CN114542789A - 一种翻板式密封阀用一体式驱动臂结构的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于阀门技术领域，特别涉及一种翻板式密封阀用一体式驱动臂结构的制备工艺；其一种翻板式密封阀用一体式驱动臂结构的制备工艺，包括两驱动臂和空心轴，所述驱动臂和空心轴一体成型，且两所述驱动臂沿所述空心轴的轴心对称设置，两所述驱动臂和所述空心轴的连接处均设有圆滑过渡倒角。本发明提供一种新的翻板式密封阀用一体式驱动臂结构的制备工艺，将驱动臂与空心轴的焊接位置，改为一体铸造式结构，并增加圆滑过渡倒角，减少了应力集中，有效的提升了产品质量及寿命。
Description
技术领域
本发明属于阀门技术领域，特别涉及一种翻板式密封阀用一体式驱动臂结构的制备工艺。
背景技术
翻板式密封阀属于炼铁高炉用冶金设备，用于炼铁高炉上面，用于对高炉煤气、氮气的密封。驱动臂为翻板式密封阀主要受力零件，且为异型零件，毛坯制作及精加工均具有一定难度；翻板式密封阀密封阀板具有两种动作，旋转以及压紧，驱动密封阀板动作的零件为驱动臂；此驱动臂原始设计为分体焊接结构，即驱动臂空心轴与驱动臂摆臂采用焊接形式连接在一起；驱动臂执行旋转及压紧动作时将承受较大的应力，分体焊接位置焊缝容易造成应力集中；由于此处焊缝焊接量较大，无法做成熔透焊，热处理也无法保证焊缝质量，现场多出现焊缝开裂、断裂现象。
且现有设计驱动臂制作工艺为驱动臂摆臂与驱动臂空心轴须先单独下料、再进行粗加工、然后焊接为一体后再进行精加工；而且由于驱动臂摆臂为异型零件，在下料时会造成材料的浪费；且受工人焊接水平的影响，焊缝质量无法保证，零件返工成本较大。驱动臂原始设计驱动臂摆臂为同一厚度，即驱动臂摆臂横截面面积一致，但是由于驱动臂摆臂受力模型为斜三角型，即在驱动臂摆臂与驱动臂空心轴连接处最大、靠近驱动臂前端位置最小，原始设计会造成驱动臂摆臂与驱动臂空心轴连接处应力集中，驱动臂摆臂受力不均匀。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种新的翻板式密封阀用一体式驱动臂结构的制备工艺。
本发明具体技术方案如下：
本发明提供一种翻板式密封阀用一体式驱动臂结构，包括两驱动臂和空心轴，所述驱动臂和空心轴一体成型，且两所述驱动臂沿所述空心轴的轴心对称设置，两所述驱动臂和所述空心轴的连接处均设有圆滑过渡倒角。
进一步地改进，所述圆滑过渡倒角包括内倒角和外倒角，所述驱动臂靠近所述空心轴轴心一侧成形内倒角，远离所述空心轴轴心一侧成形外倒角，所述内倒角的角度为R50mm-R100mm，所述外倒角的角度为R400mm-R500mm。
进一步地改进，所述驱动臂包括摆臂和横臂，所述横臂与所述空心轴连接，且所述外倒角和内倒角均设于所述横臂的顶部，所述摆臂与所述横臂之间设有角度。
进一步地改进，所述摆臂的斜率为3°-5°。
进一步地改进，所述摆臂侧端面的正投影中，两摆臂相对的边线为与空心轴圆心所在直线垂直，相向的边线自上向下倾斜，斜率为6°-7°，且所述摆臂两边线之间的距离自上至下渐缩。
进一步地改进，所述摆臂前端面的正投影中，所述摆臂的两边线均自上向下倾斜成形为所述摆臂的斜率，两边线之间的距离自上至下渐缩，且两边线沿所述前端面正投影的中心线左右对称。
进一步地改进，所述横臂与空心轴连接处的截面面积为580-620平方厘米。
进一步地改进，所述外倒角的角度为R450mm，内倒角的角度为R70mm，所述摆臂的斜率为4°，所述摆臂侧端面正投影中边线的斜率为6.5，所述横臂与空心轴连接处的截面面积600平方厘米°
一种铸造驱动臂结构的铸造模具，包括两个模具半体，各模具半体内均设有多个相连的凹槽，两个模具半体的凹槽端相对扣合形成多个相通的空腔，各所述空腔内分别成形空心轴、横臂和摆臂，且其中一模具本体与所述凹槽相对的一侧上开设有多个浇筑孔，各浇筑孔分别与各空腔相对设置。
