡流体的压力大于或等于阀芯自第二配合面所受的压力。

14、  如权利要求1所述的阀，其特征在于：所述第一、第二配合面是平面。

15、  如权利要求1所述的阀，其特征在于：所述压力平衡面平行于所述第二配合面。

16、  如权利要求1所述的阀，其特征在于：所述阀芯包括可拆卸的配合元件和驱动元件，所述第二配合面位于所述配合元件上，所述驱动元件用来驱动所述配合元件转动。

17、  如权利要求16所述的阀，其特征在于：所述配合元件在垂直于第一、第二配合面的方向相对于驱动元件可动。

18、  如权利要求17所述的阀，其特征在于：所述配合元件和所述驱动元件之间还设置有弹性装置。

19、  如权利要求17所述的阀，其特征在于：所述配合元件和所述驱动元件之间还设置有用来在垂直于第一、第二配合面的方向上增加阀芯厚度的调节垫片。

20、  如权利要求1所述的阀，其特征在于：所述第二配合面是采用改性聚酰亚胺材料制成的。

阀
技术领域
本发明涉及一种阀，更具体地讲，涉及一种可以用于高压的阀。
背景技术
阀是用来控制流体流量、压力和流向的装置。这里所说的“流体”包括液体、气体、气液混合物、溶液、乳液或悬浮液，其可能包含未溶解的粒子或其他固体，可以是包含了至少一种流体的均匀或非均匀混合物。阀通常由阀体、启闭件、驱动机构、密封件和紧固件等组成。阀的控制功能是依靠驱动机构驱使启闭件作回转或滑移等运动以改变流体的流向或流道面积的大小来实现的。阀的用途很广泛，目前市场上有各种类型用途的阀，比如，切换阀，在两个或以上状态中切换，以改变流体流向和路径，又比如，选通阀，用来从多路流体中选中一路，将未被选通的其它路流体堵死或汇总排出。
在所述阀中，一般由弹簧提供一个弹性力将阀体和启闭件压紧，以保证它们之间的紧密配合和密封效果。但弹簧在多次使用后容易产生弹性疲劳，尤其是用于高温高压的气体时，弹簧可能在使用一两次后便产生一定程度的疲劳，失去部分弹性，从而不能保证阀体和启闭件之间的密封效果以防止漏泄和互窜等问题。
因此，有必要提供一种可以承受高压流体的阀，其可以确保密封效果，并且可以经多次使用而不会失效。
发明内容
本发明的实施例提供了一种阀，其包括：阀体，提供了第一配合面，该第一配合面设有至少两个端口；可旋转的阀芯，提供了与所述第一配合面紧密配合的第二配合面以及可以接受平衡流体的压力以平衡阀芯自第二配合面所受的压力的压力平衡面。
附图说明
图1是本发明的一种选通阀的装配剖面图；
图2是图1所示的阀的立体分解图，显示了一个阀体上盖，一个两件式的阀芯和一个阀体下盖；
图3显示了阀芯的另一种实施方式，该阀芯的连通结构与图2所示的不同；
图4显示了本发明的另一种选通阀；
图5显示了本发明的一种切换阀；
图6是图5所示的阀的第一配合状态图；
图7是图5所示的阀的第二配合状态图。
具体实施方式
图1～3显示了一种可用于控制高压气体的选通阀，可以用来从多路进气中选通一路从选通出口输出，将其余路未被选通的进气汇总后从另一个出口输出。
如图1所示，该选通阀100包括阀体1和收容于所述阀体1的阀芯3。在本实施例中，该阀体1包括上盖11和下盖12，该上盖11和下盖12可用螺栓固定在一起并用O形圈42密封的。
所述下盖12的上表面120作为第一配合面，在本实施例中，该上表面是平面。在所述第一配合面120上有多个(两个或两个以上)端口。在一实施例中，端口121作为进气口，端口122作为出气口。进气口121通过进气通道21与阀体外面的供气管路相接，选通出口122通过出气通道22与阀体外的出气管路相接，接口处采用卡套进行密封
上盖11内设有一个空腔111用来容纳阀芯3。在本实施例中，收容于该空腔111内的阀芯3一部分从上盖11的上端开口中伸出，以便可以和阀体外的驱动装置相连。所述驱动装置用来驱动阀芯转动。阀芯3和上盖11之间通过O形圈41进行密封。
在本实施例中，阀芯为两件式结构，其包括上阀芯31和下阀芯32。上阀芯31作为驱动元件，与阀体外的驱动装置相连，驱动下阀芯32作转动；下阀芯32作为配合元件，提供一个下表面320作为第二配合面与下盖12上的第一配合面120配合，在该第二配合面320上开设有对应第一配合面120上的进气口121和选通出口122的凹槽(所述凹槽将在随后与图2结合详细描述)。在一实施例中，所述下阀芯32还提供了一个上表面30作为压力平衡面，用来接收平衡流体的压力，以平衡从第一配合面120上的进气口121中输入的气体施加于所述第二配合面320的压力。其中，直接或间接地施加压力于所述压力平衡面30，以平衡第二配合面320上的压力的流体即平衡流体。
