具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了氢气纯化集成控制阀，其能解决相关技术中氢气纯化装置采用单一通道的控制阀，导致设备造价高、占地面积大，现场安装施工难的问题。

参见图1至图3和图5、图6所示，本申请实施例提供了氢气纯化集成控制阀，包括：

定子1，该定子1为圆柱体结构，在定子1的上、下两端均设有环形凸台，在定子1的环形凸台上设有贯穿其上、下端面且呈圆周排列的多个阀座孔11，阀座孔11的具体数量根据具体设定，本实施例的阀座孔11设有九个，九个阀座孔11沿定子1的圆周方向均布排列。

在定子1的侧壁上还设有与各阀座孔11相通的定子通气孔12，定子通气孔12开孔方向与阀座孔11的开孔方向相互垂直。定子通气孔12通过通气管道与纯化氢气的吸附罐连接，定子通气孔12与通气管道之间采用螺纹连接或法兰连接。

端盖，该端盖包括位于定子1上方且与定子1形成上腔室22的第一端盖2，以及位于定子1下方且与定子形成下腔室32的第二端盖3，第一端盖2上设有第一通气孔21，第二端盖3设有第二通气孔31。第一端盖2的第一通气孔21与上腔室22相通，第二端盖3的第二通气孔31与下腔室32相通。

转子，该转子包括位于上腔室22内且将任意一个或多个阀座孔11与第一通气孔21接通或断开的第一转子4，以及位于下腔室32内且将任意一个或多个阀座孔11与第二通气孔31接通或断开的第二转子5。第一转子4通过在上腔室22内旋转运动将任意一个或多个阀座孔11与第一通气孔21接通或断开，实现第一通气孔21与多个阀座孔11的开关切换。第二转子5通过在下腔室32内旋转运动将任意一个或多个阀座孔11与第二通气孔31接通或断开，实现第二通气孔31与阀座孔11的开关切换。

本申请实施例的氢气纯化集成控制阀在定子1的上下两端分别设置了可旋转的第一转子4和第二转子5，第一转子4旋转运动时将任意一个或多个阀座孔11与第一通气孔21接通或断开，第二转子5旋转运动时将任意一个或多个阀座孔11与第二通气孔31接通或断开，以实现第一通气孔21和第二通气孔31分别与阀座孔11的接通或断开，以此来达到将多个单一控制阀集成到本申请一个集成控制阀上来控制多个气孔通道的开关。本申请不仅降低了设备制造成本，而且设备结构紧凑，占地面积大大缩小，可以实现设备成撬，大大降低了现场安装难度。本申请的氢气纯化集成控制阀即可作为原料氢气进气阀使用，又可作为成品氢气出气阀使用。

在一些可选实施例中：参见图5、图10、图15至图17所示，本申请实施例提供了氢气纯化集成控制阀，该氢气纯化集成控制阀的第一转子4上开设有贯穿其上、下端面且与多个阀座孔11接通或断开的多个第一转子通气孔41，第一转子4通过旋转运动实现多个第一转子通气孔41与多个阀座孔11接通或断开。本申请实施例的多个第一转子通气孔41与多个阀座孔11位于同一圆周上，第一转子通气孔41的数量少于阀座孔11的数量，第一转子通气孔41的具体数量和排布位置根据实际需要具体设定，本申请实施例的第一转子通气孔41设有五个。

第二转子5上开设有贯穿其上、下端面且与多个阀座孔11接通或断开的多个第二转子通气孔51，第二转子通气孔51通过旋转运动实现多个第二转子通气孔51与多个阀座孔11接通或断开。本申请实施例的多个第二转子通气孔51与多个阀座孔11位于同一圆周上，第二转子通气孔51的数量少于阀座孔11的数量，第二转子通气孔51的具体数量和排布位置根据实际需要具体设定，本申请实施例的第二转子通气孔51设有四个。

本申请实施例的氢气纯化集成控制阀作为原料氢气进气阀使用时，第二通气孔31用于连接待纯化的原料氢气，当第二转子通气孔51将第二通气孔31与任意一个或多个阀座孔11接通时，原料氢气依次进入第二通气孔31、第二转子通气孔51、阀座孔11和定子通气孔12最终进入吸附罐内吸附纯化。当某阀座孔11通入原料氢气时该阀座孔11与第一转子通气孔41处于关闭状态。

本申请实施例的氢气纯化集成控制阀作为原料氢气进气阀使用时，第一通气孔21用于连接解吸气储气罐，当第一转子通气孔41将第一通气孔21与任意一个或多个阀座孔11接通时，从吸附罐吹扫出来的解吸气依次进入定子通气孔12、阀座孔11、第一转子通气孔41、第一通气孔21最终进入解吸气储气罐。当某阀座孔11通入吹扫气体时该阀座孔11与第二转子通气孔51处于关闭状态。

