葉片式徑流閥的制作方法
【專利摘要】本實用新型的目的在于提供葉片式徑流閥，葉片式徑流閥，包括葉片連桿單元、步進電機、連接板和齒圈，連接板包括上連接板和下連接板，上連接板和下連接板前后布置，齒圈安裝在連接板周向的外側，步進電機輸出端與齒圈嚙合，葉片連桿單元包括靜葉片、連桿、固定軸，固定軸上端固定在上連接板外并與連桿第一端相連，固定軸下端與靜葉片相連，連桿的第二端設置通透的槽，齒圈上設置凸起的柱體，連桿通過槽套在柱體上，葉片連桿單元沿連接板周向均勻布置，靜葉片在步進電機的帶動下繞各自對應的固定軸轉動，相鄰靜葉片間，一個靜葉片壓力面和另一個靜葉片吸力面貼合在一起。本實用新型不僅能夠實現可靠的密封，還能適應各種溫度的變化。
【專利說明】葉片式徑流閥
【技術領域】
[0001〕 本實用新型涉及的是一種閥門，具體地說是徑向閥門。
【背景技術】
[0002]隨著流體科學技術的發展，人們對流體壓力和流量以及響應速度提出了更高的要求。為了解決這一問題，工程師提出了各種解決方案。在葉輪機械中，工程師采用將多個葉輪機械進行串聯和并聯的方法實現高壓力和大流量。對于葉輪機械的切入切出，現在通常的做法是在管路中安裝一個蝶閥，需要切出相關葉輪機械時，將蝶閥關閉，需要切入時將蝶閥打開。這種方法可以滿足基本的要求，但是蝶閥的存在使得流體流動時必然會發生壓力損失，也會使葉輪機械的背壓上升，也會使得流場的不均勻度增加，而且閥門一般離葉輪機械有一定距離，因此，他的響應速度也較慢。同時，由于蝶閥密封接觸面小，所以密封效果并不好，特別是在高溫環境和高溫流體時，會發生嚴重的漏氣，這在工程實踐中也得到了印證。
【發明內容】
[0003]本實用新型的目的在于提供不僅能夠實現可靠的密封，還能適應各種溫度的變化的葉片式徑流閥。
[0004]本實用新型的目的是這樣實現的:
[0005]本實用新型葉片式徑流閥，其特征是:包括葉片連桿單元、步進電機以及可相對轉動的連接板和齒圈，連接板包括上連接板和下連接板，上連接板和下連接板前后布置，齒圈安裝在連接板周向的外側，步進電機輸出端與齒圈嚙合，葉片連桿單元包括靜葉片、連桿、固定軸，固定軸上端固定在上連接板外并與連桿第一端相連，固定軸下端與位于上連接板和下連接之間的靜葉片相連，連桿的第二端設置通透的槽，齒圈上設置凸起的柱體，連桿通過槽套在柱體上，葉片連桿單元沿連接板周向均勻布置，靜葉片在步進電機的帶動下繞各自對應的固定軸轉動，相鄰靜葉片間，一個靜葉片壓力面和另一個靜葉片吸力面貼合在一起。
[0006]本實用新型還可以包括:
[0007]1、上連接板內側設置第一密封環槽和第二密封環槽，下連接板內側設置第三密封環槽和第四密封環槽，第一密封環槽-第四密封環槽里分別安裝第一密封環-第四密封環，第一密封環和第三密封環位于所有固定軸的外側，第二密封環和第四密封環位于所有固定軸的內側。
[0008]2、靜葉片與上連接板和下連接板之間留有間隙。
[0009]本實用新型的優勢在于:本實用新型在葉輪機械，特別是徑流式葉輪機械的葉輪出口處安裝，可以實現面密封，不僅能夠實現可靠的密封，還能適應各種溫度的變化。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為葉片分布圖；
[0011]圖2為葉片分布局部示意圖；
