CN107448663B - 一种关闭快速冲击平缓的dn400电动转筒真空阀门 - Google Patents

一种关闭快速冲击平缓的dn400电动转筒真空阀门 Download PDF

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Abstract

本发明属于阀门技术领域，具体涉及一种关闭快速冲击平缓的DN400电动转筒真空阀门。本发明研发时将启闭角度限位装置与蜗轮组件进行了结合，减少了阀门的零件数量，减少了加工误差，同时箱体上设置观察孔还能够观察到调整螺钉与蜗轮组件的碰触位置，方便调整，有利于阀门的装配。开发的阀芯限位机构，保证转筒真空阀门在启闭过程中阀芯限位机构稳定不失效。该阀门满足了离心工厂的扩容要求，作为级联结构配套的关键设备，为机组管道的增大提供了技术储备。该阀门已通过多方位安装方式的寿命试验和高低温工况试验验证，具备生产线使用条件。

Description

一种关闭快速冲击平缓的DN400电动转筒真空阀门
技术领域
本发明属于阀门技术领域，具体涉及一种通过电动装置控制实现快速启闭且冲击低的大口径的电动转筒真空阀门。
背景技术
目前，我国现有和在建的商用离心工程中，级联结构的机组管道最大口径为DN300。该口径的阀门采用一级齿轮加一级蜗轮蜗杆带动阀芯进行封闭，关闭时间为2.5s，在关闭过程中，阀芯的冲击较大，导致阀门在关闭时振动较大。随着级联结构的改进，机组管道的增大，现有的真空阀门不能满足要求，需要研发出一种更大口径的阀门，同时还要满足快速启闭及冲击平缓的要求。
为了满足离心工厂生产能力的扩大及机组管道的增大要求，同时解决阀门的冲击问题，亟需研制一种配套阀门来保证阀门的密封性及可靠性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种关闭快速冲击平缓的大口径电动转筒真空阀门，通过从结构上多处突破传统，来有效保证阀门的密封性及可靠性。
为了实现这一目的，本发明采取的技术方案是：
一种关闭快速冲击平缓的DN400电动转筒真空阀门，包括以下技术特征：
(1)具有电动手动执行机构的切换装置
大齿轮、第二轴用挡圈、前端连轴套、第一轴用挡圈、弹簧、弹簧座、两个半垫圈、后端联轴套、手轮依次从后向前装入蜗杆轴上；蜗杆轴从前向后直径尺寸按三级递减，第二级尺寸轴中部和第三级尺寸轴右侧分别开槽；大齿轮通过第二轴用挡圈与蜗杆轴第一级尺寸轴实现轴向定位，第二轴用挡圈嵌入蜗杆轴第二级尺寸轴槽内；前端联轴套与蜗杆轴通过键实现周向定位，前端联轴套通过第一轴用挡圈、弹簧、弹簧座和两个半垫圈与大齿轮实现轴向定位，并且通过弹簧的伸缩实现前后移动，两个半垫圈嵌入蜗杆轴第三级尺寸轴槽内；后端联轴套与手轮连接后定位于齿轮箱上，自然状态下后端联轴套与前端连轴套保持分离；把手与轴连接后定位于齿轮箱，通过紧定螺钉与拨叉连接，拨叉与滑块通过销轴连接；
大齿轮与电机驱动机构组成电动执行机构，手轮与后端联轴套组成手动执行机构，除蜗杆轴外其余部件组成离合机构，蜗杆轴通过中间传动机构与阀门密封盘连接，电动执行机构和手动执行机构通过离合机构切换后驱动蜗杆轴转动实现阀门的启闭；
(2)电动装置倾斜装配
电动装置包括两级齿轮，通过两级齿轮带动蜗轮蜗杆传动，电动装置以蜗杆为轴，与水平夹角为30°，以减小电动装置的水平方向尺寸；
