CN1022857C - 一种分动式蝶阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分动式蝶阀，采用套轴式双轴分驱动机构，中心轴为偏心轴，两轴以双滑块机构形式与阀瓣连接，其中套轴上的滑动平面与套轴为固定设置，一个对中心轴、套轴的回转和锁定实现分驱动的机构，可采用槽轮机构或带槽轮的复合机构，上述机构使阀瓣在闭合工位时作无回转直线运动。这种蝶阀具有较宽的耐压、耐高温、耐高粉尘使用领域。

Description

本发明涉及一种蝶形阀，具体是一种阀元件包括提升和转动两种运动的蝶阀。

单独以蝶瓣的回转动作完成启闭的常用蝶阀，由于其密封比压的提高既增加启闭时的摩擦力矩，又造成密封面的摩损，因而这类阀的工作压力受到限制。CN87208019U所公开的一种蝶阀，采用了间歇运动机构以实现阀瓣的“转动-平动-转动”启动运动，但这种阀的阀瓣只有在适度的外力配合下才能保持其受控平移运动，当管道流体压力变化或密封面静阻过大或阀瓣处于开启状态时，阀瓣的平移机构不能锁合，导致阀瓣运动失控，从而影响其实用性。GB1563471中公开的流量控制阀利用了一个单轴分动联动机构，实现转动和平移两运动的完全分离，一个导向槽设在可绕阀杆轴转动的转架上，阀瓣与导向槽滑动支承并依压簧维持阀瓣复位，当一个与阀体固连的档块使转架限位，联动机构成为一个曲柄滑块机构，阀瓣作平移;在转动时转架离开档板，压簧除维持阀瓣复位外还通过连杆对阀杆轴产生一个力矩，这个力矩大于阀瓣对阀杆轴的阻力矩，从而使联动机构作纯转动。这个技术方案的主要缺点是在高温工作环境下压簧会失去弹性，联动机构的结构尺寸较大，无法在常规蝶阀上 实施，另外连杆两端的铰关节密封困难，易磨损、腐蚀或咬死，使这种阀不能在高温高尘等条件下使用。

本发明的目的是公开一种能适应高温、高压或高含尘量工作环境的分步驱动蝶阀。

为实现上述发明目的，本发明采用了套轴式双轴双滑块分驱动机构：一个中心轴，轴体上具有曲轴或偏心轴，其偏心轴颈部份与阀瓣支架为滑块连接机构，设在支架上的滑槽平面与阀瓣的密封面平行;一个与中心轴套合的套轴，与阀瓣支架为滑块连接机构，设在支架上的滑槽平面与阀瓣密封面垂直，而套轴上的滑动平面与套轴体固定设置;一个对上述中心轴和套轴驱动和转动定位的分驱动机构，其输出端与中心轴和套轴的外端连接，其输入端与阀门原动力机构连接，该分驱动机构使套轴和中心轴处于两种工作状态，第一种状态是套轴作±90°回转，此时是中心轴相对阀体或套轴处于锁定状态，第二种状态是套轴在阀瓣闭合工位与阀体锁定，使阀瓣驱动机构成为正弦机构，中心轴作±90°回转。

本发明对所述双轴分驱动机构提供以下四种方式：

第一种是双槽轮分锁定机构，在套轴和中心轴上各设一个外槽轮，上述两个外槽轮的驱动转臂同轴固定设置，并均设有相应的定位盘，两柱销成夹角，使其中一个外槽轮回转时，另一个外槽轮为定位盘锁定，转臂轴与阀门原动力机构连接。

第二种是双槽轮单锁定机构，一个单销槽轮机构，其外槽轮与套轴固连，转臂上设有相应的定位盘，一个双销槽轮机构，其外槽轮与中心轴固连，其转臂与上述单销槽轮机构的转臂同轴固定设置，其中一个柱销与单销槽轮机构的转臂柱销同位设置，当它们处于驱动工作状态时使套轴与中心轴相对锁定，进行同步回转，当双销槽轮机构的另一个转臂柱销处于驱动工作状态时，套轴上的槽轮为其转臂定位盘锁定，上述两槽轮机构的转臂轴与阀门原动力机构连接。

