CN209673271U - 一种蝶阀阀板扭矩测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种蝶阀阀板扭矩测试装置。本实用新型包括蝶阀、管道、扭矩仪、装置固定连接模块、压力传感器和电动执行，装置固定连接模块包括总体装置固定块、电动执行连接块、扭矩仪连接块、蝶阀连接块，总体装置固定块与安装于管道上的蝶阀固定相连，总体装置固定块与电动执行固定相连，电动执行连接块的柱形块底部开有方形槽，方形凸台用于与电动执行输出端底部配合安装；扭矩仪连接块的方形凸块嵌装于电动执行连接块底部方形槽内；扭矩仪与扭矩仪连接块同轴固定相连，扭矩仪底部嵌装于蝶阀连接块方形槽，蝶阀转轴与扭矩仪方形槽相配合安装。本实用新型既可以监测阀板启闭过程中瞬时阀板所受扭矩的情况，又可以在阀板固定角度时测量阀板所受扭矩。

Description

一种蝶阀阀板扭矩测试装置

技术领域

本实用新型涉及了扭矩测试领域，尤其涉及一种蝶阀阀板扭矩测试装置。

背景技术

蝶阀作为一种调节阀，结构简单、体积小、重量轻、材料耗用省，安装尺寸小，开关迅速、90°往复回转，驱动力矩小等特点，用于截断、接通、调节管路中的介质，具有良好的流体控制特性和关闭密封性能，蝶阀的使用越来越普遍。但是随着社会和工业的快速发展，对阀门的性能、使用寿命、适用条件等方面的要求越来越严苛。因此需要不断提高蝶阀各方面性能才能更好的适用工业环境，促进社会和工业的积极发展。

通过对蝶阀启闭过程力矩的测量，使得阀板在启闭过程所受力矩的变化过程更加清晰，可以通过对阀板以及整个蝶阀结构的优化，使阀板启闭过程中所受力矩减小从而提高蝶阀的寿命和性能，同时对不同工况下蝶阀动水力矩进行研究可避免阀门运行过程中出现卡阻，启闭不灵活，启闭费力，不能正常启闭、密封不严等问题，对蝶阀执行机构的选型和设计质量的提髙有参考意义。

实用新型内容

为了解决背景技术中的问题，本实用新型提出了一种蝶阀阀板扭矩测试装置，利用扭矩仪、压力传感器、装置固定连接模块、数据采集器结合进行阀门阀板启闭全过程以及阀板固定角度下所受扭矩的实时数据测量。

本实用新型的技术方案如下：

本实用新型包括蝶阀、管道、扭矩仪、装置固定连接模块、压力传感器和电动执行，装置固定连接模块包括总体装置固定块、电动执行连接块、扭矩仪连接块、蝶阀连接块，总体装置固定块下底面与安装于管道上的蝶阀上端面通过螺钉固定相连，总体装置固定块上端面与电动执行下端面通过螺钉固定相连；电动执行连接块主要由方形凸台和柱形块上下对接组成，方形凸台固定于柱形块上端面中部，柱形块底部开有方形槽，方形凸台用于与电动执行输出端底部配合安装；扭矩仪连接块为上端面中部设有方形凸块的圆形板，扭矩仪连接块的方形凸块嵌装于电动执行连接块的柱形块底部方形槽内，圆形板周侧面设有三个凸耳；扭矩仪上端面与扭矩仪连接块下底面通过螺钉同轴固定相连，扭矩仪底部设有方形凸台；蝶阀连接块为上端面和下端面均设有方形槽的圆柱，扭矩仪底部的方形凸台嵌装于蝶阀连接块上端面方形槽，蝶阀的转轴向上穿过总体装置固定块下底面中心圆孔与扭矩仪下端面方形槽相配合安装；

距离管道的进口端阀门5倍管径处和距离管道出口端阀门10倍管径处的管道截面均作为压力测量截面，压力测量截面所对应的管道位置处周向均布有四个压力传感器，用于监测压力测量截面实时压力变化情况。

