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  • 大口径蝶阀流场分析及改进-德国莱克LIK品牌
    发布日期:2017-4-7


     蝶阀因成本低、体积小、质量轻和寿命长等优势在工业领域应用广泛。在高速风洞阀门系统改造以及新建风洞阀门系统配置中,也逐渐采用以电动蝶阀、液动蝶阀和套筒式调压阀依照气流的流向依次布置的模式(图1)。近年来随着风洞试验任务的增加,几座主力风洞大口径蝶阀先后出现执行机构失效、阀杆断裂、蝶板蒙皮破裂以及阀杆轴向窜动等类型的故障,严重影响了风洞试验的顺利进行。而蝶阀的上述故障在水电、核电等应用领域并不常见。风洞蝶阀的使用不同于其他领域的特点是启闭频繁(每试验一次启闭一次),启闭速度快(3s左右),冲击大,振动剧烈,而影响蝶阀振动的主要因素是蝶板,因此迫切需要研究高速风洞蝶阀不同结构蝶板及不同开度下的流场。通过改善蝶阀的流场来提高蝶阀的可靠性,这对于确保风洞试验的顺利进行有着十分重要的意义。

                                   图1 高速风洞阀门配置

    2 蝶板结构及其流场
            2.1 蝶板结构
            根据压力及口径的不同,蝶板的结构形式也有所不同。风洞蝶阀的蝶板结构形式主要有框架式、蒙皮式和蒙皮开孔式。
            (1)框架式蝶板
            小口径蝶阀的蝶板通常铸造成两面均为流线型的结构形式。大口径蝶阀(DN≥1000)蝶板整体铸造会导致铸件自重和成本增加,同时驱动装置的驱动扭矩也需加大。大口径蝶阀的蝶板最常见的样式是蝶板承压一侧为光滑龟背结构,另一侧为框架结构,以便在保证刚度和强度的同时减轻自重(图2)。

    (a)蝶板背面(龟背侧)(b)蝶板正面(框架侧)

    2)蒙皮式蝶板
            为了减小流阻系数,提高流通性能,有时将框架所形成的空腔以蒙皮覆盖。以某风洞DN2500蝶阀蝶板为例,该蝶阀蝶板蒙皮厚度为10mm的整块圆钢板,圆周方向拼焊在蝶板上,蒙皮中间与相应框架筋板间以塞焊方式固定(图3)。实践证明蒙皮式蝶板容易出现裂纹,塞焊处易脱落,个别蝶板塞焊处蒙皮有圆形放射状裂纹,同时向外隆起(图4)。随着风洞试验次数的增加,裂纹不断扩展,多次补焊依然无法杜绝该问题,说明仅仅通过补焊不能解决问题。


    图3 蒙皮式蝶板


    图4 塞焊点蒙皮破裂

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