在一种公知的装置中，换向阀被安装于主流体回路中，在该回路 中，流体通过泵被泵送。流体环绕主流通回路的流动方向不变。换向 阀被用于将主流体回路的流体换向到次级流体回路的一端，其中次级 流体回路通过印染设备。在次级流体回路的端部，换向阀收集流体并 使流体返回主回路。通过调整换向阀，流体沿次级回路的流动方向可 被改变。对于印染设备的工作，需要次级回路流动的换向。流体在某 些情况下可以是液体，而在另外一些情况下可以是空气，例如在印染 设备中进行干燥操作时就要求流体是空气。
公知的换向阀被设置于印染设备之容器的下部。它包括一垂直管， 该垂直管具有一入口和一可连接到主回路上的出口，并且该垂直管沿 管的周边间隔90°分布。在该管内，有一L形的阀件，该阀件具有一垂 直支管和一水平支管，其中垂直支管与外管之中心垂直轴线对中，水 平支管可在水平面上通过沿贯穿垂直支管的中心轴旋转阀件而转动。 这样，就可使水平支管在入口和连接到主回路上的出口之间移动。垂 直支管的顶部被连接到次级回路的一端上，而形成在阀件和管之间的 环形空间被连接到次级回路的另一端上。由于具有这种设置，使得当 沿主回路流动的流体流动方向保持恒定时，沿次级回路流动的流体流 动方向可通过L形的阀件沿垂直轴线的转动而被改变，以使水平支管在 与管壁上的入口流体连通的位置和与管壁上的出口流体连通的位置之 间移动。
这种设置的一个缺陷在于：当在阀件的两个工作位置之间移动时 流体可通过从入口直接流向换向阀的出口而给次级回路设分路。当阀 件位于该中间位置时，流体流与次级回路分路的事实使得主回路中泵 的输出压力降低，并使驱动泵的马达电流升高至最大。马达的电流与 流速成反比而不是成正比。尽管对应于阀件的移动产生流速的变化， 但还是不能提供精确控制所需的线性比例。
该设置的另一缺陷在于：不能利用换向阀将次级流通回路与主流 通回路隔离。这样，就不能隔离印染容器中纱线或其它织物的载荷。 从而当完成对纱线或织物的处理时，很难调换织物。
在主流通回路中包括蝶形阀，并且将出于该目的的应用与其提供 印染容器中载荷的隔离能力结合，这些都是公知的常识。
但是，尤其是对较大体积的蝶形阀来说，当阀要被打开时，极高 的流速会使其保持关闭，从关闭位置打开蝶形阀所需的扭矩也可能非 常大。一旦蝶形阀部分打开，它就会随着流动的流体误推动蝶形阀而 被突然完全打开。反之，当蝶形阀接近关闭位置时会突然关闭。由于 所需控制蝶形阀部件位置之可变的扭矩，使得高精确度的流动控制难 以实现。
在现有技术的装置中试图控制流量所遇到的问题常常归咎于不精 确的流量计，实际上这些问题可能是由于用于该装置中的蝶形阀的不 稳定性造成的。
在公知的换向阀设置于印染设备的底部的情形下，因此用于控制 换向阀的轴设置于阀之下并沿其垂直中心轴垂直向上延伸至阀内，并 于阀件的垂直支管啮合。因此，轴与换向阀通常设置于靠近地面的水 平处。这种低的水平高度使得检修困难以及部件可能被管道和阀所挡 住，而这些部件是热的，操作人员根本不想去碰它们。此外，轴与换 向阀可被印染设备的泄漏腐蚀。检修的困难通常意味着忽视了换向阀 的维护。
也可以使用水平轴而不是垂直轴对阀件施加扭矩，但这就具有复 杂的结构，而复杂的结构又会增加体积和成本。印染设备的容器一般 支承在三个或更多的支腿上，这些支腿被焊接在容器上。这样就就会 使容器距离地面水平有一定距离，从而使换向阀及其驱动轴可设置于 容器下。但是，当充满液体和载有纱线或其它织物材料时容器的重量 很大，这样就会在将容器连接到支腿上的焊缝相对小的面积上作用一 相当大的应力。分解的化合物可部分蒸发并产生对焊缝的化学作用。 在设备运行过程中产生的振动及温度的反复波动也可对焊缝的应力腐 蚀断裂产生作用，而焊缝的断裂很难修复或不可能修复。

本发明的目的是提供一种消除现有技术上述缺点的换向阀，这种 换向阀的阀件受力小，能精确定位，并且在相对管道系统定位驱动装 置方面给设计者更大的自由度。
