CN106678383B - 用于大口径光传输管道隔断的气体密封阀门 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于大口径光传输管道隔断的气体密封阀门，包括框架式阀体组件、卷帘机构组件和压紧‑复位机构组件；框架式阀体组件包括框架式阀座、上封板、下封板、左封板、右封板和端面盖板，卷帘机构组件包括柔性卷帘、上箱体、下箱体、上卷轴组件、下卷轴组件和卷轴驱动组件，压紧‑复位机构组件包括导向杆、限位弹簧、框型法兰、楔形压条、双向梯形螺纹丝杠组件和螺纹丝杠驱动组件；本发明的阀门的组装过程及上线后的开启、关闭操作过程均处于洁净闭环状态，故不存在洁净气体漏失，内部洁净环境遭受破坏的风险，阀门具有较好的密封性能，阀门以柔性卷帘代替刚性插板或闸板，故结构紧凑，对安装、操作空间无特殊要求。

Description

用于大口径光传输管道隔断的气体密封阀门

技术领域

本发明涉及惯性约束核聚变装置研制技术领域，尤其涉及一种用于大口径光传输管道隔断的气体密封阀门。

背景技术

国内大型ICF装置普遍采用大口径光传输管道封装激光光束。通过在光传输管道内充填正压洁净气体的方法，为激光传输提供洁净、密闭的传输环境，提高激光光束传输质量。为了解决光传输管线上光学组件安装、维护导致的管道内洁净气体漏失以及洁净环境受到破坏的问题，气体密封阀门大批量地应用于光传输管道隔断中。

目前，国内主要采用传统的插板阀和闸板阀对光传输管道隔断密封。插板阀结构简单，重量轻，但存在操作空间要求高，密封性能不佳的缺点，同时拆装插口密封盖板以完成插板插拔的操作过程较为繁琐，不利于管道内部洁净环境的维持。闸板阀密封性能好，操作方便，但是自身重量大，且存在外形尺寸大、安装空间要求高的问题。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种用于大口径光传输管道隔断的气体密封阀门。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种用于大口径光传输管道隔断的气体密封阀门，包括框架式阀体组件、卷帘机构组件和压紧-复位机构组件；

所述框架式阀体组件包括框架式阀座、上封板、下封板、左封板、右封板和端面盖板，所述上封板、所述下封板、所述左封板和所述右封板分别螺接在所述框架式阀座的周向四侧面，所述框架式阀座与所述压紧-复位机构组件的相对面设置为阀座密封面，所述端面盖板与所述框架式阀座的一个端面螺接，所述框架式阀座的中部设置有阀门通光孔，所述上封板和所述下封板上分别设置有平行于所述阀座密封面的上封板条形孔和下封板条形孔；

框架式阀座由金属材料焊后加工制作,框架式阀座周向四侧螺接上、下封板及左、右侧封板，端面螺接端面盖板，并通过垫片保证气密性，框架式阀座外端面和端面盖板外端面均加工螺纹孔以联接光传输管道，上封板条形孔和下封板条形孔的四周边沿抛光处理，且条形孔与阀座密封面间距不超过10mm，横向长度大于阀座密封面的横向宽度。

所述卷帘机构组件包括柔性卷帘、上箱体、下箱体、上卷轴组件、下卷轴组件和卷轴驱动组件，所述柔性卷帘的下部设置有透光孔，所述上箱体和所述下箱体分别固定设置在所述框架式阀体组件的上端和下端，所述上卷轴组件和所述下卷轴组件分别设置在所述上箱体和所述下箱体内，所述柔性卷帘的上端与所述上卷轴组件连接，所述柔性卷帘的下端穿过所述上封板条形孔和所述下封板条形孔与所述下卷轴组件连接，两个所述卷轴驱动组件分别设置在所述上箱体和所述下箱体的外侧且分别与所述上卷轴组件和所述下卷轴组件连接；

所述压紧-复位机构组件包括导向杆、限位弹簧、框型法兰、楔形压条、双向梯形螺纹丝杠组件和螺纹丝杠驱动组件，多个所述导向杆垂直固定在所述框架式阀座上，所述框型法兰通过所述限位弹簧与所述导向杆可移动连接，两个所述双向梯形螺纹丝杠组件分别与所述框型法兰的上边框和下边框对应设置，所述楔形压条与所述双向梯形螺纹丝杠组件固定连接且与所述框型法兰贴合，所述螺纹丝杠驱动组件设置在所述框架式阀体组件的外部且与所述双向梯形螺纹丝杠组件连接。