(3)蜗轮组件兼做限位机构
兼做限位机构的蜗轮结构，其特征在于：包括箱体、两个调整螺钉、蜗轮、蜗杆、端盖；箱体左半部分和右半部分均为空心圆柱结构，且左半部分与右半部分空间90°交错，左半部分上部与端盖连接，在箱体左半部分设置有蜗轮，右半部分设置有蜗杆，且蜗轮和蜗杆处于啮合状态；在箱体左半部分上部蜗轮中心高的位置前后外壁各向外侧延出一个凸台平面与圆柱结构相切，即在圆柱结构内鼓出两个凸台平面，在两个凸台平面上各设置有一个调整螺钉，调整螺钉中心高与蜗轮的厚度中心一致，即在蜗轮旋转时，调整螺钉能够碰到蜗轮；
蜗杆通过键与齿轮相连，齿轮通过联轴器与电机相连，电机启动时，带动联轴器，联轴器带动齿轮传动，齿轮通过键带动蜗杆转动；
蜗杆中部通过啮合齿与蜗轮进行啮合，蜗杆转动带动蜗轮旋转；
蜗轮为非对称柱状结构，在柱状结构一半的周长范围加工成扇形齿面部分，另一半加工成圆棒限位部分，扇形齿面部分与蜗杆啮合；
(4)降低阀门冲击的尾部弹簧装置
尾部弹簧装置包括蜗杆轴、螺母组件、弹簧组件及套筒组件；
螺母组件由螺母和滑块组成，滑块为L型板，在滑块的长度方向通过螺钉与螺母将蜗杆轴尾部的螺纹部分与滑块连接，滑块在其高度方向上卡在套筒组件的U型槽内，以限制螺母组件的旋转运动；
当蜗杆轴旋转时，螺母组件不跟着蜗杆一起旋转，而是沿着蜗杆轴的轴线方向滑动，同时沿着套筒组件的U型槽直线滑动；
弹簧组件由弹簧座、半垫圈、底座组成，弹簧座和底座位于弹簧两端，其中弹簧、弹簧座和底座均套在蜗杆轴上，半垫圈卡在蜗杆轴尾部设置的凹槽内并与底座直接接触；当弹簧受到外力压缩时，外力首先作用于弹簧座上，通过弹簧座均匀的将外力传到弹簧，弹簧再将外力传递到底座上，通过上述力的传导关系将外力通过半垫圈作用于蜗杆轴上；
尾部弹簧装置的最外层是圆筒状结构的套筒组件，圆筒上开有U型槽，螺母组件上的滑块在上述U型槽内滑动；套筒组件将整个尾部弹簧罩住，保护传动部分的安全并防尘；通过螺栓将套筒组件连接到转筒真空阀门系统中；
当阀门开关动作时，电机带动蜗杆轴旋转，通过套筒组件U型槽的作用，螺母组件直线滑动到弹簧座并压缩弹簧，弹簧将所受的力传递到底座，再通过半垫圈将力作用到蜗杆轴上；弹簧压缩产生的反作用力阻碍蜗杆轴的旋转，增大蜗杆轴的摩擦力，从而降低蜗杆轴所传递的力矩。
进一步的，如上所述的一种关闭快速冲击平缓的大口径电动转筒真空阀门，技术特征(1)中，通过操作把手带动拨叉旋转，滑块和前端联轴套受力后前后移动，实现电动执行机构和手动执行机构的切换；
电动操作工况下，弹簧受压缩使第一轴用挡圈压紧前端联轴套，使大齿轮和前端联轴套保持啮合；电机通过传动机构带动大齿轮和前端联轴套旋转，动力通过键传递给蜗杆轴，实现电动启闭阀门；
手动操作工况下，通过操作把手带动拨叉旋转，滑块和前端联轴套向后移动，使前端联轴套脱离大齿轮而与后端联轴套啮合；通过旋转手轮带动后端联轴套和前端联轴套旋转，实现手动启闭阀门。
进一步的，如上所述的一种关闭快速冲击平缓的大口径电动转筒真空阀门，技术特征(3)中，圆棒限位部分的厚度方向对称铣有两个平面，两个平面与圆棒水平中心夹角为15°，两个调整螺钉与蜗轮接触时能够接触到两个平面，当蜗轮圆棒限位部分旋转到上部时，一个调整螺钉接触蜗轮圆棒限位部分其中一个平面，蜗轮的旋转停止，当蜗轮圆棒限位部分旋转到右下角时，另一个调整螺钉接触蜗轮圆棒限位部分的另一个平面，蜗轮的旋转停止。
