【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及利用计算机对蝶阀结构进行辅助设计，尤其涉及一种节能型蝶阀结构优化设计方法。
技术介绍
1、阀门是管路流体输送系统中常见的控制部件，起到开闭、控制流向和调节输送介质的参数等作用。阀门主要包括阀体、阀座、阀芯、驱动组件，其中阀座设置于阀体内部，用于支撑阀芯全关位置并构成密封副，驱动组件用于控制阀芯开关。常见的阀门类型有球阀、蝶阀、隔膜阀、闸阀、止回阀等，其中蝶阀即阀芯为圆形蝶板，以阀杆为轴转动而实现开闭。
2、阀门最重要的技术性能指标是密封性能，密封性能是指阀门各密封部位阻止介质泄漏的能力，其中阀座和阀芯的接触处为阀门其中一密封部位。普通蝶阀的阀座和阀芯接触处一般为单向密封结构，正向承压时具有密封作用，而反向承压时容易出现介质泄露的问题。
3、阀门设计领域，特别是中线对夹，卡箍及凸耳类型的消防蝶阀，其中阀体内腔密封面喷涂，阀板包胶一类的中线消防蝶阀，现有的阀体密封副设计主要有2种形状：
4、1、内腔通
5、径密封带采用圆柱平面密封面形状，
6、2、内腔通径密封带采用球面形状；阀板也有两种密封
7、形式：
8、1、阀板采用端切玄与单水线的组合形状设计，
9、2、阀板采用全球面形状设计。
10、中线蝶阀的密封主要靠蝶板与橡胶阀座的过盈配合，依靠橡胶的弹性来达成；上述技术是目前国内中线橡胶密封蝶阀厂家使用最多的设计结构，结构简单、产品成本低，但由于蝶阀密封要求高，密封压力是设计压力的2倍以上，特别是国际ul/fm消防蝶
11、目前，用于不同介质的管路上作调节流量、截断或接通流体的蝶阀。主要由阀板组件、阀体组件及底盖组件等组成。阀板的密封面与阀座之间的密封是靠传动装置的力矩使阀板压向阀座。正流状态时，介质压力越高密封挤压越紧。当流道介质逆流时随着介质压力的增大阀板与阀座之间的单位正压力小于介质压强时，密封开始泄漏。由于受结构条件的限制，该结构不适应做通径 dn100 以下阀门，原因是阀板整体结构太厚，流阻大。
12、综上所述，目前的中线消防蝶阀，在阀板阀体配合的密封副设计上是有一定的缺陷，主要在阀板橡胶的密封过盈量设计较大，引起的阀板寿命不足。现有蝶阀生产成本高，泄露维修困难，密封结构易磨损，开启扭矩大。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术提出了一种节能型蝶阀结构优化设计方法，包括如下步骤：
2、s1、对节能型蝶阀进行三维建模，创建节能型阀门的阀体和阀板，阀体的内部创建穿透阀体的流体通道和流体域，所述流体域包括位于内表面中心的曲面区域和位于中心两侧的平面区域；
3、s2、设计阀板外周密封结构的密封参数，保证密封结构的实际密封压在限定的范围内；
4、s3、对节能型蝶阀的三维模型进行流体模拟，优化所述流体域的曲面区域和平面区域参数。
5、进一步地，实际密封压q满足下式限定的范围：
6、qm﹤q﹤qd；
7、；
8、式中：其中，最小密封压为qm，最大密封压为qd，c和k为常数,依据经验值进行确定，p为蝶阀公称压力,bi为第i个密封圈的厚度，n为密封圈的个数。
9、进一步地，所述步骤s2中，直接在阀板上外周沿着径向设置多个密封环，所述多个密封环形成所述密封结构。
10、进一步地，所述步骤s2中，在阀板外周上创建多个沟槽上，在所述沟槽上配置多个密封圈，所述多个密封圈的径向高度高于沟槽的深度，密封圈从阀板外周表面向外突出，所述多个密封圈形成密封结构。
11、进一步地，在所述阀板的横截面上，所述密封环离所述阀板的中轴线距离为密封环的高度，多个所述密封环形成花瓣形密封环，所述花瓣形密封环的中间区域密封环高，外周区域密封环环低。
12、进一步地，所述密封结构的外周密封面与所述阀体的曲面区域相配合，所述外周密封面为密封结构最高点连线所形成的密封面。
13、进一步地，阀体流体域包括位于内表面中心的曲面区域和位于中心两侧的平面区域；
14、计算流量系数：
15、；
16、其中，s为流经所述平面区域的表面积，q为流经所述平面区域的体积流量，ρ为流体密度，p1为阀前压力，p2为阀后压力；
17、计算流阻系数k：
18、；
19、其中，为曲面区域进口和出口压差，v为流体曲面区域的平均速度，为曲面区域的曲率。
20、进一步地，所述曲面区域关于所述阀体的虚拟中心面对称，所述曲面区域的厚度由阀体中心向两侧逐渐连续增大；所述平面区域与曲面区域的表面连接处为平滑式过渡或断面式过渡。
21、进一步地，所述密封结构包括顶部密封面、中部密封面和底部密封面；所述阀体包括顶部、中部和底部；所述顶部密封面、中部密封面和底部密封面分别与所述阀体的曲面区域的顶部、中部和底部相配合；所述顶部密封面和所述底部密封面是指在阀板打开的情况下或关闭的情况下都分别与阀体的顶部和底部密封配合的区域，所述中部密封面是指在阀板关闭的情况下与所述曲面区域中部密封配合的区域。
