超高真空蝶阀及其启闭方法技术

一种涉及阀门的装置及其蝶门开启的方法，尤指一种应用于真空技术领域，覆盖国防，航天，电子，机械，食品，冶金等方面；蝶门的启闭过程中有明显节流效果的超高真空蝶阀及其蝶门开启的方法。该装置包括：滚珠螺母副、阀体、蝶门、阀杆和销轴等，组合为一完整的蝶阀，该蝶门开启的方法通过“关门状态的自锁”、“偏转运动”、“旋转运动”和“开门状态的自锁”的复合轨迹通孔的阀杆结构实现；主要解决如何提升蝶阀的应用指标，使蝶阀真空漏率指标达到超高真空指标等技术问题。本发明专利技术的积极效果：该装置的结构合理，既能达到超高真空性能，又具有体积精小，成本低和使用寿命长的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种阀门，尤指一种应用于真空
，它 覆盖国防，科研，航天，电子，机械，冶金，能源，环保，生物，制冷，食品等方面；主要在超高真空系统或高真空系统中 起到接通和关闭系统中介质流的阀门作用，并且在蝶门的启闭 过程中有明显节流效果的超高真空蝶阀装置及其启闭方法。技术背景在真空系统中，离不开阀门；所以在真空系统中，真空阀 门得到广泛的应用，尤其是超高真空阀门和高真空阀门。目前 常用的超高真空阀门有"超高真空插板阀"；常用的高真空阀门 有"高真空蝶阀"，"高真空挡板阀"等等。"超高真空插板阀"和本产品一样都可用于超高真空系统， 起到阀门的作用。它有通道直通并且无障隘，流阻小等优点； 但它有体积大，造价高，安装空间要求宽大，并且启闭过程中 不能节流，对系统冲击大，对自动化控制设备有比较大的损害 等缺点；"高真空蝶阀"与本产品一样同属蝶阀。体积小，结构简 单，成本低是"高真空蝶阀"突出的优点；但它最高只能用到 高真空条件，不能用于超高真空工况下；而且它有以下几个致 命的固有缺点(1)轴向密封件是橡胶0形圈，通过与阀杆径 向过盈配合而达到密封的效果，这样阀杆旋转时与o形圈发生严重摩擦，使寿命大大降低，并且不能形成超高真空，最高只能达到高真空，所以它被叫作"高真空蝶阀"；(2)在蝶门启闭 过程中蝶门密封圈与阀体始终发生严重的摩擦，并且有蠕动现 象，严重时密封圈还会起皱或凸起，甚至发生剪切现象，影响 密封性能，使产品寿命大大降低。(3)产品反向漏率指标低于 正反向漏率指标，因而两法兰不能互换安装。"高真空挡板阀"也是高真空阀门，它也只能用于高真空 工况下。由于常规的结构是直角型，即两个通道口法兰安装面 构成90。直角形式，所以有时侯本来可以直线布设管道的情况 却因它是直角型结构而不得不弯道而行，这样增加了工期和成 本；另外与同规格的蝶阀相比它体积较大，占用设备空间大， 包装箱也大，这样严重浪费资源。为此，人们期盼专利技术一种既能达到超高真空性能，又是体 积小、而且没有像"超高真空插板阀"、"高真空蝶阀"、"高真 空挡板阀" 一样之缺点的一种新型的绿色产品，填补真空行业 "超高真空蝶阀"这个空白，更好地满足目前日益发展的真空 技术要求，更广泛地应用于真空技术的各种领域。
技术实现思路
