CN104197031B - 基于电刨式轴结构改进的多功能蝶板及其构成的蝶阀 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于电刨式轴结构改进的多功能蝶板及其构成的蝶阀。蝶板两侧均设有拱球形凸起，流体入口一侧的蝶板的拱球形凸起上设有用于分流减压的三道分流流道，流体出口一侧的蝶板的拱球形凸起上设有用于分流减压的四道分流流道，流体出口一侧的蝶板的拱球形凸起上设有用于蝶板径向安装的安装孔件。本发明基于标准法兰式软密封蝶阀传统蝶板结构进行的改进，可降低通过蝶板时流体的高流速，其上的分流流道起到分流减压，防止气蚀，防振降噪的作用；另外，在蝶阀关闭时，就可以增强阀体的密封性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种多功能蝶板及其构成的蝶阀，尤其是涉及一种基于电刨式轴结构改进的多功能蝶板及其构成的蝶阀。
背景技术
蝶阀又叫翻板阀，是一种结构简单的调节阀，可用于低压管道介质的开关控制，也可用于控制空气、水、蒸汽、各种腐蚀性介质、泥浆、油品、液态金属和放射性介质等各种类型流体的流动。在管道上主要起切断和节流作用。蝶阀启闭件是一个圆盘形的蝶板，在阀体内绕其自身的轴线旋转，从而达到启闭或调节的目的。
随着我国城市化进程的加快，自来水和煤气、天然气、石油化工等管道上的用阀量也在大幅攀升。另外，蝶阀的出口量也在逐年上升。蝶阀除了量的上升，技术含量也在大幅度上升。蝶阀具有结构简单、高度低、自重轻、启闭迅速、能做成特大通径等优点，需要时还可以用于调节流量，这是其它阀种无法比拟的。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，从而为阀门结构改进设计提供依据。
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，由于阀门开启或闭合时的液流冲击会造成阀门密封部位的极易损坏。因此，设计出一种能够适应不良环境下工作的多功能蝶阀就非常重要。从而降低阀门的振动、噪音、气蚀，减轻零部件的破坏，增强密封性能，延长阀门的正常运转寿命。
因此，研究蝶阀阀体内部流动机理以及蝶板的合理结构，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就显得非常重要。
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电刨式轴结构改进的多功能蝶板及其构成的蝶阀，能适应不良环境下工况，提高阀门使用寿命和稳定性的作用。
本发明采用的技术方案是：
一、一种基于电刨式轴结构改进的多功能蝶板：
蝶板两侧均设有拱球形凸起，流体入口一侧的蝶板的拱球形凸起上设有用于分流减压的三道分流流道，流体出口一侧的蝶板的拱球形凸起上设有用于分流减压的四道分流流道，流体出口一侧的蝶板的拱球形凸起上设有用于蝶板径向安装的安装孔件。
所述的流体出口一侧的蝶板拱球形凸起上从蝶板中心向外开有沿圆周均布的四个凹槽，各个凹槽的形状相同，四个凹槽在蝶板中心处相连通，四个凹槽将蝶板拱球形凸起分为四个的分割块，用于蝶板径向安装的安装孔件连接在四个分割块其中两个对称的分割块上。
所述的流体入口一侧的蝶板拱球形凸起上从蝶板中心向外开有沿圆周均布的三个凹槽，各个凹槽的形状相同，三个凹槽在蝶板中心处相连通，三个凹槽将蝶板拱球形凸起分为三个的分割块。
所述的各分割块两侧的壁面之间设有用于分流缓冲的突触。
所述的每个凹槽两侧的侧壁均为平面，每个凹槽的宽度由蝶板中心向外逐渐减小，每个凹槽的两侧侧壁之间的夹角为16～20°。
所述的蝶板中间厚度至少为0.0875倍的蝶板直径D。
所述的蝶板两侧的拱球形凸起的厚度h至多为0.12倍的蝶板直径D。
所述的四个凹槽口处所在的蝶板边缘的圆弧段（11）的长度至多为11/48的蝶板直径D。
二、一种基于电刨式轴结构改进的多功能蝶阀：
包括蝶板启闭操纵机构、上阀杆、下阀杆和阀体，蝶阀内的蝶板采用所述蝶板。
本发明具有的有益效果是：
