CN116592146B - 一种直通密封型真空角阀及其组装方法 - Google Patents

Abstract

一种直通密封型真空角阀，属于半导体真空阀门技术领域，包括气缸和阀体，气缸内设置有用于启闭阀体内腔的执行机构组件，所述执行机构组件包括活塞、阀杆、阀门和直通密封罩，直通密封罩设置气缸底部，与气缸壁之间组合形成腔体体积不变的密封腔；气缸上设有通气孔，气缸上设有第一导向孔，用于阀杆穿过气缸与活塞连接；直通密封罩上设有第二导向孔，用于阀杆穿过直通密封罩与阀门连接；第一导向孔与第二导向孔内设有密封圈；由于阀杆的两端分别穿过第一导向孔与第二导向孔，因此在进行阀门开合时，直通型密封罩内腔容积不变，可以取消现有常用结构中的排气通道，可以避免外界的空气带入杂质，影响阀体的使用寿命。

Description

一种直通密封型真空角阀及其组装方法

技术领域

本发明属于半导体真空阀门技术领域，具体为一种直通密封型真空角阀及其组装方法。

背景技术

“真空角阀”的运用中，起到对应管道中介质流动开关的作用，须防止管道中介质与管道外部大气互相泄漏（如：管道内化学介质外泄污染环境、外部大体进入管道内破环管道原有介质成分等），同时也能保护执行机构内部部件（如：阀杆、弹簧等），防止介质对其造成腐蚀等。即确保管道内介质与外部环境及阀门内部执行机构隔绝开来。为实现这一目的，“半导体真空角阀”常用的密封类型可分为：波纹管密封型和馈通密封型。

其次当“真空角阀”运用到较为恶劣的外部环境中时（如：环境中含有杂质、粉尘颗粒较多），需防止外部外界杂质和空气等进入阀内，随着阀门的动作，这些外部的物质可能吸入到阀门内部执行机构，容易造成执行机构内部污染缩短使用寿命甚至直接抱死。而常用波纹管密封型和馈通密封型当阀门动作时，其对应的内腔容积会产生相应变化，因此一般会有一条排气的通道与外部环境直接连通。这样，当阀门运动时由于内腔容积的变化将容易通过排气通道吸入外部环境的物质到阀门内部执行结构，从而对其造成污染。

发明内容

针对以上问题，本发明提供一种直通密封型真空角阀及其组装方法，由于阀杆的两端分别穿过第一导向孔与第二导向孔，因此在进行阀门开合时，直通型密封罩内腔容积不变，可以取消现有常用结构中的排气通道，可以避免外界的空气带入杂质，影响阀体的使用寿命。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种直通密封型真空角阀，包括气缸和阀体，气缸内设置有用于启闭阀体内腔的执行机构组件，所述执行机构组件包括活塞、阀杆、阀门和直通密封罩，直通密封罩设置气缸底部，与气缸壁之间组合形成腔体体积不变的密封腔；

气缸上设有通气孔，通过通气孔向气缸内注入介质驱动活塞滑动；

活塞滑动配装于气缸内，气缸上设有第一导向孔，用于阀杆穿过气缸与活塞连接；

阀门与阀体内腔的密封面相吻配，直通密封罩上设有第二导向孔，用于阀杆穿过直通密封罩与阀门连接；

第一导向孔与第二导向孔内设有密封圈。

作为上述技术方案的进一步改进，还包括阀盖，阀盖上设置有用于对活塞位移进行限位的开度限位器组件，所述开度限位器组件包括限位旋钮、限位螺杆与限位螺母；

阀盖上设有圆孔，限位螺杆滑动设在圆孔内，限位螺杆上下两端分别设有限位旋钮与限位螺母，所述限位螺母设于阀盖下的导向槽内，通过限位旋钮与限位螺杆带动限位螺母上下运动，调节活塞的运动行程。