为了克服上述不足之处，本专利技术的主要目的旨在提供一种 复合轨迹螺旋通孔的阀杆结构、波纹管加密封圈的动静密封相 结合的.密封结构和滚珠螺母副结构的传动类型的超高真空蝶 阀；以及改变蝶门运动方式，使蝶门密封圈先离开阀体的密封 面再让蝶门发生旋转运动，也就是叫做密封无摩擦运动。其方 法是通过分解蝶门的运动过程，由原来的单一的旋转运动分解 成"偏转运动和旋转运动"的两个运动阶段，使之既能达到超 高真空性能，又能延长使用寿命且体积精小的超高真空蝶阀。本专利技术要解决的技术问题是要解决如何提升蝶阀的应用 指标，使蝶阀真空漏率指标达到超高真空指标的要求问题，要 解决如何将原来的单一的旋转运动分解成"偏转运动和旋转运 动"的两个运动阶段问题；要解决如何使体积变小，成本变低，使用寿命又长等有关技术问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是该装置主要 有手轮、阀体和蝶门等部件，与阀体活动配合的阀杆与蝶门之 间为传动连接，还包括滚珠螺母副、阀体、蝶门、阀杆、波 纹管组件、密封圈和销轴，各部件依托在阀体的不同部位，相 互连接和联系，组合为一完整的超高真空蝶阀，其中一手轮与阀杆的小端通过推力轴承A和推力轴承B连接在 一起，在作轴向直线运动的阀杆上套设有与滚珠螺母副作固定 密封连接的波纹管组件，波纹管组件与阀杆作固定密封配合， 阀杆上设有复合轨迹螺旋通孔；一阀杆穿过波纹管组件，并露出一段小端圆柱体，在波纹 管组件的小端内孔与阀杆小端圆柱体之间安装有一组波纹管小 端密封圈，在波纹管组件的大端安装有波纹管大端密封圈，波 纹管组件的大端与波纹管大端密封圈一起被压紧在钢球护架的 内孔底端平面上，小端静密封和大断静密封之间通过波纹管组 件紧密的连接在一起；阀杆轴向移动时，阀杆的小端连同波纹管组件的小端一起对波纹管进行压縮或拉伸，所述小端静密封和大端静密封与波纹管动密封组合为动静密封相结合的结构；一蝶门的下端配有一个球头转轴，通过球头转轴与阀体的 一个圆孔配合连接，为球型支撑结构，蝶门的另一端是两个固 定的轴承座，在轴承座上装有向心轴承A和向心轴承B，蝶门 密封圈通过蝶门安装在阀体内；一圆柱滚动体销轴的两端限位于蝶门上两个固定轴承座上，外侧通过向心轴承A和向心轴承B支撑在轴承座上，销轴 穿过阀杆的复合轨迹螺旋通孔，销轴的柱面与复合轨迹螺旋通 孔的两侧螺旋面始终相切，且为线性相切，销轴柱面上的母线 为相切线，形成柱面支撑结构，并与阀杆相连接。所述的超高真空蝶阀的滚珠螺母副由钢球护架和钢球、钢 球内圈和手轮组装旋合而成，圆柱体结构的钢球护架，在沿其 圆柱体的圆周上加工一周圆孔，圆孔内放置钢球，这些孔分布 在一个螺旋节距上，由钢球组成的螺旋凸节，其法平面的牙形 为钢球的半圆，钢球护架的内孔中装有钢球内圈；圆柱筒体结 构的手轮，其内孔柱面上加工成圆弧形螺旋槽，该圆弧形螺旋 槽的螺旋节距与钢球护架上由钢球组成的螺旋凸节为相互匹配 结构，其法平面的牙形也是钢球的半圆；滚珠螺母副的下端与 平键相连接，并通过滚针轴承和限位档圈与阀体相连接。所述的超高真空蝶阀的复合轨迹螺旋通孔的各段分别由关 门自锁状态、关门自锁阶段、偏转运动阶段、旋转运动阶段、 开门自锁状态和开门自锁阶段位置组成，各位置由蝶门与阀体 密封面之间产生不同夹角的轨迹线性成复合轨迹螺旋通孔的法 向截面中心线正交与阀杆的轴心线；阀杆向X正方向作直线位 移运动，销轴从相位角0°状态旋转为90°状态，带动蝶门绕 阀杆的轴心线旋转了90。，为蝶门的关门方向的旋转运动；阀 杆向X负方向作直线位移运动，为蝶门开门方向的旋转运动。 