在本实施例中，在上、下阀芯31和32之间形成有一个空腔313，该空腔313内设置有一弹性元件33。该弹性元件33施加一弹性力于下阀芯32上，使第二配合面320紧贴于第一配合面120上，并防止在所述空腔313中还没有充入平衡流体的时候下阀芯32产生不必要的移动。在所述空腔313中充入平衡流体后，该弹性元件33也可以提供一个施加于下阀芯32的辅助压力。在一实施例中，所述弹性元件33包括多个碟簧，此外还有一垫圈34用来固定所述碟簧并且将所述碟簧的弹性力均匀地传递到下阀芯32上。空腔313中碟簧33和垫圈34之外的其余空隙可以填充平衡流体。该平衡流体直接或间接地施加一压力于压力平衡面30。举例来说，若所述垫圈34是实心的，并且有一个面紧贴在压力平衡面30上，就如图1所示的情况，则平衡流体的压力将施加于该垫圈34上并由该垫圈34传递到压力平衡面30上；若所述垫圈34设置有多个通孔，使得平衡流体可以接触到压力平衡面30，则平衡流体的压力既可以作用于该垫圈34上并由该垫圈34传递到压力平衡面30，也可以直接作用于压力平衡面30上。
由于平衡流体压力的存在，不再需要依靠碟簧33的弹性力来平衡第二配合面320上的压力，所述碟簧33提供一个很小的弹性力就可以实现第一、第二配合面120和320之间可靠的密封配合，防止气体泄漏或互窜，因此即使在高压下或是高温高压下重复使用仍可以保证可靠的密封配合，而不会产生密封失效。
若在多次使用之后下阀芯32的下表面(第二配合面)320产生了磨损，导致下阀芯32厚度减小，影响密封效果，还可以在下阀芯32和凸型垫片34之间增加调节垫片以弥补磨损的厚度，此方法成本很低又易于操作。
上阀芯31通过一个上下分别加有轴承垫的平面轴承35抵靠在上盖11形成的一个肩部112上(平面轴承35的设置是为了防止上阀芯31转动时和上盖11的肩部112之间由于相互摩擦产生咬死现象)，从而不会向上移动。
如图2所示，上、下盖11和12上对应地开设了螺栓孔113和123以收容用来固定所述上下盖的螺栓。一实施例中，第一配合面120上有17个端口，其中16个进气口121分别用来输入一路进气，一个选通出口122用来输出选通的那路进气。对于进气口和选通出口的数目没有限制，其可以根据实际应用而改变。比如，可以有2个进气端口1个选通出口、3个进气端口1个选通出口、或2个进气端口2个选通出口等。
所述上阀体31包括可从上盖11上端开口伸出连接驱动装置的转杆311和用来收容下阀芯32的转环312。转环312的侧壁开设一对定位槽317，对应地，在下阀芯32侧壁安装一对定位销327，将下阀芯32安装到转环312内时，定位销327卡在定位槽317内，防止下阀芯32相对上阀芯31转动。这样，就使得下阀芯(配合元件)32可以随上阀芯(驱动元件)31转动，即，下阀芯32在转动方向上相对于上阀芯31式不可动的；同时，下阀芯32在竖直方向上可上下移动，即，下阀芯32在垂直于转动方向，或者说是垂直于第一、第二配合面120，320的方向上是可动的。转环312在其侧壁上还开设了一个开口316。组装后，该开口316将连通上盖11内的空腔111和上、下阀芯31和32之间的空腔313。
第二配合面320上设有选通槽321、汇流槽323和与该汇流槽323相通的出口槽325。选通槽321可作为连通选通出口122和进气口121之一的连通结构。组装后，选通槽321一端始终对准第一配合面120上的选通出口122，另一端随阀芯3的转动可逐一地对准各进气口121，从而可以逐一地选通各路进气，并导入到选通出口并输出。汇流槽323可作为连通未被选通的进气口121的连通结构。组装后，汇流槽323对准未被选通的进气口121，将未被选通的进气从出口槽325导出到上盖11的空腔111内，使其可以从定位槽317或开口316进入上、下阀芯31和32之间的空腔313。
在一实施例中，所述阀体上盖11开设有一个平衡流体端口115用来连通上盖内空腔111和该封闭空腔111外部的空间，即阀体1外部的空间。该平衡流体端口115可以作为平衡流体进口，用来往空腔111引入外部流体作平衡流体，也可以作为平衡流体出口，用来输出从第一配合面120的进气口121引入到空腔111内的平衡流体。其中，为了区别于外部流体，所述从第一配合面120的进气口121引入的流体称为内部流体。所述平衡流体端口115可连接压力控制装置对空腔111内的流体的压力进行控制，并可将该压力控制为大于或小于，或更适宜地，大致等于从第一配合面120的进气口121引入的流体的压力。尽管对于平衡流体的压力的绝对值没有限制，其可以随第二配合面320上所受压力而变化，但在一般的实际应用中，平衡流体的压力大于大气压。
