CN117570253A - 一种适用于超高真空的针阀驱动组件 - Google Patents

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Abstract

本发明属于针阀领域，具体地说是一种适用于超高真空的针阀驱动组件，包括具有刻度指示线的主体固定座，集压缩波纹管和驱动杆为一体的CF法兰，起精准导向作用的耐高温自润滑导套，与驱动杆内螺纹高精度配合的驱动螺杆，支撑驱动螺杆旋转的轴承，大气侧连接动力源的联轴器，真空侧可快速安装针阀的固定环。本发明提供了一种适用于超高真空的针阀驱动组件，该组件具有整体耐高温、装配方便，运动稳定，控制精度高，适用范围广等特点。

Description

一种适用于超高真空的针阀驱动组件
技术领域
本发明属于针阀领域，具体地说是一种适用于超高真空的针阀驱动组件。
背景技术
针阀驱动组件控制着针阀阀头的开启与闭合，如何稳定、高精度地控制是设计针阀驱动组件的前提，还要考虑其适用性等特点。
现阶段常见的针阀驱动组件，多用于大气环境下，而超高真空领域所需的针阀驱动组件几乎空白。
发明内容
为了满足超高真空领域对针阀驱动组件的需求，本发明的目的在于提供一种适用于超高真空的针阀驱动组件。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明的针阀驱动组件位于裂解炉外的大气侧，所述针阀驱动组件包括动力源、联轴节、驱动螺杆、主体固定座及CF法兰，其中CF法兰具有安装在裂解炉上的法兰盘，所述主体固定座的一端与法兰盘相连，所述驱动螺杆与主体固定座的另一端转动连接，所述驱动螺杆的一端位于主体固定座外部、并通过所述联轴节与动力源相连，所述驱动螺杆的另一端伸入主体固定座内部，所述主体固定座内部设有空腔；所述CF法兰中间部分的一端为驱动杆，所述驱动杆与驱动螺杆的另一端螺纹连接，所述CF法兰中间部分的另一端由法兰盘穿出后伸入裂解炉内的超真空环境中、并与针阀阀头相连，所述CF法兰的中间部分套设有压缩波纹管，所述压缩波纹管的一端与法兰盘上供CF法兰中间部分另一端伸出的开口密封连接，所述压缩波纹管的另一端与CF法兰的中间部分密封连接或为一体结构，所述CF法兰中间部分的一端及压缩波纹管位于主体固定座的空腔中；所述动力源通过联轴节带动驱动螺杆转动，所述驱动螺杆通过与驱动杆之间的螺纹连接带动CF法兰的中间部分沿轴向往复移动，进而控制在超高真空环境下针阀的开启与关闭，所述压缩波纹管随CF法兰中间部分的移动而伸缩。
其中：所述CF法兰中间部分的轴向截面为“十”字形，“十”字形的横边始终位于所述主体固定座的空腔内，所述压缩波纹管套设在“十”字形横边下方的竖边外围，所述压缩波纹管的另一端与“十”字形横边密封连接或为一体结构。
所述“十”字形横边上方的竖边为驱动杆，所述驱动杆由顶端沿轴向开孔，孔内壁制有内螺纹，所述驱动螺杆的另一端伸入孔中、并螺纹连接；所述驱动螺杆的转动通过与驱动杆之间的丝杆副将扭力转换为CF法兰中间部分的轴向移动，所述“十”字形的横边带动压缩波纹管伸缩。
所述主体固定座的空腔上方安装有自润滑的导套，所述驱动杆由导套的一端伸入、并与所述导套的内表面滑动连接，所述驱动螺杆由导套的另一端伸入。
所述主体固定座上沿轴向开设有条形孔，所述条形孔与主体固定座的空腔相连通，所述条形孔内插设有指针，所述指针的一端与CF法兰的中间部分相连、随CF法兰的中间部分沿轴向移动，所述指针的另一端位于主体固定座外部，所述条形孔一侧的主体固定座外表面上设有刻度值。
