一种无堵塞液压管阀和设计方法技术

本发明专利技术属于流体机械领域，涉及一种无堵塞液压管阀和设计方法，无堵塞液压管阀的阀体内层管道为弹性管道，外层管道为刚性管道，两个法兰分别设置在阀体的两端，并与弹性管道和刚性管道固定连接，弹性管道、刚性管道以及两个法兰之间形成密闭腔室，刚性管道上开设有与腔室相连通的液压入口。本发明专利技术结构简单、操作容易，可以通过调节往腔室内注入液体的体积和压力来调节管路内的流量，在运输固液两相流时可以保证管道内无堵塞，并且为泵固液两相流试验的顺利进行提供了保证。

A non plugging hydraulic pipe valve and design method

The invention belongs to the field of fluid machinery and relates to a non-blocking hydraulic pipe valve and a design method. The inner pipeline of the non-blocking hydraulic pipe valve is an elastic pipe, the outer pipeline is a rigid pipe, the two flanges are respectively arranged at the two ends of the valve body, and are fixed connected with the elastic pipe and the rigid pipe, and the elastic pipe and the rigid pipe are elastic pipe. A closed chamber is formed between the two flanges, and a hydraulic inlet connected with the chamber is arranged on the rigid pipe. The invention has the advantages of simple structure and easy operation. The flow rate in the pipeline can be regulated by adjusting the volume and pressure of the liquid injected into the chamber. No blockage can be guaranteed in the pipeline when the solid-liquid two-phase flow is transported, and the smooth test of the solid-liquid two-phase flow in the pump is guaranteed.