本发明在蝶阀开、关的过程中，蝶板两侧分布的拱球形凸体可以降低通过蝶板时流体的高流速，拱球形凸起上均匀分布的流道起到分流减压，可有效降低阀门前后压差，从而不会增加流体通过时的阻力，防止气蚀，防振降噪。另外，由于拱球形凸起两侧均匀分布的流道数不同，即在流体进入一侧的流道分布数量少于流体出去一侧，在蝶阀关闭时，就可以增强O形密封圈的密封性能。
本发明可满足石油、化工和水利等领域的需求。
附图说明
图1是本发明蝶板流体出口一侧的结构示意图。
图2是本发明蝶板流体入口一侧的结构示意图。
图3是本发明蝶板流体出口一侧的主视图。
图4是图3的左视图。
图5是图3的俯视图。
图6是本发明蝶阀的结构示意图。
图7是图6的左视图。
图中：1、蝶板启闭操纵机构，2、双头螺柱，3、O形橡胶密封圈，4、上阀杆，5、平键，6、蝶板，7、内螺纹圆柱销，8、下阀杆，9、阀体，10、分流流道，11、圆弧段，12、安装孔件，D、蝶板直径，h、拱球形凸起的厚度。
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，本发明的蝶板包括：蝶板6两侧均设有拱球形凸起，流体入口一侧的蝶板6的拱球形凸起上设有用于分流减压的三道分流流道10，流体出口一侧的蝶板6的拱球形凸起上设有用于分流减压的四道分流流道10，流体出口一侧的蝶板6的拱球形凸起上设有用于蝶板径向安装的安装孔件。
如图1所示，流体出口一侧的蝶板6拱球形凸起上从蝶板6中心向外开有沿圆周均布的四个凹槽，各个凹槽的形状相同，四个凹槽在蝶板6中心处相连通形成四道分流流道10，四个凹槽将蝶板6拱球形凸起分为四个的分割块，用于蝶板径向安装的安装孔件连接在四个分割块其中两个对称的分割块上。
如图2所示，流体入口一侧的蝶板6拱球形凸起上从蝶板6中心向外开有沿圆周均布的三个凹槽，各个凹槽的形状相同，三个凹槽在蝶板6中心处相连通形成三道分流流道10，三个凹槽将蝶板6拱球形凸起分为三个的分割块。
各分割块两侧的壁面之间设有用于分流缓冲的突触。
每个凹槽6两侧的侧壁均为平面，每个凹槽的宽度由蝶板中心向外逐渐减小，每个凹槽的两侧侧壁之间的夹角为16～20°，每个凹槽6两侧的侧壁的长度相等均为蝶板直径D的1/3。
蝶板6中间厚度至少为0.0875倍的蝶板直径D。
蝶板6两侧的拱球形凸起的厚度h至多为0.12倍的蝶板直径D，如图4所示。
四个凹槽口处所在的蝶板6边缘的圆弧段11的长度至多为11/48的蝶板直径D。
本发明的蝶板实施例如图3～图5所示：
流体出口一侧的蝶板6上，每个凹槽的两侧侧壁之间的夹角为18°，如图3所示，每个凹槽6两侧的侧壁的长度相等均为蝶板直径D的1/3。蝶板6中间厚度为0.0875倍的蝶板直径D，蝶板6两侧的拱球形凸起的厚度h为0.12倍的蝶板直径D，四个凹槽口处所在的蝶板6边缘的圆弧段11的长度为11/48的蝶板直径D。
本发明的蝶板两侧拱球形凸起的分流流道是在该近似直角梯形结构的基础上，通过三维绘图软件自动相切约束命令，将拱球形凸起中心切除并倒圆角后形成的。
蝶板两侧拱球形凸起上的分流流道是均匀分布的，在流体入口一侧与蝶板安装轴线垂直的轴线上开始，以120°角为间距，均匀分布的，共三个；在流体出口一侧是在蝶板安装轴线左右45°的中心线上均匀分布的，共四个。
如图6、图7所示，本发明的多功能蝶阀，包括蝶板启闭操纵机构1、上阀杆4、下阀杆8和阀体9，其内的蝶板采用所述蝶板6。蝶阀的阀体9上端为蝶板启闭操纵机构1，蝶板启闭操纵机构1通过双头螺柱2固定，阀体9上部的上阀杆4通过平键5轴向连接到安装孔件的孔上，上阀杆4通过O形橡胶密封圈3密封安装，阀体9下部的下阀杆8通过内螺纹圆柱销7轴向连接到安装孔件的孔上，形成整体的多功能蝶阀结构。
如图1和图2为该多功能蝶阀蝶板的三维图，该蝶板的直径取的是标准法兰式软密封蝶阀蝶板的直径2400mm。由于该蝶板的设计可以完全在三维绘图软件上进行，且没有特别复杂难以加工的结构，本发明可完全可以利用当前先进的3D打印技术进行生产加工。
本发明的工作原理和工作过程如下：