第三种是双齿轮-槽轮分锁定机构，中心轴和套轴各设一个齿轮-槽轮机构，两个外槽轮分别与中心轴和套轴固连，它们的转臂同轴固定连接并均设有定位盘，而转臂柱销成一夹角，使一个槽轮作所需工作回转时，另一个槽轮为定位盘锁定，转臂轴与阀门原动力机构连接，内齿圈与阀体固连。

第四种是双齿轮-槽轮单锁定机构，驱动中心轴的是一个双销齿轮-槽轮机构，而驱动套轴的是一个带定位盘的单销齿轮-槽轮机构，槽轮分别与中心轴和套轴固连，双销齿轮-槽轮机构中的一个柱销与单销齿轮-槽轮中的一个柱销同位设置，当它们处于驱动工作状态时套轴和中心轴作同步转动，当另一个柱销处于驱动工作状态时套轴上的槽轮为转臂定位盘锁定，两个齿轮-槽轮机构的转臂同轴固连。转臂轴与阀门原动力机构连接。

槽轮机构或带槽轮的复合机构可使蝶阀的双轴实现纯机械自动分驱动，无需复杂的电控配合，其定位精度完全能满足使用需要。上述槽轮-齿轮机构因其动力性能较好，槽轮径向槽较短，虽然结构比槽轮机构复杂，仍是一种实用方案。

本发明与现有分驱动蝶阀比较具有以下优点：

1.处于阀腔内的运动机构中无铰关节、弹簧等部件、阀杆与阀瓣间的结构尺寸小，所用的滑块和套轴体容易实现良好的密封，

2.双轴分驱动机构定位精度高，蝶瓣与阀体接合和脱开过程能实现理想的无回转直线运动，能适应多种密封形式，从而提高蝶阀的密封性能。

由于上述优点，本发明扩大蝶阀的许可工作温度、压力范围以及耐腐蚀耐粉尘性能，拓宽了蝶阀的应用领域。

下面就附图和实施例对本发明作具体说明。

图1是本发明的一种主体结构示意图。

图2和图3是图1的A-A和B-B视图。

图4是图1中外槽轮机构结构图。

图5是图1中阀瓣闭、启状态的运动机构简图。

图6是图1中阀瓣回转状态的运动机构简图。

图7-图9是本发明所使用的三种密封机构图。

图10是另一种双槽轮分驱动机构结构示意图。

图11和图12是一种单销齿轮-槽轮复合分驱动机构结构示意图。

图13和图14是一种带双销的齿轮-槽轮复合驱动机构结构示意图。

图1-图4中蝶阀由驱动机构1、套轴式双轴阀杆2、阀瓣3、阀瓣主支架4、偏心轴支架5和阀体6组成。阀杆2的中心轴201是偏心轴或曲轴，其偏心部份轴颈202与偏心轴支架5滑动连接;中心轴201的主轴体上套装可转动的上套轴203和下套轴204，分别与上下主支架4滑动支承，其中上套轴203还与驱动机构1连接，作为驱动和定位杆，下套轴204作为辅助支撑杆。主支架4和偏心轴支架5固定在阀瓣3的一侧，其中主支架4的与套轴203、204的滑动面401垂直于阀瓣3的密封平面，偏心轴支架5与偏心轴颈202的滑动面501平行于阀瓣3的密封平面。本实施例中套轴203、204与主支架4的滑动支承结构以及偏心轴颈202与偏心轴支架5的滑动支承结构均采用简易形式，还可以采用加滑块的滑动支承形式，在后一种情况下偏心轴颈202与滑块之间为滑动配合，套轴203、204与滑块之间为固定连接，偏心轴支架5可设在阀瓣3的中心位置，主支架4则偏离中心线设置。不言而喻主支架4与偏心轴支架5的设置必须保证偏心轴颈202的回转。本实施例中驱动机构1采用外槽轮分驱动机构，外槽轮101与中心轴201固连，外槽轮102与上套轴203固连;一个盘式转臂103上设有两个柱销104、105、柱销104向上设置，用于驱动外槽轮101，柱销105向下设置，用于驱动外槽轮102，柱销104、105错开一个夹角a设置，以保证其中一个柱销处于啮合状态时另一个柱销处于非啮合状态。夹角a稍大于理论值，有利于两种啮合的过渡，在转臂103还没有上凸定位盘106和下凸定位盘107。转臂轴108经蜗轮蜗杆减速机构109与电动机或手摇把连接。

