CN115076409B - 一种多瓣式隔离水阀 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高速水下航行体实验研究领域，公开了一种多瓣式隔离水阀，包括四个固定在一个基框的三角形阀瓣，四个三角形阀瓣围成棱锥形的阀体，并且所述三角形阀瓣由柔软的橡胶制造的密封套和由金属弹簧片制造的可变形骨架两部分复合而成的。所述可变形骨架为密封套提供支撑，薄弹簧片可产生很大的弹性变形以减少实验模型通过时的冲击力，实验模型经过多瓣式隔离水阀，高速射入实验水洞，当试验模型通过隔离水阀之前和之后，多瓣式隔离水阀自动关闭阻止实验水洞的水从射击孔流出。

Description

一种多瓣式隔离水阀
技术领域
本发明属于高速水下航行体实验研究领域，涉及一种由薄金属弹簧片与橡胶复合结构所构成的多瓣式自动隔离水阀。
背景技术
20世纪50年代以来，各种形状的高速水下运动模型的航行，以及出水入水过程是十分复杂的，涉及湍流、冲击、超空泡等复杂的流体流动现象。不论是对于海洋军事装备的开发还是民用水下作业装备开发都具有十分重要的意义，其实验研究则是十分重要的研究手段。水洞射击实验是其重要的实验装备，通常的水洞实验原理如图1所示。
试验模型4在绷紧的钢索2的引导下（或者无钢索引导），经过阀体3，以不同的角度向左高速（约300m/s）射入实验水洞1，观测试验模型4在水的阻力作用下的减速运动过程以及射出水面前后的运动情况。阀体3的作用是防止试验水洞1的水从射击孔流出，当试验模型4通过水洞射击孔时，其冲击力将阀体3打开。当试验模型4通水洞射击孔之前和之后，阀体3自动关闭来达到防止试验水洞1的水射击孔流出的目的。所以阀体3是水洞射击实验中的主要部件之一，要求其开启阻力尽可能小，以减小对试验模型运动的影响。
而传统的水洞射击试验中，阀体采用的是传统阀门，该阀门体积大结构复杂，需要外接的动力源，成本高，能耗也高。
发明内容
因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种设计巧妙，用于高速水下航行体实验研究的多瓣式隔离水阀，实现水的隔离和试验模型的通过，实验模型经过多瓣式隔离水阀，高速射入实验水洞。该多瓣式隔离水阀具有弹性，当实验模型高速碰撞该水阀时，该水阀可产生很大的弹性变形以减少实验模型通过时的冲击力，减弱阀体对实验模型速度的影响。
本发明是这样实现的，构造一种多瓣式隔离水阀，包括数个固定在一个基框的三角形阀瓣，数个所述三角形阀瓣具有弹性并围成棱锥形的阀体；
相邻三角形阀瓣之间的接触区，在常态下是借助三角形阀瓣的恢复形变能力封闭，而借助外界冲击力单向打开。
进一步的，所述三角形阀瓣具有阀瓣安装部和位于两侧的密封唇口部，该阀瓣安装部与所述基框固定连接，优选的，所述安装部开设有数个安装孔，该安装孔方便三角形阀瓣的安装。
优选的，所述密封唇口部为楔形唇口，该设计能够提高密封性。
进一步的，所述三角形阀瓣包括可变形骨架和包裹于可变性骨架的密封套。
进一步的，所述可变形骨架包括弹体碰撞部和安装部，所述弹体碰撞部与安装部之间具有数个主形变部；所述主形变部能够实现弹体碰撞部在撞击后回复位，让撞击后的阀体复位闭合。
所述弹体碰撞部为三角形，并且两侧具有密封唇，该密封唇与弹体碰撞部之间设置有数个密封唇形变部；所述密封唇形变部能够实现密封唇在撞击后复位，让相邻密封唇口部贴合，让闭合后的阀体密封性更好。
优选的，在相邻的主形变部之间具有镂空孔，在相邻的密封唇形变部之间具有镂空孔。通过设置镂空孔的数量能够改变安装部或密封唇的刚度。
优选的，所述可变形骨架的厚度为0.2~0.6mm。
