CN102840344A

CN102840344A - 基于减小气蚀损坏的蝶阀阀板

Info

Publication number: CN102840344A
Application number: CN2012102783168A
Authority: CN
Inventors: 崔宝玲; 尚照辉; 李征; 林哲; 石柯
Original assignee: Zhejiang Sci Tech University ZSTU
Current assignee: Zhejiang Sci Tech University ZSTU
Priority date: 2012-08-07
Filing date: 2012-08-07
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2032-08-07
Also published as: CN102840344B

Abstract

本发明公开了一种基于减小气蚀损坏的蝶阀阀板。刚性密封面的锥角α为45°<α<60°，阀板中部的装配孔以阀板中心位置偏向流体入口处，靠近流体入口一侧阀板为平板面，另一侧为导流锥面，平板面和导流锥面上均以半径为R₁、R₂、R₃，且按11∶19∶27的比例径向均匀分布的三组梳齿，每组梳齿均向中心位置倾斜，倾斜角ω为60°<ω<66°，梳齿是顶部带有圆弧的圆锥体，圆锥角为5°～7°，组与组间的梳齿交错等距布置。本发明具有单偏心蝶阀的功能，在关、开阀门中，阀板外周围不规则地从各个位置逐渐压紧橡胶阀座产生过盈量，达到密封比压，实现良好的密封性能。另外，流体经过阀板上的梳齿，降低阀门前后压差，降低阀门气蚀现象。

Description

基于减小气蚀损坏的蝶阀阀板

技术领域

本发明涉及一种蝶阀，尤其是涉及一种基于减小气蚀损坏的蝶阀阀板。

背景技术

蝶阀是一种结构简单的调节阀，同时也可用于低压管道介质的开关控制。适用于发生炉、煤气、天然气、液化石油气、城市煤气、冷热空气、化工冶炼和发电环保等工程系统中输送各种腐蚀性、非腐蚀性流体介质的管道上，用于调节和截断介质的流动，是最为广泛应用的流体控制元件之一。

伴随着近代工艺加工技术和材料工业的发展，蝶阀的应用已远远超出传统范围，几乎可以全部取代过去常用的闸阀、截止阀、旋塞阀和球阀而应用于工业的各个领域。所以，开发适用于高参数工况、能够长周期运行的蝶阀产品，已经成为阀门制造业和使用部门共同关注的问题。设计大口径蝶阀不仅需要解决使用材料的材质问题，而且需要精确了解阀门的水力特性，从而为阀门改进设计提供依据。

而应用于这种特殊环境中的元件，必须具有相应的抗破坏能力来避免流体对密封面的腐蚀和瞬时冲击破坏。在实际应用中，经常由于阀门开启或闭合时的液流冲击造成阀门密封部位极易损坏。另外，阀门一旦发生气蚀，就会降低阀门的承载能力，产生振动和噪音，造成零部件的破坏，影响阀门的正常运转。气蚀损坏常常发生在决定阀门主要性能的关键部位，如切断用阀门的关闭件，控制阀的节流阀瓣，有密封要求阀门的密封副等等。所以，研究阀门的气蚀现象已越来越受到重视。

因此，研究蝶阀阀体内部流动机理以及阀板部件的合理结构，以减小流体在蝶阀流道内部的局部能量损失和对阀板密封部位的冲刷破坏，提高蝶阀的效率和使用寿命。

发明内容

为了克服背景技术中蝶阀的不足，本发明的目的在于提供一种基于减小气蚀损坏的蝶阀阀板，从而起到一定程度的降低阀门气蚀，提高阀门使用寿命的作用。

本发明采用的技术方案是：

本发明包括阀板圆周边缘有刚性密封面，阀板中部开有阀杆装配孔；所述的刚性密封面的锥角α为45°<α<60°，阀板中部的装配孔以阀板中心位置偏向流体入口处，靠近流体入口一侧阀板为平板面，靠近流体出口一侧阀板为导流锥面，平板面和导流锥面上均以半径为R₁、R₂、R₃，且按11:19:27的比例径向均匀分布的三组梳齿，每组梳齿均向中心位置倾斜，倾斜角ω为60°<ω<66°，梳齿是顶部带有圆弧的圆锥体，圆锥角为5°～7°，组与组间的梳齿交错等距布置。

所述的组与组间的梳齿交错等距布置为7.2°～9°。

本发明具有的有益效果是：

本发明具有单偏心蝶阀的功能，阀门在关闭和开启阀门过程中，阀板外周围不规则地从各个位置逐渐压紧橡胶阀座产生过盈量，达到密封比压，实现良好的密封性能。另外，流体经过阀板上的梳齿结构作用，可有效降低阀门前后压差，主要目的是达到降低阀门气蚀现象产生的目的。