为实现本发明的上述目的，本发明提供了一种换向阀，用于使进 入设备的流体流换向，所说的换向阀包括：一阀体，该阀体具有一从 入口向出口延伸的膛孔；多个设置于膛孔壁上的口；一阀件，设置于 所说的膛孔内，并且可转动以变换与所说膛孔的入口流体连通的口和 与所说膛孔的出口流体连通的口；被阀件隔开的所说膛孔之入口腔室 和出口腔室沿所说膛孔的轴线重叠，其特征在于还包括一个驱动装置， 设置成作用在阀件的周边上，从而使其产生圆周转动。
膛孔之入口与膛孔之出口可被用于将换向阀连接到主流通回路 上。这些口可被连接到次级流通回路的端部上，这样的阀件可以旋转 以沿次级流通回路使流动方向逆转。在第一旋转位置，膛孔之入口可 通过一个或多个口与次级回路的第一端流体连通，而膛孔之出口可通 过一个或多个口与次级回路的第二端流体连通。在第二旋转位置，膛 孔之入口可通过一个或多个口与次级回路的第二端流体连通，而膛孔 之出口可通过一个或多个口与次级回路的第二端流体连通。
取代利用中心轴的轴转动阀件，本发明提供一种驱动装置，该装 置作用于阀件的周边以产生旋转。由于驱动装置作用于阀件的周边， 所以，所需转动和定位阀件的力减小。而且换向阀具有如下的结构： 流过阀的流体不会对阀件施加一个非常大的切向力，该切向力可被驱 动装置抵消掉。这样，就可能提供阀件的精确定位。
阀件的周边传动而不是中央传动在相对管道系统定位驱动装置方 面给设计者更大的自由度，而管道系统在使用时位于阀件的附近。
有许多驱动装置可被采用。例如，在一个实施例中，驱动装置包 括一传动机构，该传动机构沿膛孔的切线方向延伸，并且支承着一个 驱动部件，该驱动部件向里凸入膛孔内，并进入阀件周边的孔内。
在另一实施例中，驱动装置包括一沿膛孔之切线方向延伸的齿条， 该齿条与设置于阀件周边上的齿轮齿啮合。
设置一组口，用于与膛孔之入口流体连通，而且阀件的转动将在 这些口之间切换，以使膛孔之入口与次级流通回路的不同端流体连通。 类似地，可设置第二组口，这些口用于与膛孔之出口流体连通，而且 阀件的转动将在这些口之间切换以使孔之出口与次级回路的不同端流 体连通。
在又一实施例中，阀件可在(i)第一位置与(ii)第二位置之间 转动，其中在(i)第一位置上，第一或多个口与膛孔之入口流体连通， 而第二口或多个口与膛孔之出口流体连通；在(ii)第二位置上，第 一口与膛孔之出口流体连通，第二口与膛孔之入口流连通。因为各个 口对阀件的圆周旋转作出反应，以在与膛孔之入口流体连通和与膛孔 之出口流体连通之间切换，因此这是一种更经济的设置，各个口具有 与入口/出口相同的作用，从而使这种设置具有双重功能。
在最佳实施例中，阀件具有一个或更多的第一通道和一个或更多 的第二通道，其中第一通道起始于阀件的上游端，终止于一个或更多 径向向外对立的第一孔，第二通道起始于阀件的下游端，终止于一个 或更多向外对立的第二孔。
第一和第二孔最好设置于阀件的一个公共周边上。
在最佳实施例中，阀件包括一管和一内隔板，其中通过管壁设置 有第一和第二孔；在管内内隔板限定第一和第二通道。
根据阀件相对孔的长度，第一和第二通道可分别包括所有或一些 孔之入口和出口腔室。
内隔板可包括多个板，这些板沿阀件的纵向延伸并且隔离第一和 第二通道。
阀件最好具有一中间位置，在该中间位置上，阀件关闭所有的口。 因为该中间位置可使主流通回路与次级流通回路隔离，所以这种中间 位置是必须的，例如由安装在次级流通回路中的印染设备处理的纱线 或其它织物材料在其被处理后可被更换。
附图说明
下面参照附图说明本发明的一个非限制性实施例，附图中：
图1为根据本发明的换向阀的立体图，在该图中换向阀被安装在印 染设备上，而且印染设备仅被部分示出并被剖开；
图2为一与图1相似的视图，但示出了整个装置的更多部分，此时 设置了被称为外流(从里向外流动)的次级流通回路；
图3为一与图2相似的视图，此时，设置了被称为内流(从外向内 流动)的次级流通回路；
图4示出了图1之换向阀的装配顺序；