进一步的，如上所述的一种关闭快速冲击平缓的大口径电动转筒真空阀门，技术特征(3)中，箱体上设置有观察孔，观察孔设置在箱体上与蜗轮圆棒限位部分中心同高度的地方。
进一步的，如上所述的一种关闭快速冲击平缓的大口径电动转筒真空阀门，技术特征(4)中，蜗杆轴尾部的螺纹部分为梯形螺纹。
本发明电动转筒真空阀的研制，填补了我国DN400口径阀门的空白，解决了核燃料浓缩系统生产线自主建造的一个技术瓶颈，满足了级联规模扩大的需要。
附图说明
图1为本发明所述核用转筒真空阀电动手动执行机构的切换装置主视图；
图2为本发明所述核用转筒真空阀电动手动执行机构的切换装置截面图；
图3为本发明所述兼做限位机构的蜗轮主视图；
图4为本发明所述兼做限位机构的蜗轮俯视图；
图5为蜗轮结构示意图；
图6为尾部弹簧装置结构示意图。
图中：1、半垫圈；2、手轮；3、弹簧座；4、后端联轴套；5、弹簧；6、第一轴用挡圈；7、把手；8、紧定螺钉；9、拨叉；10、前端联轴套；11、第二轴用挡圈；12、蜗杆轴；13、大齿轮；14、键；15、轴；16、销轴；17、滑块；21、箱体；22、调整螺钉；23、蜗轮；24、蜗杆；25、端盖；31-螺母组件；32-套筒组件；36-底座；37-半垫圈。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对上述技术方案进行详细说明。
本发明一种关闭快速冲击平缓的DN400电动转筒真空阀门，包括以下技术特征：
(1)如图1和图2所示的具有电动手动执行机构的切换装置
大齿轮13、第二轴用挡圈11、前端连轴套10、第一轴用挡圈6、弹簧5、弹簧座3、两个半垫圈1、后端联轴套4、手轮2依次从后向前装入蜗杆轴12上；蜗杆轴12从前向后直径尺寸按三级递减，第二级尺寸轴中部和第三级尺寸轴右侧分别开槽；大齿轮13通过第二轴用挡圈11与蜗杆轴12第一级尺寸轴实现轴向定位，第二轴用挡圈11嵌入蜗杆轴12第二级尺寸轴槽内；前端联轴套10与蜗杆轴12通过键14实现周向定位，前端联轴套10通过第一轴用挡圈6、弹簧5、弹簧座3和两个半垫圈1与大齿轮13实现轴向定位，并且通过弹簧5的伸缩实现前后移动，两个半垫圈1嵌入蜗杆轴12第三级尺寸轴槽内；后端联轴套4与手轮2连接后定位于齿轮箱上，自然状态下后端联轴套4与前端连轴套10保持分离；把手7与轴15连接后定位于齿轮箱，通过紧定螺钉8与拨叉9连接，拨叉9与滑块17通过销轴16连接；
大齿轮13与电机驱动机构组成电动执行机构，手轮2与后端联轴套4组成手动执行机构，除蜗杆轴12外其余部件组成离合机构，蜗杆轴12通过中间传动机构与阀门密封盘连接，电动执行机构和手动执行机构通过离合机构切换后驱动蜗杆轴12转动实现阀门的启闭；
通过操作把手7带动拨叉9旋转，滑块17和前端联轴套10受力后前后移动，实现电动执行机构和手动执行机构的切换；
电动操作工况下，弹簧5受压缩使第一轴用挡圈6压紧前端联轴套10，使大齿轮13和前端联轴套10保持啮合；电机通过传动机构带动大齿轮13和前端联轴套10旋转，动力通过键14传递给蜗杆轴12，实现电动启闭阀门；
手动操作工况下，通过操作把手7带动拨叉9旋转，滑块17和前端联轴套10向后移动，使前端联轴套10脱离大齿轮13而与后端联轴套4啮合；通过旋转手轮2带动后端联轴套4和前端联轴套10旋转，实现手动启闭阀门。