在一些可选实施例中：参见图5、图11至图14所示，本申请实施例提供了氢气纯化集成控制阀，该氢气纯化集成控制阀的第一转子4上接近定子1的一端还开设有多个均压盲孔44，多个均压盲孔44中至少有两个均压盲孔44相互连通。本申请实施例设有八个均压盲孔44，其中两个均压盲孔44为一对相互连通，相互连通的两个均压盲孔44分别与两个阀座孔11连通时用于平衡与两个与阀座孔11连通的吸附罐内气压。

本申请实施例的氢气纯化集成控制阀作为成品氢气出气阀使用时，成品氢气从吸附罐流出依次进入定子通气孔12、阀座孔11、第二转子通气孔51和第二通气孔31最终进出成品储气罐。相互连通的两个均压盲孔44分别与两个阀座孔11连通时用于平衡与两个与阀座孔11连通的吸附罐内气压，以保持吸附罐内气压相同。

在一些可选实施例中：参见图5至图9所示，本申请实施例提供了氢气纯化集成控制阀，该氢气纯化集成控制阀的阀座孔11内靠近第一转子4的一端设有与第一转子4滑动连接的第一阀座16，阀座孔11内靠近第二转子5的一端设有与第二转子5滑动连接的第二阀座17，第一阀座16和第二阀座17均为管体结构。在阀座孔11内设有顶推第一阀座16与第一转子4密封贴合和顶推第二阀座17与第二转子5密封贴合的阀座弹簧18，第一阀座16、第二阀座17与阀座孔11均通过密封圈密封连接。

本申请实施例的第一阀座16和第二阀座17均是结构相同的厚壁管体结构，第一阀座16和第二阀座17的圆柱外壁面上均开有安装密封圈的环形凹槽，环形凹槽用于安装“o”型密封圈，使第一阀座16和第二阀座17与阀座孔11之间形成密封。第一阀座16和第二阀座17的端面均进行了硬化处理，硬化处理后研磨抛光成镜面，第一阀座16与第一转子4的密封面配对成面对面硬密封，第二阀座17与第二转子5的密封面配对成面对面硬密封。

第一阀座16和第二阀座17也可以采用硬质合金材料制成，直接在第一阀座16和第二阀座17的端面进行研磨抛光形成密封面；或第一阀座16和第二阀座17的端面设计成与第一转子4和第二转子5接触的端面上开设安装密封件的安装槽，在安装槽内安装耐磨的弹性密封材料，弹性密封材料与第一转子4和第二转子5的密封面形成面与面软密封。

本申请实施例阀座弹簧18可以是蝶形弹簧，也可以是波形弹簧或圆柱形弹簧，阀座弹簧18用于向第一阀座16和第二阀座17提供密封预紧力，保持第一阀座16和第二阀座17磨损后仍然与第一转子4和第二转子5可靠接触，第一转子4和第二转子5通过旋转能与定子1的阀座孔11形成高度吻合的气体通道。

第一转子4和第二转子5与第一阀座16、第二阀座17的接触面进行了硬化处理，第一转子4和第二转子5的接触面硬化处理后，通过平面磨削、研磨、抛光等加工方式加工成可形成气密的镜面，第一转子4与第一阀座16配合形成面与面硬密封，第二转子5与第二阀座17配合形成面与面硬密封。

在一些可选实施例中：参见图3至图8、图9至图17所示，本申请实施例提供了氢气纯化集成控制阀，该氢气纯化集成控制阀还包括带动第一转子4和第二转子5同步旋转运动的阀杆6，阀杆6穿入第一端盖2和定子1且通过密封件与第一端盖2和定子1同轴转动连接，阀杆6穿入第一转子4且与第一转子4和第二转子5同轴固定连接。

第一端盖2上开设有穿入阀杆6的第一端盖中心孔，阀杆6在第一端盖2的第一端盖中心孔内自由转动。定子1上开设有穿入阀杆6的定子中心孔14，阀杆6在定子1的定子中心孔14内自由转动。在定子中心孔14内设有与阀杆6转动连接的径向轴承13，径向轴承13为阀杆6在定子中心孔14内旋转运动提供径向定位，使第一转子4在上腔室22内、第二转子5在下腔室32内只有旋转自由度。

