双向保护的大风量抗爆阀的制作方法

1.本发明属于通风空调技术领域，涉及一种双向保护的大风量抗爆阀。


背景技术：

2.近年来，随着我国石油化工行业的飞速发展，作为石化企业“神经中枢”的抗爆控制室，由于其建筑物采用的是抗爆结构，且为了能抵御外部突然发生的爆炸，因此在抗爆外墙上所开设的通风空调进、排风口处需安装抗爆阀，以防止爆炸冲击波通过外墙上的洞口传入室内，从而保护室内工作人员及设备的安全。在正常情况下，抗爆阀处于开启状态，用于通风空调系统的正常进、排风。当室外发生爆炸、具有破坏性的爆炸冲击波到达时，抗爆阀会根据超压自动调节开度或关闭，阻断爆炸冲击波对建筑内部的损害。但是，当正压冲击过去后，爆炸中心由于空气散失，周围空气会迅速向中心聚集，对周围立刻形成一个负压冲击。因此，需要马上阻断负压冲击波造成的冲击。
3.中国专利cn111927998a公开了一种双向保护大风量的抗爆阀，通过串联两组单向转动的阀叶来分别隔断正压和负压冲击波。其结构相对复杂，后期维护工作量较大。而且，由于大风量抗爆阀阀叶间的间距较大，阀叶在正常开启时不能防雨，需要额外安装防雨百叶或其它防雨装置。另外，当阀叶因受到爆炸冲击波的冲击而关闭时，由于仅靠设置在上下端板前后对称位置的两套挡板以及上下相邻的阀叶之间的接触来限制阀叶过度旋转，因此阀叶与挡板以及阀叶之间的总接触面积小；所有的阀叶和挡板需选用高强度材料制造，才能保证不会在接触的瞬间因受到的应力超过材料许用应力而导致阀叶和挡板被破坏。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种双向保护的大风量抗爆阀，以解决现有双向保护的大风量抗爆阀所存在的结构复杂、阀叶在正常开启时不能防雨、阀叶和挡板需选用高强度材料制造以防止破坏等问题。
5.为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种双向保护的大风量抗爆阀，包括阀框组件和阀叶组件，阀框组件包括由上端板、下端板、左端板和右端板围成的矩形框，还包括设置在上端板和下端板内表面上的限位挡板，阀叶组件包括转轴、与转轴相连的阀叶以及设置在左端板外侧的旋转定位片、连杆和连杆螺栓，每根转轴沿轴向将与其相连的阀叶分为下半部分和上半部分，顶部阀叶下半部分的宽度大于上半部分的宽度，其特征在于：阀叶组件设置一组，限位挡板设置一对，底部阀叶下半部分的宽度小于上半部分的宽度，阀框组件还包括设置在左端板和右端板之间的阀叶挡板、第一定位挡板和第二定位挡板，各相邻的两根转轴之间分别设置一个所述的阀叶挡板，除顶部转轴外，其余每根转轴的上方各设置一个所述的第一定位挡板，第一定位挡板比阀叶挡板靠近室内侧，在顶部转轴的下方设有一个所述的第二定位挡板，第二定位挡板比阀叶挡板靠近室外侧，阀叶组件还包括设置在左端板外侧的弹簧和设置在左端板上的拉紧螺栓，每个旋转定位片的上方各设置一个所述的拉紧螺栓，每个旋转定位片上的连杆螺栓与该旋转定位片上方的拉紧螺栓之间通
过弹簧相连。
6.顶部阀叶的上半部分以及其余各阀叶上半部分的上部面向室外侧的侧面上均设有密封垫，底部阀叶的下半部分以及其余各阀叶下半部分的下部面向室内侧的侧面上均设有密封垫。
7.阀叶在开启状态时，相邻的阀叶之间，上方阀叶下半部分的下部与下方阀叶上半部分的上部在通过转轴的垂直平面上的投影重叠。