优选的，所述的可变形骨架由金属弹簧片冲压成型，所述密封套通过注塑工艺包裹于所述可变形骨架。
本发明具有如下优点：
本发明属于高速水下（或其他液体下）航行体实验研究领域，是一种多瓣式隔离水阀，通过数个固定在一个基框的三角形阀瓣围成棱锥形的阀体，利用阀体对液体进行隔离，并且还能够让实验模型通过该阀体顺利进入液体完成射击试验。本发明所述的多瓣式隔离水阀相较于传统的活塞式水阀，结构更简单，体积更小，并且成本低，低功耗。
合理的设计三角形阀瓣，该三角形阀瓣由柔软的橡胶制造的密封套和由金属弹簧片制造的可变形骨架两部分复合而成的，具有弹性。其中可变形骨架为密封套提供支撑，同时该可变形骨架由薄弹簧片形成，可产生很大的弹性变形以减少实验模型通过时的冲击力，减弱阀体对实验模型速度的影响。
同时所述三角形阀瓣为三角形，能够实现多个三角形阀瓣围成一端封闭而另一端开口的阀体，更好的阻隔水。
附图说明
图1为本发明所述多瓣式隔离水阀的应用场合示意图；
图2为本发明所述多瓣式隔离水阀的整体结构；
图3为本发明所述三角形阀瓣的结构示意图；
图4为本发明所述可变形骨架的结构示意图；
图5是本发明所述密封唇口部的截面示意图；
图中：1、实验水洞；2、钢索；3、阀体；4、试验模型；5、三角形阀瓣；6、阀瓣安装部；7、可变形骨架；8、密封唇口部；9、安装部；10、主形变部；11、弹体碰撞部；12、密封唇形变部；13、密封唇；14、安装孔；15、通口；16、基框；17、密封套。
具体实施方式
下面将结合附图1-图5对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图2所示，一种多瓣式隔离水阀，包括数个固定在一个基框16（该机框为独立的框体或为实验水洞的一部分）的三角形阀瓣5，数个所述三角形阀瓣5围成棱锥形的阀体3；所述三角形阀瓣5的数目为3~10瓣，优选为4瓣。所述阀体3的通口15尺寸以实际模型为准通常为模型截面特征尺寸的3~5倍，优选尺寸为200mm×200mm。所述阀体3的长度尺寸通常为通口尺寸的1~3倍，优选尺寸为300mm。
相邻三角形阀瓣5之间的接触区，在常态下是借助三角形阀瓣5的恢复形变能力封闭，而借助外界冲击力单向打开。
同时所述三角形阀瓣为三角形，能够实现多个三角形阀瓣围成一端封闭而另一端开口的阀体（如图2所示）。
如图3所示，在该实施例中，所述三角形阀瓣5具有阀瓣安装部6和位于两侧的密封唇口部8，该阀瓣安装部6与所述基框16固定连接。
在该实施例中，所述三角形阀瓣5是由柔软的丁腈橡胶制造的密封套17和由金属弹簧片制造（冲压成型）的可变形骨架7两部分复合而成的，在制造时，先采用冲压工艺制造可变形骨架7，再通过注塑工艺在可变形骨架7上包裹密封套17，所述柔软的密封套17保证阀瓣之间密封唇口部形成良好的接触密封；可变形骨架7为密封套提供支撑，同时产生很大的弹性变形以减少实验模型通过时的冲击力。所述三角形阀瓣5的整体尺寸由通口尺寸和隔离水阀的长度确定，优选的，密封唇口部的高度取5~20mm。
在该实施例中，所述密封唇口部8为利于密封的楔形唇口（如图5所示）。
如图4所示，进一步的，所述可变形骨架7包括弹体碰撞部11和安装部9，所述弹体碰撞部11与安装部9之间具有数个主形变部10；
所述弹体碰撞部11为三角形，并且两侧具有密封唇13，该密封唇13与弹体碰撞部11之间设置有数个密封唇形变部12。
在该实施例中，在相邻的主形变部10之间具有镂空孔，在相邻的密封唇形变部12之间具有镂空孔。
在该实施例中，所述安装部9开设有数个安装孔14。
在该实施例中，所述可变形骨架7的厚度为0.2~0.6mm。