[0012]圖3為本實用新型的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖舉例對本實用新型做更詳細地描述:
[0014]結合圖1?3，本實用新型利用葉片的相互貼合來實現面密封，在徑流式葉輪機械的葉輪出口處設置一圈靜葉片，每一個葉片均可繞各自的固定軸旋轉，所有的靜葉片通過連桿與齒圈相連，而齒圈由步進電機驅動，從而實現所有靜葉片的同步運動，實現所有密封面的完全密封。此實用新型的另一難點在于如何實現兩個靜葉片接觸時實現完全的面密封。從圖2中，我們假設兩個靜葉片的夾角為0，兩個葉片分別繞4軸和8軸旋轉，旋轉0角度后，部分重合在一起，如虛線所示，從到0。假定重合長度在徑向的分量為山0點的半徑冊，根據圖示可知，在給定葉片吸力面曲線，0，0，山冊的情況下，重合段的位置也就確定了，從圖中我們也可以發現，經過一定的轉角之后，左邊葉片的壓力面的某部分和右邊葉片的吸力面的某些部分貼合在一起，也就是說貼合的這一部分具有相同的曲線形式，即重合曲線經過旋轉移動后能成為另一面的一部分，從圖中來看，重合曲線03繞左側靜葉片固定軸反向旋轉9角度，再繞中心軸向右旋轉0角度，與右側靜葉片開啟時的吸力面重合，也就是說只要保證靜葉片吸力面的相關曲線段和壓力面的相關曲線段一致，就能保證特定情況下的葉片的面密封。
[0015]圖1是葉片的分布示意圖，其中實線葉片為閥門開啟時靜葉片所處的位置，虛圓為固定軸所在的半徑，虛徑向線與虛圓的交叉點即是固定軸所處位置，虛線葉片為閥門關閉時，靜葉片面密封時所處的位置，此時流體不能通過閥門，0點為閥門中心點。圖2為閥門局部示意圖，其中實線葉片為閥門開啟時靜葉片所處的位置，虛線葉片為閥門關閉時靜葉片所處的位置，較大的虛線圓為固定軸所處位置的圓，較小的虛線圓為靜葉片密封時密封起始點所在的圓。0為兩個靜葉片的中心角度差，9為靜葉片由開啟到關閉繞固定軸所需轉過的角度，密封時密封起點所在圓半徑為冊，密封終點0與密封起點的半徑差為山即密封徑向距離為1八，8為分別為兩片靜葉片固定軸所處位置。圖3為整個閥門的結構示意圖，流體流入閥門中間，經過葉片流出閥門。其中，1為連接板1，分為上下兩塊，靜葉片4通過固定軸與連接板1連接在一起，連接板1通常與葉輪機械固定在一起，并迫使流體只能沿靜葉片4之間的通道流動。2為連桿2，每一個靜葉片4對應固定軸和連桿2，連桿2將齒圈3和固定軸連接在一起，當齒圈3旋轉時帶動連桿2轉動，從而使得固定軸和葉片旋轉。3為齒圈3，齒圈3與步進電機6和連桿2相連，主要作用在于步進電機6的動作傳遞給連桿2，并保證所有的連桿2同步動作，實現靜葉片4的完全密封。4為靜葉片4，通常與固定軸做成一體，靜葉片4是整個閥門中最重要的部件，它的設計遵循一定的規律，具體過程見具體實施方案，靜葉片4與連接板相連，并限制靜葉片的上下位移，靜葉片4的轉動通過連桿傳遞到固定軸的扭矩實現，當密封時，兩個靜葉片4緊密貼合，實現密封，開啟時，兩個靜葉片4之間形成通道供流體流動。5是密封環5，通常為上下內外四個，主要為實現對流體的完全密封。內外密封環5半徑所在范圍通常小于密封面⑶所在的半徑范圍，密封環5通常固定在連接板1的凹槽內。由于加工精度和考慮到為了減小靜葉片的旋轉阻力，以及材料在高溫環境下的膨脹，靜葉片和連接板之間通常留有一定的間隙，當閥門關閉時，流體就會從間隙處流出。采用密封環5，使得密封環5與靜葉片4，連接板1構成完整密封，避免流體泄露和損失。6為步進電機6，他與齒圈3通過齒輪連接，當接收到開啟或關閉的信號后，步進電機6動作，并將動作傳遞給齒圈，最后使得靜葉片4動作，實現控制的目的。