1）在蝶阀阀体圆柱形通道内，通过蝶板启闭操纵机构及其连接在上下阀杆间的多功能蝶板绕着轴线旋转，旋转角度为0°~90°之间，旋转到90°时，阀门则处于全开状态。在蝶阀开启的过程中，蝶板会逐渐脱离阀座，由于蝶板与阀座之间没有垂直方向的力的作用，从而大大减小了密封副之间的摩擦热，降低了磨损，减少了操作扭矩，因此降低了阀板启闭所需的能量。
2）当流体从蝶阀进口一侧流入时，通过蝶板启闭操纵机构转动上下阀杆打开该多功能蝶板，流体会通过蝶板两侧的拱球形凸起及拱球形凸起上的分流流道，该球形凸起可以降低流体射流的高速度，球形凸起两侧的分流流道可以分流减压。
通过两侧分流流道的分割块可以使得蝶阀能自密封，由于两侧的分流流道数不等，所以最终形成的分割块所受重力不同，当蝶阀启闭机构失效时，在重力的作用下会自动压紧达到自密封效果。
3)随着蝶阀上下阀杆的转动，蝶板转角增大，蝶板两侧的拱球形凸起上的分流流道的利用率也将增加，当蝶板处于90°全开时，将达到一种稳定的分流减压降低流体通过蝶板时流速的作用。
4）当蝶板关闭时，由于蝶板两侧拱球形凸起上分流流道数量的不同，压紧阀座会增加阀门的密封性能，且在外部作用力失效时，仍然能够够保持密封性能。
本发明的电刨式轴结构改进的蝶阀蝶板，当流体介质由阀板一侧流道流经蝶阀时，蝶板两侧拱球形凸起以及两侧拱球形凸起上分布数量不同的分流流道会起到减速和分流减压的作用，而且这种减速和分流减压作用在蝶阀的整个工作过程中都会存在。基本减缓并消除了流体流过蝶阀时对蝶阀蝶板和管道的高速冲击磨损。当蝶阀完全关闭时，会有效增强蝶阀的密封性能。因此，这种带有拱球形凸起及分流流道的蝶板，进一步增加了蝶阀的使用寿命，提高了其整体的性能，保证蝶阀的长时间持续使用。
Claims (9)
1.一种基于电刨式轴结构改进的多功能蝶板，其特征在于：蝶板（6）两侧均设有拱球形凸起，流体入口一侧的蝶板（6）的拱球形凸起上设有用于分流减压的三道分流流道，流体出口一侧的蝶板（6）的拱球形凸起上设有用于分流减压的四道分流流道，流体出口一侧的蝶板（6）的拱球形凸起上设有用于蝶板径向安装的安装孔件。
2.根据权利要求1所述的一种基于电刨式轴结构改进的多功能蝶板，其特征在于：所述的流体出口一侧的蝶板（6）拱球形凸起上从蝶板（6）中心向外开有沿圆周均布的四个凹槽，各个凹槽的形状相同，四个凹槽在蝶板（6）中心处相连通，四个凹槽将蝶板（6）拱球形凸起分为四个的分割块，用于蝶板径向安装的安装孔件连接在四个分割块其中两个对称的分割块上。
3.根据权利要求1所述的一种基于电刨式轴结构改进的多功能蝶板，其特征在于：所述的流体入口一侧的蝶板（6）拱球形凸起上从蝶板（6）中心向外开有沿圆周均布的三个凹槽，各个凹槽的形状相同，三个凹槽在蝶板（6）中心处相连通，三个凹槽将蝶板（6）拱球形凸起分为三个的分割块。
4.根据权利要求2～3任一所述的一种基于电刨式轴结构改进的多功能蝶板，其特征在于：所述的各分割块两侧的壁面之间设有用于分流缓冲的突触。
5.根据权利要求2～3任一所述的一种基于电刨式轴结构改进的多功能蝶板，其特征在于：所述的每个凹槽两侧的侧壁均为平面，每个凹槽的宽度由蝶板中心向外逐渐减小，每个凹槽的两侧侧壁之间的夹角为16～20°。
6.根据权利要求1～3任一所述的一种基于电刨式轴结构改进的多功能蝶板，其特征在于：所述的蝶板（6）中间厚度至少为0.0875倍的蝶板直径。
7.根据权利要求1～3任一所述的一种基于电刨式轴结构改进的多功能蝶板，其特征在于：所述的蝶板（6）两侧的拱球形凸起的厚度h至多为0.12倍的蝶板直径。
8.根据权利要求2所述的一种基于电刨式轴结构改进的多功能蝶板，其特征在于：所述的四个凹槽口处所在的蝶板（6）边缘的圆弧段（11）的长度至多为11/48的蝶板直径。
9.一种基于电刨式轴结构改进的多功能蝶阀，包括蝶板启闭操纵机构（1）、上阀杆（4）、下阀杆（8）和阀体（9），其特征在于：蝶阀内的蝶板采用权利要求1～8任一所述蝶板（6）。
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