CN106949253A - 充气活塞密封真空插板阀 - Google Patents

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Abstract

本发明属大型真空炉或大型真空腔体的隔离阀门领域，尤其涉及一种充气活塞密封真空插板阀，包括阀体（3）、充气活塞（1）、阀板（2）、关节轴承（7）、动密封组件（8）、气缸（9）及充气系统（12）；充气活塞（1）固定设于阀体（3）的阀口处；气缸（9）固定设于阀体（3）上；气缸（9）活塞杆（901）的端部经关节轴承（7）与阀板（2）的一端水平相接；充气活塞（1）的下部设有充气活塞机构；当阀体处于闭合状态时，充气活塞机构与阀板（2）通过密封圈实现密封；充气系统（12）的充/排气端口与充气活塞机构的充/排气孔（13）相通。本发明结构简单，维护性好，工况适应性强，密封效果理想。

Description

充气活塞密封真空插板阀
技术领域
本发明属大型真空炉或大型真空腔体的隔离阀门领域，尤其涉及一种充气活塞密封真空插板阀。
背景技术
目前真空冶金炉（包括VIM、VIDP、VAR、EB等）的需求有扩大的趋势，而无论哪种真空设备都广泛应用真空插板阀。传统连接机构的真空插板阀需先进行平动，再进行下压运动，以保证阀板与密封圈的紧密接触。这种阀门对粉尘颗粒敏感、机械结构复杂、可维护性差，并且针对大口径（DN600以上）的阀门时，以上缺点体显得尤为明显，严重制约了设备的性能与可靠性。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种结构简单，维护性好，工况适应性强，密封效果理想的充气活塞密封真空插板阀。
为解决上述技术问题，本发明是这样实现的。
一种充气活塞密封真空插板阀，包括阀体、充气活塞、阀板、关节轴承、动密封组件、气缸及充气系统；所述充气活塞固定设于阀体的阀口处；所述气缸固定设于阀体上；所述气缸活塞杆的端部经关节轴承与阀板的一端水平相接；所述充气活塞的下部设有充气活塞机构；当阀体处于闭合状态时，所述充气活塞机构与阀板通过密封圈实现密封；所述充气系统的充/排气端口与充气活塞机构的充/排气孔相通；所述动密封组件固定设于气缸与阀体的结合处。
作为一种优选方案，本发明所述充气活塞机构包括活塞缸、波纹膜片、密封压板及弹簧单元；所述波纹膜片的一端与密封压板固定相接，另一端与充气活塞活塞缸的内外侧固定相接；所述弹簧单元置于波纹膜片内腔，其一端与活塞缸上部固定相接，另一端与密封压板固定相接。
进一步地，本发明所述阀板可采用水冷结构。
进一步地，本发明所述阀板包括阀板单元、阀板楔块、引水管、导向轮、挡屏支柱及隔热挡屏；所述阀板楔块与阀板单元的端部水平固定相接；所述导向轮设于阀板单元的端部；所述隔热挡屏经挡屏支柱与阀板单元固定相接；所述引水管的端口与阀板单元的冷却水腔相通。
进一步地，本发明所述充气活塞内盖的底部长度大于波纹膜片及密封压板处于回缩状态时的长度。
进一步地，本发明所述动密封组件包括法兰及密封机构；所述法兰及密封机构分别与阀体方法兰固定封接；所述密封机构包括弹簧、压环I、V型密封圈、压环II及压紧螺塞；所述压环I、V型密封圈及压环II依次交替相接，且置于压紧螺塞与弹簧之间。
进一步地，本发明所述充气系统包括双电控三口两位电磁换向阀；所述双电控三口两位电磁换向阀的充/排气端口与充气活塞的充/排气孔相通。
进一步地，本发明在所述阀板单元的下部设有导轮组件。
本发明结构简单，维护性好，工况适应性强，密封效果理想。本发明不同于采用连杆机构的传统真空插板阀，而是采用充气活塞机构。这种机构与传统的连杆机构有本质上的不同。首先，而本发明阀板在运动过程中仅仅做单一方的运动；其次，本发明的密封圈在阀板上，阀板到位后，充气活塞工作，将密封压板与密封圈紧密贴合达到密封的目的；最后，当阀门开启时，只需打开放气阀，充满活塞内的气体会自动排出，密封压板受弹簧力回位，阀板与密封圈脱开，再将阀板移出。当应用于DN300以下口径时，本发明可无需使用水冷阀板，当应用于DN600以上口径时，按实际情况可选择性使用水冷阀板。本发明可广泛应用于VIM、VIDP、VAR、EB及其它类似的设备上，也可用于其它需要进行真空腔体隔离的工况中。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。本发明的保护范围不仅局限于下列内容的表述。
