一种新型仓顶气密蝶阀的研发

曾占和　徐川川　魏思奇　原富林

摘 要：筒仓（立筒仓、浅圆仓）作为一种新型仓型，已成为最主要的粮仓形式之一，其气密性好坏直接关系到储粮安全和质量稳定，良好的气密性是安全储粮的先决条件。而仓顶通风口的气密性一直以来在业内存在较难解决的问题，主要原因是通风口处的气密蝶阀很难做到气密。为解决气密问题，茂盛公司研发了一种新型气密蝶阀（专利号201920473986.2），该新型蝶阀可配置手动、电动、气动3种形式，能充分满足筒仓智能化控制的需求。

关键词：气密蝶阀;气密;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

中圖分类号：S379.3

粮食在储存过程中，不可避免的出现发热、陈化和劣变，从而影响粮食品质，给粮食存储企业造成一定的经济损失，因此在粮食存储过程中，需要适时地对粮仓进行熏蒸、通风。熏蒸是在粮仓密闭后向粮仓内通入熏蒸剂，熏蒸剂在粮仓内循环流动以达到杀死粮食中病虫害的目的，在熏蒸前期熏蒸剂泄露既影响熏蒸效果还会造成人员伤害和污染，因此对粮仓进行熏蒸时必需保证粮仓密闭严密。对粮仓进行熏蒸及通风，一般是在仓顶设置气密蝶阀，气密蝶阀下部是通风口，熏蒸时密闭气密蝶阀达到密闭粮仓的目的，通风时打开气密蝶阀达到上部通风的目的[1]。

1 常规气密蝶阀的问题分析

行业现在常规的气密蝶阀有两种形式，一种为转轴翻板式气密蝶阀，另一种为方箱压盖式气密蝶阀。

1.1 转轴翻板式气密蝶阀

转轴翻板式气密蝶阀结构简单，由筒体、外密封条、内密封条、转轴、翻板、手动执行器组成（如图1所示）。密闭时内外密封圈接触达到密闭的效果。

该新型气密蝶阀是在普通蝶阀的基础上通过增加密封圈来达到气密效果，制作较复杂，关开非常困难，难以保证气密性。由于外密封圈需要固定在筒体上特制的卡槽内，该卡槽加工后再滚圆而成，所以制作、配合较困难。而在内外密封圈与转轴接触处（如图2所示），由于轴是圆柱型，所以当转轴在转动时，该接触点的气密性根本无法保证。在使用操作中，由于内外密封圈都为橡胶材质，所以在气密蝶阀关闭的过程中摩擦力非常大，十分费力。

1.2 方箱压盖式气密蝶阀

方箱压盖式气密蝶阀是另一种常见的气密蝶阀型式。该新型气密蝶阀主要由筒体、门、压盖、拉链构成（如图3所示）。

方箱压盖式气密蝶阀可以达到较好的气密效果，但仍存在一定的缺陷：①该新型气密蝶阀的筒体为方形，相同规格的气密蝶阀，无论在高度还是宽度方向上都要比其他蝶阀大很多，占地空间大，材料使用多、成本相对高。②操作气密蝶阀需要打开外门，操作人探入筒体内部，存在一定的不方便性和危险性。③该新型气密蝶阀只能做成手动形式，做成电动和气动形式较困难，不利于实现智能化控制。

2 气密蝶阀的改进

大量的实践证明翻板式气密蝶阀无法保证蝶阀的气密性，方箱压盖式气密蝶阀虽然能保证气密性，但其在经济性和方便性及自动化控制等方面存在局限。实现气密蝶阀的完全气密需要另一种结构来代替。由于气密蝶阀需求量大且市场对气密蝶阀的气密性要求越来越高，茂盛公司等对气密蝶阀进行攻关和创新研发。