图5A和5B分别为换向阀在外流过程中运行的剖视图和立体图；
图6A和6B分别为换向阀在内流过程中运行的剖视图和立体图。

首先参看图1所示的整个装置，印染设备包括一垂直的圆筒形容器 1，该容器1被一管形支柱2支承在坚固的底板3上。由于支柱2为容器提 供了坚固的支承，所以不必设置用于现有技术中的固定支腿来支承容 器。
根据本发明的换向阀4沿支柱2的直径方向从一侧贯穿到另一侧， 从而使阀4的两端易于从外部触及。
换向阀4具有一顶口5，该顶口5与印染设备的导管6连通。导管6 沿向上的方向从顶口5的矩形变换为支座7的环形。
换向阀4具有两个侧口8(在图1中仅有一个侧口可见)。
换向阀4具有两个工作位置，而且通过操纵和控制驱动装置9而实 现在这两个工作位置之间的转动。
换向阀4的端部被连接到主流通回路上，流体可通过一马达驱动的 泵沿主流通回路被泵送。箭头P表示主流动回路的方向。该流动方向不 会改变。换向阀4被用来将主流通回路的流体转换到次级流通回路，并 用于容纳来自次级流通回路的流体，以使其返回到主流通回路。
在图1中，左手侧的箭头A表示出当换向阀4被旋转至第一工作位置 时，沿次级流通回路的第一种流动方式。从图中可看出，流体从顶口5 排出并从导管6的顶部流出，进入次级流通回路。接下来，通过次级流 通回路的流体进入侧口8，以返回主流通回路。
图1的右手侧有一箭头B，该箭头B表示出当换向阀被旋转到其另一 工作位置时，沿次级流通回路流动的第二种方式，该流动方式与第一 种流动方式方向相反。在第二种方式下，流体通过从侧口8排出而进入 次级流通回路。通过向下流入导管6并进入顶口5而使其返回到主流通 回路中。
当然，次级流通回路的第一和第二种流动方式不会象图1所示那样 同时存在。图1仅示出了两种流动方式，以试图说明通过在两个工作位 置之间转动换向阀4会达到什么效果。
换向阀4还有一可转动地介于其两个工作位置间的中间位置。在该 中间位置，顶口5和侧口8被关闭，以使次级流通回路与主流通回路隔 离。这就使容器1上的负载改变或在负载上完成其它工序。
图1仅是一个示意图，细节如图2和3所示，图2和3所示的装置包括 印染设备和换向阀。
在图2和3中，示出了一个托架10，该托架10安装在支座7上，并且 承受一纱线轴11形式的载荷，其中纱线轴11设置于多孔管上。
在图2所示的次级流通回路之第一流动方式中，流体向上通过导管 6进入多孔管，径向向外通过纱线轴，然后向下通过邻近容器1之侧壁 的托架10的外表面，向下进入存在于支柱2与导管6之间的环形通道， 通过两个侧口8返回主流通回路。这可被称为外流。
在图2中，主流通回路中的流动方向的箭头P标出了字母，但图2 中的所有其它箭头没有标出字母，因为这样的箭头太多了。所有其它 的箭头表示以第一方式沿次级流通回路的流动。
为使次级流通回路中的流动方向换向，以从图2所示的第一方式移 动到图3所示的第二方式，换向阀4被旋转到其另一工作位置。图示的 实施例中，包括90°的转动。  
对于图3所示的沿次级流通回路的第二流动方式，流体通过侧口8 离开主流通回路，并垂直向上通过导管6与支柱2之间的环形通道。接 着，流体通过托架10的外表面周边向上流动并径向向里通过各个线轴 11上的纱线。于是，流体被位于线轴11之中心处的多孔管收集。流体 向下流入多孔管中空的内部并被收集在一起，然后通过支座7的中心向 下流入导管6，通过顶口5返回主流通回路。
为简明起见，在图3中仅主流通回路的箭头P标出了字母。所有其 它的、未标出字母的箭头表示以第二方式沿次级流通回路的流动。
出于流体从各个线轴11的外部径向向里朝其芯部流动的事实，图3 所示的流动为外流。
图4示出了用于制造换向阀4之图示的实施例的步骤(i)-(v)。 完整的换向阀如图4(v)所示。
换向阀4包括一管13形的阀体，管13有一圆柱形的孔14。法兰15 被连接到管13的两端，以使换向阀4能够连接到主流通回路的管道系统 中，从而使换向阀接合到主流通回路中。