图1为本发明整体结构示意图。
图2为本发明的整体剖视图。
图3为本发明充气活塞剖视图。
图4为本发明充气活塞整体结构图。
图5为本发明充气活塞的弹簧单元结构图。
图6为本发明水冷阀板剖视图。
图7为本发明水冷阀板局部图。
图8为本发明动密封局部剖视图。
图9为本发明充气系统原理框图。
图10为本发明充气系统原理框图。
图中：1、充气活塞；101、密封压板；102、波纹膜片；103、螺钉I；104、活塞缸；105、弹簧单元；106、内盖；107、O密封圈I；108、O型密封圈II；109、O型密封圈III；110、螺钉II；2、阀板；201、阀板单元；202、阀板楔块；203、O型密封圈IV；204、传动接座；205、引水管；206、导向轮；207、销轴；208、挡屏支柱；209、隔热挡屏；3、阀体；4、阀体方法兰；5、导轮组件；7、关节轴承；8、动密封组件；801、法兰；802、弹簧；803、压环I；804、V型密封圈；805、压环II；806、压紧螺塞；807、螺钉；808、O型密封圈V；9、气缸；901、活塞杆；10、金属软管；1051、弹簧座；1052、O型密封圈VI；1053、回复弹簧；1054、下压垫；11、引水法兰；12、充气系统；13、充/排气孔；14、冷却水腔。
具体实施方式
如图1及图2所示，充气活塞密封真空插板阀，包括阀体3、充气活塞1、阀板2、关节轴承7、动密封组件8、气缸9及充气系统12；所述充气活塞1固定设于阀体3的阀口处；所述气缸9固定设于阀体3上；所述气缸9活塞杆901的端部经关节轴承7与阀板2的一端水平相接；所述充气活塞1的下部设有充气活塞机构；当阀体处于闭合状态时，所述充气活塞机构与阀板2通过密封圈实现密封；所述充气系统12的充/排气端口与充气活塞机构的充/排气孔13相通；所述动密封组件8固定设于气缸9与阀体3的结合处。图中充气活塞密封真空插板阀上部为大气压腔，插板阀下部为真空腔。
参见图3所示，本发明所述充气活塞机构包括活塞缸104、波纹膜片102、密封压板101及弹簧单元105；所述波纹膜片102的一端与密封压板101固定相接，另一端与充气活塞1活塞缸104的内外侧固定相接；所述弹簧单元105置于波纹膜片102内腔，其一端与活塞缸104上部固定相接，另一端与密封压板101固定相接。
参见图4及图7所示，本发明所述阀板2可采用水冷结构。本发明所述阀板2包括阀板单元201、阀板楔块202、引水管205、导向轮206、挡屏支柱208及隔热挡屏209；所述阀板楔块202与阀板单元201的端部水平固定相接；所述导向轮206设于阀板单元201的端部；所述隔热挡屏209经挡屏支柱208与阀板单元201固定相接；所述引水管205的端口与阀板单元201的冷却水腔14相通。
参见图3所示，本发明所述充气活塞1内盖106的底部长度大于波纹膜片102及密封压板101处于回缩状态时的长度。
参见图8所示，本发明所述动密封组件8包括法兰801及密封机构；所述法兰801及密封机构分别与阀体方法兰4固定封接；所述密封机构包括弹簧802、压环I803、V型密封圈804、压环II805及压紧螺塞806；所述压环I803、V型密封圈804及压环II805依次交替相接，且置于压紧螺塞806与弹簧802之间。
参见图9所示，本发明所述充气系统12包括双电控三口两位电磁换向阀；所述双电控三口两位电磁换向阀的充/排气端口与充气活塞1的充/排气孔13相通。本发明在所述阀板单元201的下部设有导轮组件5。
本发明整体结构主要包括充气活塞1、阀板2、 阀体3、阀体方法兰4、导轮组件5、关节轴承7、动密封组件8、气缸9、金属软管10、引水法兰11及充气系统12。
本发明在开关运动中，阀板2仅做沿气缸9活塞杆901伸出方向的单一运动。当阀板2运动到指定位置后，充气活塞1开始工作，充气活塞1的气体由充气系统12提供。充气活塞1充气时，其中的密封压板101将向阀板2方向运动，直到与阀板2的O型密封圈IV203紧密贴合，完成整个阀门的密封。