一种应用铸造模具铸造所述驱动臂的制备工艺，包括如下步骤：
将两个模具本体相对扣合固定；
分别在各浇筑孔内浇入液体金属；
待液体金属凝固后打开所述模具本体，并取出毛坯的驱动臂；
对毛坯进行精加工，得到最终的驱动臂。
本发明的有益效果如下：
本发明提供一种新的翻板式密封阀用一体式驱动臂结构的制备工艺，将驱动臂与空心轴的焊接位置，改为一体铸造式结构，并增加圆滑过渡倒角，减少了应力集中，有效的提升了产品质量及寿命。
附图说明
图1为本发明中翻板式密封阀用一体式驱动臂结构的制备工艺的主视图；
图2为本发明中翻板式密封阀用一体式驱动臂结构的制备工艺的侧视图；
图3为图1中C-C的剖视图；
图4为本发明中翻板式密封阀用一体式驱动臂结构的制备工艺的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和以下实施例对本发明作进一步详细说明。
一些实施方式的翻板式密封阀用一体式驱动臂结构，如图1-图3所示，包括两驱动臂1和空心轴2，所述驱动臂1和空心轴2一体成型，且两所述驱动臂1沿所述空心轴2的轴心对称设置，两所述驱动臂1和所述空心轴2的连接处均设有圆滑过渡倒角3。
如图4所示，本实施例中所述圆滑过渡倒角3包括内倒角301和外倒角302，所述驱动臂1靠近所述空心轴2轴心一侧成形内倒角301，远离所述空心轴2轴心一侧成形外倒角302。
如图1、图4所示，本实施例中所述驱动臂1包括摆臂101和横臂102，所述横臂102与所述空心轴2连接，且所述外倒角302和内倒角301均设于所述横臂102的顶部，所述摆臂101与所述横臂102之间设有角度。
如图2、图4所示，本实施例中所述摆臂101侧端面的正投影中，两摆臂101相对的边线为与空心轴2圆心所在直线垂直，相向的边线自上向下倾斜，且所述摆臂101两边线之间的距离自上至下渐缩。
如图2、图4所示，本实施例中所述摆臂101前端面的正投影中，所述摆臂101的两边线均自上向下倾斜成形为所述摆臂101的斜率，两边线之间的距离自上至下渐缩，且两边线沿所述前端面正投影的中心线左右对称。
本实施例中驱动臂做成横截面面积由大到小的渐变形式，不仅更贴近实际使用时的零件受力模型，且使受力更加均匀合理。
一些实施方式的一种铸造所述的驱动臂结构的铸造模具，包括两个模具半体，各模具半体内均设有多个相连的凹槽，两个模具半体的凹槽端相对扣合形成多个相通的空腔，各所述空腔内分别成形空心轴2、横臂102和摆臂101，且其中一模具本体与所述凹槽相对的一侧上开设有多个浇筑孔，各浇筑孔分别与各空腔相对设置。
一些实施方式的一种应用铸造模具铸造所述驱动臂的制备工艺，包括如下步骤：
将两个模具本体相对扣合固定；
分别在各浇筑孔内浇入液体金属；
待液体金属凝固后打开所述模具本体，并取出毛坯的驱动臂1；
对毛坯进行精加工，得到最终的驱动臂1。
本实施例中毛坯制作只需一个工序，铸造模具能多次使用，毛坯质量及尺寸一致性较好，制作工艺为一体式毛坯制作、精加工，简化了零件制作工序；且在保证毛坯的产品质量的前提下有效提高了产品制作速度、减少了产品制作难度。
本发明将原设计优化为一体式铸造结构，即空心轴与驱动臂改为一体式结构，并在连接处做成圆弧过渡倒角，同时驱动臂与空心轴连接位置增大截面面积，驱动臂摆臂截面面积做成由大到小的渐变形式，使驱动臂受力更均匀更合理，减少了应力集中带来的影响。
下面给出具体的实施例，采用数字图像相关法对不同尺寸的驱动臂结构进行应力检测实验(实验是相同使用室温条件下进行，且各驱动臂结构的材质、处理工艺、切割工艺均相同，数据为大量试验的均值)。它们反映了本发明的积极效果。
实施例1-3、对照例1-4
实施例1-3和对照例1-4提供了驱动臂结构，其各部件的尺寸数据如表1所示
表1驱动臂结构中各部件的尺寸数据
试验例1
取实施例1-3和对照例1-4的尺寸数据制得的驱动臂结构，分别检测其正应力和切应力，其中，以对照例1的正应力和切应力为基准，实施例1-3和对照例2-4的正切力和切应力均是在基准的基础上进行的增减，结果见表2