第一转子4上开设有穿入阀杆6的第一转子中心孔42，第一转子中心孔42内设有与阀杆6配合的键槽，阀杆6与第一转子4之间通过平键62连接，当然阀杆6与第一转子4之间还可通过花键连接，已传递阀杆6的扭矩。阀杆6的底部通过法兰61与第二转子5固定连接，第二转子5的上端面设有与法兰61配合的法兰盘安装孔53，在法兰盘安装孔53内设有与法兰61连接的螺纹孔，法兰61在法兰盘安装孔53内通过螺栓与螺纹孔螺纹连接。

第一转子4靠近第一端盖2的一端开设有安装第一推力轴承23的第一推力轴承安装槽43，第一转子4与第一端盖2之间通过第一推力轴承23转动连接，第一推力轴承23用于限制第一转子4的轴向自由度。第二转子5靠近第二端盖3的一端开设有安装第二推力轴承33的第二推力轴承安装槽52，第二转子5与第二端盖3之间通过第二推力轴承33转动连接，第二推力轴承33用于限制第二转子5的轴向自由度。

在一些可选实施例中：参见图3和图4所示，本申请实施例提供了氢气纯化集成控制阀，该氢气纯化集成控制阀的密封件包括填充在第一端盖2与阀杆6之间、定子1与阀杆6之间的填料63，以及压紧填料63的填料压环64、蝶形弹簧65和填料压盖66。位于第一端盖2与阀杆6之间的密封件与位于定子1与阀杆6之间的密封件结构相同。位于第一端盖2与阀杆6之间的密封件用于防止上腔室22内的气体泄漏，位于定子1与阀杆6之间的密封件用于防止下腔室32内的气体泄漏。

本申请实施例以安装在第一端盖2与阀杆6之间的密封件为例进行说明，第一端盖2的第一端盖中心孔与阀杆6之间设有容纳填料63的环形间隙，在环形间隙内填充填料，在填料63的顶部设有压紧填料63的填料压环64，在填料压环64的顶部弹性支撑填料压环64的蝶形弹簧65，在蝶形弹簧65的顶部设有压紧蝶形弹簧65的填料压盖66，填料压盖66通过螺钉67与第一端盖2的顶部固定连接。当填料63磨损时，依靠蝶形弹簧65弹力对填料63预紧力进行自动补偿，确保填料63密封性能长时间有效。

在一些可选实施例中：参见图1、图7和图8所示，本申请实施例提供了氢气纯化集成控制阀，该氢气纯化集成控制阀的定子1的顶部设有与第一端盖2密封连接的第一筒体7，第一筒体7的两端分别通过密封圈与定子1和第一端盖2密封连接。定子1的底部设有与第二端盖3密封连接的第二筒体8，第二筒体8的两端分别通过密封圈与定子1和第二端盖3密封连接。第一筒体7和第二筒体8均为结构相同的圆形筒体结构。

在定子1的上、下端面均设有呈圆周排列的多个螺纹孔15，第一端盖2和第二端盖3均设有多个与螺纹孔15配合的通孔，第一端盖2和第二端盖3均与定子1通过螺栓9连接。第一端盖2与定子1通过螺栓9连接将第一筒体7夹持固定在第一端盖2与定子1之间；第二端盖3与定子1通过螺栓9连接将第二筒体8夹持固定在第二端盖3与定子1之间。

工作原理

本申请实施例提供了氢气纯化集成控制阀，由于本申请的氢气纯化集成控制阀设置了定子1，该定子1上设有贯穿其上、下端面且呈圆周排列的多个阀座孔11，在定子1的侧壁上还设有与各阀座孔11相通的定子通气孔12；端盖，该端盖包括位于定子1上方且与定子1形成上腔室22的第一端盖2，以及位于定子1下方且与定子1形成下腔室32的第二端盖3，第一端盖2上设有第一通气孔21，第二端盖3设有第二通气孔31；转子，该转子包括位于上腔室22内且将任意一个或多个阀座孔11与第一通气孔21接通或断开的第一转子4，以及位于下腔室32内且将任意一个或多个阀座孔11与第二通气孔31接通或断开的第二转子5。

因此，本申请的氢气纯化集成控制阀在定子1的上下两端分别设置了可旋转的第一转子4和第二转子5，第一转子4旋转运动时将任意一个或多个阀座孔11与第一通气孔21接通或断开，第二转子5旋转运动时将任意一个或多个阀座孔11与第二通气孔31接通或断开，以实现第一通气孔21和第二通气孔31分别与阀座孔11的接通或断开，以此来达到将多个单一控制阀集成到本申请一个集成控制阀上来控制多个气孔通道的开关。本申请不仅降低了设备制造成本，而且设备结构紧凑，占地面积大大缩小，可以实现设备成撬，大大降低了现场安装难度。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。