8.采用本发明，具有如下的有益效果：1、抗爆阀只设有一组阀叶组件，结构简单，可减少制造成本、后期维护工作量与后期维护保养费用；2、阀叶在正常开启状态时能够防雨(详见具体实施方式部分的说明)，不需要额外安装防雨百叶或其它防雨装置；3、阀叶因受到爆炸冲击波(正压和负压冲击波)的冲击而关闭时，由于阀叶、限位挡板、阀叶挡板的接触之处较多、总接触面积较大，使这些部件受到的应力较小(详见具体实施方式部分的说明)。这些部件不需要选用高强度材料制造，采用低碳钢、不锈钢或铝合金等材料即能保证在接触时受到的应力不超过材料许用应力、不会被破坏。
9.本发明的抗爆阀具备双向保护功能，能迅速隔断正压和负压冲击波；其流通面积大，在大风量流通条件下的压降小；主要用于石油化工等行业的抗爆建筑物上。
10.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。附图和具体实施方式并不限制本发明要求保护的范围。
附图说明
11.图1是本发明的一种双向保护的大风量抗爆阀在通风状态的立体示意图；
12.图2是本发明的一种双向保护的大风量抗爆阀在通风状态的正视图；
13.图3是本发明的一种双向保护的大风量抗爆阀在通风状态的俯视图；
14.图4是本发明的一种双向保护的大风量抗爆阀在通风状态的左视图；
15.图5是本发明的一种双向保护的大风量抗爆阀在通风状态的去护板左视图；
16.图6是本发明的一种双向保护的大风量抗爆阀在通风状态的去护板右视图；
17.图7是本发明的一种双向保护的大风量抗爆阀在通风状态的剖视图(在图2中的a-a位置剖视)；
18.图8是本发明的一种双向保护的大风量抗爆阀在抗爆状态的立体示意图；
19.图9是本发明的一种双向保护的大风量抗爆阀在抗爆状态的去护板左视图；
20.图10是本发明的一种双向保护的大风量抗爆阀在抗爆状态的去护板右视图；
21.图11是本发明的一种双向保护的大风量抗爆阀在抗爆状态的阻挡正压冲击波的示意图(在图2中的a-a位置剖视)；
22.图12是本发明的一种双向保护的大风量抗爆阀在抗爆状态的阻挡负压冲击波的示意图(在图2中的a-a位置剖视)。
23.图1至图12中，相同附图标记表示相同的技术特征。附图标记表示：101—上端板；102—下端板；201—左端板；202—右端板；3—限位挡板；4—转轴；5—阀叶；6—旋转定位片；7—连杆；8—连杆螺栓；9—密封垫；10—拉紧螺栓；11—弹簧；12—阀叶挡板；13—护板；14—第一定位挡板；15—室外侧；16—室内侧；17—螺栓孔；18—第二定位挡板。
具体实施方式
24.图1、2、3、4、5、6、7是本发明双向保护的大风量抗爆阀(简称为抗爆阀)在通风状态(阀叶5正常开启)的结构示意图。抗爆阀包括阀框组件和一组阀叶组件。阀框组件包括由设有螺栓孔17的上端板101、下端板102、左端板201和右端板202围成的矩形框，还包括设置在上端板101和下端板102内表面上的一对限位挡板3、设置在左端板201和右端板202之间的阀叶挡板12以及第一定位挡板14和第二定位挡板18。各相邻的两根转轴4之间分别设置一个所述的阀叶挡板12。除顶部转轴4(即最上面的转轴4，亦即顶部阀叶5所在的转轴4)外，其余每根转轴4的上方各设置一个所述的第一定位挡板14，第一定位挡板14比阀叶挡板12靠近室内侧16。在顶部转轴4的下方设有一个所述的第二定位挡板18，第二定位挡板18比阀叶挡板12靠近室外侧15。各阀叶挡板12相互平行、沿长度方向水平设置，阀叶挡板12的两端分别固定在左端板201和右端板202上。各第一定位挡板14和第二定位挡板18相互平行、沿长度方向水平设置，第一定位挡板14和第二定位挡板18的两端分别固定在左端板201和右端板202上。各转轴4与各阀叶挡板12、第一定位挡板14和第二定位挡板18平行。阀框组件可以是焊接、螺栓连接或铆接结构。限位挡板3及阀叶挡板12用于限制阀叶5关闭时的过度旋转，防止冲击波过大时阀叶5反向开启。第一定位挡板14和第二定位挡板18用于限制阀叶5开启时的开启角(阀叶5的开启角是指阀叶5的最大开启角)。限位挡板3、阀叶挡板12、第一定位挡板14和第二定位挡板18可以与阀叶5平面接触，一般为矩形板，也可以是其它形状的平面板。