作为上述技术方案的进一步改进，所述限位螺杆上设有连接臂，连接臂上设有导轨，所述导轨内设有位置指示器，导轨滑动设于气缸侧方的滑槽内。

作为上述技术方案的进一步改进，直通密封罩由耐腐蚀性材质制成，直通密封罩的壁厚大于或等于2mm。

作为上述技术方案的进一步改进，阀杆包括上阀杆与下阀杆，上阀杆下设有安装凸台，上阀杆穿过第一导向孔与活塞连接，安装凸台与气缸壁之间设有弹簧；

下阀杆上端与上阀杆相连接，下阀杆下端穿过第二导向孔与阀门相连接。

阀杆穿过第一导向孔与第二导向孔两端分别与活塞或阀门连接。

作为上述技术方案的进一步改进，阀门固定设于下阀杆上，随下阀杆动作，阀门底面设有密封圈，所述密封圈与阀体内腔所设台阶相配合。

作为上述技术方案的进一步改进，当阀门完全打开时，弹簧底端与直通密封罩底部之间的距离大于活塞的运动行程。

作为上述技术方案的进一步改进，阀门的高度（Hv）与直通密封罩的高度（Hs）的比值为Hs：Hv=（1.5-2.5）：（2.5-3.5）。

作为上述技术方案的进一步改进，阀杆中部设有安装凸台，安装凸台位于直通密封罩内，在垫片与气缸壁之间设有弹簧；

阀杆穿过第一导向孔与第二导向孔两端分别与活塞或阀门连接。

上述技术方案中直通密封型真空角阀的组装方法，包括以下步骤：

步骤1：将下阀杆与直通密封罩装配在一起，并在第二导向孔内置入密封圈；

步骤2：将上阀杆与下阀杆组装，然后将弹簧套设在上阀杆上；

步骤3：将上阀杆组装进入气缸内，并在第一导向孔置入密封圈；

步骤4：将活塞与上阀杆组装，组装完成之后通过螺母对连接处进行加固；

步骤5：将限位螺母安装于阀盖上，然后将限位螺杆与限位螺母连接，接着将连接臂安装在限位螺杆上之后将限位旋钮与限位螺杆组装；

步骤6：将阀盖与气缸扣合至一起，然后将位置指示器安装进入导轨内，然后将导轨通过螺栓与连接臂连接；

步骤7：在直通密封罩上部法兰上下两端分别放置密封圈，然后将气缸与阀体扣合起来，通过阀体内的法兰和气缸将直通密封罩顶部法兰卡紧在气缸与阀体的法兰之间；最后通过长螺栓将阀盖、气缸与阀体固定连接起来。

作为上述技术方案的进一步改进，步骤4中，在进行活塞与上阀杆组装的过程中，需要压缩弹簧使得上阀杆上端从气缸下部伸出长度大于上阀杆顶端螺栓长度。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：由于阀杆的两端分别穿过第一导向孔与第二导向孔，因此在进行阀门开合时，直通型密封罩内腔容积不变，可以取消现有常用结构中的排气通道，可以避免外界的空气带入杂质，影响阀体的使用寿命，使得直通型密封罩内腔由上下密封圈的阻断，形成一个密闭的且容积固定的腔体，将Hs：Hv=2：3设置，能够在兼顾阀体尺寸的同时又能够确保在阀门关闭时弹簧有足够的空间用于产生相应的弹力，同时确保了阀门存在10mm的运动行程，减少相应介质通过时与阀门的碰撞，进而减小震动的产生，能够提高阀门的稳定性。

附图说明

图1为本发明立体结构示意图。

图2为本发明俯视结构示意图。

图3为本发明另一视角立体结构示意图。

图4为本发明剖视结构示意图（阀门打开状态）。

图5为图2中A-A处剖视图。

图6为本发明阀门闭合是剖视结构示意图。

图中：1、阀盖；2、气缸；3、执行机构；31、活塞；32、上阀杆；33、下阀杆；34、弹簧；35、垫片；36、阀门；4、直通密封罩；5、阀体；6、开度限位器组件；61、限位旋钮；62、限位螺杆；63、限位螺母；7、移位导轨组件；71、导轨；72、连接臂。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

实施例

直通密封型真空角阀包括气缸2，气缸2内设有活塞31，在气缸2壁上设有通气孔，通气孔与外部供气管道相连，外部供气管用于向气缸2内充气或抽气驱动活塞31在气缸2内运动，其中活塞31与阀杆可通过螺纹连接等本领域技术人员所熟知技术手段，在气缸2的下方设置有直通密封罩4，直通密封罩4用于隔绝阀体5内的气体，避免阀体5内气体与直通密封罩4内的部件接触（如弹簧、垫片等）；其中直通密封罩4形成的内部密封腔的体积在阀杆出现位移时体积不会发生变化。

在气缸2底部和直通密封罩4底部分别设有第一导向孔与第二导向孔，其中阀杆上端穿过第一导向孔与活塞31相连，阀杆下端穿过第二导向孔与阀体5连接，在第一导向孔与第二导向孔内均设有密封圈。