(2)电动装置倾斜装配
电动装置包括两级齿轮，通过两级齿轮带动蜗轮蜗杆传动，电动装置以蜗杆为轴，与水平夹角为30°，以减小电动装置的水平方向尺寸；
(3)如图3、4、5所示的蜗轮组件兼做限位机构
兼做限位机构的蜗轮结构，其特征在于：包括箱体21、两个调整螺钉22、蜗轮23、蜗杆24、端盖25；箱体21左半部分和右半部分均为空心圆柱结构，且左半部分与右半部分空间90°交错，左半部分上部与端盖25连接，在箱体21左半部分设置有蜗轮23，右半部分设置有蜗杆24，且蜗轮23和蜗杆24处于啮合状态；在箱体21左半部分上部蜗轮23中心高的位置前后外壁各向外侧延出一个凸台平面与圆柱结构相切，即在圆柱结构内鼓出两个凸台平面，在两个凸台平面上各设置有一个调整螺钉22，调整螺钉22中心高与蜗轮23的厚度中心一致，即在蜗轮23旋转时，调整螺钉22能够碰到蜗轮23；
蜗杆24通过键与齿轮相连，齿轮通过联轴器与电机相连，电机启动时，带动联轴器，联轴器带动齿轮传动，齿轮通过键带动蜗杆24转动；
蜗杆24中部通过啮合齿与蜗轮23进行啮合，蜗杆24转动带动蜗轮23旋转；
蜗轮23为非对称柱状结构，在柱状结构一半的周长范围加工成扇形齿面部分，另一半加工成圆棒限位部分，扇形齿面部分与蜗杆24啮合；
圆棒限位部分的厚度方向对称铣有两个平面，两个平面与圆棒水平中心夹角为15°，两个调整螺钉22与蜗轮23接触时能够接触到两个平面，当蜗轮23圆棒限位部分旋转到上部时，一个调整螺钉22接触蜗轮23圆棒限位部分其中一个平面，蜗轮23的旋转停止，当蜗轮23圆棒限位部分旋转到右下角时，另一个调整螺钉22接触蜗轮23圆棒限位部分的另一个平面，蜗轮23的旋转停止。
箱体21上设置有观察孔，观察孔设置在箱体21上与蜗轮23圆棒限位部分中心同高度的地方。
(4)如图6所示的降低阀门冲击的尾部弹簧装置
尾部弹簧装置包括蜗杆轴、螺母组件、弹簧组件及套筒组件；
螺母组件由螺母和滑块组成，滑块为L型板，在滑块的长度方向通过螺钉与螺母将蜗杆轴尾部的梯形螺纹部分与滑块连接，滑块在其高度方向上卡在套筒组件的U型槽内，以限制螺母组件的旋转运动；
当蜗杆轴旋转时，螺母组件不跟着蜗杆一起旋转，而是沿着蜗杆轴的轴线方向滑动，同时沿着套筒组件的U型槽直线滑动；
弹簧组件由弹簧座、半垫圈、底座组成，弹簧座和底座位于弹簧两端，其中弹簧、弹簧座和底座均套在蜗杆轴上，半垫圈卡在蜗杆轴尾部设置的凹槽内并与底座直接接触；当弹簧受到外力压缩时，外力首先作用于弹簧座上，通过弹簧座均匀的将外力传到弹簧，弹簧再将外力传递到底座上，通过上述力的传导关系将外力通过半垫圈作用于蜗杆轴上；
尾部弹簧装置的最外层是圆筒状结构的套筒组件，圆筒上开有U型槽，螺母组件上的滑块在上述U型槽内滑动；套筒组件将整个尾部弹簧罩住，保护传动部分的安全并防尘；通过螺栓将套筒组件连接到转筒真空阀门系统中；
当阀门开关动作时，电机带动蜗杆轴旋转，通过套筒组件U型槽的作用，螺母组件直线滑动到弹簧座并压缩弹簧，弹簧将所受的力传递到底座，再通过半垫圈将力作用到蜗杆轴上；弹簧压缩产生的反作用力阻碍蜗杆轴的旋转，增大蜗杆轴的摩擦力，从而降低蜗杆轴所传递的力矩。