25.阀叶组件包括等距分布在矩形框内且两端分别贯穿左端板201和右端板202的转轴4、设置在左端板201和右端板202之间且与转轴4相连的阀叶5、设置在阀叶5上的密封垫9、竖向排列在矩形框一侧的左端板201外侧且被转轴4贯穿的旋转定位片6、通过连杆螺栓8与旋转定位片6相连接的连杆7。旋转定位片6固定在转轴4上，可随转轴4旋转。旋转定位片6与矩形框一侧的左端板201的外表面相接触。转轴4和旋转定位片6及与旋转定位片6相连接的连杆7构成一个整体，保证所有的转轴4进行同步旋转。阀叶组件还包括弹簧11、设置在每个旋转定位片6上方的拉紧螺栓10。每个旋转定位片6上的连杆螺栓8与该旋转定位片6上方的拉紧螺栓10之间通过弹簧11相连，弹簧11将旋转定位片6拉住。阀叶5一般为矩形板，转轴4的横截面形状可以是方形、圆形或其它多边形。转轴4水平设置，与阀叶5可以采用焊接、螺栓连接或铆接连接。
26.每根转轴4沿轴向将与其相连的阀叶5分为下半部分和上半部分。参见图7，顶部阀叶5(即最上面的阀叶5)下半部分的宽度c(顶部阀叶5与转轴4连接处的中部至顶部阀叶5底部的距离)大于上半部分的宽度d(顶部阀叶5与转轴4连接处的中部至顶部阀叶5顶部的距离)，底部阀叶5(即最下面的阀叶5)下半部分的宽度h(底部阀叶5与转轴4连接处的中部至底部阀叶5底部的距离)小于上半部分的宽度g(底部阀叶5与转轴4连接处的中部至底部阀叶5顶部的距离)。顶部阀叶5的上半部分以及其余各阀叶5上半部分的上部面向室外侧15的侧面上均设有密封垫9，底部阀叶5的下半部分以及其余各阀叶5下半部分的下部面向室内侧16的侧面上均设有密封垫9，密封垫9设置在所述阀叶5侧面上相应位置的垫板上。本发明附图中，密封垫9的剖切面用黑色填充图案表示。密封垫9的材料一般是三元乙丙橡胶、硅胶或聚氯乙烯。
27.阀叶5在开启状态时，相邻的阀叶5之间，上方阀叶5下半部分的下部与下方阀叶5
上半部分的上部在通过转轴4的垂直平面上的投影重叠(重叠宽度一般为50～170mm)。由于上述的重叠，在抗爆阀处于通风状态时，室外夹带雨水的空气通过阀叶5之间倾斜向上的流通通道流动并撞击阀叶5，撞击起到了气水分离的作用，可阻挡室外的雨水进入室内。上述的重叠还使本发明的抗爆阀具备双向保护功能，能够隔断正压和负压冲击波。为了更严密地阻挡室外的雨水进入室内，还可以使顶部阀叶5的上半部分面向室外侧15的侧面上所设的密封垫9与上端板101内表面上的限位挡板3在通过转轴4的垂直平面上的投影部分重叠，底部阀叶5的下半部分面向室内侧16的侧面上所设的密封垫9与下端板102内表面上的限位挡板3在通过转轴4的垂直平面上的投影部分重叠。
28.位于顶部阀叶5和底部阀叶5之间的阀叶5为中部阀叶5。参见图7，中部阀叶5下半部分的宽度f(中部阀叶5与转轴4连接处的中部至中部阀叶5底部的距离)与上半部分的宽度e(中部阀叶5与转轴4连接处的中部至中部阀叶5顶部的距离)相等，一个中部阀叶5的总宽度(f+e)一般为200～400mm。顶部阀叶5下半部分的宽度c等于f，顶部阀叶5上半部分的宽度d一般为50～100mm。底部阀叶5上半部分的宽度g等于e，底部阀叶5下半部分的宽度h一般为50～100mm。本发明仅提到阀叶时，是指所有的阀叶。