其中阀杆由上阀杆32和下阀杆33组成，其中两者通过互相配合的螺纹组合成为一根阀杆；在上阀杆32的下端有一圈凸出的安装凸台形成底座，底座形状为阶梯状，在阶梯状底座上方设有带围挡的环形垫片35，垫片35上设有弹簧34，弹簧34外形尺寸与垫片35的围挡内径相吻合，弹簧34的上端与气缸2底部相接处，上阀杆32与弹簧34内置于直通密封罩4内，在直通密封罩4上端设置有一圈法兰，直通密封罩4上端法兰位于气缸2和阀体5的结合处，气缸2和阀体5的结合方式可通过螺栓锁合等本领域技术人员所熟知的技术手段；上阀杆32的上端从第一导向孔穿过与活塞31相连，其中活塞31为双层结构，第一层为密封圈槽用于安放活塞31与气缸2间的密封圈，第二层为磁环槽用于安放感应磁环。

下阀杆33上端设置有外螺纹，在上阀杆32底座中部设有内螺纹孔，下阀杆33通过顶部外螺纹与上阀杆32底座的内螺纹孔互相连接，下阀杆33下端穿过第二导向孔，在下阀杆33下端设有阀门36，阀门36顶面设有内螺孔与上阀杆32下端外螺纹锁紧配合；如图6所示，阀门36底面设有密封圈槽，密封槽设有密封圈，当阀门36关闭时阀门36底面密封圈与阀体55内腔所设台阶契合达到隔绝阀体5前后的作用。

其中，第一导向孔与第二导向孔内均设有密封槽，在密封槽内设有密封圈，其中第一导向孔内的密封圈与上阀杆32直径相吻合，第二导向孔内的密封圈与下阀杆33直径吻合，用于确保连接处的密封性。

直通密封罩顶部法兰上侧设有密封圈用来与气缸2底部平面压合，形成直通密封罩内腔与外部环境的隔绝；直通密封罩顶部法兰下侧设有密封圈用来与阀体5内部台阶压合，形成直通密封罩与阀体5内部空间的隔绝；由于阀杆的两端分别穿过第一导向孔与第二导向孔，因此在进行阀门36开合时，直通密封罩内腔容积不变，可以取消现有常用结构中的排气通道，使得直通密封罩内腔由上下密封圈的阻断，形成一个密闭的且容积固定的腔体。

为满足场景要求，保障直通密封罩的可靠性及耐腐蚀等性能要求，直通密封罩材质的优选方案为SUS316；为保障直通密封罩的装配稳固性其壁厚应不小2mm。

为对直通密封罩5装配结构稳固性的进一步加强，可对直通密封罩底部设有如图4的支撑型结构与阀座内部台阶吻合。

当角阀处于关闭位置时，上阀杆32底座底面至阀门顶壁的距离为D,设活塞或者阀门的的移位行程为∆L；为保障直通密封罩不影响活塞或者阀门的移位行程，需满足：D>∆L。

受限于流通能力对执行机构3移位行程的要求、关闭时的对阀门36关合力的要求、打开时操作力的要求、弹簧34工艺等,阀门36的高度Hv与直通密封罩的高度Hs的优选方案为：Hs：Hv=2:3。

直通密封罩的尺寸收到阀体的限制，在进行直通密封罩的长度确定时，要根据阀体的长度来进行确定，首先需要保证直通密封罩的长度要小于阀体的长度，同时为了保证阀门在关紧的过程中存在一定的预紧力，而其中在阀门关闭时预紧力的提供者是弹簧，因此在进行设计时，还需要保证直通密封罩的长度大于弹簧的长度，从而保证弹簧在阀门关闭时能够提供一定的预紧力，从阀体的设计角度出发，阀体的尺寸越小对应的成本越低，同样所占用的空间越小，但是又要确保阀体满足，阀体内部阀门的开度在10mm，同时在阀门关闭时弹簧的长度要满足对应的弹力要求，即弹簧的弹力应该大于0.12MP乘以阀门底部的表面积，但是弹簧的弹力受限于弹簧的材质（目前使用弹簧钢材质线径圈径圈距有效圈数。在限定的阀体尺寸范围内及弹簧材质前提下，弹簧的圈距及有效圈数成为影响弹力的设计因素。圈距取决于螺旋角；螺旋角的一般设计范围为5~9°。而弹簧长度等于圈距乘以圈数。因此当阀门36的高度Hv与直通密封罩的高度Hs的比值为Hs：Hv=2:3时，阀体内的弹簧在阀门关闭时能够满足相应的弹力要求，同时阀门的体积又不会过大。