充气活塞1可采用焊接波纹膜片结构。波纹膜片102与充气活塞1活塞缸104的内外侧固定相接；波纹膜片102采用焊接形式，并且与密封压板101也采用焊接形式连接。密封压板101与充气活塞1活塞缸104之间设有若干个弹簧单元105，在非充气或卸压的情况下弹簧单元105能将密封压板101“提起”，实现密封压板101与阀板2的分离。阀板2内部采用独特的水道，保证冷却水流动通畅，无冷却死区。充气活塞1中的内盖106能有效保护波纹膜片102，防止开阀后某些高温细碎颗粒飞溅对波纹膜片102的损害。
一、充气活塞密封真空插板阀的工作过程如下。
气缸9的活塞杆901上安装有关节轴承7，关节轴承7与阀板2相连。在气缸9的作用下，阀板2向阀口方向运动，在阀体3内，阀板2与导轮组件5相连，使阀板2在运动过程中不会因为自重面出现“下沉”的情况。导轮组件5为可调结构，可通过对其的微调来使阀板2运动过程中维持与阀体3内平面的平行。在阀板2前端设有阀板楔块202，其为斜面结构，功能与工业上使用的斜铁功能类似，是为了调节阀板2开关到位的机构。
二、关闭阀门的过程。
1、气缸9推动阀板2在阀体内向阀口运动。
2、待运动到位后，充气系统12开始工作。一般情况下，气缸9运动速度较快，因此，充气系统12仅需在气缸9运作后延时启动即可。
3、充气系统12工作后，向充气活塞1内充气，由于气压不断增大，充气活塞1中的密封压板101将向阀板2方向运动，直到与阀板2的O型密封圈IV203紧密贴合，完成整个阀门的密封。
三、开启阀门的过程。
1、充气系统12放气，由于充气活塞1中弹簧单元105的作用，密封压板101向回运动。
2、当密封压板101恢复到收缩位置时，气缸9工作，拖动阀板2向反方向运动。
3、当气缸9运动到位后，阀板2运动也到原开阀位，完成阀门开启动作。
四、充气活塞的具体实施方式如下。
如图3所示：充气活塞1包括密封压板101、波纹膜片102、螺钉I103、活塞缸104、弹簧单元105、内盖106、O密封圈I107、O型密封圈II108、O型密封圈III109及螺钉II110。
工作时，充气系统12向充气活塞1内充气，活塞缸104上有设有充/排气孔，无论充入气体还是排出气体均通过此孔。充气系统12的工作介质，可以是多种气体。一般的工况下可使用氮气或氩气，特殊工况下也可使用其它无腐蚀性的工作气体。
当压力在0.4～0.8bar的气体充入充气活塞1后，由于内部压力上升推动密封压板101运动，同时弹簧单元105产生弹性形变，生成一个向回作用的力，但此时，这个力小于气压差所生产的力，所以密封压板101会继续运动直到与阀板2上的O型密封圈IV203接触、压紧直至接触的反作用力与充气活塞1内高压气体所产生的力相平衡时为止。
当需要开启阀门时，充气系统12通过换向阀将充气活塞1内的高压气体排出。此时弹簧单元105产生的弹力起作用，将密封压板101向回拉动直到弹簧单元完全收缩。此时密封压板101与阀板2上的O型密封圈IV203完全脱开。为保证密封压板101在整体过程中的运动的平稳性与均匀性，弹簧单元105的数量不能少于3个。具体多少，要根据阀门口径大小与弹簧单元105与产生弹力来决定。 O密封圈I107、O型密封圈II108、O型密封圈III109分别用于充气活塞1内部的密封。内盖106除了充气连接件的功能外，还因为其向下延伸到波纹膜片102内侧，所以具备防止高温颗粒物飞溅，进而保护波纹膜片102的作用。波纹膜片102采用奥氏体不锈钢制成，内外两组，分别与密封压板101和活塞缸104焊接。螺钉I103用于连接充气活塞1与阀体3。
如图5所示，弹簧单元105包括弹簧座1051、O型密封圈VI1052、回复弹簧1053及下压垫1054。其中弹簧座1051、回复弹簧1053与下压垫1054采用焊接形式相连接。O型密封圈VI1052用于弹簧单元105与活塞缸104的密封。弹簧单元105通过螺钉II110与活塞缸104相连接。
如图7及图2所示，阀板2包括阀板单元201、阀板楔块202、O型密封圈IV203、传动接座204、引水管205、导向轮206、销轴207、挡屏支柱208及隔热挡屏209。其中阀板单元201、阀板楔块202、传动接座204、引水管205、挡屏支柱208之间均采用焊接形式连接。冷却水从引水法兰11经金属软管10流入引水管205，进而进入阀板单元201内部的冷却水腔，在其内循环后，经引水管205、金属软管10、引水法兰11流出整个插板阀。导向轮206配合销轴207一共四组安装在阀板上，实现阀板2在平移运动时的导向作用，保证运动过程中的平稳，有效引止运动不畅或传动卡死的现象。