所述主体固定座的外边缘沿圆周方向均匀设有多个螺钉孔，每个所述螺钉孔均沿轴向开设，每个所述螺钉孔内均设有用于与法兰盘连接的紧固螺钉。
所述CF法兰中间部分的另一端端部沿圆周方向均匀开设有多条缝隙，进而使所述CF法兰中间部分的另一端端部形成多瓣，针阀阀头由CF法兰中间部分的另一端端部插入，通过套在所述CF法兰中间部分另一端外部的固定环夹紧固定。
所述驱动螺杆通过轴承与主体固定座的另一端转动连接，所述轴承为具有双面防尘盖的径向滚珠轴承，通过螺钉安装在主体固定座的另一端。
所述法兰盘朝向主体固定座的表面开设有定位槽，所述主体固定座的一端插设于定位槽中进行定位。
本发明的优点与积极效果为：
1．本发明整体具有装配方便，运动稳定，控制精度高，适用范围广等特点。
2．本发明的导套为自润滑导套，耐磨性好，与驱动杆的阻滞力小，驱动杆可以在导套内更加精准稳定地做往复运动。
3．本发明的驱动螺杆与驱动杆均为高精密螺纹，二者配合精度高。
4．本发明的材质均选用耐高温材料（不锈钢），因为超高真空环境下使用的设备需要烘烤抽极限，炉烘烤过程中只需要拆卸不耐烘烤的外部动力源即可。
附图说明
图1为本发明的内部结构剖视图；
图2为本发明的整体外观结构示意图；
其中：1为联轴节，2为轴承，3为驱动螺杆，4为导套，5为主体固定座，6为CF法兰，7为固定环，8为压缩波纹管，9为刻度值，10为驱动杆，11为定位槽，12为紧固螺钉，13为炉体，14为条形孔，15为指针，16为螺钉孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
如图1、图2所示，本发明的针阀驱动组件位于裂解炉外的大气侧，所述针阀驱动组件包括动力源、联轴节1、驱动螺杆3、主体固定座5及CF法兰6，其中CF法兰6具有安装在裂解炉上的法兰盘13，主体固定座5的一端与法兰盘13相连，驱动螺杆3与主体固定座5的另一端转动连接，驱动螺杆3的一端位于主体固定座5外部、并通过联轴节1与大气侧动力源相连，驱动螺杆3的另一端伸入主体固定座5内部，主体固定座5内部设有空腔；CF法兰6为集压缩波纹管8和驱动杆10为一体，CF法兰6中间部分的一端为驱动杆10，驱动杆10与驱动螺杆3的另一端螺纹连接，CF法兰6中间部分的另一端由法兰盘13穿出后伸入裂解炉内的超真空环境中、并与针阀阀头相连，CF法兰6的中间部分套设有压缩波纹管8，压缩波纹管8的一端与法兰盘13上供CF法兰6中间部分另一端伸出的开口密封连接，压缩波纹管8的另一端与CF法兰6的中间部分密封连接或为一体结构，CF法兰6中间部分的一端及压缩波纹管8位于主体固定座5的空腔中。
本实施例CF法兰6一侧暴露于大气，通过联轴节1传递动力，动力源可选用控制精度高的步进电机或者带刻度的直进式千分尺；CF法兰6的另一侧为超高真空环境（＜10-5Pa），压缩波纹管8实现动态密封，实现了针阀驱动组件在超高真空环境下使用的可能。
本实施例CF法兰6中间部分的轴向截面为“十”字形，“十”字形的横边始终位于主体固定座5的空腔内，压缩波纹管8套设在“十”字形横边下方的竖边外围，压缩波纹管8的另一端与“十”字形横边为一体结构。“十”字形横边上方的竖边为驱动杆10，驱动杆10由顶端沿轴向开孔，孔内壁制有内螺纹，驱动螺杆3的另一端伸入孔中、并螺纹连接；驱动螺杆3的转动通过与驱动杆10之间的丝杆副将扭力转换为CF法兰6中间部分的轴向移动，“十”字形的横边带动压缩波纹管8伸缩。
