CN111156340A - 一种智能化陶瓷旋转阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及管道领域，尤其涉及一种智能化陶瓷旋转阀，包括阀体、衬套及动力机构，衬套为陶瓷衬套，衬套包括旋转衬套和固定衬套，旋转衬套、固定衬套的内腔贯通形成输送管腔；在旋转衬套与动力结构传动连接；旋转衬套内壁上安装有助推杆及清铲叶片，助推杆沿轴向设置于旋转衬套内壁，清铲叶片一侧安装在助推杆上、另一侧设有清铲坡面并与旋转衬套内壁贴触，可及时铲除管壁堵塞物持续防堵；在阀体上设置有信息采集模块，信息采集模块与控制单元的输入端连接，控制单元的输出端分别与输出终端设备、云服务平台连接，控制单元将采集信息分析整理，实时获取各阀体运行状态并以企业为单位收集上云，为企业提供云端数据共享及增值服务，实现系统智能化。

Description

一种智能化陶瓷旋转阀

技术领域

本发明涉及管道设备技术领域，尤其涉及一种智能化陶瓷旋转阀。

背景技术

输送介质的输送管在拐弯处、斜管处以及连接处管内容易集聚输送介质，产生堵塞。具体的：输送介质为粉剂时，粉剂受潮容易结块，尤其遇到阴雨天气，结块的粉剂粘附在管内壁上造成堵塞；输送介质为浆液时，会发生结晶结胶结巴现象，比如在浓度、温度影响下浆液自身发生结晶；受温度等影响浆液内部分子相互组合反应形成大分子产生胶质团，比如化工厂酸碱性混合反应后的上百种混合物，极易发生结胶现象；另外对于尤酸碱性强的腐蚀性浆液，其酸碱性越强浆液越容易发生结巴从而造成管道堵塞。当出现管道内出现粉剂结块、或者浆液结晶结胶结巴现象造成管道堵塞时，目前主要使用锤子用力敲击管壁外将堵塞物体震碎达到疏通的效果，堵塞严重时甚至将管壁割开对管道内壁的堵塞物体进行清理，操作费时费力，对输送管道造成极大的损伤，导致输送管道寿命短，更换频率高，输送成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能化陶瓷旋转阀，以解决现有技术中管道内出现粉剂结块、或者浆液结晶结胶结巴现象造成管道堵塞的问题，该智能化陶瓷旋转阀结构新颖，能够及时铲除刮除管壁上浆料及粉料的结疤、结晶以及结胶等堵塞物，持续防堵，并且能够实时获取各阀体运行状态并以企业为单位收集上云，为企业提供云端数据共享及增值服务，实现系统智能化。

为了解决上述问题，本发明所涉及的一种智能化陶瓷旋转阀采用以下技术方案：

一种智能化陶瓷旋转阀，包括阀体、安装于阀体内的衬套以及动力机构，所述衬套为陶瓷衬套，衬套包括中间的旋转衬套和同轴设置于旋转衬套两端的固定衬套，旋转衬套、固定衬套的内腔相互贯通形成输送管腔，两个固定衬套分别位于输送管腔的迎料端、送料端；在旋转衬套外套固有传动齿环，传动齿环与动力结构传动连接，可使旋转衬套相对于固定衬套发生转动；所述旋转衬套内壁上安装有清铲组件，所述清铲组件包括助推杆以及清铲叶片，所述助推杆沿轴向设置于旋转衬套的内壁，所述清铲叶片为朝向中心轴弯曲的弧形叶片，并且清铲叶片的一侧安装在助推杆上，清铲叶片的另一侧设置有清铲坡面，清铲坡面的末端与旋转衬套内壁贴触。

优选的，上述的阀体包括两个对称扣装的主壳体，使阀体内分别形成中轴线相互平行的阀管和阀腔，在两个主壳体的中间夹设有中间壳体，使阀管的管壁留有环形间隙，阀管与阀腔通过环形间隙相互连通；所述衬套套装于阀管内，使套装在旋转衬套外的传动齿环设置于环形间隙中，在阀腔中安装有与传动齿环相互啮合的动力输出齿轮。

