一種新型倉頂氣密蝶閥的研發(fā)

曾占和　徐川川　魏思奇　原富林

摘 要：筒倉（立筒倉、淺圓倉）作為一種新型倉型，已成為最主要的糧倉形式之一，其氣密性好壞直接關(guān)系到儲(chǔ)糧安全和質(zhì)量穩(wěn)定，良好的氣密性是安全儲(chǔ)糧的先決條件。而倉頂通風(fēng)口的氣密性一直以來在業(yè)內(nèi)存在較難解決的問題，主要原因是通風(fēng)口處的氣密蝶閥很難做到氣密。為解決氣密問題，茂盛公司研發(fā)了一種新型氣密蝶閥（專利號(hào)201920473986.2），該新型蝶閥可配置手動(dòng)、電動(dòng)、氣動(dòng)3種形式，能充分滿足筒倉智能化控制的需求。

關(guān)鍵詞：氣密蝶閥;氣密;熏蒸

Abstract：As a new type of silo， Grain silo has become one of the most important silo forms. Its airtightness is directly related to the safety and quality of grain storage， and good airtightness is the prerequisite for safe storage of grain. The airtightness of the vent on the top of the silo has always been a difficult problem in the industry， the main reason is that the airtight butterfly valve at the vent is difficult to achieve airtight. To solve this problem， We jointly researched and developed a new type of air-tight butterfly valve （Patent No. ： 201920473986.2）， This type of butterfly valve can be configured with three types of manual， electric and pneumatic， Can fully meet the needs of intelligent control of silo.

Key words：Airtight butterfly valve; Airtight; Stifling

中圖分類號(hào)：S379.3

糧食在儲(chǔ)存過程中，不可避免的出現(xiàn)發(fā)熱、陳化和劣變，從而影響糧食品質(zhì)，給糧食存儲(chǔ)企業(yè)造成一定的經(jīng)濟(jì)損失，因此在糧食存儲(chǔ)過程中，需要適時(shí)地對糧倉進(jìn)行熏蒸、通風(fēng)。熏蒸是在糧倉密閉后向糧倉內(nèi)通入熏蒸劑，熏蒸劑在糧倉內(nèi)循環(huán)流動(dòng)以達(dá)到殺死糧食中病蟲害的目的，在熏蒸前期熏蒸劑泄露既影響熏蒸效果還會(huì)造成人員傷害和污染，因此對糧倉進(jìn)行熏蒸時(shí)必需保證糧倉密閉嚴(yán)密。對糧倉進(jìn)行熏蒸及通風(fēng)，一般是在倉頂設(shè)置氣密蝶閥，氣密蝶閥下部是通風(fēng)口，熏蒸時(shí)密閉氣密蝶閥達(dá)到密閉糧倉的目的，通風(fēng)時(shí)打開氣密蝶閥達(dá)到上部通風(fēng)的目的[1]。

1 常規(guī)氣密蝶閥的問題分析

行業(yè)現(xiàn)在常規(guī)的氣密蝶閥有兩種形式，一種為轉(zhuǎn)軸翻板式氣密蝶閥，另一種為方箱壓蓋式氣密蝶閥。

1.1 轉(zhuǎn)軸翻板式氣密蝶閥

轉(zhuǎn)軸翻板式氣密蝶閥結(jié)構(gòu)簡單，由筒體、外密封條、內(nèi)密封條、轉(zhuǎn)軸、翻板、手動(dòng)執(zhí)行器組成（如圖1所示）。密閉時(shí)內(nèi)外密封圈接觸達(dá)到密閉的效果。

該新型氣密蝶閥是在普通蝶閥的基礎(chǔ)上通過增加密封圈來達(dá)到氣密效果，制作較復(fù)雜，關(guān)開非常困難，難以保證氣密性。由于外密封圈需要固定在筒體上特制的卡槽內(nèi)，該卡槽加工后再滾圓而成，所以制作、配合較困難。而在內(nèi)外密封圈與轉(zhuǎn)軸接觸處（如圖2所示），由于軸是圓柱型，所以當(dāng)轉(zhuǎn)軸在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，該接觸點(diǎn)的氣密性根本無法保證。在使用操作中，由于內(nèi)外密封圈都為橡膠材質(zhì)，所以在氣密蝶閥關(guān)閉的過程中摩擦力非常大，十分費(fèi)力。