一种超高真空蝶阀的启闭方法，包括直线运动和单一的旋转 运动，该方法将滚珠螺母副结构作为传动类型，利用波纹管和 密封圈的动静密封相组合的密封结构形式，通过一个复合轨迹 螺旋通孔的阀杆结构和蝶门的密封无摩擦运动，将蝶门密封圈 先离开阀体的密封面，再让蝶门发生旋转运动，分解蝶门运动 为偏转运动加旋转运动两个主要运动阶段，当阀杆作轴向直线 运动时，销轴穿过阀杆沿着复合轨迹螺旋通孔作各种运动，从 而带动蝶门完成"关门状态的自锁"、"偏转运动"、"旋转运动" 和"开门状态的自锁"各阶段的复合动作，该方法的具体工作 步骤如下步骤1、关门自锁状态蝶门关门偏转运动的销轴终了位置就是关门自锁阶段的开 始位置，其销轴处于斜面通孔和腰形通孔的临界位置，此时， 要始终保持蝶门关门的状态不变，销轴必须置于腰形通孔中， 阀杆必须继关门偏转运动终了之后，继续往左移动，完成关门 自锁阶段之后，销轴才到达关门自锁位置，蝶门也才处于关门 自锁状态；步骤2、关门自锁阶段阀杆向左轴向位移时，销轴从关门偏转运动的销轴终了位 置到关门自锁状态的阶段； 步骤3、偏转运动阶段当销轴沿轨迹线发生偏转运动后，蝶门与阀体密封面产生 一个偏转角a，蝶门密封圈离开了阀体密封面，产生蝶门密封 圈高点偏移量Sl和蝶门密封圈低点偏移量S2，如果偏转角a 越大，蝶门密本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超高真空蝶阀，该装置主要有手轮、阀体和蝶门，与阀体活动配合的阀杆与蝶门之间为传动连接，其特征在于还包括：滚珠螺母副、阀体（１９）、蝶门（１４）阀杆（８）、波纹管组件（６）、密封圈和销轴（１５），各部件依托在阀体（１９）的不同部位，相互连接和联系，组合为一完整的超高真空蝶阀，其中：　一手轮（２）与阀杆（８）的小端通过推力轴承Ａ（１）和推力轴承Ｂ（３）连接在一起，在作轴向直线运动的阀杆（８）上套设有与滚珠螺母副作固定密封连接的波纹管组件（６），波纹管组件（６）与阀杆（８）作固定密封配合，阀杆（８）上设有复合轨迹螺旋通孔（３０）；　一阀杆（８）穿过波纹管组件（６），并露出一段小端圆柱体，在波纹管组件（６）的小端内孔与阀杆（８）小端圆柱体之间安装有一组波纹管小端密封圈（５），在波纹管组件（６）的大端安装有波纹管大端密封圈（７），波纹管组件（６）的大端与波纹管大端密封圈（７）一起被压紧在钢球护架（９）的内孔底端平面上，小端静密封和大断静密封之间通过波纹管组件（６）紧密的连接在一起；阀杆（８）轴向移动时，阀杆（８）的小端连同波纹管组件（６）的小端一起对波纹管进行压缩或拉伸，所述小端静密封和大端静密封与波纹管动密封组合为动静密封相结合的结构；　一蝶门（１４）的下端配有一个球头转轴（１６），通过球头转轴（１６）与阀体（１９）的一个圆孔配合连接，为球型支撑结构，蝶门（１４）的另一端是两个固定的轴承座，在轴承座上装有向心轴承Ａ（１３）和向心轴承Ｂ（１７），蝶门密封圈（１８）通过蝶门（１４）安装在阀体（１９）内；　一圆柱滚动体销轴（１５）的两端限位于蝶门（１４）上两个固定轴承座上，外侧通过向心轴承Ａ（１３）和向心轴承Ｂ（１７）支撑在轴承座上，销轴（１５）穿过阀杆（８）的复合轨迹螺旋通孔（３０），销轴（１５）的柱面与复合轨迹螺旋通孔（３０）的两侧螺旋面始终相切，且为线性相切，销轴（１５）柱面上的母线为相切线，形成柱面支撑结构，并与阀杆（８）相连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：章东林，
申请(专利权)人：上海真空阀门制造有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]