【技术实现步骤摘要】
一种无堵塞液压管阀和设计方法
本专利技术涉及流体机械领域，特指一种无堵塞液压管阀和设计方法。
技术介绍
阀是固液两相流测试系统中的重要组成装置。目前，传统的阀门装置大致分为以下几种：球阀、蝶阀、隔膜阀、旋塞阀和柱塞阀等，其内部结构都较为复杂，在进行固液两相流试验时，调节阀门易使固相滞留在阀门处，尤其在固相尺度较大时，导致系统堵塞。因此，有必要专利技术一种无堵塞液压管阀结构，优化固液两相流试验系统的阀门装置，不仅可以快速准确地调节管路内的流量，而且还可以保证管道内无堵塞，提高试验效率和试验精度。迄今为止，尚无针对固液两相流无堵塞液压管阀设计方法的专利公布，仅见少数关于管路防堵和浆液阀的无堵塞设计。技术交流《油轮PV阀管路防堵装置的设计和应用》(2014)设计研发了油轮PV阀管路防堵装置，提高PV阀工作时的可靠度。企业科技与发展《夹管阀的延寿设计》(2009)分析了影响夹管阀寿命的主要原因，并提出了一种夹管阀延寿结构设计方法。机械设计与制造《浆液阀的无堵塞设计》(1997)通过改变背面形状以及增加堵盖排除阀出现节流或截流的故障。
技术实现思路
针对现有技术中存在不足，本专利技术提供了一种无堵塞液压管阀和设计方法，解决了管路在输送固液两相流介质时内部发生堵塞的问题。本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。一种无堵塞液压管阀，包含阀体和两个法兰，所述阀体包括内外嵌套的内层管道和外层管道，所述内层管道为弹性管道，所述外层管道为刚性管道，两个所述法兰分别设置在阀体的两端，并与弹性管道和刚性管道固定连接，所述弹性管道、刚性管道以及两个法兰之间形成密闭腔室，所述刚性管道上开设有与腔室相连通的液压入口。优选地，所述弹性管道和刚性管道同轴。优选地，所述刚性管道上开设有一对液压入口，一对所述液压入口关于刚性管道的轴线对称。优选地，所述刚性管道的两端分别与两端的法兰焊接，所述弹性管道的两端嵌于法兰上的U形槽中，所述U形槽和弹性管道上对应设有螺栓孔，U形槽和弹性管道通过螺栓固定连接。一种无堵塞液压管阀的设计方法，包括以下步骤：步骤一：根据上游试验回路的内径DN设计弹性管道的尺寸参数：所述弹性管道的内径为试验回路的内径DN，所述弹性管道的管壁厚度为a，a＝0.025DN；步骤二：根据弹性管道的尺寸参数设计刚性管道的尺寸参数：所述刚性管道的外径为DW，管壁厚度为b，DW和b满足如下关系：b＝(0.04～0.06)DW(1)DW-2b＝(1.25～1.5)DN(2)根据公式(2)计算得DW；步骤三：根据试验时最小流量下弹性管道的最大变形量确定弹性管道的外表面上的最大压力值Poutmax；步骤四：根据弹性管道的最大变形量确定所述无堵塞液压管阀的长度L。优选地，所述步骤三具体为：所述弹性管道1内流量Q＝vA，其中Q为试验流量，v为流速，A为过流面积。由此可知，弹性管道在自然状态下为最大流量，流量随过流面积减小而减小，且正比于过流面积，根据公式(3)和弹性管道中心截面的设计流量系数κ，计算出弹性管道的最大形变量δ，即其中，κ为试验时最小流量与最大流量的比值，弹性管道不变形时通过的就是最大流量；所述弹性管道各向匀质分布，同一径向截面上的周向各点所受的切应力是相等的，为τ，满足以下关系式：δ＝εDN(4)τmax＝Ea[(1+ε)-(1+ε)-2]/3(5)其中，ε为弹性管道中心截面的变形系数，Ea为弹性管道的弹性模量；根据公式(5)计算得τmax，需满足最大切应力的值不小于弹性管道的最大压力值Poutmax的1.2倍，即所述τmax和Poutmax满足公式(6)：τmax≥1.2Poutmax(6)。优选地，所述步骤四具体为：无堵塞管阀的长度L视内侧弹性管道所需形变量而定，满足公式(5～6)：即其中，S为形状因子，ΔA为过流面积变化量，ΔDN为弹性管道1的直径变化量，G弹性管道的切变模量。优选地，所述螺栓孔直径为r，r＝2a。优选地，所述U形槽的厚度等于弹性管道的壁厚a，深度为h，h＝8a。优选地，所述液压入口的内径为w＝0.1DN，高度为(0.35～0.45)DN，所述法兰厚度m＝4b。本专利技术的有益效果：1)本专利技术结构简单、操作容易，可以通过调节往腔室内注入液体的体积和压力来调节管路内的流量，在运输固液两相流时可以保证管道内无堵塞，并且为泵固液两相流试验的顺利进行提供了保证。2)本专利技术根据管路尺寸确定结构尺寸，安装便捷、适用性强；3)本专利技术中弹性管道通过螺栓固定，材料老化时易于拆卸更换，降低使用成本；4)本专利技术对称的液压进口可保证受力均匀，延长液压管阀的使用寿命。附图说明图1为本专利技术所述一种无堵塞液压管阀的轴向截面图。图2为图1的A-A向剖视图。图3为图1的B-B向剖视图。图4为本专利技术所述一种无堵塞液压管阀的工作示意图。图中：1.弹性管道；2.刚性管道；3.液压入口；4法兰；5螺栓孔；6U形槽；7.腔室。具体实施方式下面结合附图以及具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。如图1-3所示，本专利技术所述的一种无堵塞液压管阀包含阀体和两个法兰4，所述阀体包括内外嵌套的内层管道和外层管道，所述内层管道为弹性管道1，所述外层管道为刚性管道2，所述弹性管道1和刚性管道2同轴，两个法兰4分别设置在阀体的两端，用来连接两端的管路系统，所述刚性管道2的两端分别与两端的法兰4焊接，弹性管道1的两端嵌于法兰4上的U形槽6中，为延长弹性管路的工作寿命，U形槽6的两端导光滑圆角，U形槽6和弹性管道1上对应设有螺栓孔5，U形槽6和弹性管道1通过螺栓固定连接，弹性管道1、刚性管道2以及两个法兰4之间形成密闭环形腔室7，所述刚性管道2上开设有一对与腔室7相连通的液压入口3，一对液压入口3关于刚性管道2的轴线对称，可保证受力均匀，从而延长无堵塞液压管阀的使用寿命。本专利技术所述的一种无堵塞液压管阀的设计方法，包括以下步骤：步骤一：根据试验回路的内径DN设计弹性管道1尺寸的参数：所述弹性管道1的内径为试验回路的内径DN＝80mm，所述弹性管道1的管壁厚度为a，a＝0.025DN＝2mm；弹性管道1的弹性模量Ea＝7.84MPa，切变模量G＝1.95MPa；步骤二：根据弹性管道1的尺寸参数设计刚性管道2的尺寸参数：所述刚性管道2的外径为DW即为无堵塞液压管阀的外径，管壁厚度为b，DW和b满足如下关系：b＝(0.04～0.06)DW(1)DW-2b＝(1.25～1.5)DN(2)根据公式1得b＝5mm，根据公式2计算得DW＝120mm；液压入口3的内径为w＝0.1DN＝8mm，高度为(0.35～0.45)DN取30mm。步骤三：根据试验时最小流量下弹性管道1的变形量确定弹性管道(1)的外表面上的最大压力值Poutmax；如图4所示，液体注入腔室7内，液压对弹性管道1的外表面施加的压力为Pout，Poutmax指的是液压对弹性管道外表面施加的最大压力，根据公式(3)和弹性管道1中心截面的设计流量系数κ，计算出弹性管道1的最大形变量δ，其中，κ为试验时最小流量与最大流量的比值，κ＝(0.4Qd/1.6Qd)＝0.25，由公式(3)得δ＝40mm。所述弹性管道1各向匀质分布，其同一径向截面上的周向各点所受的剪切力是相等的为τ，中心截面的中心截面上的周向各点所受的切本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无堵塞液压管阀，其特征在于，包含阀体和两个法兰(4)，所述阀体包括内外嵌套的内层管道和外层管道，所述内层管道为弹性管道(1)，所述外层管道为刚性管道(2)，两个所述法兰(4)分别设置在阀体的两端，并与弹性管道(1)和刚性管道(2)固定连接，所述弹性管道(1)、刚性管道(2)以及两个法兰(4)之间形成密闭腔室(7)，所述刚性管道(2)上开设有与腔室(7)相连通的液压入口(3)。