优选的，上述的固定衬套的一端设有台阶孔，旋转衬套的端面压触于台阶孔的端面处，旋转衬套的侧壁压触于台阶孔的立面处。

优选的，上述的动力机构包括电机及减速机，所述减速机的输出轴与动力输出齿轮的轮轴连接，电机转动从而带动传动齿环、旋转衬套转动。

优选的，上述的电机与控制单元电连接，所述电机与控制单元连接，控制单元在电机持续工作/休息设定时间后输出关停/开启信号至电机；所述阀体上还设置有信息采集模块，信息采集模块的输出端与所述控制单元的输入端连接，控制单元的输出端分别与输出终端设备、云服务平台连接。

优选的，上述的动力机构包括转杆和手动摇柄，转杆的内端与动力输出齿轮的轮轴连接，手动摇柄转动从而带动传动齿环、旋转衬套转动。

优选的，上述的清铲组件包括均匀设置于衬套内壁上的1-3组。

优选的，上述的旋转衬套内壁上设置有带有卡槽的卡体，所述助推杆上套装有限位卡块，助推杆通过限位卡块于卡槽中；并且限位卡块在位于输送管腔迎料端的位置设有限位凸台。

优选的，上述的助推杆在输送管腔迎料端、送料端分别安装有清铲叶片，其中位于输送管腔迎料端的清铲叶片的长度小于位于输送管腔送料端的清铲叶片的长度，位于输送管腔迎料端的清铲叶片的宽度大于位于输送管腔送料端的清铲叶片的宽度。

优选的，上述的清铲叶片的表面喷设有陶瓷防腐层。

本发明的有益效果如下：

1、清铲力强，通过在输送管连接处或者拐弯处安装本智能化陶瓷旋转阀，清铲叶片为内弯的弧状并且其末端直接与输送管的内壁贴触，弧状叶片自身具有弹性，在清铲叶片转动时其末端的坡面能够提供较大的力，将输送管内壁的堵塞物铲除，从而在重力作用下堵塞物随输送介质共同向后输送。

2、结构新颖，基于旋转的功能，将阀管内套装的内衬设计成三段式的衬套，中间的旋转衬套与两端的固定衬套可产生相对运动，从而在结构上保证了该阀件的两端能够与输送管的端部固定连接，而阀件的中部能够实现独立旋转功能。

3、陶瓷自身具有耐腐蚀性强、耐高温、硬度高耐磨的特点，采用陶瓷衬套作为阀体的内衬，能够适用于各种介质（粉剂、浆液以及酸碱性腐蚀性液体等）的输送管道中，能够保护阀体外壳受腐蚀，提高阀体寿命。并且，陶瓷本身还具有自润滑性，在旋转内衬相对于固定内衬发生转动时，不需要另外注入润油脂，即可保持较好的转动。

4、持续性防堵，采用电动来驱动旋转衬套转动，在控制器设置的程序中能实现自动定时清理管壁堵塞物，使堵塞物无法在管内积聚形成更大的堵塞，提了高设备的整体运行效率和安全性。

5、系统智能化，控制器内部的单元模块将采集到的各阀门的运行状态信息进行分析整理，当出现阀件损坏等意外情况时，警报器蜂鸣，工人远程即可实时捕获到各个阀门的非正常情况以便于及时避免出现较大的损坏事故；同时以企业为单位收集上云，并汇合成工业大数据，为各企业提供云端数据共享以及增值服务，实现整个系统的智能化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为未安装衬套状态下的阀体的结构示意图。