22、进一步地，所述阀板本体的外周沿着轴向设置多个密封环，由多个所述密封环形成所述密封结构。在所述阀板本体的横截面沿着所述阀板本体的径向方向看，所述多个密封环的最高点连线形成所述密封结构的外周密封面，所述外周密封面与所述阀体的曲面区域相配合。
23、进一步地，所述阀板本体两侧的第一外表面和第二外表面分别涂覆密封材料形成第一密封层和第二密封层，所述密封结构由所述多个密封环、第一密封层和第二密封层组成。
24、进一步地，在所述阀板的横截面上，所述密封环离所述阀板的中轴线距离为密封环的高度，当所述密封环的数量为奇数时，处于最中间的密封环高度最高；多个所述密封环的高度由中间向两边逐渐递减，多个所述密封环形成的密封结构为中间区域高且外周区域低的花瓣形，多个所述密封环的最高点连线形成所述密封结构的外周密封面，所述外周密封面与所述阀体的曲面区域相配合。
25、进一步地，在所述阀板的横截面上，所述密封环离所述阀板的中轴线距离为密封环的高度，当所述密封环的数量为偶数时，处于中间的两个密封环高度最高；所述多个密封环的高度由中间向两边逐渐递减，多个所述密封环形成的密封结构为中间区域高且外周区域低的花瓣形，多个所述密封环的最高点连线形成所述密封结构的外周密封面，所述外周密封面与所述阀体的曲面区域相配合。
26、进一步地，所述第一密封层、所述第二密封层与多个所述密封环通过一次性涂覆密封材料加工完成。
27、另外，密本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种节能型蝶阀结构优化设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的节能型蝶阀结构优化设计方法，其特征在于，步骤S2中，实际密封压q满足下式限定的范围：
3.根据权利要求1所述的节能型蝶阀结构优化设计方法，其特征在于，所述步骤S2中，在阀板外周沿着径向设置多个密封环，所述多个密封环形成所述密封结构。
4.根据权利要求1所述的节能型蝶阀结构优化设计方法，其特征在于，所述步骤S2中，在阀板外周上创建多个沟槽上，在所述沟槽上嵌入密封圈，密封圈的径向高度高于沟槽的深度，密封圈从阀板外周表面向外突出，多个密封圈形成密封结构。
5.根据权利要求3所述的节能型蝶阀结构优化设计方法，其特征在于，在所述阀板的横截面上，所述密封环离所述阀板的中轴线距离为密封环的高度，多个密封环的中间区域的密封环高度高，外周区域的密封环高度低，形成花瓣形结构。
6.根据权利要求1所述的节能型蝶阀结构优化设计方法，其特征在于，所述密封结构的外周密封面与所述阀体的曲面区域相配合，所述外周密封面为密封结构最高点连线所形成的表面。
7
8.根据权利要求6所述的节能型蝶阀结构优化设计方法，其特征在于，所述曲面区域关于所述阀体的虚拟中心面对称，所述曲面区域的厚度由阀体中心向两侧逐渐连续增大；所述平面区域与曲面区域的表面连接处为平滑式过渡或断面式过渡。
9.根据权利要求1所述的节能型蝶阀结构优化设计方法，其特征在于，所述密封结构包括顶部密封面、中部密封面和底部密封面；所述阀体的曲面区域包括顶部、中部和底部；所述顶部密封面、中部密封面和底部密封面分别与所述阀体的曲面区域的顶部、中部和底部相配合；所述顶部密封面和所述底部密封面是指在阀板打开的情况下或关闭的情况下都分别与阀体的曲面区域的顶部和底部密封配合的区域，所述中部密封面是指在阀板关闭的情况下与所述曲面区域的中部密封配合的区域。
...【技术特征摘要】
1.一种节能型蝶阀结构优化设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的节能型蝶阀结构优化设计方法，其特征在于，步骤s2中，实际密封压q满足下式限定的范围：
3.根据权利要求1所述的节能型蝶阀结构优化设计方法，其特征在于，所述步骤s2中，在阀板外周沿着径向设置多个密封环，所述多个密封环形成所述密封结构。
4.根据权利要求1所述的节能型蝶阀结构优化设计方法，其特征在于，所述步骤s2中，在阀板外周上创建多个沟槽上，在所述沟槽上嵌入密封圈，密封圈的径向高度高于沟槽的深度，密封圈从阀板外周表面向外突出，多个密封圈形成密封结构。
5.根据权利要求3所述的节能型蝶阀结构优化设计方法，其特征在于，在所述阀板的横截面上，所述密封环离所述阀板的中轴线距离为密封环的高度，多个密封环的中间区域的密封环高度高，外周区域的密封环高度低，形成花瓣形结构。
6.根据权利要求1所述的节能型蝶阀结构优化设计方法，其特征在于，所述密封结构的外周密...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴文章，吴天强，吴信旺，
申请(专利权)人：天津凯世通阀门制造有限公司，
类型：发明
国别省市：
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