蝶阀连接块上下两端的方形槽所对应的外侧面均周向布置有四个螺纹孔，四个螺纹孔分别对应方形槽四个侧面，穿过螺纹孔的螺钉拧紧后实现蝶阀连接块上端方形槽与扭矩仪方形凸台的固定和下端方形槽与蝶阀转轴的固定。

所述电动执行连接块的柱形块底部方形槽所对应的外侧面周向均布有四个螺纹孔，四个螺纹孔分别对应方形槽四个侧面；电动执行连接块的柱形块外侧面靠近上边缘位置处设有两组相对布置的调节孔组，每组调节孔组由10个调节孔组成，且每组调节孔组的长度与柱形块底面的1/4周长相等，总体装置固定块左右两侧面均开有一个调节对应孔且两个调节对应孔相对布置，总体装置固定块左右两侧的调节对应孔用于与电动执行连接块的两组调节孔组中的调节孔通过螺钉相连，从而实现测量静水力矩时扭矩仪的固定。测量动水力矩时总体装置固定块左右两侧的调节对应孔无需与调节孔通过螺钉相连。

调节对应孔通过与调节孔组中不同的调节孔对应实现0、10％-100％(间隔 10％)的阀门开度调整，其中100％开度为90°。

总体装置固定块左右两侧面与蝶阀连接块所对应位置处开有两个长度大于蝶阀连接块长度的方形孔，方便工具穿过方形孔实现蝶阀连接块螺钉的拧紧。

扭矩仪连接块的圆形板边缘和扭矩仪上端面边缘均设有螺纹孔用于穿过螺钉使得扭矩仪连接块和扭矩仪固定相连；对扭矩仪的改造使得扭矩仪可以更好地连接电动执行和蝶阀，更方便的输出测量数值。

所有所述的压力传感器均通过集线器与PC端相连，扭矩仪通过数据采集器与PC端相连。

阀门打开或者关闭时，电动执行输出力矩通过电动执行连接块传递给扭矩仪连接块和扭矩仪，扭矩仪输出力矩通过数据采集器传输至PC端，作用在阀板上的扭矩即可清晰准确的呈现出来，该力矩就是启闭阀门所需要的动力矩，力矩通过扭矩仪下端与之连接的蝶阀连接块将力矩最终作用在蝶阀上，完成对蝶阀启闭的控制。

本实用新型的技术效果在于：

本实用新型利用了压力传感器、扭矩仪以及自主设计加工组件，实现了对阀板启闭过程中所受到的瞬时扭矩以及阀板在固定开度下的扭矩值进行精确的测量，并且保证了测量数据的合理性准确性。

附图说明

图1是实施例实验数据图和理论研究数据图

图2是本实用新型实验系统框图

图3是本实用新型扭矩测量部分示意图；

图4是本实用新型压力传感器安装示意图；

图5是本实用新型部分元件示意图，(a)为总体装置固定块，(b)为电动执行连接块，(c)为扭矩仪连接块，(d)为扭矩仪，(e)为蝶阀连接块。

图中：电动执行1、电动执行连接块2、扭矩仪连接块3、扭矩仪4、蝶阀连接块5、总体装置固定块6、蝶阀7、压力传感器8。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图2所示，本实用新型包括压力监测模块、扭矩测量模块、装置固定连接模块和数据采集模块，压力监测模块由压力传感器8、集线器和计算机组成；扭矩仪4作为扭矩测量模块；电动执行连接块2、扭矩仪连接块3、蝶阀连接块 5和总体装置固定块6组成装置固定连接模块；数据采集器和计算机组成数据采集模块。