另外，由于阀板表面整体呈抛物线形状，并且阀板中心位于偏心位置，压紧阀座时受力均匀，不集中在一条直线上，因此不会造成橡胶阀座(垫圈)翻折或撕裂；在开启阀门过程中，阀板逐渐脱离阀座，阀板与阀座之间不存在垂直方向力的作用，从而大大减少了密封副之间的摩擦热，降低了磨损，减小了操作扭矩，因此降低了阀板启闭的能源消耗。

本发明可满足石油和化工等领域的需求。

附图说明

图1是蝶阀的结构示意图。

图2是图1的左视图。

图3是图2阀板的剖视图。

图4是图3的仰视图。

图5是图3的俯视图。

图6是图1中阀板的右视图。

图中：1、阀板启闭操纵机构，2、阀杆，3、阀体，4、垫圈，5、阀板， 6、梳齿，7、分流倒角，8、导流锥面，9、刚性密封面，10、阀杆装配孔，11、阀板装配螺纹孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1、图2所示，一种基于减小气蚀损坏的蝶阀阀板，包括阀板启闭操纵机构1，阀杆2，阀体3，垫圈4和阀板5阀板5上设有梳齿6。包括阀板圆周边缘有刚性密封面9，阀板中部开有阀杆装配孔：如图3、图4、图5、图6所示，所述的刚性密封面的锥角α为45°<α<60°，阀板中部的装配孔以阀板中心位置向流体入口处偏小，靠近流体入口一侧阀板为平板面，靠近流体出口一侧阀板为导流锥面8，平板面和导流锥面上均以半径为R₁、R₂、R₃，且按11:19:27的比例径向均匀分布的三组梳齿，每组梳齿均向中心位置倾斜，倾斜角ω为60°<ω<66°，梳齿是顶部带有圆弧的圆锥体，圆锥角为5°～7°，组与组间的梳齿交错等距布置。所述的组与组间的梳齿交错等距布置为7.2°～9°。

如图3、图4、图5、图6所示，本发明采用的阀板直径为300mm，厚度为112mm，采用刚性密封面9，密封面边缘锥角为α=60°，阀板中部的装配孔直径为35mm，其中心位置向流体入口处偏小，偏心距离为25mm；在靠近流体入口处采用平板面，阀杆装配孔与平板面的过渡区域采用大倒角结构，分流倒角7为R=50mm；阀杆装配孔上分布三个装配螺纹孔11，其径向间距为L₁=L₂=120mm；平板面上以半径为R₁=55mm、R₂=95mm、R₃=135mm径向均匀分布三组梳齿，半径为R₁的一组梳齿为24个，梳齿间距角为θ=15°，半径为R₂的一组梳齿为22个，梳齿间距角为θ=15°，半径为R₃的一组梳齿为20个，梳齿间距角为θ=15°，每组梳齿交错等距布置；靠近流体出口一侧阀板为导流锥面，以蝶板装配孔中心与锥面倾斜角相交处为基面，在该基面上以半径为R₁=55mm、R₂=95mm、R₃=135mm径向均匀分布三组梳齿，半径为R₁的一组梳齿为12个，梳齿间距角为θ=15°，半径为R₂的一组梳齿为18个，梳齿间距角为θ=15°，半径为R₃的一组梳齿为20个，梳齿间距角为θ=15°，每组梳齿交错等距布置；每组梳齿均向中心位置倾斜，倾斜角度为ω=66°，梳齿是顶部带有圆弧的圆锥体，高度一致，锥角为β=6°，阀板两面的梳齿6不能过长，当阀板转动时，以免与阀体内壁产生干涉。

如图1、图2、图3、图4所示，一种基于减小气蚀损坏的蝶阀阀板设计中包括阀板启闭操纵机构1、阀杆2、阀体3、垫圈4、阀板5、刚性密封面6、减压梳齿7、分流倒角8、导流锥面9、阀杆装配孔10、阀板装配螺纹孔11。阀杆下部与阀板之间从上到下依次设有三个螺纹孔。

