專利名稱：一種分動式蝶閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蝶形閥，具體是一種閥元件包括提升和轉(zhuǎn)動兩種運動的蝶閥。
單獨以蝶瓣的回轉(zhuǎn)動作完成啟閉的常用蝶閥，由于其密封比壓的提高既增加啟閉時的摩擦力矩，又造成密封面的摩損，因而這類閥的工作壓力受到限制。由此，對蝶閥實行分步驅(qū)動肯有明顯合理性。以四桿機構(gòu)驅(qū)動的“三桿蝶閥”其閥瓣的運動是非等曲率弧線，利用大曲率半徑的弧線平移分量較高這一特點來實現(xiàn)閥板近似分驅(qū)動，密封時還不能實現(xiàn)轉(zhuǎn)動和平移完全分離，只能適用端面密封形式，另外這種閥連桿的鉸接部位多，影響閥瓣的運動精度，鉸關(guān)節(jié)在使用過程中容易磨損或咬死。GB1563471中公開的流量控制閥利用了一個單軸分動聯(lián)動機構(gòu)，實現(xiàn)轉(zhuǎn)動和平移兩運動的完全分離，一個導(dǎo)向槽設(shè)在可繞閥桿軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)架上，閥瓣與導(dǎo)向槽滑動支承并依壓簧維持閥瓣復(fù)位，當一個與閥體固連的檔塊使轉(zhuǎn)架限位，聯(lián)動機構(gòu)成為一個曲柄滑塊機構(gòu)，閥瓣作平移;在轉(zhuǎn)動時轉(zhuǎn)架離開檔板，壓簧除維持閥瓣復(fù)位外還通過連桿對閥桿軸產(chǎn)生一個力矩，這個力矩大于閥瓣對閥桿軸的阻力矩，從而使聯(lián)動機構(gòu)作純轉(zhuǎn)動。這個技術(shù)方案的主要缺點是在高溫工作環(huán)境下壓簧會失去彈性，聯(lián)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸較大，無法在常規(guī)蝶閥上實施，另外連桿兩端的鉸關(guān)節(jié)密封困難，易磨損、磨蝕或咬死，使這種閥不能在高溫高塵等條件下使用。
本發(fā)明的目的是公開一種能適應(yīng)高溫、高壓或高含塵量工作環(huán)境的分步驅(qū)動蝶閥。
為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了套軸式雙軸雙滑塊分驅(qū)動機構(gòu)一個中心軸，軸體上具有曲軸或偏心軸，其偏心軸頸部份與閥瓣支架為滑塊連接機構(gòu)，設(shè)在支架上的滑槽平面與閥瓣的密封面平行;一個與中心軸套合的套軸，與閥瓣支架為滑塊連接機構(gòu)，設(shè)在支架上的滑槽平面與閥瓣密封面垂直，而套軸上的滑動平面與套軸體固定設(shè)置;一個對上述中心軸和套軸驅(qū)動和轉(zhuǎn)動定位的分驅(qū)動機構(gòu)，其輸出端與中心軸和套軸的外端連接，其輸入端與閥門原動力機構(gòu)連接，該分驅(qū)動機構(gòu)使套軸和中心軸處于兩種工作狀態(tài)，第一種狀態(tài)是套軸作±90°回轉(zhuǎn)，此時是中心軸相對閥體或套軸處于鎖定狀態(tài)，第二種狀態(tài)是套軸在閥瓣閉合工位與閥體鎖定，使閥瓣驅(qū)動機構(gòu)成為正弦機構(gòu)，中心軸作±90°回轉(zhuǎn)。
本發(fā)明對所述雙軸分驅(qū)動機構(gòu)提供以下四種方式第一種是雙槽輪分鎖定機構(gòu)，在套軸和中心軸上各設(shè)一個外槽輪，上述兩個外槽輪的驅(qū)動轉(zhuǎn)臂同軸固定設(shè)置，并均設(shè)有相應(yīng)的定位盤，兩柱銷成夾角，使其中一個外槽輪回轉(zhuǎn)時，另一個外槽輪為定位盤鎖定，轉(zhuǎn)臂軸與閥門原動力機構(gòu)連接。
第二種是雙槽輪單鎖定機構(gòu)，一個單銷槽輪機構(gòu)，其外槽輪與套軸固連，轉(zhuǎn)臂上設(shè)有相應(yīng)的定位盤，一個雙銷槽輪機構(gòu)，其外槽輪與中心軸固連，其轉(zhuǎn)臂與上述單銷槽輪機構(gòu)的轉(zhuǎn)臂同軸固定設(shè)置，其中一個柱銷與單銷槽輪機構(gòu)的轉(zhuǎn)臂柱銷同位設(shè)置，當它們處于驅(qū)動工作狀態(tài)時使套軸與中心軸相對鎖定，進行同步回轉(zhuǎn)，當雙銷槽輪機構(gòu)的另一個轉(zhuǎn)臂柱銷處于驅(qū)動工作狀態(tài)時，套軸上的槽輪為其轉(zhuǎn)臂定位盤鎖定，上述兩槽輪機構(gòu)的轉(zhuǎn)臂軸與閥門原動力機構(gòu)連接。