1.2 方箱壓蓋式氣密蝶閥

方箱壓蓋式氣密蝶閥是另一種常見的氣密蝶閥型式。該新型氣密蝶閥主要由筒體、門、壓蓋、拉鏈構(gòu)成（如圖3所示）。

方箱壓蓋式氣密蝶閥可以達(dá)到較好的氣密效果，但仍存在一定的缺陷：①該新型氣密蝶閥的筒體為方形，相同規(guī)格的氣密蝶閥，無論在高度還是寬度方向上都要比其他蝶閥大很多，占地空間大，材料使用多、成本相對高。②操作氣密蝶閥需要打開外門，操作人探入筒體內(nèi)部，存在一定的不方便性和危險(xiǎn)性。③該新型氣密蝶閥只能做成手動(dòng)形式，做成電動(dòng)和氣動(dòng)形式較困難，不利于實(shí)現(xiàn)智能化控制。

2 氣密蝶閥的改進(jìn)

大量的實(shí)踐證明翻板式氣密蝶閥無法保證蝶閥的氣密性，方箱壓蓋式氣密蝶閥雖然能保證氣密性，但其在經(jīng)濟(jì)性和方便性及自動(dòng)化控制等方面存在局限。實(shí)現(xiàn)氣密蝶閥的完全氣密需要另一種結(jié)構(gòu)來代替。由于氣密蝶閥需求量大且市場對氣密蝶閥的氣密性要求越來越高，茂盛公司等對氣密蝶閥進(jìn)行攻關(guān)和創(chuàng)新研發(fā)。

2.1 初步改進(jìn)方案

技術(shù)相對成熟的手動(dòng)氣密閘門實(shí)現(xiàn)氣密依靠的是凸輪機(jī)構(gòu)將閘板壓緊在密封條上，上下垂直的接觸能很好地保證閘門的氣密性。如果能將蝶閥的翻板垂直壓緊在密封條上，氣密蝶閥氣密性差的問題也能得到解決。通過上下運(yùn)動(dòng)翻板來實(shí)現(xiàn)氣密時(shí)翻板壓緊在密封條上，通風(fēng)時(shí)翻板離開密封條，需要解決兩個(gè)問題：①如何實(shí)現(xiàn)翻板的上下運(yùn)動(dòng)。②如何保證通風(fēng)時(shí)氣密蝶閥內(nèi)部有足夠的空間保證氣流的通過。為此設(shè)計(jì)了第一種氣密蝶閥（專利號(hào)ZL 2016 2 0705195.4），如圖4所示。

2.2 工作原理

該新型氣密蝶閥通過手動(dòng)執(zhí)行器或電動(dòng)執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)，從而轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)連桿使翻板有向下的力，兩側(cè)的輔助連桿保證翻板不傾斜，固定在筒體上的導(dǎo)軌保證翻板只能上下垂直運(yùn)動(dòng)。蝶閥密閉時(shí)，翻板垂直壓在密封條上，通風(fēng)時(shí)蝶閥開啟。氣流通過翻板與筒體之間的空間流出。

2.3 特點(diǎn)

通過對氣密蝶閥的第一次改進(jìn)解決了普通翻板式氣密蝶閥氣密性差的問題，同時(shí)也解決了方箱壓蓋式氣密蝶閥高度高且操作不方便的問題。該新型氣密蝶閥只需操作蝶閥外部的手動(dòng)執(zhí)行器或控制電動(dòng)執(zhí)行器就能控制氣密蝶閥的開啟和關(guān)閉。然而由于蝶閥開啟時(shí)需要有足夠的空間通過通風(fēng)氣流，所以筒體與翻板之間就要保證有足夠的空間距離，這就使得筒體的直徑要比通風(fēng)口的直徑大很多。此外該新型氣密蝶閥結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制作比較麻煩，制作成本高。