进一步，所述卷帘机构组件还包括导轴组件和传输齿轮组件，两个所述导轴组件分别设置在所述上箱体和所述下箱体内，所述传输齿轮组件设置在所述上箱体内；

所述导轴组件包括水平设置在所述柔性卷帘两侧的导轴，所述导轴包括芯轴和滚筒，所述滚筒套装在所述芯轴上，所述导轴组件的数量为两个，其中一个所述导轴组件设置在所述上卷轴组件的下方，另一个所述导轴组件设置在所述下卷轴组件的上方；

所述传输齿轮组件包括传输齿轮、齿轮轴和支座，所述齿轮轴通过所述支座与所述框架式阀体组件可转动连接，所述齿轮轴与所述上卷轴组件平行设置，两个所述传输齿轮分别设置在所述齿轮轴的两端，所述柔性卷帘的两侧边设置有与所述传输齿轮对应啮合的定位方孔。

柔性卷帘选用表面光滑的柔性材料制作，柔性卷帘近下卷轴部分为两条均匀分布定位方孔的条形带，近上卷轴部分为两侧均匀分布定位方孔的完整门帘，两个条形带内侧间距略大于阀门通光孔径，条形带长度为通光孔口径的1.5倍；近上卷轴的完整门帘长度为通光孔口径的1.5倍。柔性卷帘两侧加工有类电影胶片的定位方孔，以保证经由传输齿轮同步传输，整齐、均匀卷绕在卷轴上。定位方孔与传输齿轮啮合，定位方孔间距等于传输齿轮齿间距，

具体地，所述上卷轴组件包括卷轴和卷轴支座，所述卷轴上设置有与所述柔性卷帘连接的卡槽，所述卷轴通过卷轴支座与所述框架式阀体组件可转动连接，所述下卷轴组件的结构与所述上卷轴组件的结构相同，且所述下卷轴组件与所述框架式阀体组件可转动连接；

所述卷轴驱动组件包括驱动轴、手轮和轴封组件，所述轴封组件包括唇形密封圈和轴封压盖，所述驱动轴与所述卷轴固定连接，所述手轮与所述驱动轴固定连接，所述驱动轴通过所述轴封组件与所述上箱体/所述下箱体密封连接。

具体地，所述双向梯形螺纹丝杠组件包括螺纹丝杠、左旋螺母、右旋螺母和丝杠支座，所述螺纹丝杠通过所述丝杠支座与所述框架式阀体组件可转动连接，所述螺纹丝杠与所述框型法兰的上边框或下边框平行设置，所述螺纹丝杠的两端分别设置有左旋螺纹和右旋螺纹，所述左旋螺母和所述右旋螺母分别与所述螺纹丝杆的两端螺纹连接，两个所述楔形压条的平面端分别与所述左旋螺母和所述右旋螺母固定连接，所述框型法兰的与所述螺纹丝杠的相对面设置有楔形斜面，所述楔形压条的楔形面与所述楔形斜面贴合；

楔形压条楔形面高度参考框形法兰密封面与阀座密封面间距优选，目的在于适度压紧力实现阀门密封，楔形压块楔形面与框形法兰楔形斜面倾角相等，且经力学分析优化，以避免发生自锁。

所述螺纹丝杠驱动组件包括螺纹丝杠驱动轴和同步驱动机构组件，所述螺纹丝杠驱动轴与所述螺纹丝杠固定连接，所述螺纹丝杠驱动轴通过轴封组件与所述同步驱动机构组件连接，所述同步驱动机构组件包括曲柄和连杆，两个所述曲柄分别与通过销钉与两个所述螺纹丝杠驱动轴固定连接，所述连杆的两端分别与两个所述曲柄可转动连接。

曲柄、连杆组成的平行四边形机构，摇动曲柄上的手柄可同步驱动两套螺纹丝杠以相同角速度同方向旋转。

进一步，所述框架式阀体组件还包括视镜组件，两个所述视镜组件均设置在所述左封板或所述右封板上，且分别与所述框架式阀座中的阀门通光孔的上侧边和下侧边对应设置，所述视镜组件包括视镜玻璃、垫片和固定压盖。