29.宽度c、e、f、g应保证，与一根转轴4相连的阀叶5的顶部和底部不碰到与该根转轴4相邻的转轴4。
30.阀叶5在开启状态时，其开启角b一般为30
°
～60
°
。开启角b为阀叶5与通过转轴4的垂直平面之间的夹角。
31.参见图5、图6和图7，阀叶5在开启状态时，顶部阀叶5下半部分的下部面向室外侧15的侧面与该阀叶5所在转轴4下方的第二定位挡板18接触，其余每个阀叶5上半部分的上部面向室内侧16的侧面与该阀叶5所在转轴4上方的第一定位挡板14接触。
32.参见图9、图10、图11和图12，阀叶5在关闭状态时(抗爆阀处于抗爆状态)，顶部阀叶5的上半部分面向室外侧15的侧面上所设的密封垫9与上端板101内表面上的限位挡板3之间接触形成密封，底部阀叶5的下半部分面向室内侧16的侧面上所设的密封垫9与下端板102内表面上的限位挡板3之间接触形成密封。相邻的阀叶5之间形成密封，具体来说是：相邻的阀叶5之间，上方阀叶5下半部分的下部面向室内侧16的侧面上所设的密封垫9与下方阀叶5上半部分的下部面向室外侧15的侧面接触形成密封，下方阀叶5上半部分的上部面向室外侧15的侧面上所设的密封垫9与上方阀叶5下半部分的上部面向室内侧16的侧面接触形成密封。上方阀叶5下半部分的中部面向室内侧16的侧面和下方阀叶5上半部分的中部面向室外侧15的侧面、与上述两个阀叶5所在的两根转轴4之间所设的一个阀叶挡板12接触。
33.由以上的说明可知，阀叶5在关闭时，由于所述的接触之处较多、总接触面积较大，使所有的阀叶5、限位挡板3和阀叶挡板12受到的应力较小。
34.在本发明中，阀框组件可在左端板201和右端板202上设置护板13，以保护阀叶组件中的弹簧11、连杆7、旋转定位片6、转轴4等运动构件不受外界环境的影响。
35.本发明抗爆阀的使用情况如下：
36.参见图5、6、7，正常通风时，阀叶5通过转轴4和旋转定位片6、在弹簧11以及第一定位挡板14和第二定位挡板18的相互配合作用下，处于初始开启位置，气流从室外侧15通过带有一定开启角b的阀叶5之间的流通通道进入室内侧16。
37.参见图8、9、10、11，当开启的阀叶5受到来自室外侧15的正压冲击波的冲击时，由
于相邻的阀叶5之间、上方阀叶5下半部分的下部与下方阀叶5上半部分的上部在通过转轴4的垂直平面上的投影重叠，使下方阀叶5上半部分的上部被上方阀叶5下半部分的下部遮挡，而且顶部阀叶5下半部分的宽度c大于上半部分的宽度d，从而导致顶部阀叶5和每个中部阀叶5的下半部分受到的冲击力大于上半部分受到的冲击力。所有阀叶5的上半部分与下半部分所受冲击力之差对各根转轴4产生的力矩克服弹簧11的拉力通过旋转定位片6对各根转轴4产生的力矩，使顶部阀叶5和中部阀叶5带动其所在的转轴4以及该转轴4上的旋转定位片6一同旋转，继而使连杆7运动；连杆7再带动底部阀叶5所在的转轴4上的旋转定位片6和该转轴4旋转、使底部阀叶5旋转，直到所有的阀叶5处于关闭状态，阻挡正压冲击波进入室内侧16。