如图3和图5所示，装置固定连接模块包括总体装置固定块6、电动执行连接块2、扭矩仪连接块3、蝶阀连接块5，总体装置固定块6下底面与安装于管道上的蝶阀7上端面通过螺钉固定相连，总体装置固定块6上端面与电动执行1 下端面通过螺钉固定相连；电动执行连接块2主要由方形凸台和柱形块上下对接组成，方形凸台固定于柱形块上端面中部，柱形块底部开有方形槽，方形凸台用于与电动执行1输出端底部配合安装；扭矩仪连接块3为上端面中部设有方形凸块的圆形板，扭矩仪连接块3的方形凸块嵌装于电动执行连接块2的柱形块底部方形槽内，圆形板周侧面设有三个凸耳；扭矩仪4上端面与扭矩仪连接块3下底面通过螺钉同轴固定相连，扭矩仪4底部设有方形凸台；蝶阀连接块5为上端面和下端面均设有方形槽的圆柱，扭矩仪4底部的方形凸台嵌装于蝶阀连接块5上端面方形槽，蝶阀7的转轴向上穿过总体装置固定块6下底面中心圆孔与扭矩仪4下端面方形槽相配合安装。

实施例

本实用新型的具体测试方法如下:

1)通过压力监测模块监测管道截面压力变化情况，当整个测试系统达到稳定时开始进行测量蝶阀7阀板扭矩，以确保阀板扭矩测量数据的准确性。

如图4所示，距离管道的进口端阀门5倍管径处和距离管道出口端阀门10 倍管径处的管道截面均作为压力测量截面，压力测量截面所对应的管道位置处周向均布有四个压力传感器8，用于监测压力测量截面实时压力变化情况，压力传感器8的压力信息通过集线器传递到计算机，此时计算机会实时显示管道截面压力变化信息。

首先求得每个压力测量截面上四个压力值的平均值，同一个压力测量截面上的四个压力值与平均值相比，相对偏差RS小于2％时，可以认为该截面上的压力达到稳定；前后两个压力测量截面的平均值变化率a小于2％时，可以认为前后两个截面压力变化达到稳定。当每个压力测量截面相对偏差值RS小于2％以及两个压力测量截面之间的变化率a小于2％这两个条件均满足时，我们就认为从该压力测量截面开始，压力变化趋于稳定，整个测试系统处于稳定状态，即可测量阀板的扭矩数据。

2)测量蝶阀7阀板固定角度下的静水力矩

在测量阀板固定角度所受的扭矩时，拆卸掉电动执行1，通过总体装置固定块6左右两侧的调节对应孔与电动执行连接块2上不同的调节孔对应，将蝶阀7 阀门开度调整到需要测量的角度，通过总体装置固定块6侧面的调节对应孔用螺栓将电动执行连接块2固定，从而将扭矩仪4固定，在通过阀门水流的冲刷下阀板受到力，转化为力矩通过阀芯传递给扭矩仪，最后传递给数据采集模块，在计算机终端显示固定角度下的静水力矩。

3)测量阀瓣启闭过程中的动水力矩

本实验方法可以测量阀板从0°到90°全状态下的连续的扭矩变化情况，电动执行1产生扭矩，扭矩仪将电动执行1产生的扭矩通过蝶阀连接块5传递给蝶阀7转轴，驱动蝶阀7阀板启闭及转动；而且扭矩同时通过电动执行连接块2传递给扭矩仪，同时扭矩仪监测瞬时扭矩数据，产生扭矩信息通过数据采集器输送到扭矩仪接收器，数据采集器接收到信号后通过整合处理输出至计算机，在计算机终端可以实时精确展示阀板开启和关闭以及转动整个过程所受扭矩情况，并且可以用连续的曲线以及多种方式输出扭矩测量结果。

记录实验数据如图1(a)所示，在调整好每个模块后，对某一型号蝶阀进行实际测量验证，通过计算机输出的实验数据来看，蝶阀阀板在60-70％开度所受力矩最大；图1(b)为理论研究中蝶阀阀板开度与所受力矩的关系{[1]沈洋, 金晓宏,杨科.基于CFD的蝶阀流场仿真和阀板驱动力矩研究[J].新型工业化,2013,3(04):69-76.}，与本实用新型的检测结果一致，证明本实用新型的实验测试方法非常可靠。

Claims (7)