【技术特征摘要】
1.一种无堵塞液压管阀，其特征在于，包含阀体和两个法兰(4)，所述阀体包括内外嵌套的内层管道和外层管道，所述内层管道为弹性管道(1)，所述外层管道为刚性管道(2)，两个所述法兰(4)分别设置在阀体的两端，并与弹性管道(1)和刚性管道(2)固定连接，所述弹性管道(1)、刚性管道(2)以及两个法兰(4)之间形成密闭腔室(7)，所述刚性管道(2)上开设有与腔室(7)相连通的液压入口(3)。2.根据权利要求1所述的无堵塞液压管阀结构，其特征在于，所述弹性管道(1)和刚性管道(2)同轴。3.根据权利要求1或2所述的无堵塞液压管阀结构，其特征在于，所述刚性管道(2)上开设有一对液压入口(3)，一对所述液压入口(3)关于刚性管道(2)的轴线对称。4.根据权利要求1或2所述的无堵塞液压管阀结构，其特征在于，所述刚性管道(2)的两端分别与两端的法兰(4)焊接，所述弹性管道(1)的两端嵌于法兰(4)上的U形槽(6)中，所述U形槽(6)和弹性管道(1)上对应设有螺栓孔(5)，U形槽(6)和弹性管道(1)通过螺栓固定连接。5.一种如权利要求3所述的无堵塞液压管阀的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：根据上游试验回路的内径DN设计弹性管道(1)的尺寸参数：所述弹性管道(1)的内径为试验回路的内径DN，所述弹性管道(1)的管壁厚度为a，a＝0.025DN；步骤二：根据弹性管道(1)的尺寸参数设计刚性管道(2)的尺寸参数：所述刚性管道(2)的外径为DW，管壁厚度为b，DW和b满足如下关系：b＝(0.04～0.06)DW(1)DW-2b＝(1.25～1.5)DN(2)根据公式(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：谈明高，季燕羽，吴贤芳，刘厚林，王凯，王勇，董亮，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32