本发明涉及的阀门关闭时间为3.5s，满足工艺系统快速关闭的要求。研发时将启闭角度限位装置与蜗轮组件进行了结合，减少了阀门的零件数量，减少了加工误差，同时箱体上设置观察孔还能够观察到调整螺钉与蜗轮组件的碰触位置，方便调整，有利于阀门的装配。开发的阀芯限位机构，保证转筒真空阀门在启闭过程中阀芯限位机构稳定不失效。该阀门满足了离心工厂的扩容要求，作为级联结构配套的关键设备，为机组管道的增大提供了技术储备。该阀门已通过多方位安装方式的寿命试验和高低温工况试验验证，具备生产线使用条件。

Claims (5)

1.一种关闭快速冲击平缓的DN400电动转筒真空阀门，其特征在于：包括以下技术特征：
(1)具有电动手动执行机构的切换装置
大齿轮(13)、第二轴用挡圈(11)、前端联轴套(10)、第一轴用挡圈(6)、弹簧(5)、弹簧座(3)、两个半垫圈(1)、后端联轴套(4)、手轮(2)依次从后向前装入蜗杆轴(12)上；蜗杆轴(12)从前向后直径尺寸按三级递减，第二级尺寸轴中部和第三级尺寸轴右侧分别开槽；大齿轮(13)通过第二轴用挡圈(11)与蜗杆轴(12)第一级尺寸轴实现轴向定位，第二轴用挡圈(11)嵌入蜗杆轴(12)第二级尺寸轴槽内；前端联轴套(10)与蜗杆轴(12)通过键(14)实现周向定位，前端联轴套(10)通过第一轴用挡圈(6)、弹簧(5)、弹簧座(3)和两个半垫圈(1)与大齿轮(13)实现轴向定位，并且通过弹簧(5)的伸缩实现前后移动，两个半垫圈(1)嵌入蜗杆轴(12)第三级尺寸轴槽内；后端联轴套(4)与手轮(2)连接后定位于齿轮箱上，自然状态下后端联轴套(4)与前端联轴套(10)保持分离；把手(7)与轴(15)连接后定位于齿轮箱，通过紧定螺钉(8)与拨叉(9)连接，拨叉(9)与滑块(17)通过销轴(16)连接；
大齿轮(13)与电机驱动机构组成电动执行机构，手轮(2)与后端联轴套(4)组成手动执行机构，除蜗杆轴(12)外其余部件组成离合机构，蜗杆轴(12)通过中间传动机构与阀门密封盘连接，电动执行机构和手动执行机构通过离合机构切换后驱动蜗杆轴(12)转动实现阀门的启闭；
(2)电动装置倾斜装配
电动装置包括两级齿轮，通过两级齿轮带动蜗轮蜗杆传动，电动装置以蜗杆为轴，与水平夹角为30°，以减小电动装置的水平方向尺寸；
(3)蜗轮组件兼做限位机构
兼做限位机构的蜗轮结构，包括箱体(21)、两个调整螺钉(22)、蜗轮(23)、蜗杆(24)、端盖(25)；箱体(21)左半部分和右半部分均为空心圆柱结构，且左半部分与右半部分空间90°交错，左半部分上部与端盖(25)连接，在箱体(21)左半部分设置有蜗轮(23)，右半部分设置有蜗杆(24)，且蜗轮(23)和蜗杆(24)处于啮合状态；在箱体(21)左半部分上部蜗轮(23)中心高的位置前后外壁各向外侧延出一个凸台平面与圆柱结构相切，即在圆柱结构内鼓出两个凸台平面，在两个凸台平面上各设置有一个调整螺钉(22)，调整螺钉(22)中心高与蜗轮(23)的厚度中心一致，即在蜗轮(23)旋转时，调整螺钉(22)能够碰到蜗轮(23)；
蜗杆(24)通过键与齿轮相连，齿轮通过联轴器与电机相连，电机启动时，带动联轴器，联轴器带动齿轮传动，齿轮通过键带动蜗杆(24)转动；
蜗杆(24)中部通过啮合齿与蜗轮(23)进行啮合，蜗杆(24)转动带动蜗轮(23)旋转；
蜗轮(23)为非对称柱状结构，在柱状结构一半的周长范围加工成扇形齿面部分，另一半加工成圆棒限位部分，扇形齿面部分与蜗杆(24)啮合；