图3为主壳体、中间壳体的装配图。

图4为旋转内衬、固定内衬的装配图。

图5为本发明内部传动结构示意图。

图6为清铲组件的结构示意图。

图7为清铲叶片的结构示意图。

图8本发明的工作状态示意图。

图9为实施例2的结构示意图。

图10为控制系统模块图。

图中附图标记说明：1-阀体，101-主壳体，102-中间壳体，103---环形间隙，2-衬套，201-固定衬套，202-旋转衬套，203-输送管腔，204-台阶孔，3-传动齿环，4-动力输出齿轮，5-清铲组件，501-助推杆，502-清铲叶片，503-清铲坡面，6-电机，7-减速机，8-转杆，9-手动摇柄，10-卡体，11-限位卡块，12-限位凸台，13-输送管道。

具体实施方式

为了使本发明的技术目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作出进一步的说明。

实施例1：一种智能化陶瓷旋转阀，如图1-10所示，包括阀体1，阀体包括两个主壳体101和一个中间壳体102，中间壳体位于两个主壳体之间，两个主壳体的外端一体设有法兰端面用于连接输送管道13，两个主壳体101的内端分别对称螺栓扣装在中间壳体102的两侧，这样在阀体内分别形成一个阀管和一个阀腔，阀管与阀腔的中轴线相互平行；由于在两个主壳体101的中间夹设有中间壳体102，所以阀管的管壁上正好能够形成一个环形间隙103，环形间隙的宽度与中间壳体102的宽度相等，使阀管与阀腔通过环形间隙103保持相互连通，这样设计的目的是保证阀腔中的传动机构能够将动力传递给阀管中的衬套2。

为了保证衬套2能够被传动机构带动实现自由转动，将衬套设计为三段式，分别为中间的旋转衬套202和两端的固定衬套201，其中固定衬套经过精密加工被套固于阀管内壁，在两个固定衬套201相对的一端部分别设有台阶孔204，旋转衬套202的两个端面分别压触于台阶孔204的端面处，使旋转衬套202的靠近两端面位置的侧壁正好压触于台阶孔204的立面处，从而使旋转衬套202同轴套设在两个固定衬套201的台阶孔中，旋转衬套、固定衬套的内腔相互贯通形成输送管腔203，两个固定衬套201分别位于输送管腔203的迎料端、送料端，保证旋转衬套202的具有转动方向的自由度。在旋转衬套202外经精密加工套固有传动齿环3，并且传动齿环3正好位于两个主壳体101形成的阀管的环形间隙103中，保证传动齿环3能够在环形间隙103中自由转动；在阀腔的腔壁上安装有轴承座，传动轴穿过一侧轴承座伸出阀腔并且与减速机7的输出轴连接，减速机7与电机6传动连接，在阀腔内的传动轴上安装有动力输出轮，动力输出齿轮与传动齿环相互啮合，启动电机，动力输出齿轮4带动传动齿环3转动，进而带动旋转衬套202转动，以实现旋转衬套内壁上的清铲组件5转动。

本实施例中衬套2为陶瓷衬套，一方面陶瓷自身具有耐腐蚀性强、耐高温、硬度高耐磨的特点，采用陶瓷衬套作为阀体的衬套，能够适用于各种介质（粉剂、浆液以及酸碱性腐蚀性液体等）的输送管道13中，保护阀体外壳受腐蚀，提高阀体寿命。另一方面，陶瓷本身还具有自润滑性，在旋转内衬202相对于固定内衬发生转动时，不需要另外注入润油脂，即可保持较好的转动。

清铲组件5包括助推杆501以及清铲叶片502，旋转衬套202内壁上一体式固设有卡体10，卡体上设有卡槽，助推杆501的中部套装有限位卡块11，限位卡块经过精密加工被卡装在卡槽内（或者通过顶丝固定），从而将助推杆501固定在旋转内衬202上的卡体10上，使助推杆501随旋转衬套202同步转动。由于输送介质始终由迎料端向送料端输送，为了防止助推杆501被输送介质推动导致移位，限位卡块11在位于输送管腔203迎料端的位置一体设有限位凸台12，在输送介质始终向送料端移动时，限位凸台12卡挡在限位卡块11的侧面，能够阻挡助推杆501被输送介质推动导致移位。每根转推杆501上分别安装两个清铲叶片502（分别位于输送管腔203的迎料端、输送管腔203的送料端），清铲叶片呈弧形片，且弧形片朝向中心轴方向弯曲，并且清铲叶片502的一侧安装在助推杆501上，清铲叶片502的另一侧设有厚度逐渐减小的清铲坡面503，清铲坡面的末端与旋转衬套202的内壁贴触，由于弧状叶片自身具有弹性，清铲坡面503与旋转衬套202的内壁之间始终存在一个较小的相互作用力，保证清铲坡面503的末端与旋转衬套202的内壁紧贴，在清铲叶片502转动时其末端的清铲坡面503能够提供较大的铲力，将输送管腔203内壁的堵塞物铲除，从而在重力作用下堵塞物随输送介质共同向后输送。