顶口5设置于管13的顶部，而侧口8设置于管的侧面。
可转动的阀件包括一管16，该管16具有一圆柱形的外表面17和一 圆柱形的内表面膛孔18。外表面17可滑动地支承在管13的膛孔14上， 以允许阀件在阀体内转动。
管16具有一顶部矩形孔和一底部矩形孔19，它们的尺寸与顶口5 的尺寸相同。它还具有两个矩形的侧孔20，每个侧孔20都具有与侧口8 相同的尺寸。孔19、20等角度间隔地分布在管16上，因此彼此间隔90°。
可转动的阀件除管16外还包括一内隔板21，该隔板21将孔14、18 分隔为一上游腔室22和一下游腔室23，其中上游腔室22起始于上游的 换向阀入口端，终止于孔19；而下游腔室23起始于孔20终止于下游的 换向阀出口端。
两个腔室22、23沿其整个长度彼此重叠并且与阀件本身具有相同 的长度。
上游腔室22沿流动方向可分成两个部分，以形成通向孔19的分开 的通道。下游腔室23从孔20开始分为两个通道，当其到达下游的换向 阀出口端时，这两个通道连接在一起。
由于腔室22、23的重叠，使得孔19、20被设置于一管16的公共周 边上。因此，顶口5和侧口8也设置于管13的公共周边上。这种便利的 设置意味着换向阀在纵向上十分紧凑。
内隔板21利用四个纵向的板24沿圆周方向分隔腔室22、23。端板 25被用来完成上游腔室22与下游腔室23的隔离。
在如图4(i)所示的板24、25被焊接在一起以形成图4(ii)所示 的内隔板21后，装配好的内隔板21被纵向滑入管16的孔18内并被焊接 到其上，以形成阀件。接着，装配好的阀件纵向滑入管13的孔14内， 从而使阀件的圆柱形外表面17可转动并可滑动地支承在膛孔14上。最 后得到的换向阀(不包括驱动装置)如图4(v)所示。
阀件16、21的转动可通过在阀件的外圆周上沿切线方向作用一个 切向力实现，而不是利用现有技术中传统的中心轴对阀件的中心轴施 加一个转矩。
转动阀件的驱动装置可被设置于换向阀的任意纵向位置。但是， 如图1-3所示，将驱动装置9设置于印染设备之外，具体地说，设置于 换向阀一端的支柱2的外部是方便的。一气动的活塞和液压缸装置91 支承着一径向向里延伸的插塞92(可从图1-3中看到)，该插塞92被 装置91的活塞或活塞的杆状延长部分所支承。插塞92凸入管16的一孔 内。从而，当装置91在一活动范围内往复移动时，插塞92能够将一定 范围内的转动传给阀件16、21。该设置是这样的，使阀件可在图5和6 所示的工作位置之间旋转，图5和6所示的工作位置相互是可转动地间 隔90°。
支承插塞92的装置91之活塞或者活塞的杆状延长部分需要通过一 O形圈或类似的密封件，目的是防止流体从主流通回路泄漏。安装插塞 92的管16上的孔可以是椭圆形，或其它特定的形状，目的是当插塞92 作线性往复移动以产生阀件的转动时，孔可适应插塞92相对孔的转动。 其意图是在阀件的所有转动位置上，插塞92与管16上的孔之间仅有很 小的间隙或者没有间隙，从而能够实现阀件的精确转动定位及在任何 所选转动位置上的精确固定。
图5A和5B示出了用于在次级流通回路中产生外流的阀件之第一工 作位置，其中在次级流通回路中产生的外流如图2所示。在主流通回路 中，空气被一吹风机送入，并在达到换向阀之前被加热。在空气返回 主流通回路之前，当其通过次级流通回路并以外流方式流经线轴时， 空气被润湿，在主流通回路中空气被冷却并被干燥。接着，空气继续 循环。
为移离图5A和5B所示的第一工作位置，驱动装置9工作，以适当地 伸长或缩回，从而线性移动插塞92以产生阀件16、21的转动，并使阀 件16、21从图5A所示的位置转动90°到达图6A所示的位置。这样，孔19 与20之间的圆周区域就会经过一个位置，在该位置上它关闭了所有的 顶口5和侧口8。在阀件的这个中间位置上，沿主流通回路和次级流通 回路的流动停止。由于内隔板21截断了从换向阀的入口到出口的直接 流动，因此，不会存在任何不希望有的而且会产生不良的影响的次级 流通回路的旁通，在现有技术中证明这种不良的影响是主流通回路中 泵的输出压力的降低使驱动泵的马达之电流上升至最大值。