当阀瓣3从全开位置转到关闭位置后，上套轴203上的外槽轮102为定位盘107锁定，使阀瓣3不能转动，此时阀瓣3的运动机构成为一个正弦机构，如图5所示。

当阀瓣3回转时，中心轴201上的外槽轮101为定位盘106锁定，此时阀瓣3的运动机构成为滑块连杆固定的十字滑块机构，如图6所示。阀瓣3上任一点的运动轨迹为非圆曲线，如图中a点轨迹所示，阀瓣3在顺时针回转时伴随一个背向0点的直线运动。

由于本发明实现无回转直线运动方式完成蝶瓣与阀座密封面的接合和脱离，而且动程可调，所以根据使用条件可采用多种密封结构形式。图7中与阀体6固定的密封体602是一个开缝的管状密封圈，阀瓣3上的密封面为锥面或球面，阀瓣3下压时与密封体602之间为弹性硬密封。图8中阀体6上的密封体由刚性保险密封圈603和橡胶密封圈604组成，压板605用于固定橡胶密封圈604，阀瓣3的密封面为锥面，密封时橡胶密封圈604为主密封，刚性密封圈603为辅助密封，这是一种软硬双重保险密封形式。图9中阀体6上的密封体606为刚性密封圈，密封面为锥面，在阀瓣3的锥面密封面上设有层叠板密封圈301，压板302将层叠板密封圈301固定于阀瓣3上，层叠板密封圈301作为易损件可更换使用。

驱动机构1的另一种结构形式是双槽轮单锁定机构。如图10所示。与中心轴201固连的外槽轮121上设有两条成90°夹角的径向槽122和123，与上套轴203固连的外槽轮124只需一个工作径向槽125，盘式转臂126上设有三个柱销127、128、129，柱销127、128向上设置，分别用于对径向槽122、123的啮合，柱销129向下设置，用于对径向槽125的驱动啮合，其中柱销128和129同位设置。转臂126上的下凸定位盘130用于外槽轮124的锁定。工作时柱销128和129同步驱动外槽轮121和124，使阀瓣绕双轴的中心线回转，到达闭合位置时下凸定位盘130将外槽轮124锁定，柱销127继续驱动外槽轮121，使阀瓣运动机构成为正弦机构，如图5所示，本实施例中双轴同时对阀瓣实现回转驱动，所以阀瓣抗冲击性能较好。

还可以采用动力性能较好的槽轮-齿轮复合机构实现双轴分驱动。图11和图12所示实施例是分锁定方式，转臂141上设有对中心轴槽轮142锁定的上定位盘143和对套轴槽轮144锁定下定位盘145，上柱销146设在上行星轮147上，下柱锁143设在下行星轮149上，两个行星轮147、149与同一齿圈150啮合，并架持在转臂141上，转臂141的轴支承在机架（未画出）上，机架与齿圈150固连。本实施例机构运动状况如图1所提供的实施例。

图13中和图14所示实施例中采用了一个双销齿轮-槽轮机构。中心轴槽轮161有两个径 向槽162和163，成90°夹角，套轴槽轮164只需一个径向槽165，转臂166与两个上行星轮167、168和一个下行星轮173连接，行星轮167、168上分别设柱销169、170，转臂166的下部设有定位盘172、下行星轮173、下柱销174与上行星轮168、上柱销170同位设置，各行星轮167、168和173均与齿圈175啮合。当下柱销174与上柱销170分别与径向槽165和163啮合时，套轴203和中心轴201同步回转。当上柱销169与径向槽162啮合时，套轴槽轮164为定位盘172锁定。两个上行星轮167和168的轴线夹角设计除保证槽轮164和161的运动条件外，还需考虑行星轮167和168对齿圈175的齿轮啮合条件。本实施例中机构运动状况与图10所示实施例的情况基本相同。