2.1 初步改进方案

技术相对成熟的手动气密闸门实现气密依靠的是凸轮机构将闸板压紧在密封条上，上下垂直的接触能很好地保证闸门的气密性。如果能将蝶阀的翻板垂直压紧在密封条上，气密蝶阀气密性差的问题也能得到解决。通过上下运动翻板来实现气密时翻板压紧在密封条上，通风时翻板离开密封条，需要解决两个问题：①如何实现翻板的上下运动。②如何保证通风时气密蝶阀内部有足够的空间保证气流的通过。为此设计了第一种气密蝶阀（专利号ZL 2016 2 0705195.4），如图4所示。

2.2 工作原理

该新型气密蝶阀通过手动执行器或电动执行器驱动驱动轴的旋转，从而转动驱动连杆使翻板有向下的力，两侧的辅助连杆保证翻板不倾斜，固定在筒体上的导轨保证翻板只能上下垂直运动。蝶阀密闭时，翻板垂直压在密封条上，通风时蝶阀开启。气流通过翻板与筒体之间的空间流出。

2.3 特点

通过对气密蝶阀的第一次改进解决了普通翻板式气密蝶阀气密性差的问题，同时也解决了方箱压盖式气密蝶阀高度高且操作不方便的问题。该新型气密蝶阀只需操作蝶阀外部的手动执行器或控制电动执行器就能控制气密蝶阀的开启和关闭。然而由于蝶阀开启时需要有足够的空间通过通风气流，所以筒体与翻板之间就要保证有足够的空间距离，这就使得筒体的直径要比通风口的直径大很多。此外该新型气密蝶阀结构较复杂，制作比较麻烦，制作成本高。

3 新型气密蝶阀的研发设计

3.1 优化设计

在前面几种气密蝶阀中，只有转轴翻板式气密蝶阀体积最小。为了减小体积，需要保证开启时翻板处于垂直状态，密闭时翻板处于水平状态且压在密封条上，翻板也只能在与通风口直径大小相同的筒体内运动。2019年茂盛公司等研发了一种新型气密蝶阀（专利号201920473986.2），新型气密蝶阀结合了各种气密蝶阀的结构特点，能够满足多种气密场合的需求。

3.2 结构

气密蝶阀主要由筒体、翻板、密封橡胶圈、辅助连杆、驱动连杆、换向弹簧构成（如图5所示）。手动气密蝶阀由手动执行器来驱动;气动气密蝶阀由气缸来驱动;电动气密蝶阀由电动执行器来驱动。

3.3 工作原理

驱动轴带动驱动连杆转动;第一阶段在换向弹簧的拉引下，小连杆靠在驱动连杆的定位块上，翻板以辅助连杆铰支点为旋转中心旋转缓慢上升;第二阶段翻板离轴越来越远，在换向弹簧的拉引下，翻板直接靠在小连杆上，以小连杆下铰支点为旋转中心旋转，直至压紧在密封橡胶圈上。

3.4 特点

3.4.1 气密性好

該新型气密蝶阀采用翻板直接压在密封橡胶圈上的结构能够保证蝶阀的气密性。

3.4.2 体积小，结构简单

该新型气密蝶阀的筒径和高度都可以做到和通风口直径相同，因此该新型气密蝶阀的体积非常小，而且只有一组连杆机构来驱动翻板达到气密蝶阀启闭的效果，结构简单，性价比较高。

3.4.3 密封圈寿命长

该新型气密蝶阀密封圈形状特殊定制，使用耐老化材料，同时蝶阀特殊的连杆结构避免了翻板与密封圈的摩擦磨损，延长了密封圈的寿命。

3.4.4 有利于筒仓实现智能化

该新型气密蝶阀可做成手动、气动、电动等形式，分别采用手动执行器、气缸和电动执行器来驱动。克服了气密蝶阀只能手动操作的问题，有利于筒仓实现智能化。

4 结语

筒仓的气密性是储粮的基础，新型气密蝶阀有效克服了原有气密蝶阀气密性差、关开困难，操作不方便等问题。通过在项目中实际的使用，效果达到了设计要求，气密性、方便性等目的得到充分体现。随着不断的市场认知和推广，相信在不久的将来该新型气密蝶阀将成为筒仓气密的优选设备。

参考文献：

[1]陈新旺.筒仓的气密性及气密改造技术[J].现代食品，2018（12）：185-189.