更进一步，所述框架式阀座与所述压紧-复位机构组件的相对面设置为阀座密封面，所述阀座密封面上设置有U型槽，所述U型槽内设置有通过过盈配合连接的密封圈。

本发明的有益效果在于：

本发明一种用于大口径光传输管道隔断的气体密封阀门结构简单,操作方便，因阀门的组装过程及上线后的开启、关闭操作过程均处于洁净闭环状态，故不存在洁净气体漏失，内部洁净环境遭受破坏的风险。同时，阀门具有较好的密封性能，可以满足小气体压差环境下的光传输管道漏率要求。另外，阀门以柔性卷帘代替刚性插板或闸板，故结构紧凑，对安装、操作空间无特殊要求，特别适用于狭小空间环境中大口径光传输管道的隔断密封。

附图说明

图1是本发明所述用于大口径光传输管道隔断的气体密封阀门的立体结构示意图；

图2是本发明所述框架式阀体组件的结构示意图；

图3是本发明所述压紧-复位机构组件的结构示意图；

图4是本发明所述卷帘机构组件的结构示意图；

图5是本发明所述卷轴驱动组件结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1所示，一种用于大口径光传输管道隔断的气体密封阀门包括框架式阀体组件1、卷帘机构组件2和压紧-复位机构组件3；

首先在框架式阀体组件1的框架式阀座11内部安装压紧—复位机构组件，在框架式阀体组件1上、下方安装卷帘机构组件2。

如图2所示，本发明框架式阀体组件1包括框架式阀座11、上封板12、下封板13、左封板14、右封板15、端面盖板16和视镜组件17，上封板12、下封板13、左封板14和右封板15分别螺接在框架式阀座11的周向四侧面，框架式阀座11与压紧-复位机构组件3的相对面设置为阀座密封面，端面盖板16与框架式阀座11的一个端面螺接，框架式阀座11的中部设置有阀门通光孔18，上封板12和下封板13上分别设置有平行于阀座密封面的上封板条形孔19和下封板条形孔20，两个视镜组件17均设置在左封板14或右封板15上，且分别与框架式阀座11中的阀门通光孔18的上侧边和下侧边对应设置，视镜组件17包括视镜玻璃、垫片和固定压盖，阀座密封面上设置有U型槽，U型槽内设置有通过过盈配合连接的密封圈21。

如图3所示，压紧-复位机构组件3包括导向杆31、限位弹簧32、框型法兰33、楔形压条34、双向梯形螺纹丝杠37组件35和螺纹丝杠驱动组件36，多个导向杆31垂直固定在框架式阀座11上，框型法兰33通过限位弹簧32与导向杆31可移动连接，两个双向梯形螺纹丝杠37组件35分别与框型法兰33的上边框和下边框对应设置，楔形压条34与双向梯形螺纹丝杠37组件35固定连接且与框型法兰33贴合，螺纹丝杠驱动组件36设置在框架式阀体组件1的外部且与双向梯形螺纹丝杠37组件35连接；双向梯形螺纹丝杠37组件35包括螺纹丝杠37、左旋螺母38、右旋螺母39和丝杠支座310，螺纹丝杠37通过丝杠支座310与框架式阀体组件1可转动连接，螺纹丝杠37与框型法兰33的上边框或下边框平行设置，螺纹丝杠37的两端分别设置有左旋螺纹和右旋螺纹，左旋螺母38和右旋螺母39分别与螺纹丝杆的两端螺纹连接，两个楔形压条34的平面端分别与左旋螺母38和右旋螺母39固定连接，框型法兰33的与螺纹丝杠37的相对面设置有楔形斜面，楔形压条34的楔形面与楔形斜面贴合；螺纹丝杠驱动组件36包括螺纹丝杠驱动轴311和同步驱动机构组件，螺纹丝杠驱动轴311与螺纹丝杠37固定连接，螺纹丝杠驱动轴311通过轴封组件与同步驱动机构组件连接，同步驱动机构组件包括曲柄313和连杆312，两个曲柄313分别通过销钉与两个螺纹丝杠驱动轴固定连接，连杆312的两端分别与两个曲柄131可转动连接。