在气缸2的顶部设有阀盖1，在阀盖1内设置有开度限位组件，其中开度限位组件包括设置在阀盖1底部的限位螺母63，限位螺母63上连接有限位螺杆62，限位螺杆62上端穿过阀盖1上端圆孔与限位旋钮61连接，其中在限位螺杆62上设有连接臂72，连接臂72上连接有导轨71，导轨71滑动设置在气缸2和阀盖1侧壁上的滑槽内，在导轨71内设有位置指示器，其中位置指示器为现有角阀中常用的位置指示器。

阀盖1与气缸2之间的连接方式可为螺栓等本领域技术人员所熟知技术手段；阀盖1和气缸2侧壁设有相同的滑槽，其中导轨71从阀盖1上方滑入滑槽中，导轨71上端与连接臂72连接，连接方式可以为铰接螺栓等本领域技术人员所熟知技术手段；其中导轨71为成对设置，在阀盖1与气缸2的对称的两侧分别设有两个滑槽，其中单侧有个滑槽用于安放导轨71，导轨71安装其中并可以自由上下滑动，另一个滑槽用于安放位置指示器。

阀盖1底部设有圆形凸台，凸台中设有内孔螺纹，限位螺母63外表面设有与阀盖1底部凸台内孔螺纹相吻合的外螺纹，限位螺母63安装于凸台内孔中；限位螺杆62下端穿过阀盖1上端圆孔与限位螺母63上端设有的内孔螺纹进行锁合；限位旋钮61底部设有内螺孔与限位螺杆62上端锁合；限位旋钮61顶面和限位螺母63底面分别设有对孔，方便本领域技术人员所熟知技术手段和工具分别对限位旋钮61和限位螺母63对限位螺杆62的锁紧配合。

将开度限位器组件6配合组装在阀盖1上后，可以通过扭转限位旋钮61带动限位螺母63同步旋转，使得限位螺母63在阀盖1中的圆形凸台中上下位置移动，实现对下方执行机构3组件的位移限制。

限位螺杆62上端设有外螺纹，外螺纹下方设有无螺纹台阶，无螺纹台阶直径小于限位螺杆62外径且大于上端外螺纹的无螺纹台阶，连接臂72中心圆孔放置于限位螺杆62无螺纹台阶处；无螺纹台阶高度大于连接臂72的厚度；通过移位导轨组件7与开度限位器组件6的组合可以实现在调整阀门36开度时同步调整位移位导轨71位置，使其始终与活塞31上的磁环水平位置保持一致。

导轨71内的位置指示器上设有打开感应位置标识，打开感应位置标识与阀门36打开状态的活塞31内设有的磁环位置始终保持水平，将位置指示器有效感应区对准位移导轨71感应位置标识并固定安装在其对应位置用做打开位置指示器，在气缸2同侧的用于安装位置指示器的滑槽的旁边设置有关闭感应位置标识，同样的关闭感应位置标识与关闭状态时的活塞31上的磁环位置保持水平，在进行关闭位置指示器安装时，将位置指示器有效感应区对准关闭感应位置标识，用于指示关闭位置指示器安装位置；其中打开感应位置标识与关闭感应位置标识在进行气缸2、导轨71与限位螺杆62加工时由人工量取并画好标识；图3中C处为关闭感应位置标识，O处为打开感应位置标识。

上述直通密封型真空角阀其组装方法为：

步骤1：将下阀杆33与直通密封罩4装配在一起，并在第二导向孔内置入密封圈；

步骤2：将上阀杆32与下阀杆33组装，然后将弹簧34套设在上阀杆32上；

步骤3：将上阀杆32组装进入气缸2内，并在第一导向孔置入密封圈；

步骤4：将活塞31与上阀杆32组装，组装完成之后通过螺母对连接处进行加固；

步骤5：将限位螺母63安装于阀盖1上，然后将限位螺杆62与限位螺母63连接，接着将连接臂72安装在限位螺杆62上之后将限位旋钮61与限位螺杆62组装；

步骤6：将阀盖1与气缸2扣合至一起，然后将位置指示器安装进入导轨71内，然后将导轨71通过螺栓与连接臂72连接；

步骤7：在直通密封罩4上部凸台上下两端分别放置密封圈，然后将气缸2与阀体5扣合起来，通过阀体5内的凸台和气缸2将直通密封罩4顶部法兰卡紧在气缸2与阀体5的凸台之间；最后通过长螺栓将阀盖1、气缸2与阀体5固定连接起来。