一种基于减小气蚀损坏的蝶阀阀板设计是一种具有密封和分流减压功能的阀门，尤其是其本身具有的带梳齿的分流减压阀板结构是一种新型的节流减压和密封结构，分流减压的阀板结构与阀体密封配合。其中，阀板刚性密封边的锥角为α（45°<α<60°），分流减压阀板的板面一侧采用平板面和倒角为R（R=50mm）的过渡型结构，另一面采用锥体加梳齿6结构，各梳齿间以θ（10°<θ<15°）角均匀分布，梳齿与导流锥面的夹角为ω（60°<ω<66°），尺寸分别为R₁、R₂、R₃、L₁、L₂。阀的优点在于该阀板具有单偏心蝶阀的功能，阀门在关闭和开启阀门过程中，阀板外周围不规则地从各个位置逐渐压紧橡胶阀座产生过盈量，达到密封比压，实现良好的密封性能。另外，流体经过阀板上的梳齿结构作用，可有效降低阀门前后压差，主要目的是达到降低阀门气蚀现象产生的目的。

本发明旨在通过结合分流减压及抗气蚀原理和刚性密封结构解决现代阀门的一些缺点。充分利用分流减压结构的抗冲击破坏以及刚性密封结构的可靠性能，研制了新颖的分流减压阀板结构的蝶阀，研发了相应的阀板密封结构，提高了蝶阀的抗冲击破坏能力和使用寿命，适应多种特殊流体介质对蝶阀性能的需求。

本发明的工作过程如下：

1）通过阀板启闭操纵机构及其连接在阀杆下端的阀板，在开启阀门过程中，阀板逐渐脱离阀座，由于阀板与阀座之间不存在垂直方向力的作用，从而大大减少了密封副之间的摩擦热，降低了磨损，减小了操作扭矩，因此降低了阀板启闭的能源消耗。

2）当蝶阀一侧进口端流入流体介质时，通过阀板启闭操纵机构转动阀杆缓缓打开分流减压阀板，流体介质经侧壁带节流角度的分流减压面和分流梳齿，使流体介质到达阀板四周，形成第一次分流减压。

3）通过转动阀杆使分流减压阀板逐渐开启，分流减压阀板一侧流体介质又经导流锥面和分流梳齿，对流体介质形成第二次分流减压，然后流体介质流出阀门流道的出口端，即完成阀门的瞬间开启。

4）随着阀杆的继续转动，阀板转角变大，阀板侧壁分流减压梳齿的利用率逐渐增加，当阀板处于90°完全开启时，即流体介质经分流减压阀板分流减压的作用更加明显，使得高速高压流体对流道的冲蚀破坏作用大大降低，从而延长了阀门的使用寿命。

5）当阀板关闭时，由于阀板整体呈抛物线形状，压紧阀座时受力均匀，不集中在一条直线上，因此不会造成橡胶阀座(垫圈)翻折或撕裂；两侧的梳齿结构设计，使得阀门在闭合时阀板外周围不规则地从各个位置逐渐压紧橡胶阀座产生过盈量，达到密封比压，实现良好的密封性能。

本发明的分流减压阀板结构为实体，高温、高压、高速流体介质由阀板一侧流道流经阀板过程时，经带一定节流角度的分流倒角前端及梳齿后形成涡流第一次分流减压，并且流体介质流过阀板一侧进入另一侧时，通过导流锥面进入梳齿区再次形成涡流后起到第二次分流减压作用。至此，流体介质被多次的分流减压后，基本减缓并消除了流体介质在阀板开启和闭合瞬间对阀板的高速冲蚀破坏；两侧不对称的表面设计，加之流体介质的作用，使阀门在开启时更加方便，同时，两侧的梳齿结构设计，使得阀门在闭合时阀板外周围不规则地从各个位置逐渐压紧橡胶阀座产生过盈量，达到密封比压，实现良好的密封性能。因此，阀板表面的分流减压设计与阀板边缘的刚性密封面的配合形成的结构进一步增加了阀门的使用寿命，提高了其整体的性能，保证阀门的长时间持续使用。

Claims

1. 一种基于减小气蚀损坏的蝶阀阀板，包括阀板圆周边缘有刚性密封面，阀板中部开有阀杆装配孔；其特征在于：所述的刚性密封面的锥角α为45°<α<60°，阀板中部的装配孔以阀板中心位置偏向流体入口处，靠近流体入口一侧阀板为平板面，靠近流体出口一侧阀板为导流锥面，平板面和导流锥面上均以半径为R₁、R₂、R₃，且按11:19:27的比例径向均匀分布的三组梳齿，每组梳齿均向中心位置倾斜，倾斜角ω为60°<ω<66°，梳齿是顶部带有圆弧的圆锥体，圆锥角为5°～7°，组与组间的梳齿交错等距布置。

2. 根据权利要求1所述的一种基于减小气蚀损坏的蝶阀阀板，其特征在于：所述的组与组间的梳齿交错等距布置为7.2°～9°。