如图4和图5所示，卷帘机构组件2包括柔性卷帘21、上箱体22、下箱体23、上卷轴组件24、下卷轴组件25、卷轴驱动组件26、导轴组件27和传输齿轮29组件28，柔性卷帘21的下部设置有透光孔，上箱体22和下箱体23分别固定设置在框架式阀体组件1的上端和下端，上卷轴组件24和下卷轴组件25分别设置在上箱体22和下箱体23内，柔性卷帘21的上端与上卷轴组件24连接，柔性卷帘21的下端穿过上封板条形孔19和下封板条形孔20与下卷轴组件25连接，两个卷轴驱动组件26分别设置在上箱体22和下箱体23的外侧且分别与上卷轴组件24和下卷轴组件25连接；两个导轴组件27分别设置在上箱体22和下箱体23内，传输齿轮29组件28设置在上箱体22内；导轴组件27包括水平设置在柔性卷帘21两侧的导轴，导轴包括芯轴和滚筒，滚筒套装在芯轴上方，导轴组件27的数量为两个，其中一个导轴组件27设置在上卷轴组件24的下方，另一个导轴组件27设置在下卷轴组件25的上；传输齿轮29组件28包括传输齿轮29、齿轮轴和支座，齿轮轴通过支座与框架式阀体组件1可转动连接，齿轮轴与上卷轴组件24平行设置，两个传输齿轮29分别设置在齿轮轴的两端，柔性卷帘21的两侧边设置有与传输齿轮29对应啮合的定位方孔210。上卷轴组件24包括卷轴211和卷轴支座，卷轴211上设置有与柔性卷帘21连接的卡槽，卷轴211通过卷轴支座与框架式阀体组件1可转动连接，下卷轴组件25的结构与上卷轴组件24的结构相同，且下卷轴组件25与框架式阀体组件1可转动连接；卷轴驱动组件26包括驱动轴、手轮212和轴封组件，轴封组件包括唇形密封圈213和轴封压盖214，驱动轴215与卷轴211固定连接，手轮212设置在上箱体22/下箱体23的外部且通过封轴组件与上箱体22/下箱体23密封连接。

本发明一种用于大口径光传输管道隔断的气体密封阀门的工作原理如下：

卷帘机构组件2采用上、下卷轴组件25卷绕柔性卷帘21两端以关闭或开启阀门通光孔18，同步驱动机构组件驱动压紧—复位机构组件，将隔断阀门通光孔18处的柔性卷帘21压紧在可移动框形法兰密封面和阀座密封面之间，通过阀座密封面上的密封圈21实现气体密封；反向驱动同步驱动机构组件，松开可移动框形法兰，使之在限位弹簧32弹力回复作用下复位，卷绕柔性卷帘21打开通光孔，开启阀门。

采用两套双向梯形螺纹丝杠37组件35驱动两件楔形压条34以相同线速度沿螺纹丝杆靠拢或背离，楔形压条34楔形面与可移动框形法兰背侧楔形面以面接触形式相对滑动，以压紧或松开可移动框形法兰。

其操作步骤如下：

阀门关闭操作：转动下方的手轮212至柔性卷帘21完全隔断阀体通光孔(可通过视镜组件17观察)，摇动手柄，驱动压紧—复位机构组件将柔性卷帘21压紧在框架式阀座11上，通过柔性卷帘21与阀座密封面之间的密封圈21实现气体密封。

阀门开启操作：反向摇动手柄，驱动压紧—复位机构组件松开柔性卷帘21；转动上方的手轮212，卷绕柔性卷帘21至阀体通光孔全开状态(可通过视镜组件17观察)。

本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于大口径光传输管道隔断的气体密封阀门，其特征在于：包括框架式阀体组件、卷帘机构组件和压紧-复位机构组件；

所述框架式阀体组件包括框架式阀座、上封板、下封板、左封板、右封板和端面盖板，所述上封板、所述下封板、所述左封板和所述右封板分别螺接在所述框架式阀座的周向四侧面，所述框架式阀座与所述压紧-复位机构组件的相对面设置为阀座密封面，所述端面盖板与所述框架式阀座的一个端面螺接，所述框架式阀座的中部设置有阀门通光孔，所述上封板和所述下封板上分别设置有平行于所述阀座密封面的上封板条形孔和下封板条形孔；

所述卷帘机构组件包括柔性卷帘、上箱体、下箱体、上卷轴组件、下卷轴组件和卷轴驱动组件，所述柔性卷帘的下部设置有透光孔，所述上箱体和所述下箱体分别固定设置在所述框架式阀体组件的上端和下端，所述上卷轴组件和所述下卷轴组件分别设置在所述上箱体和所述下箱体内，所述柔性卷帘的上端与所述上卷轴组件连接，所述柔性卷帘的下端穿过所述上封板条形孔和所述下封板条形孔与所述下卷轴组件连接，两个所述卷轴驱动组件分别设置在所述上箱体和所述下箱体的外侧且分别与所述上卷轴组件和所述下卷轴组件连接；