Claims (8)

1、一种分动式蝶阀，其阀杆为套轴式双轴，中心轴为偏心轴，与一个间歇机构组成“转动一平动转动”运动机构，其特征在于：

(1)所述套轴与阀瓣支架之间由滑块机构连接，设在该支架上的滑槽平面与阀瓣的密封面垂直，套轴上的滑动平面固定设置在套轴体上；

(2)所述中心轴的偏心部分轴颈与阀瓣支架由滑块机构连接、设在该支架上的滑槽平面与阀瓣密封平面平行，当套轴为间歇机构锁定时上述两个滑块机构构成正弦机构。

2、按权利要求1所述的分动式蝶阀，其特征是所述分驱动机构为槽轮机构，包括两个单销外槽轮机构，两个槽轮分别与中心轴和套轴固连，两个单销转臂同轴固定设置，并均设有相应的定位盘，两个柱销成一个夹角，使其中任一个外槽轮回转时，另一个外槽轮为定位盘锁定，所述转臂轴与阀门原动力机构连接。

3、按权利要求1所述的分动式蝶阀，其特征是所述分驱动机构为槽轮机构，包括一个单销外槽轮机构和一个双销外槽轮机构，所述单销外槽轮机构的槽轮与套轴固连，转臂上设有相应的定位盘，所述双销槽轮机构的槽轮与中心轴固连，其转臂与所述单销槽轮的转臂固定设置，其中一个柱销与单销槽轮机构的柱销同位设置，当它们处于驱动工作状态时使套轴与中心轴相对锁定，另一个柱销处于脱离状态;当上述两个同位柱销处于脱离状态而另一个柱销处于驱动状态时，套轴槽为定位盘锁定，所述转臂轴与阀门原动力机构连接。

4、按权利要求1所述的分动式蝶阀，其特征是所述分驱动机构为齿轮-槽轮机构，包括两个单销齿轮-槽轮机构，两个外槽轮分别与中心轴，套轴固连，它们的转臂同轴固连并均设有定位盘，两个转臂柱销成一夹角，使一个槽轮作工作回转时，另一个槽轮为其定位盘锁定，转臂轴与阀门原动力机构连接，两机构的内齿圈与阀体固连。

5、按权利要求1所述的分动式蝶阀，其特征是所述分驱动机构为齿轮-槽轮机构，包括一个单销齿轮-槽轮机构和一个双销齿轮-槽轮机构，双销齿轮-槽轮机构的槽轮与中心轮固连，其中一个柱销与单销齿轮-槽轮机构的柱销同位设置，单销齿轮-槽轮机构的槽轮与套轴固连，其转臂上设有定位盘，上述两机构的转臂同轴固连并与阀门原动力机构连接，当上述两个同位柱销处于驱动状态时，中心轴和套轴相对锁定，当另一个柱销处于驱动状态时套轴槽轮为定位盘锁定，两机构的齿圈与阀体固连。

6、按权利要求1、2、3、4或5所述的分动式蝶阀，其特征是所述蝶阀的密封结构为弹性硬密封，一个开缝的金属管状截面的密封圈设置在阀体上，作为密封体。

7、按权利要求1、2、3、4或5所述的分动式蝶阀，其特征是所述蝶阀阀体上的密封体由刚性保险密封圈和橡胶密封圈叠装组成，其中橡胶密封圈为主密封体。

8、按权利要求1、2、3、4或5所述的分动式蝶阀，其特征是所述蝶阀的密封结构为锥塞形式，在阀瓣或阀体其中之一的密封体上设有层叠板密封圈。

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