1.一种蝶阀阀板扭矩测试装置，其特征在于：包括蝶阀、管道、扭矩仪(4)、装置固定连接模块、压力传感器(8)和电动执行，装置固定连接模块包括总体装置固定块(6)、电动执行连接块(2)、扭矩仪连接块(3)、蝶阀连接块(5)，总体装置固定块(6)下底面与安装于管道上的蝶阀(7)上端面通过螺钉固定相连，总体装置固定块(6)上端面与电动执行(1)下端面通过螺钉固定相连；电动执行连接块(2)主要由方形凸台和柱形块上下对接组成，方形凸台固定于柱形块上端面中部，柱形块底部开有方形槽，方形凸台用于与电动执行(1)输出端底部配合安装；扭矩仪连接块(3)为上端面中部设有方形凸块的圆形板，扭矩仪连接块(3)的方形凸块嵌装于电动执行连接块(2)的柱形块底部方形槽内，圆形板周侧面设有三个凸耳；扭矩仪(4)上端面与扭矩仪连接块(3)下底面通过螺钉同轴固定相连，扭矩仪(4)底部设有方形凸台；蝶阀连接块(5)为上端面和下端面均设有方形槽的圆柱，扭矩仪(4)底部的方形凸台嵌装于蝶阀连接块(5)上端面方形槽，蝶阀(7)的转轴向上穿过总体装置固定块(6)下底面中心圆孔与扭矩仪(4)下端面方形槽相配合安装；

距离管道的进口端阀门5倍管径处和距离管道出口端阀门10倍管径处的管道截面均作为压力测量截面，压力测量截面所对应的管道位置处周向均布有四个压力传感器(8)，用于监测压力测量截面实时压力变化情况。

2.根据权利要求1所述的一种蝶阀阀板扭矩测试装置，其特征在于：蝶阀连接块(5)上下两端的方形槽所对应的外侧面均周向布置有四个螺纹孔，四个螺纹孔分别对应方形槽四个侧面，穿过螺纹孔的螺钉拧紧后实现蝶阀连接块(5)上端方形槽与扭矩仪(4)方形凸台的固定和下端方形槽与蝶阀(7)转轴的固定。

3.根据权利要求1所述的一种蝶阀阀板扭矩测试装置，其特征在于：所述电动执行连接块(2)的柱形块底部方形槽所对应的外侧面周向均布有四个螺纹孔，四个螺纹孔分别对应方形槽四个侧面；电动执行连接块(2)的柱形块外侧面靠近上边缘位置处设有两组相对布置的调节孔组，每组调节孔组由10个调节孔组成，且每组调节孔组的长度与1/4柱形块底面周长相等，总体装置固定块(6)左右两侧面均开有一个调节对应孔且两个调节对应孔相对布置，总体装置固定块(6)左右两侧的调节对应孔用于与电动执行连接块(2)的两组调节孔组中的调节孔通过螺钉相连。

4.根据权利要求1所述的一种蝶阀阀板扭矩测试装置，其特征在于：总体装置固定块(6)左右两侧面与蝶阀连接块(5)所对应位置处开有两个长度大于蝶阀连接块(5)长度的方形孔，方便工具穿过方形孔实现蝶阀连接块(5)螺钉的拧紧。

5.根据权利要求1所述的一种蝶阀阀板扭矩测试装置，其特征在于：扭矩仪连接块(3)的圆形板边缘和扭矩仪(4)上端面边缘均设有螺纹孔用于穿过螺钉使得扭矩仪连接块(3)和扭矩仪(4)固定相连。

6.根据权利要求1所述的一种蝶阀阀板扭矩测试装置，其特征在于：所有所述的压力传感器(8)均通过集线器与PC端相连，扭矩仪(4)通过数据采集器与PC端相连。

7.根据权利要求6所述的一种蝶阀阀板扭矩测试装置，其特征在于：电动执行(1)输出力矩通过电动执行连接块(2)传递给扭矩仪连接块(3)和扭矩仪(4)，扭矩仪(4)输出力矩通过数据采集器传输至PC端；力矩通过扭矩仪(4)下端与之连接的蝶阀连接块(5)将力矩最终作用在蝶阀(7)上，完成对蝶阀(7)启闭的控制。