(4)降低阀门冲击的尾部弹簧装置
尾部弹簧装置包括蜗杆轴、螺母组件、弹簧组件及套筒组件；
螺母组件由螺母和滑块组成，滑块为L型板，在滑块的长度方向通过螺钉与螺母将蜗杆轴尾部的螺纹部分与滑块连接，滑块在其高度方向上卡在套筒组件的U型槽内，以限制螺母组件的旋转运动；
当蜗杆轴旋转时，螺母组件不跟着蜗杆一起旋转，而是沿着蜗杆轴的轴线方向滑动，同时沿着套筒组件的U型槽直线滑动；
弹簧组件由弹簧座、半垫圈、底座组成，弹簧座和底座位于弹簧两端，其中弹簧、弹簧座和底座均套在蜗杆轴上，半垫圈卡在蜗杆轴尾部设置的凹槽内并与底座直接接触；当弹簧受到外力压缩时，外力首先作用于弹簧座上，通过弹簧座均匀的将外力传到弹簧，弹簧再将外力传递到底座上，通过上述力的传导关系将外力通过半垫圈作用于蜗杆轴上；
尾部弹簧装置的最外层是圆筒状结构的套筒组件，圆筒上开有U型槽，螺母组件上的滑块在上述U型槽内滑动；套筒组件将整个尾部弹簧罩住，保护传动部分的安全并防尘；通过螺栓将套筒组件连接到转筒真空阀门系统中；
当阀门开关动作时，电机带动蜗杆轴旋转，通过套筒组件U型槽的作用，螺母组件直线滑动到弹簧座并压缩弹簧，弹簧将所受的力传递到底座，再通过半垫圈将力作用到蜗杆轴上；弹簧压缩产生的反作用力阻碍蜗杆轴的旋转，增大蜗杆轴的摩擦力，从而降低蜗杆轴所传递的力矩。
2.如权利要求1所述的一种关闭快速冲击平缓的DN400电动转筒真空阀门，其特征在于：技术特征(1)中，通过操作把手(7)带动拨叉(9)旋转，滑块(17)和前端联轴套(10)受力后前后移动，实现电动执行机构和手动执行机构的切换；
电动操作工况下，弹簧(5)受压缩使第一轴用挡圈(6)压紧前端联轴套(10)，使大齿轮(13)和前端联轴套(10)保持啮合；电机通过传动机构带动大齿轮(13)和前端联轴套(10)旋转，动力通过键(14)传递给蜗杆轴(12)，实现电动启闭阀门；
手动操作工况下，通过操作把手(7)带动拨叉(9)旋转，滑块(17)和前端联轴套(10)向后移动，使前端联轴套(10)脱离大齿轮(13)而与后端联轴套(4)啮合；通过旋转手轮(2)带动后端联轴套(4)和前端联轴套(10)旋转，实现手动启闭阀门。
3.如权利要求1所述的一种关闭快速冲击平缓的DN400电动转筒真空阀门，其特征在于：技术特征(3)中，圆棒限位部分的厚度方向对称铣有两个平面，两个平面与圆棒水平中心夹角为15°，两个调整螺钉(22)与蜗轮(23)接触时能够接触到两个平面，当蜗轮(23)圆棒限位部分旋转到上部时，一个调整螺钉(22)接触蜗轮(23)圆棒限位部分其中一个平面，蜗轮(23)的旋转停止，当蜗轮(23)圆棒限位部分旋转到右下角时，另一个调整螺钉(22)接触蜗轮(23)圆棒限位部分的另一个平面，蜗轮(23)的旋转停止。
4.如权利要求3所述的一种关闭快速冲击平缓的DN400电动转筒真空阀门，其特征在于：技术特征(3)中，箱体(21)上设置有观察孔，观察孔设置在箱体(21)上与蜗轮(23)圆棒限位部分中心同高度的地方。
5.如权利要求1所述的一种关闭快速冲击平缓的DN400电动转筒真空阀门，其特征在于：技术特征(4)中，蜗杆轴尾部的螺纹部分为梯形螺纹。
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