第三種是雙齒輪-槽輪分鎖定機構(gòu)，中心軸和套軸各設(shè)一個齒輪-槽輪機構(gòu)，兩個外槽輪分別與中心軸和套軸固連，它們的轉(zhuǎn)臂同軸固定連接并均設(shè)有定位盤，而轉(zhuǎn)臂柱銷成一夾角，使一個槽輪作所需工作回轉(zhuǎn)時，另一個槽輪為定位盤鎖定，轉(zhuǎn)臂軸與閥門原動力機構(gòu)連接，內(nèi)齒圈與閥體固連。
第四種是雙齒輪-槽輪單鎖定機構(gòu)，驅(qū)動中心軸的是一個雙銷齒輪-槽輪機構(gòu)，而驅(qū)動套軸的是一個帶定位盤的單銷齒輪-槽輪機構(gòu)，槽輪分別與中心軸和套軸固連，雙銷齒輪-槽輪機構(gòu)中的一個柱銷與單銷齒輪-槽輪中的一個柱銷同位設(shè)置，當它們處于驅(qū)動工作狀態(tài)時套軸與中心軸作同步轉(zhuǎn)動，當另一個柱銷處于驅(qū)動工作狀態(tài)時套軸上的槽輪為轉(zhuǎn)臂定位盤鎖定，兩個齒輪-槽輪機構(gòu)的轉(zhuǎn)臂同軸固連，轉(zhuǎn)臂軸與閥門原動力機構(gòu)連接。
槽輪機構(gòu)或帶槽輪的復(fù)合機構(gòu)可使蝶閥的雙軸實現(xiàn)純機械自動分驅(qū)動，無需復(fù)雜的電控配合，其定位精度完全能滿足使用需要。上述槽輪-齒輪機構(gòu)因其動力性能較好，槽輪徑向槽較短，雖然結(jié)構(gòu)比槽輪機構(gòu)復(fù)雜，仍是一種實用方案。
本發(fā)明與現(xiàn)有分驅(qū)動蝶閥比較具有以下優(yōu)點
1、處于閥腔內(nèi)的運動機構(gòu)中無鉸關(guān)節(jié)、彈簧等部件，閥桿與閥瓣間的結(jié)構(gòu)尺寸小，所用的滑塊和套軸體容易實現(xiàn)良好的密封，2、雙軸分驅(qū)動機構(gòu)定位精度高，蝶瓣與閥體接合和脫開過程能實現(xiàn)理想的無回轉(zhuǎn)直線運動，能適應(yīng)多種密封形式，從而提高蝶閥的密封性能。
由于上述優(yōu)點，本發(fā)明擴大蝶閥的許可工作溫度、壓力范圍以及耐腐蝕耐粉塵性能，拓寬了蝶閥的應(yīng)用領(lǐng)域。
下面就附圖和實施例對本發(fā)明作具體說明。
圖1是本發(fā)明的一種主體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2和圖3是圖1的A-A和B-B視圖。
圖4是圖1中外槽輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖。
圖5是圖1中閥瓣閉、啟狀態(tài)的運動機構(gòu)簡圖。
圖6是圖1中閥瓣回轉(zhuǎn)狀態(tài)的運動機構(gòu)簡圖。
圖7-圖9是本發(fā)明所使用的三種密封機構(gòu)圖。
圖10是另一種雙槽輪分驅(qū)動機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖11和圖12是一種單銷齒輪-槽輪復(fù)合分驅(qū)動機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖13和圖14是一種帶雙銷的齒輪-槽輪復(fù)合驅(qū)動機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1-圖4中蝶閥由驅(qū)動機構(gòu)1、套軸式雙軸閥桿2、閥瓣3、閥瓣主支架4、偏心軸支架5和閥體6組成。閥桿2的中心軸201是偏心軸或曲軸，其偏心部份軸頸202與偏心軸支架5滑動連接;中心軸201的主軸體上套裝可轉(zhuǎn)動的上套軸203和下套軸204，分別與上下主支架4滑動支承，其中上套軸203還與驅(qū)動機構(gòu)1連接，作為驅(qū)動和定位桿，下套軸204作為輔助支撐桿。主支架4和偏心軸支架5固定在閥瓣3的一側(cè)，其中主支架4的與套軸203、204的滑動面401垂直于閥瓣3的密封平面，偏心軸支架5與偏心軸頸202的滑動面501平行于閥瓣3的密封平面。