通过该中间位置后，转动90°的最终部分将阀件移动到如图6A所示 的第二工作位置上。在该工作位置上，换向阀布置成可在次级流通回 路中产生内流，如图3所示。
通过再次起动驱动装置9而使换向阀可从第二工作位置返回到第 一工作位置。这样，驱动装置的反复往复移动可被用于在两个工作位 置之间反复移动换向阀，每次反复移动都要经过所有的口5、8被关闭 的中间位置。还有许多实现阀件所需转动的可能方式，并且在这些可 能的方式下切向力作用于阀件的圆周而不是作用于阀件的中心轴上。 例如，可用齿轮齿条传动装置替代凸入管16之孔的插塞92，在齿轮齿 条传动装置中，沿管16的圆柱形外表面17的圆周部分设置齿轮的齿， 而且这些齿被齿条所驱动，其中齿条作为活塞和液压缸装置91的往复 移动的活塞之延长部分而设置。
在阀件的所有转动位置上，流体(气体或液体)不会与阀件相互 作用以产生大的或可变的旋转力作用于阀件上，这些作用力必须通过 驱动装置9来限制。实际上，驱动装置9施加的相对小的力能够在阀件 转动的整个范围内精确提供阀件所需的旋转力。驱动装置9提供的较小 的力是足够的，因为该力作用于距阀件的中心轴最大距离处上而不是 象现有技术那样直接作用于中心轴上。
在图1-3中，为简明起见，没有表示出容器1的顶部，容器1的顶 部用于封闭容器。当阀件位于中间位置上并且次级流通回路与主流通 回路隔离时，可打开容器1，并将托架10及线轴11取出。接着，将带有 另外线轴11的新托架10插入容器1，关闭容器并将阀件动移动到工作位 置，从而使处理工艺重新开始。
因为只有唯一一个顶口5，但却存在两个侧口8，所以每个侧口8 都仅具有顶口5一半的尺寸，即即使纵向长度相同，每个侧口8也仅具 有顶口5圆周宽度的一半。这样，由顶口5在次级流通回路的一端形成 的横截面积与在次级流通回路之另一端由两个侧口8形成的横截面积 相等。
当阀件处于其中间位置时，线轴11的载荷与主回路隔离，从而使 主回路的主循环泵被用于辅助功能，例如通过未示出的辅助管道在工 作过程的开始用液体充填容器1，或在工作过程的结尾清空容器1的液 体。
通过从位于中央的中间位置向位于阀件转动极限位置上的两个工 作位置渐进的移动，使操作人员可在中间位置和一个最大工作位置之 间选择特定的转动位置，以提供具体所需的流速，所需的流速低于全 流速。当被处理的材料例如线轴11上的纱线在特性上(例如渗透性) 变化时，就需要选择特定的流速来适应材料的特性。
这样，操作人员就可以在零流速与最大流速之间沿次级流通回路 两个方向选择任一流速，其中零流速是由中间位置提供的，最大流速 是由阀件两个充分旋转的工作位置提供的。已经发现转动阀件所需的 扭矩在阀件旋转位置的整个范围内基本保持恒定。该基本恒定的扭矩 可由一基本恒定的切向输出动力来提供，该恒定的切向力是通过启动 驱动装置9产生的。
为在阀体的管13内形成阀件16、21的平滑、摩擦小的旋转，阀件 可沿其圆柱形外表面17被摩擦小的材料制成的套筒支承。或者，以任 何适合的方式被可转动地在内部支承。
驱动装置9可被设置于阀体之上，而不是设置于阀体之下，如图所 示。驱动装置9可设置有一锁定机构，用于固定阀件的中间旋转位置。 例如，可用一传动机构将锁销插入活塞及液压缸装置91的活塞中，以 防止进一步的移动，直到锁销被取下。
阀件之圆柱形的外表面17与阀体的圆柱形孔14之间经常存在不严 密的密封。这样，就会有少量的流体从上游的换向阀入口端直接泄漏 到下游的换向阀出口端。而且，当阀件位于中间位置以关闭顶口5和侧 口8时，在主回路与次级回路之间也会存在少量的泄漏。因此，在取下 和替换容器上的负载之前，需要将容器1排干或使容器1减压。在这些 情况下，换向阀仅限于提供换向功能，但不具有密封或隔离作用。