38.参见图8、9、10、12，当开启的阀叶5受到来自室内侧16的负压冲击波的冲击时，由于相邻的阀叶5之间、上方阀叶5下半部分的下部与下方阀叶5上半部分的上部在通过转轴4的垂直平面上的投影重叠，使上方阀叶5下半部分的下部被下方阀叶5上半部分的上部遮挡，而且底部阀叶5下半部分的宽度h小于上半部分的宽度g，从而导致底部阀叶5和每个中部阀叶5的上半部分受到的冲击力大于下半部分受到的冲击力。所有阀叶5的上半部分与下半部分所受冲击力之差对各根转轴4产生的力矩克服弹簧11的拉力通过旋转定位片6对各根转轴4产生的力矩，使底部阀叶5和中部阀叶5带动其所在的转轴4以及该转轴4上的旋转定位片6一同旋转，继而使连杆7运动；连杆7再带动顶部阀叶5所在的转轴4上的旋转定位片6和该转轴4旋转、使顶部阀叶5旋转，直到所有的阀叶5处于关闭状态，阻挡负压冲击波进入室外侧15。
39.参见图5、6、7，当正压或负压冲击波消失时，弹簧11通过连杆螺栓8拉动旋转定位片6旋转，旋转定位片6带动转轴4和阀叶5旋转。阀叶5旋转到初始开启位置，抗爆阀进行正常通风。
40.综上所述，本发明抗爆阀在受到正压和负压冲击波的冲击时，在阀叶5的上半部分与下半部分所受的冲击力之差以及弹簧力的共同作用下，来实现阀叶5的自动关闭及复位开启。阀叶5开启时，底部靠近室外侧15，顶部靠近室内侧16。
41.本发明所述的“大风量”，是指在1个标准大气压(绝对压力)、20℃，在单位阀体过流断面面积下(每平方米)、压降为100pa时，通风量不小于16000立方米/小时。
42.本发明的描述中，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
43.本发明的抗爆阀在使用时，安装在抗爆建筑物通风空调系统的室外进、排风口处；既可以安装在抗爆墙的外侧，也可以安装在抗爆墙的内侧，还可以嵌在抗爆墙体中间，视不同情况需要可以对工程设计予以灵活调整。阀框组件上可以额外加装通风格栅、通风弯头等配件，以防止爆炸碎片损坏阀叶5等执行机构。

技术特征：
1.一种双向保护的大风量抗爆阀，包括阀框组件和阀叶组件，阀框组件包括由上端板(101)、下端板(102)、左端板(201)和右端板(202)围成的矩形框，还包括设置在上端板(101)和下端板(102)内表面上的限位挡板(3)，阀叶组件包括转轴(4)、与转轴(4)相连的阀叶(5)以及设置在左端板(201)外侧的旋转定位片(6)、连杆(7)和连杆螺栓(8)，每根转轴(4)沿轴向将与其相连的阀叶(5)分为下半部分和上半部分，顶部阀叶(5)下半部分的宽度c大于上半部分的宽度d，其特征在于：阀叶组件设置一组，限位挡板(3)设置一对，底部阀叶(5)下半部分的宽度h小于上半部分的宽度g，阀框组件还包括设置在左端板(201)和右端板(202)之间的阀叶挡板(12)、第一定位挡板(14)和第二定位挡板(18)，各相邻的两根转轴(4)之间分别设置一个所述的阀叶挡板(12)，除顶部转轴(4)外，其余每根转轴(4)的上方各设置一个所述的第一定位挡板(14)，第一定位挡板(14)比阀叶挡板(12)靠近室内侧(16)，在顶部转轴(4)的下方设有一个所述的第二定位挡板(18)，第二定位挡板(18)比阀叶挡板(12)靠近室外侧(15)，阀叶组件还包括设置在左端板(201)外侧的弹簧(11)和设置在左端板(201)上的拉紧螺栓(10)，每个旋转定位片(6)的上方各设置一个所述的拉紧螺栓(10)，每个旋转定位片(6)上的连杆螺栓(8)与该旋转定位片(6)上方的拉紧螺栓(10)之间通过弹簧(11)相连。2.根据权利要求1所述的抗爆阀，其特征在于：顶部阀叶(5)的上半部分以及其余各阀叶(5)上半部分的上部面向室外侧(15)的侧面上均设有密封垫(9)，底部阀叶(5)的下半部分以及其余各阀叶(5)下半部分的下部面向室内侧(16)的侧面上均设有密封垫(9)。3.