这样就形成了一个用来将平衡流体引到压力平衡面30或一个紧贴于压力平衡面30的部件(例如如图1所示的垫圈34)上的平衡流体通道。在一实施例中，平衡流体通道包括所述汇流槽323、出口槽325、空腔111、定位槽317或开口316、和空腔313，用来将第一配合面120上的端口进入的内部流体引作平衡流体。在另一实施例中，平衡流体通道与平衡流体端口115相通，包括空腔111、定位槽317或开口316、和空腔313，用来导入外部流体作平衡流体。
本发明对于连通所述第一配合面120上的端口(进气口121或选通出口122)的连通结构的形状尺寸没有限制。如图3所示，用来连通进气口121和选通出口122的连通结构也可以是形成于下阀芯32a内部的孔或狭槽321a，该孔或狭槽321a的两端开口3211a和3212a暴露于第二配合面320a上。
图4显示了另一种选通阀，用来从多路进气中选通一路通过选通出口输出，而其它未被选通的进气直接堵住不进行输出。该选通阀的第二配合面320b上只设置一道选通槽321b，组装后，该选通槽321b一端始终与第一配合面120b上的选通出口122b对准，另一端随阀芯的转动逐一对准各进气口121b，就可以逐一地实现各路进气的选通，而未被选通的进气被第二配合面320b堵死，不进行输出。该选通阀的其它结构可以和图1和2所示的选通阀的相同或类似，在此不再赘述。
若所述第一配合面120b上只有1个进气口和1个选通出口时，随着阀芯的转动，进气口和选通出口只有连通和不连通两个状态，相当于该阀实现了气体的开和关两种状态，因此可以作为开关阀使用。
图5显示了一种切换阀，它可以在两个状态中进行切换，以改变流体的流向和路径。该阀的第一配合面120c上提供了三个入口123、125和127和三个出口124、126和128，第二配合面320c上提供了三道连通槽322c。通过旋转阀芯，该阀可以在两种气路连接状态中切换，比如，在第一状态时，第一、第二配合面的配合状况如图6所示，第二状态时，第一、第二配合面的配合状况如图7所示。
对于图4或5所示的阀，由于没有将内部流体引到压力平衡面上来做平衡流体，可以从阀体外部引入平衡流体。
在前述各阀中，两件式的阀芯也可以替换成一件式的结构，一件式的阀芯可以包括转杆和一体成形于转杆末端的配合元件。对于一件式的阀芯，配合元件的上表面或配合元件上与其第二配合面相对的其他表面可以作为压力平衡面。
另外，对于前述各阀中的弹性元件的形状和位置也没有限制。除了碟簧之外，弹性元件也可以是任何其它弹簧，比如螺旋弹簧、片弹簧、截锥涡卷弹簧、碟形弹簧、波形弹簧、环形弹簧、发条、弹性垫等，或者是其它可以提供弹性力的弹性构件或物质，比如弹性体等。弹性装置可以设置于阀芯和阀体之间，一端抵于阀体上另一端抵于阀芯上，还可以设置于阀体外。
第一、第二配合面可以是平面，也可以是曲面，比如锥面等。
压力平衡面可以平行于第二配合面，也可以不平行于第二配合面。例如，阀芯是椎体状，其下表面作第二配合面，锥形外表面作压力平衡面，则压力平衡面不平行于第二配合面。
驱动阀芯转动的方式可以有多种，比如，手动、气动或电机驱动，或者其它驱动方式，由于驱动方式是业界习知的技术，在此不再赘述。
适合制成阀体和阀芯的材料包括抗高温材料、抗压材料以及不会对化学品如酸、碱或其它反应性复合物敏感的材料。这些材料包括金属及其合金，包括但不限于不同等级的钢或不锈钢、超合金、工程塑料、陶瓷、复合材料、聚合物或上述的任意组合。其中，可以对第一配合面进行特别处理，比如，进行渗氮及研磨处理，以保证平面度和耐磨性。特别地，第二配合面的材料可以选用耐热、耐磨的材料制成，以保证它与第一配合面的密封效果。这些材料包括但不限于改性聚酰亚胺、改性特氟隆(PTFE)、改性氟橡胶(FKM)、改性石墨、紫铜或青铜等。比如，第二配合面可以采用改性聚酰亚胺材料制成(若阀芯为上下阀芯两件式的结构，可以将整个下阀芯用改性聚酰亚胺材料制成)，由于改性聚酰亚胺材料具有超强耐热和耐磨性，可以长期承受200度以上的高温而不会产生失效，所以即便在高温下进行工作仍能保持良好的密封性能。
上述例举的实施方案中所涉及的描述，举例和数据仅作为演示和例证之用，并非限定本发明的范围。任何根据本发明所做的非实质性修改加工皆落入本发明权利要求范围内。因此，附件权利要求书的精神和范围不局限于本申请对该发明的说明版本。