本阀件主要安装在容易导致输送介质堆积的输送管道13拐弯处、斜管处以及连接处管，因此在进入输送管腔203之前，输送介质的流向会突然发生变化，在流出输送管腔203时，输送介质流向不发生改变。所以输送介质对输送管腔前段的输送管道具有较大的冲击力，会不断砸向旋转中的清铲叶片502，为了降低该冲击力对清铲叶片的破坏力，如图6所示，位于输送管腔203迎料端的清铲叶片502的长度a在实际中要小于位于输送管腔送料端的清铲叶片的长度a’，位于输送管腔203迎料端的清铲叶片502的宽度b同样要大于位于输送管腔送料端的清铲叶片的宽度b’，这样位于输送管腔203迎料端的清铲叶片502短而宽，清铲叶片的强度高、承受力大 ，位于输送管腔203送料端的清铲叶片502长而窄，保证其刮涂面积大、效率高。并且在清铲叶片的外表面采用等离子喷涂或超音速喷涂一层陶瓷防腐层，从而提高清铲叶片的耐腐蚀、耐磨、耐高温性能。

在实际生产中，输送介质的不同，管道弯折角度的不同，清铲叶片502的转速均应当进行灵活地调节，即控制每个阀体的电机6的转速要分别根据介质及管道倾斜角度决定，因此各个电机6分别与控制器电连接，如图10所示，在控制器中预设有计时模块，实现电机的间隔转动：控制器在电机持续工作设定时间后输出关停信号至该电机，对应的清铲叶片502停止工作，在电机持续休息设定时间后输出开启信号至该电机，对应的清铲叶片502重新开始工作，在满足自动防堵功能的前提下，节省能源并保护阀体。

另外，每个阀体上分别设置有压力传感器、温度传感器及流量传感器等，各个传感器分别控制器的输入端连接，传感器将收集到的信号转变为数字信号发射给控制器，控制器读取后转变为对应的各个阀体内压力、温度、介质流量等以及阀件非正常工作的信息，呈现在终端设备的显示器上，这样通过一台控制器能够实时获取到整个输送管道系统中各个阀体的状态，实现对整个输送管道系统中各个阀体工作过程的实时监测。另外，控制器的输出端与警报器电连接，当出现阀件损坏等意外情况时，警报器蜂鸣，工人远程即可实时捕获到各个阀门的非正常情况以便于及时避免出现较大的损坏事故。同时，控制器的输出端还与云服务平台连接，控制器内部的单元模块将采集到的信息进项分析整理，并以企业为单位收集上云，并汇合成工业大数据，为各企业提供云端数据共享以及增值服务，更好地实现整个系统的智能化。这样实现依托一个终端控制器匹配多个终端，阀门既可以单独售出使用，还能够与系统云服务捆绑实现智能化阀门系统。

另外，根据输送介质的不同，清铲组件5可以为均匀设置于衬套2内壁上的1-3组，调整清铲力度。

实施例2：本实施例的一种智能化陶瓷旋转阀，以与实施例1中的不同点为中心进行说明。

在小型规模的输送管道13对成本有要求或者受空间限制时，可以将电机转动换成手动转动，如图9所示，本实施例中，动力机构包括转杆8和手动摇柄9，转杆8的内端与动力输出齿轮4的轮轴连接，手动摇柄9转动从而带动传动齿环3、旋转衬套202转动，由工人定时转动手动摇柄9对输送管道13的内壁定时清铲。