[0016]本實用新型利用葉片間的相互密封來實現對徑向流動流體的切斷。首先，根據徑流式葉輪機械的流量，葉輪的最大半徑，確定兩個靜葉片之間的角度0，密封的起始半徑己0，葉片其中一面(比如說吸力面)的曲線。然后，確定固定軸的半徑41，確定密封時葉片需要轉動的角度9，以及密封的徑向距離1以上這些參數在設計之前作為輸入參數給定，根據這些參數就可以確定曲線的重合范圍⑶，然后將這一段重合曲線⑶分別繞左側靜葉片固定軸反向旋轉9角度和中心軸向右旋轉0角度，這段重合曲線就變成了靜葉片的另一面(壓力面)的一部分，然后其余曲線段就可以根據設計要求和流體力學的相關知識補充完整，這樣靜葉片就設計好了。整個閥門的其他結構如圖3所示，流體經過葉輪后沿徑向和軸向運動，并通過所設計的閥門流向外界(比如說匯流管當閥門處于開啟狀態時，流體經過靜葉片間流道流出，此時閥門作為一個通道。當需要關閉閥門時，步進電機6根據傳輸過來的信號，開始動作，帶動齒圈3旋轉，齒圈3的旋轉促使連桿繞固定軸旋轉，固定軸也隨之旋轉，由于葉片4與固定軸固定在一起，從而葉片4也開始旋轉，最終兩個葉片緊密貼合在一起，達到密封的效果。密封面和密封圈5構成了完整的密封，使閥門內側的流體和外側的流體完全隔絕開了。當需要開啟時，步進電機6根據接受的信號，開始動作帶動齒圈3旋轉，齒圈3的旋轉促使連桿繞固定軸旋轉，固定軸也隨之旋轉，由于葉片4與固定軸固定在一起，從而葉片4也開始旋轉，將閥門打開，形成流體通道。
【權利要求】
1.葉片式徑流閥，其特征是:包括葉片連桿單元、步進電機以及可相對轉動的連接板和齒圈，連接板包括上連接板和下連接板，上連接板和下連接板前后布置，齒圈安裝在連接板周向的外側，步進電機輸出端與齒圈嚙合，葉片連桿單元包括靜葉片、連桿、固定軸，固定軸上端固定在上連接板外并與連桿第一端相連，固定軸下端與位于上連接板和下連接之間的靜葉片相連，連桿的第二端設置通透的槽，齒圈上設置凸起的柱體，連桿通過槽套在柱體上，葉片連桿單元沿連接板周向均勻布置，靜葉片在步進電機的帶動下繞各自對應的固定軸轉動，使得相鄰靜葉片間，一個靜葉片壓力面和另一個靜葉片吸力面貼合在一起。
2.根據權利要求1所述的葉片式徑流閥，其特征是:上連接板內側設置第一密封環槽和第二密封環槽，下連接板內側設置第三密封環槽和第四密封環槽，第一密封環槽-第四密封環槽里分別安裝第一密封環-第四密封環，第一密封環和第三密封環位于所有固定軸的外側，第二密封環和第四密封環位于所有固定軸的內側。
3.根據權利要求1或2所述的葉片式徑流閥，其特征是:靜葉片與上連接板和下連接板之間留有間隙。
【文檔編號】F16K31/53GK204253986SQ201420688220
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月17日 優先權日:2014年11月17日
【發明者】王銀燕, 李旭, 孫永瑞, 王賀春, 楊傳雷, 覃玄, 李俊鵬, 張超, 陳德富 申請人:哈爾濱工程大學