其中在对上阀杆32与活塞31的组装过程中，需要压缩弹簧34使得上阀杆32上端从气缸2下部伸出长度大于上阀杆32顶端螺栓长度。

本发明另一个实施例其余部分与上述相似或相同，其中阀杆中部设有垫片35，垫片35位于直通密封罩4内，在垫片35与气缸2壁之间设有弹簧34；阀杆穿过第一导向孔与第二导向孔两端分别与活塞31或阀门36连接；阀杆由一体成型制成，两端分别通过螺纹连接的方式与活塞31和阀门36相连接。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种直通密封型真空角阀，包括气缸和阀体，气缸内设置有用于启闭阀体内腔的执行机构组件，其特征在于，所述执行机构组件包括活塞、阀杆、阀门和直通密封罩，直通密封罩设置气缸底部，与气缸壁之间组合形成腔体体积不变的密封腔；

气缸上设有通气孔，通过通气孔向气缸内注入介质驱动活塞滑动；

活塞滑动配装于气缸内，气缸上设有第一导向孔，用于阀杆穿过气缸与活塞连接；

阀门与阀体内腔的密封面相吻配，直通密封罩上设有第二导向孔，用于阀杆穿过直通密封罩与阀门连接；

直通密封罩由耐腐蚀性材质制成；

第一导向孔与第二导向孔内设有密封圈；

阀门的高度（Hv）与直通密封罩的高度（Hs）的比值为Hs：Hv=（1.5-2.5）：（2.5-3.5）。

2.根据权利要求1所述的直通密封型真空角阀，其特征在于，还包括阀盖，阀盖上设置有用于对活塞位移进行限位的开度限位器组件，所述开度限位器组件包括限位旋钮、限位螺杆与限位螺母；

阀盖上设有圆孔，限位螺杆滑动设在圆孔内，限位螺杆上下两端分别设有限位旋钮与限位螺母，所述限位螺母设于阀盖下的导向槽内，通过限位旋钮与限位螺杆带动限位螺母上下运动，调节活塞的运动行程。

3.根据权利要求2所述的直通密封型真空角阀，其特征在于，所述限位螺杆上设有连接臂，连接臂上设有导轨，所述导轨内设有位置指示器，导轨滑动设于气缸侧方的滑槽内。

4.根据权利要求1所述的直通密封型真空角阀，其特征在于，直通密封罩的壁厚大于或等于2mm。

5.根据权利要求1所述的直通密封型真空角阀，其特征在于，阀杆包括上阀杆与下阀杆，上阀杆下设有安装凸台，上阀杆穿过第一导向孔与活塞连接，安装凸台与气缸壁之间设有弹簧；

下阀杆上端与上阀杆相连接，下阀杆下端穿过第二导向孔与阀门相连接。

6.根据权利要求5所述的直通密封型真空角阀，其特征在于，阀门固定设于下阀杆上，随下阀杆动作，阀门底面设有密封圈，所述密封圈与阀体内腔所设台阶相配合。

7.根据权利要求5所述的直通密封型真空角阀，其特征在于，当阀门完全打开时，弹簧底端与直通密封罩底部之间的距离大于活塞的运动行程。

8.根据权利要求1所述的直通密封型真空角阀，其特征在于，阀杆中部设有安装凸台，安装凸台位于直通密封罩内，在安装凸台与气缸壁之间设有弹簧；

阀杆穿过第一导向孔与第二导向孔两端分别与活塞或阀门连接。

9.根据权利要求1-7任意一项所述的直通密封型真空角阀的组装方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将下阀杆与直通密封罩装配在一起，并在第二导向孔内置入密封圈；

步骤2：将上阀杆与下阀杆组装，然后将弹簧套设在上阀杆上；

步骤3：将上阀杆组装进入气缸内，并在第一导向孔置入密封圈；

步骤4：将活塞与上阀杆组装，组装完成之后通过螺母对连接处进行加固；

步骤5：将限位螺母安装于阀盖上，然后将限位螺杆与限位螺母连接，接着将连接臂安装在限位螺杆上之后将限位旋钮与限位螺杆组装；

步骤6：将阀盖与气缸扣合至一起，然后将位置指示器安装进入导轨内，然后将导轨通过螺栓与连接臂连接；

步骤7：在直通密封罩上部法兰上下两端分别放置密封圈，然后将气缸与阀体扣合起来，通过阀体内的法兰和气缸将直通密封罩顶部法兰卡紧在气缸与阀体的法兰之间；最后通过长螺栓将阀盖、气缸与阀体固定连接起来。

10.根据权利要求9所述的直通密封型真空角阀的组装方法，其特征在于，步骤4中，在进行活塞与上阀杆组装的过程中，需要压缩弹簧使得上阀杆上端从气缸下部伸出长度大于上阀杆顶端螺栓长度。