最后所应说明的是：上述实施例仅用于说明而非限制本发明的技术方案，但本发明的保护范围并不局限于此，任何对本发明进行的等同替换及不脱离本发明精神和范围的修改或局部替换，其均应涵盖在本发明权利要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种智能化陶瓷旋转阀，其特征在于：包括阀体、安装于阀体内的衬套以及动力机构，所述衬套为陶瓷衬套，衬套包括中间的旋转衬套和同轴设置于旋转衬套两端的固定衬套，旋转衬套、固定衬套的内腔相互贯通形成输送管腔，两个固定衬套分别位于输送管腔的迎料端、送料端；在旋转衬套外套固有传动齿环，传动齿环与动力结构传动连接，可使旋转衬套相对于固定衬套发生转动；所述旋转衬套内壁上安装有清铲组件，所述清铲组件包括助推杆以及清铲叶片，所述助推杆沿轴向设置于旋转衬套的内壁，所述清铲叶片为朝向中心轴弯曲的弧形叶片，并且清铲叶片的一侧安装在助推杆上，清铲叶片的另一侧设置有清铲坡面，清铲坡面的末端与旋转衬套内壁贴触。

2.根据权利要求1所述的一种智能化陶瓷旋转阀，其特征在于：所述阀体包括两个对称扣装的主壳体，使阀体内分别形成中轴线相互平行的阀管和阀腔，在两个主壳体的中间夹设有中间壳体，使阀管的管壁留有环形间隙，阀管与阀腔通过环形间隙相互连通；所述衬套套装于阀管内，使套装在旋转衬套外的传动齿环设置于环形间隙中，在阀腔中安装有与传动齿环相互啮合的动力输出齿轮。

3.根据权利要求1所述的一种智能化陶瓷旋转阀，其特征在于：所述固定衬套的一端设有台阶孔，旋转衬套的端面压触于台阶孔的端面处，旋转衬套的侧壁压触于台阶孔的立面处。

4.根据权利要求1所述的一种智能化陶瓷旋转阀，其特征在于：所述动力机构包括电机及减速机，所述减速机的输出轴与动力输出齿轮的轮轴连接，电机转动从而带动传动齿环、旋转衬套转动。

5.根据权利要求4所述的一种智能化陶瓷旋转阀，其特征在于：所述电机与控制单元连接，控制单元在电机持续工作/休息设定时间后输出关停/开启信号至电机；所述阀体上还设置有信息采集模块，信息采集模块的输出端与所述控制单元的输入端连接，控制单元的输出端分别与输出终端设备、云服务平台连接。

6.根据权利要求1所述的一种智能化陶瓷旋转阀，其特征在于：所述动力机构包括转杆和手动摇柄，转杆的内端与动力输出齿轮的轮轴连接，手动摇柄转动从而带动传动齿环、旋转衬套转动。

7.根据权利要求1所述的一种智能化陶瓷旋转阀，其特征在于：所述清铲组件包括均匀设置于衬套内壁上的1-3组。

8.根据权利要求1所述的一种智能化陶瓷旋转阀，其特征在于：所述旋转衬套内壁上设置有带有卡槽的卡体，所述助推杆上套装有限位卡块，助推杆通过限位卡块于卡槽中；并且限位卡块在位于输送管腔迎料端的位置设有限位凸台。

9.根据权利要求1所述的一种智能化陶瓷旋转阀，其特征在于：所述助推杆在输送管腔迎料端、送料端分别安装有清铲叶片，其中位于输送管腔迎料端的清铲叶片的长度小于位于输送管腔送料端的清铲叶片的长度，位于输送管腔迎料端的清铲叶片的宽度大于位于输送管腔送料端的清铲叶片的宽度。

10.根据权利要求1所述的一种智能化陶瓷旋转阀，其特征在于：所述清铲叶片的表面喷设有陶瓷防腐层。

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