进一步的，所述可变形骨架7用薄弹簧板材冲压成型，所述安装部9通过螺钉或铆钉与基框连接；薄弱的主形变部10可以产生较大的弹性弯曲变形，代替通常的铰链关节，并且通过主形变部恢复形变的能力提供闭合过程所需要的动力；所述弹体碰撞部11承受弹体的冲击，弹簧薄板结构可以产生较大的弹性变形，能减缓冲击减弱阀体对实验模型速度的影响；所述密封唇13提供阀瓣间的密封唇口部的支撑，窄条状的弱刚性结构可以提高密封效果；所述密封唇形变部12的宽度尺寸决定着唇口刚性，所述可变形骨架7的材料的弹性模量E对弹簧钢取2×109Pa，对铍青铜取0.4×109Pa；屈服极限
Figure 803356DEST_PATH_IMAGE001
对65弹簧钢取780 MPa，对铍青铜取1000MPa。可变形骨架7整体尺寸由隔离水通口尺寸和长度阀尺寸确定，厚度t取0.2~1.0mm；主形变部10的宽度通常取3~8mm；密封唇13的宽度取2~5mm；所述密封唇形变部12宽度一般取2mm。
本发明所述多瓣式隔离水阀的典型应用场合为如图1所示的模型射击如水实验水洞中。试验模型4在绷紧的钢索2的引导下（或者无钢索引导），经过棱锥形的阀体3（从阀体3的通口15进入），以不同的角度向左高速（约300m/s）射入实验水洞1（所述实验水洞的规格为：长度40m，水洞横截面尺寸2000mm×2000mm，隔离水阀距离水面距离0.5~1.0m），观测试验模型4在水的阻力作用下的减速运动过程以及射出水面前后的运动情况。
所述试验模型4通过水洞射击孔时，试验模型4的冲击力将阀体3打开，当试验模型4通水洞射击孔之前和之后，阀体借助三角形阀瓣5的恢复形变能力自动封闭，防止实验水洞1的水从射击孔流出。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种多瓣式隔离水阀，其特征在于：包括数个固定在一个基框（16）的三角形阀瓣（5），数个所述三角形阀瓣（5）具有弹性并围成棱锥形的阀体（3）；
相邻三角形阀瓣（5）之间的接触区，在常态下是借助三角形阀瓣（5）的恢复形变能力封闭，而借助外界冲击力单向打开；
所述三角形阀瓣（5）包括可变形骨架（7）和包裹于可变形骨架（7）的密封套（17）；
所述可变形骨架（7）包括弹体碰撞部（11）和安装部（9），所述弹体碰撞部（11）与安装部（9）之间具有数个主形变部（10）；
所述弹体碰撞部（11）为三角形，并且两侧具有密封唇（13），该密封唇（13）与弹体碰撞部（11）之间设置有数个密封唇形变部（12）；
在相邻的主形变部（10）之间具有镂空孔，在相邻的密封唇形变部（12）之间具有镂空孔。
2.根据权利要求1所述一种多瓣式隔离水阀，其特征在于：所述三角形阀瓣（5）具有阀瓣安装部（6）和位于两侧的密封唇口部（8），该阀瓣安装部（6）与所述基框（16）固定连接。
3.根据权利要求2所述一种多瓣式隔离水阀，其特征在于：所述密封唇口部（8）为利于密封的楔形唇口。
4.根据权利要求1所述一种多瓣式隔离水阀，其特征在于：所述安装部（9）开设有数个安装孔（14）。
5.根据权利要求1所述一种多瓣式隔离水阀，其特征在于：所述可变形骨架（7）的厚度为0.2~0.6mm。
6.根据权利要求4所述一种多瓣式隔离水阀，其特征在于：所述的可变形骨架（7）由金属弹簧片冲压成型，所述密封套（17）通过注塑工艺包裹于所述可变形骨架（7）。
7.根据权利要求1所述一种多瓣式隔离水阀，其特征在于：所述基框（16）为独立的框体或实验水洞的一部分。
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