3 新型氣密蝶閥的研發(fā)設(shè)計(jì)

3.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)

在前面幾種氣密蝶閥中，只有轉(zhuǎn)軸翻板式氣密蝶閥體積最小。為了減小體積，需要保證開啟時(shí)翻板處于垂直狀態(tài)，密閉時(shí)翻板處于水平狀態(tài)且壓在密封條上，翻板也只能在與通風(fēng)口直徑大小相同的筒體內(nèi)運(yùn)動(dòng)。2019年茂盛公司等研發(fā)了一種新型氣密蝶閥（專利號(hào)201920473986.2），新型氣密蝶閥結(jié)合了各種氣密蝶閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，能夠滿足多種氣密場合的需求。

3.2 結(jié)構(gòu)

氣密蝶閥主要由筒體、翻板、密封橡膠圈、輔助連桿、驅(qū)動(dòng)連桿、換向彈簧構(gòu)成（如圖5所示）。手動(dòng)氣密蝶閥由手動(dòng)執(zhí)行器來驅(qū)動(dòng);氣動(dòng)氣密蝶閥由氣缸來驅(qū)動(dòng);電動(dòng)氣密蝶閥由電動(dòng)執(zhí)行器來驅(qū)動(dòng)。

3.3 工作原理

驅(qū)動(dòng)軸帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)連桿轉(zhuǎn)動(dòng);第一階段在換向彈簧的拉引下，小連桿靠在驅(qū)動(dòng)連桿的定位塊上，翻板以輔助連桿鉸支點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)緩慢上升;第二階段翻板離軸越來越遠(yuǎn)，在換向彈簧的拉引下，翻板直接靠在小連桿上，以小連桿下鉸支點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)，直至壓緊在密封橡膠圈上。

3.4 特點(diǎn)

3.4.1 氣密性好

該新型氣密蝶閥采用翻板直接壓在密封橡膠圈上的結(jié)構(gòu)能夠保證蝶閥的氣密性。

3.4.2 體積小，結(jié)構(gòu)簡單

該新型氣密蝶閥的筒徑和高度都可以做到和通風(fēng)口直徑相同，因此該新型氣密蝶閥的體積非常小，而且只有一組連桿機(jī)構(gòu)來驅(qū)動(dòng)翻板達(dá)到氣密蝶閥啟閉的效果，結(jié)構(gòu)簡單，性價(jià)比較高。

3.4.3 密封圈壽命長

該新型氣密蝶閥密封圈形狀特殊定制，使用耐老化材料，同時(shí)蝶閥特殊的連桿結(jié)構(gòu)避免了翻板與密封圈的摩擦磨損，延長了密封圈的壽命。

3.4.4 有利于筒倉實(shí)現(xiàn)智能化

該新型氣密蝶閥可做成手動(dòng)、氣動(dòng)、電動(dòng)等形式，分別采用手動(dòng)執(zhí)行器、氣缸和電動(dòng)執(zhí)行器來驅(qū)動(dòng)?？朔藲饷艿y只能手動(dòng)操作的問題，有利于筒倉實(shí)現(xiàn)智能化。

4 結(jié)語

筒倉的氣密性是儲(chǔ)糧的基礎(chǔ)，新型氣密蝶閥有效克服了原有氣密蝶閥氣密性差、關(guān)開困難，操作不方便等問題。通過在項(xiàng)目中實(shí)際的使用，效果達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，氣密性、方便性等目的得到充分體現(xiàn)。隨著不斷的市場認(rèn)知和推廣，相信在不久的將來該新型氣密蝶閥將成為筒倉氣密的優(yōu)選設(shè)備。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳新旺.筒倉的氣密性及氣密改造技術(shù)[J].現(xiàn)代食品，2018（12）：185-189.