如图8所示，动密封组件8包括法兰801、弹簧802、压环I803、V型密封圈804、压环II805、压紧螺塞806、螺钉807及密封圈808，所有零件均安装阀体方法兰4上。动密封组件8用于保证气缸9的活塞杆在运动过程中密封性能。
如图9所示，充气系统12由一个双电控三口两位电磁换向阀及配套管路组成。当充气系统12处于充气状态时P口的气体经双电控三口两位电磁阀进入充气活塞1进行充气；当充气系统12处于排气状态时P口气体被双电控三口两位电磁换向阀堵住，同时充气活塞1内的气体仍经A口排至R口，最后排出。本发明充气系统12采用双电控三口两位电磁换向阀，最大限度地保证设备的可靠性，即使双电控三口两位电磁换向阀上的电磁头出现故障，充气系统12不会自动改变原有动作，同时可以由人工手动控制进行换向操作，这样不但可以有效保护充气活塞密封真空插板阀，还可以最大限度地保证安装此阀门的各类真空设备。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”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和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种充气活塞密封真空插板阀，其特征在于，包括阀体（3）、充气活塞（1）、阀板（2）、关节轴承（7）、动密封组件（8）、气缸（9）及充气系统（12）；所述充气活塞（1）固定设于阀体（3）的阀口处；所述气缸（9）固定设于阀体（3）上；所述气缸（9）活塞杆（901）的端部经关节轴承（7）与阀板（2）的一端水平相接；所述充气活塞（1）的下部设有充气活塞机构；当阀体处于闭合状态时，所述充气活塞机构与阀板（2）通过密封圈实现密封；所述充气系统（12）的充/排气端口与充气活塞机构的充/排气孔（13）相通；所述动密封组件（8）固定设于气缸（9）与阀体（3）的结合处。
2.根据权利要求1所述的充气活塞密封真空插板阀，其特征在于：所述充气活塞机构包括活塞缸（104）、波纹膜片（102）、密封压板（101）及弹簧单元（105）；所述波纹膜片（102）的一端与密封压板（101）固定相接，另一端与充气活塞（1）活塞缸（104）的内外侧固定相接；所述弹簧单元（105）置于波纹膜片（102）内腔，其一端与活塞缸（104）上部固定相接，另一端与密封压板（101）固定相接。
3.根据权利要求2所述的充气活塞密封真空插板阀，其特征在于：所述阀板（2）采用水冷结构。
4.根据权利要求3所述的充气活塞密封真空插板阀，其特征在于：所述阀板（2）包括阀板单元（201）、阀板楔块（202）、引水管（205）、导向轮（206）、挡屏支柱（208）及隔热挡屏（209）；所述阀板楔块（202）与阀板单元（201）的端部水平固定相接；所述导向轮（206）设于阀板单元（201）的端部；所述隔热挡屏（209）经挡屏支柱（208）与阀板单元（201）固定相接；所述引水管（205）的端口与阀板单元（201）的冷却水腔（14）相通。
5.根据权利要求4所述的充气活塞密封真空插板阀，其特征在于：所述充气活塞（1）内盖（106）的底部长度大于波纹膜片（102）及密封压板（101）处于回缩状态。
6.根据权利要求5所述的充气活塞密封真空插板阀，其特征在于：所述动密封组件（8）包括法兰（801）及密封机构；所述法兰（801）及密封机构分别与阀体方法兰（4）固定封接；所述密封机构包括弹簧（802）、压环I（803）、V型密封圈（804）、压环II（805）及压紧螺塞（806）；所述压环I（803）、V型密封圈（804）及压环II（805）依次交替相接，且置于压紧螺塞（806）与弹簧（802）之间。
7.根据权利要求6所述的充气活塞密封真空插板阀，其特征在于：所述充气系统（12）包括双电控三口两位电磁换向阀；所述双电控三口两位电磁换向阀的充/排气端口与充气活塞（1）的充/排气孔（13）相通。
8.根据权利要求7所述的充气活塞密封真空插板阀，其特征在于：在所述阀板单元（201）的下部设有导轮组件（5）。
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