根据权利要求1或2所述的抗爆阀，其特征在于：阀叶(5)在开启状态时，相邻的阀叶(5)之间，上方阀叶(5)下半部分的下部与下方阀叶(5)上半部分的上部在通过转轴(4)的垂直平面上的投影重叠。4.根据权利要求3所述的抗爆阀，中部阀叶(5)下半部分的宽度f与上半部分的宽度e相等，其特征在于：中部阀叶(5)的总宽度(f+e)为200～400mm。5.根据权利要求4所述的抗爆阀，其特征在于：顶部阀叶(5)下半部分的宽度c等于f，顶部阀叶(5)上半部分的宽度d为50～100mm，底部阀叶(5)上半部分的宽度g等于e，底部阀叶(5)下半部分的宽度h为50～100mm。6.根据权利要求5所述的抗爆阀，其特征在于：阀叶(5)在开启状态时，其开启角b为30
°
～60
°
。7.根据权利要求3所述的抗爆阀，其特征在于：阀叶(5)在开启状态时，顶部阀叶(5)下半部分的下部面向室外侧(15)的侧面与该阀叶(5)所在转轴(4)下方的第二定位挡板(18)接触，其余每个阀叶(5)上半部分的上部面向室内侧(16)的侧面与该阀叶(5)所在转轴(4)上方的第一定位挡板(14)接触。8.根据权利要求3所述的抗爆阀，其特征在于：阀叶(5)在关闭状态时，顶部阀叶(5)的上半部分面向室外侧(15)的侧面上所设的密封垫(9)与上端板(101)内表面上的限位挡板(3)之间接触形成密封，底部阀叶(5)的下半部分面向室内侧(16)的侧面上所设的密封垫(9)与下端板(102)内表面上的限位挡板(3)之间接触形成密封，相邻的阀叶(5)之间，上方阀叶(5)下半部分的下部面向室内侧(16)的侧面上所设的密封垫(9)与下方阀叶(5)上半部分的下部面向室外侧(15)的侧面接触形成密封，下方阀叶(5)上半部分的上部面向室外侧(15)的侧面上所设的密封垫(9)与上方阀叶(5)下半部分的上部面向室内侧(16)的侧面接
触形成密封，上方阀叶(5)下半部分的中部面向室内侧(16)的侧面和下方阀叶(5)上半部分的中部面向室外侧(15)的侧面、与上述两个阀叶(5)所在的两根转轴(4)之间所设的一个阀叶挡板(12)接触。9.根据权利要求3所述的抗爆阀，其特征在于：阀叶(5)在开启状态时，当受到来自室外侧(15)的正压冲击波的冲击时，顶部阀叶(5)和每个中部阀叶(5)的下半部分受到的冲击力大于上半部分受到的冲击力。10.根据权利要求1至8中任何一项所述的抗爆阀，其特征在于：阀叶(5)在开启状态时，当受到来自室内侧(16)的负压冲击波的冲击时，底部阀叶(5)和每个中部阀叶(5)的上半部分受到的冲击力大于下半部分受到的冲击力。

技术总结
本发明公开了一种双向保护的大风量抗爆阀。它包括阀框组件和阀叶组件，阀叶组件设置一组，限位挡板(3)设置一对。阀框组件包括上端板(101)、下端板(102)、左端板、右端板、限位挡板、阀叶挡板(12)、第一定位挡板(14)和第二定位挡板(18)，阀叶组件包括转轴(4)、阀叶(5)、旋转定位片、连杆、连杆螺栓、弹簧、拉紧螺栓、密封垫(9)。顶部阀叶下半部分的宽度c大于上半部分的宽度d，底部阀叶下半部分的宽度h小于上半部分的宽度g。阀叶(5)在开启状态时，相邻的阀叶之间，上方阀叶下半部分的下部与下方阀叶上半部分的上部在通过转轴的垂直平面上的投影重叠。本发明主要用于石油化工等行业的抗爆建筑物上。物上。物上。


技术研发人员：刘珂 苏军伟 孙健 朱玉本 张俊
受保护的技术使用者：中石化广州工程有限公司 中石化炼化工程（集团）股份有限公司
技术研发日：2022.03.23
技术公布日：2023/10/7