一種新型倉頂氣密蝶閥的研發

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系到儲糧安全和質量穩定，良好的氣密性是安全儲糧的先決條件。而倉頂通風口的氣密性一直以來在業內存在較難解決的問題，主要原因是通風口處的氣密蝶閥很難做到氣密。為解決氣密問題，茂盛公司研發了一種新型氣密蝶閥（專利號201920473986.2），該新型蝶閥可配置手動、電動、氣動3種形式，能充分滿足筒倉智能化控制的需求。

關鍵詞：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：S379.3

糧食在儲存過程中，不可避免的出現發熱、陳化和劣變，從而影響糧食品質，給糧食存儲企業造成一定的經濟損失，因此在糧食存儲過程中，需要適時地對糧倉進行熏蒸、通風。熏蒸是在糧倉密閉后向糧倉內通入熏蒸劑，熏蒸劑在糧倉內循環流動以達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造成人員傷害和污染，因此對糧倉進行熏蒸時必需保證糧倉密閉嚴密。對糧倉進行熏蒸及通風，一般是在倉頂設置氣密蝶閥，氣密蝶閥下部是通風口，熏蒸時密閉氣密蝶閥達到密閉糧倉的目的，通風時打開氣密蝶閥達到上部通風的目的[1]。

1 常規氣密蝶閥的問題分析

行業現在常規的氣密蝶閥有兩種形式，一種為轉軸翻板式氣密蝶閥，另一種為方箱壓蓋式氣密蝶閥。

1.1 轉軸翻板式氣密蝶閥

轉軸翻板式氣密蝶閥結構簡單，由筒體、外密封條、內密封條、轉軸、翻板、手動執行器組成（如圖1所示）。密閉時內外密封圈接觸達到密閉的效果。

該新型氣密蝶閥是在普通蝶閥的基礎上通過增加密封圈來達到氣密效果，制作較復雜，關開非常困難，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，該卡槽加工后再滾圓而成，所以制作、配合較困難。而在內外密封圈與轉軸接觸處（如圖2所示），由于軸是圓柱型，所以當轉軸在轉動時，該接觸點的氣密性根本無法保證。在使用操作中，由于內外密封圈都為橡膠材質，所以在氣密蝶閥關閉的過程中摩擦力非常大，十分費力。

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、拉鏈構成（如圖3所示）。

方箱壓蓋式氣密蝶閥可以達到較好的氣密效果，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，操作人探入筒體內部，存在一定的不方便性和危險性。③該新型氣密蝶閥只能做成手動形式，做成電動和氣動形式較困難，不利于實現智能化控制。

2 氣密蝶閥的改進

大量的實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，但其在經濟性和方便性及自動化控制等方面存在局限。實現氣密蝶閥的完全氣密需要另一種結構來代替。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行攻關和創新研發。

2.1 初步改進方案

技術相對成熟的手動氣密閘門實現氣密依靠的是凸輪機構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。通過上下運動翻板來實現氣密時翻板壓緊在密封條上，通風時翻板離開密封條，需要解決兩個問題：①如何實現翻板的上下運動。②如何保證通風時氣密蝶閥內部有足夠的空間保證氣流的通過。為此設計了第一種氣密蝶閥（專利號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執行器或電動執行器驅動驅動軸的旋轉，從而轉動驅動連桿使翻板有向下的力，兩側的輔助連桿保證翻板不傾斜，固定在筒體上的導軌保證翻板只能上下垂直運動。蝶閥密閉時，翻板垂直壓在密封條上，通風時蝶閥開啟。氣流通過翻板與筒體之間的空間流出。

2.3 特點

通過對氣密蝶閥的第一次改進解決了普通翻板式氣密蝶閥氣密性差的問題，同時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執行器或控制電動執行器就能控制氣密蝶閥的開啟和關閉。然而由于蝶閥開啟時需要有足夠的空間通過通風氣流，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口的直徑大很多。此外該新型氣密蝶閥結構較復雜，制作比較麻煩，制作成本高。

3 新型氣密蝶閥的研發設計

3.1 優化設計

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

3.2 結構

氣密蝶閥主要由筒體、翻板、密封橡膠圈、輔助連桿、驅動連桿、換向彈簧構成（如圖5所示）。手動氣密蝶閥由手動執行器來驅動;氣動氣密蝶閥由氣缸來驅動;電動氣密蝶閥由電動執行器來驅動。

3.3 工作原理

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

3.4 特點

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構能夠保證蝶閥的氣密性。

3.4.2 體積小，結構簡單

該新型氣密蝶閥的筒徑和高度都可以做到和通風口直徑相同，因此該新型氣密蝶閥的體積非常小，而且只有一組連桿機構來驅動翻板達到氣密蝶閥啟閉的效果，結構簡單，性價比較高。

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，同時蝶閥特殊的連桿結構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 有利于筒倉實現智能化

該新型氣密蝶閥可做成手動、氣動、電動等形式，分別采用手動執行器、氣缸和電動執行器來驅動。克服了氣密蝶閥只能手動操作的問題，有利于筒倉實現智能化。

4 結語

筒倉的氣密性是儲糧的基礎，新型氣密蝶閥有效克服了原有氣密蝶閥氣密性差、關開困難，操作不方便等問題。通過在項目中實際的使用，效果達到了設計要求，氣密性、方便性等目的得到充分體現。隨著不斷的市場認知和推廣，相信在不久的將來該新型氣密蝶閥將成為筒倉氣密的優選設備。

參考文獻：

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