所述压紧-复位机构组件包括导向杆、限位弹簧、框型法兰、楔形压条、双向梯形螺纹丝杠组件和螺纹丝杠驱动组件，多个所述导向杆垂直固定在所述框架式阀座上，所述框型法兰通过所述限位弹簧与所述导向杆可移动连接，两个所述双向梯形螺纹丝杠组件分别与所述框型法兰的上边框和下边框对应设置，所述楔形压条与所述双向梯形螺纹丝杠组件固定连接且与所述框型法兰贴合，所述螺纹丝杠驱动组件设置在所述框架式阀体组件的外部且与所述双向梯形螺纹丝杠组件连接。

2.根据权利要求1所述的用于大口径光传输管道隔断的气体密封阀门，其特征在于：所述卷帘机构组件还包括导轴组件和传输齿轮组件，两个所述导轴组件分别设置在所述上箱体和所述下箱体内，所述传输齿轮组件设置在所述上箱体内；

所述导轴组件包括水平设置在所述柔性卷帘两侧的导轴，所述导轴包括芯轴和滚筒，所述滚筒套装在所述芯轴上，所述导轴组件的数量为两个，其中一个所述导轴组件设置在所述上卷轴组件的下方，另一个所述导轴组件设置在所述下卷轴组件的上方；

所述传输齿轮组件包括传输齿轮、齿轮轴和支座，所述齿轮轴通过所述支座与所述框架式阀体组件可转动连接，所述齿轮轴与所述上卷轴组件平行设置，两个所述传输齿轮分别设置在所述齿轮轴的两端，所述柔性卷帘的两侧边设置有与所述传输齿轮对应啮合的定位方孔。

3.根据权利要求2所述的用于大口径光传输管道隔断的气体密封阀门，其特征在于：所述上卷轴组件包括卷轴和卷轴支座，所述卷轴上设置有与所述柔性卷帘连接的卡槽，所述卷轴通过卷轴支座与所述框架式阀体组件可转动连接，所述下卷轴组件的结构与所述上卷轴组件的结构相同，且所述下卷轴组件与所述框架式阀体组件可转动连接；

所述卷轴驱动组件包括驱动轴、手轮和轴封组件，所述轴封组件包括唇形密封圈和轴封压盖，所述驱动轴与所述卷轴固定连接，所述手轮与所述驱动轴固定连接，所述驱动轴通过所述轴封组件与所述上箱体/所述下箱体密封连接。

4.根据权利要求1所述的用于大口径光传输管道隔断的气体密封阀门，其特征在于：所述双向梯形螺纹丝杠组件包括螺纹丝杠、左旋螺母、右旋螺母和丝杠支座，所述螺纹丝杠通过所述丝杠支座与所述框架式阀体组件可转动连接，所述螺纹丝杠与所述框型法兰的上边框或下边框平行设置，所述螺纹丝杠的两端分别设置有左旋螺纹和右旋螺纹，所述左旋螺母和所述右旋螺母分别与所述螺纹丝杆的两端螺纹连接，两个所述楔形压条的平面端分别与所述左旋螺母和所述右旋螺母固定连接，所述框型法兰的与所述螺纹丝杠的相对面设置有楔形斜面，所述楔形压条的楔形面与所述楔形斜面贴合；

所述螺纹丝杠驱动组件包括螺纹丝杠驱动轴和同步驱动机构组件，所述螺纹丝杠驱动轴与所述螺纹丝杠固定连接，所述螺纹丝杠驱动轴通过轴封组件与所述同步驱动机构组件连接，所述同步驱动机构组件包括曲柄和连杆，两个所述曲柄分别与通过销钉与两个所述螺纹丝杠驱动轴固定连接，所述连杆的两端分别与两个所述曲柄可转动连接。

5.根据权利要求1所述的用于大口径光传输管道隔断的气体密封阀门，其特征在于：所述框架式阀体组件还包括视镜组件，两个所述视镜组件均设置在所述左封板或所述右封板上，且分别与所述框架式阀座中的阀门通光孔的上侧边和下侧边对应设置，所述视镜组件包括视镜玻璃、垫片和固定压盖。

6.根据权利要求1所述的用于大口径光传输管道隔断的气体密封阀门，其特征在于：所述阀座密封面上设置有U型槽，所述U型槽内设置有通过过盈配合连接的密封圈。