表2各组驱动臂结构的应力增减检测结果
试验结果表明，实施例2限定的各部位尺寸相较于其他实施例和对照例，应力减小的最为明显。
本发明的驱动臂结构根据具体使用情况的不同，可以在所述的变化范围内选择，但在设计结构形状相同的情况下，也不排除在所述的变化范围外选择。实验表明，下述形状尺寸的驱动臂结构具有较好的通用性能：驱动臂和空心轴一体成型，且两所述驱动臂沿所述空心轴的轴心对称设置，两所述驱动臂和所述空心轴的连接处分别设有圆滑过渡倒角，圆滑过渡倒角中的外倒角的角度为R450mm，内倒角的角度为R70mm，所述摆臂(101)的斜率为4°，所述摆臂侧端面正投影中边线的斜率为6.5°，所述横臂与空心轴连接处的截面面积600平方厘米。
以上所述实施例仅仅是本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种翻板式密封阀用一体式驱动臂结构，其特征在于，包括两驱动臂(1)和空心轴(2)，所述驱动臂(1)和空心轴(2)一体成型，且两所述驱动臂(1)沿所述空心轴(2)的轴心对称设置，两所述驱动臂(1)和所述空心轴(2)的连接处分别设有圆滑过渡倒角(3)。
2.根据权利要求1所述的翻板式密封阀用一体式驱动臂结构，其特征在于，所述圆滑过渡倒角(3)包括内倒角(301)和外倒角(302)，所述驱动臂(1)靠近所述空心轴(2)轴心一侧成形内倒角(301)，远离所述空心轴(2)轴心一侧成形外倒角(302)，所述内倒角(301)的角度为R50mm-R100mm，所述外倒角(302)的角度为R400mm-R500mm。
3.根据权利要求2所述的翻板式密封阀用一体式驱动臂结构，其特征在于，所述驱动臂(1)包括摆臂(101)和横臂(102)，所述横臂(102)与所述空心轴(2)连接，且所述外倒角(302)和内倒角(301)均设于所述横臂(102)的顶部，所述摆臂(101)与所述横臂(102)之间设有角度。
4.根据权利要求3所述的翻板式密封阀用一体式驱动臂结构，其特征在于，所述摆臂(101)的斜率为3°-5°。
5.根据权利要求4所述的翻板式密封阀用一体式驱动臂结构，其特征在于，所述摆臂(101)侧端面的正投影中，两摆臂(101)相对的边线为与空心轴(2)圆心所在直线垂直，相向的边线自上向下倾斜，斜率为6°-7°，且所述摆臂(101)两边线之间的距离自上至下渐缩。
6.根据权利要求5所述的翻板式密封阀用一体式驱动臂结构，其特征在于，所述摆臂(101)前端面的正投影中，所述摆臂(101)的两边线均自上向下倾斜成形为所述摆臂(101)的斜率，两边线之间的距离自上至下渐缩，且两边线沿所述前端面正投影的中心线左右对称。
7.根据权利要求5所述的翻板式密封阀用一体式驱动臂结构，其特征在于，所述横臂(102)与空心轴(2)连接处的截面面积为580-620平方厘米。
8.根据权利要求7所述的翻板式密封阀用一体式驱动臂结构，其特征在于，所述外倒角(302)的角度为R450mm，内倒角(301)的角度为R70mm，所述摆臂(101)的斜率为4°，所述摆臂(101)侧端面正投影中边线的斜率为6.5°，所述横臂(102)与空心轴(2)连接处的截面面积600平方厘米。
9.一种铸造权利要求1-8所述的驱动臂(1)结构的铸造模具，其特征在于，包括两个模具半体，各模具半体内均设有多个相连的凹槽，两个模具半体的凹槽端相对扣合形成多个相通的空腔，各所述空腔内分别成形空心轴(2)、横臂(102)和摆臂(101)，且其中一模具本体与所述凹槽相对的一侧上开设有多个浇筑孔，各浇筑孔分别与各空腔相对设置。
10.一种应用所述铸造模具铸造权利要求1-8所述驱动臂(1)的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
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