本实施例主体固定座5的空腔上方安装有起精准导向作用自润滑的导套4，驱动杆10由导套4的一端伸入、并与导套4的内表面滑动连接，驱动螺杆3由导套4的另一端伸入。本实施例的导套4为耐高温自润滑导套，耐磨性好，与驱动杆10的阻滞力小，驱动杆10可以在导套4内更加精准稳定做往复运动。本实施例的导套4为市购产品，购置于米思米（中国）精密机械贸易有限公司，耐温最高250℃，现有真空设备烘烤温度均为200℃左右，设备整体烘烤时无需拆卸本发明的驱动组件，烘烤后导套4的性能也不会受影响。
本实施例驱动螺杆3与驱动杆10均为高精密螺纹，二者配合精度高，组成丝杆副，将扭力转换为直线运动的动力；驱动螺杆3的精度等级4h，驱动杆10的精度等级5H；驱动螺杆3与驱动杆10均选用抗腐蚀、耐磨损的材质，例如Nitronic 60不锈钢。
本实施例在主体固定座5上沿轴向开设有条形孔14，条形孔14与主体固定座5的空腔相连通，条形孔14内插设有指针15，指针15的一端与CF法兰6的中间部分相连（即“十”字形的横边）、随CF法兰6的中间部分沿轴向移动，指针15的另一端位于主体固定座5外部，条形孔14一侧的主体固定座5外表面上激光刻印有刻度值9，以便于精准指示针阀运动距离。
本实施例CF法兰6中间部分的另一端（即“十”字形竖边另一端）端部沿圆周方向均匀开设有多条（本实施例为两条）缝隙，进而使CF法兰6中间部分的另一端端部形成多瓣（本实施例为两瓣），所开缝隙的角度不影响使用，优选地每条缝隙均沿轴向开设；针阀阀头由CF法兰6中间部分的另一端端部插入，通过套在CF法兰6中间部分另一端外部的固定环7夹紧固定，固定环7的内径小于CF法兰中间部分另一端的外径，进而将针阀阀头夹紧；固定环7位于真空侧，可快速安装针阀。
本实施例在法兰盘13朝向主体固定座5的表面开设有定位槽11，主体固定座5的一端插设于定位槽11中进行定位；主体固定座5的外边缘沿圆周方向均匀设有多个螺钉孔16，每个螺钉孔16均沿轴向开设，每个螺钉孔16内均设有用于与法兰盘13连接的紧固螺钉12。
本实施例的驱动螺杆3通过轴承2与主体固定座5的另一端转动连接，轴承2为具有双面防尘盖的径向滚珠轴承，为市购产品，购置于日本的北日本精机(EZO)公司，型号为SR6ZZ；轴承2通过螺钉安装在主体固定座5的另一端、支撑驱动螺杆3旋转，该轴承可承受较大的径向力，双面防尘盖的设计增加轴承内部的清洁度。本实施例的轴承2、驱动螺杆3、导套4、联轴节1的轴向中心线共线。
本发明可适用于不同种类的裂解炉，互换性性强，可重复使用；本发明的零件材质均选用不锈钢等耐高温材料，在裂解炉烘烤过程中只需拆卸不耐烘烤的外部动力源即可。
本发明的工作原理为：
动力源通过联轴节1带动驱动螺杆3转动，驱动螺杆3通过与驱动杆10之间的螺纹连接带动CF法兰6的中间部分沿轴向往复移动，进而控制在超高真空环境下针阀的开启与关闭，以实现源料从装料加热区到裂解区的运动；压缩波纹管8随CF法兰6中间部分的移动而伸缩。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种适用于超高真空的针阀驱动组件，其特征在于：所述针阀驱动组件位于裂解炉外的大气侧，所述针阀驱动组件包括动力源、联轴节（1）、驱动螺杆（3）、主体固定座（5）及CF法兰（6），其中CF法兰（6）具有安装在裂解炉上的法兰盘（13），所述主体固定座（5）的一端与法兰盘（13）相连，所述驱动螺杆（3）与主体固定座（5）的另一端转动连接，所述驱动螺杆（3）的一端位于主体固定座（5）外部、并通过所述联轴节（1）与动力源相连，所述驱动螺杆（3）的另一端伸入主体固定座（5）内部，所述主体固定座（5）内部设有空腔；所述CF法兰（6）中间部分的一端为驱动杆（10），所述驱动杆（10）与驱动螺杆（3）的另一端螺纹连接，所述CF法兰（6）中间部分的另一端由法兰盘（13）穿出后伸入裂解炉内的超真空环境中、并与针阀阀头相连，所述CF法兰（6）的中间部分套设有压缩波纹管（8），所述压缩波纹管（8）的一端与法兰盘（13）上供CF法兰（6）中间部分另一端伸出的开口密封连接，所述压缩波纹管（8）的另一端与CF法兰（6）的中间部分密封连接或为一体结构，所述CF法兰（6）中间部分的一端及压缩波纹管（8）位于主体固定座（5）的空腔中；所述动力源通过联轴节（1）带动驱动螺杆（3）转动，所述驱动螺杆（3）通过与驱动杆（10）之间的螺纹连接带动CF法兰（6）的中间部分沿轴向往复移动，进而控制在超高真空环境下针阀的开启与关闭，所述压缩波纹管（8）随CF法兰（6）中间部分的移动而伸缩。
2.根据权利要求1所述适用于超高真空的针阀驱动组件，其特征在于：所述CF法兰（6）中间部分的轴向截面为“十”字形，“十”字形的横边始终位于所述主体固定座（5）的空腔内，所述压缩波纹管（8）套设在“十”字形横边下方的竖边外围，所述压缩波纹管（8）的另一端与“十”字形横边密封连接或为一体结构。
3.根据权利要求2所述适用于超高真空的针阀驱动组件，其特征在于：所述“十”字形横边上方的竖边为驱动杆（10），所述驱动杆（10）由顶端沿轴向开孔，孔内壁制有内螺纹，所述驱动螺杆（3）的另一端伸入孔中、并螺纹连接；所述驱动螺杆（3）的转动通过与驱动杆（10）之间的丝杆副将扭力转换为CF法兰（6）中间部分的轴向移动，所述“十”字形的横边带动压缩波纹管（8）伸缩。
4.根据权利要求1所述适用于超高真空的针阀驱动组件，其特征在于：所述主体固定座（5）的空腔上方安装有自润滑的导套（4），所述驱动杆（10）由导套（4）的一端伸入、并与所述导套（4）的内表面滑动连接，所述驱动螺杆（3）由导套（4）的另一端伸入。
5.根据权利要求1所述适用于超高真空的针阀驱动组件，其特征在于：所述主体固定座（5）上沿轴向开设有条形孔（14），所述条形孔（14）与主体固定座（5）的空腔相连通，所述条形孔（14）内插设有指针（15），所述指针（15）的一端与CF法兰（6）的中间部分相连、随CF法兰（6）的中间部分沿轴向移动，所述指针（15）的另一端位于主体固定座（5）外部，所述条形孔（14）一侧的主体固定座（5）外表面上设有刻度值（9）。
6.根据权利要求1所述适用于超高真空的针阀驱动组件，其特征在于：所述主体固定座（5）的外边缘沿圆周方向均匀设有多个螺钉孔（16），每个所述螺钉孔（16）均沿轴向开设，每个所述螺钉孔（16）内均设有用于与法兰盘（13）连接的紧固螺钉（12）。
7.根据权利要求1所述适用于超高真空的针阀驱动组件，其特征在于：所述CF法兰（6）中间部分的另一端端部沿圆周方向均匀开设有多条缝隙，进而使所述CF法兰（6）中间部分的另一端端部形成多瓣，针阀阀头由CF法兰（6）中间部分的另一端端部插入，通过套在所述CF法兰（6）中间部分另一端外部的固定环（7）夹紧固定。
8.根据权利要求1所述适用于超高真空的针阀驱动组件，其特征在于：所述驱动螺杆（3）通过轴承（2）与主体固定座（5）的另一端转动连接，所述轴承（2）为具有双面防尘盖的径向滚珠轴承，通过螺钉安装在主体固定座（5）的另一端。
9.根据权利要求1所述适用于超高真空的针阀驱动组件，其特征在于：所述法兰盘（13）朝向主体固定座（5）的表面开设有定位槽（11），所述主体固定座（5）的一端插设于定位槽（11）中进行定位。
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