本實施例中套軸203、204與主支架4的滑動支承結(jié)構(gòu)以及偏心軸頸202與偏心軸支架5的滑動支承結(jié)構(gòu)均采用簡易形式，還可以采用加滑塊的滑動支承形式，在后一種情況下偏心軸頸202與滑塊之間為滑動配合，套軸203、204與滑塊之間為固定連接，偏心軸支承5可設(shè)在閥瓣3的中心位置，主支架4則偏離中心線設(shè)置。不言而喻主支架4與偏心軸支架5的設(shè)置必須保證偏心軸頸202的回轉(zhuǎn)。本實施例中驅(qū)動機構(gòu)1采用外槽輪分驅(qū)動機構(gòu)，外槽輪101與中心軸201固連，外槽輪101與上套軸203固連;一個盤式轉(zhuǎn)臂103上設(shè)有兩個柱銷104、105，柱銷104向上設(shè)置，用于驅(qū)動外槽輪101，柱銷105向下設(shè)置，用于驅(qū)動外槽輪102，柱銷104、105錯開一個夾角α設(shè)置，以保證其中一個柱銷處于嚙合狀態(tài)時另一個柱銷處于非嚙合狀態(tài)。夾角α稍大于理論值，有利于兩種嚙合的過渡，在轉(zhuǎn)臂103還沒有上凸定位盤106和下凸定位盤107。轉(zhuǎn)臂軸108經(jīng)蝸輪蝸桿減速機構(gòu)109與電動機或手搖把連接。
當閥瓣3從全開位置轉(zhuǎn)到關(guān)閉位置后，上套軸203上的外槽輪102為定位盤107鎖定，使閥瓣3不能轉(zhuǎn)動，此時閥瓣3的運動機構(gòu)成為一個正弦機構(gòu)，如圖5所示。
當閥瓣3回轉(zhuǎn)時，中心軸201上的外槽輪101為定位盤106鎖定，此時閥瓣3的運動機構(gòu)成為滑塊連桿固定的十字滑塊機構(gòu)，如圖6所示。閥瓣3上任一點的運動軌跡為非圓曲線，如圖中a點軌跡所示，閥瓣3在順時針回轉(zhuǎn)時伴隨一個背向O點的直線運動。
由于本發(fā)明實現(xiàn)無回轉(zhuǎn)直線運動方式完成蝶瓣與閥座密封面的接合和脫離，而且動程可調(diào)，所以根據(jù)使用條件可采用多種密封結(jié)構(gòu)形式。圖7中與閥體6固定的密封體602是一個開縫的管狀密封圈，閥瓣3上的密封面為錐面或球面，閥瓣3下壓時與密封體602之間為彈性硬密封。圖8中閥體6上的密封體由剛性保險密封圈603和橡膠密封圈604組成，壓板605用于固定橡膠密封圈604，閥瓣3的密封面為錐面，密封時橡膠密封圈604為主密封，剛性密封圈603為輔助密封，這是一種軟硬雙重保險密封形式。圖9中閥體6上的密封體606為剛性密封圈，密封面為錐面，在閥瓣3的錐面密封面上設(shè)有層疊板密封圈301，壓板302將層疊板密封圈301固定于閥瓣3上，層疊板密封圈301作為易損件可更換使用。
驅(qū)動機構(gòu)1的另一種結(jié)構(gòu)形式是雙槽輪單鎖定機構(gòu)，如圖10所示。與中心軸201固連的外槽輪121上設(shè)有兩條成90°夾角的徑向槽122和123，與上套軸203固連的外槽輪124只需一個工作徑向槽125，盤式轉(zhuǎn)臂126上設(shè)有三個柱銷127、128、129，柱銷127、128向上設(shè)置，分別用于對徑向槽122、123的嚙合，柱銷129向下設(shè)置，用于對徑向槽125的驅(qū)動嚙合，其中柱銷128和129同位設(shè)置。轉(zhuǎn)臂126上的下凸定位盤130用于外槽輪124的鎖定。工作時柱銷128和129同步驅(qū)動外槽輪121和124，使閥瓣繞雙軸的中心線回轉(zhuǎn)，到達閉合位置時下凸定位盤130將外槽輪124鎖定，柱銷127繼續(xù)驅(qū)動外槽輪121，使閥瓣運動機構(gòu)成為正弦機構(gòu)，如圖5所示，本實施例中雙軸同時對閥瓣實現(xiàn)回轉(zhuǎn)驅(qū)動，所以閥瓣抗沖擊性能較好。
還可以采用動力性能較好的槽輪-齒輪復(fù)合機構(gòu)實現(xiàn)雙軸分驅(qū)動。圖11和圖12所示實施例是分鎖定方式，轉(zhuǎn)臂141上設(shè)有對中心軸槽輪142鎖定的上定位盤143和對套軸槽輪144鎖定下定位盤145，上柱銷146設(shè)在上行星輪147上，下柱鎖148設(shè)在下行星輪149上，兩個行星輪147、149與同一齒圈150嚙合，并架持在轉(zhuǎn)臂141上，轉(zhuǎn)臂141的軸支承在機架(未畫出)上，機架與齒圈150固連。本實施例機構(gòu)運動狀況如圖1所提供的實施例。
圖13中和圖14所示實施例中采用了一個雙銷齒輪-槽輪機構(gòu)。中心軸槽輪161有兩個徑向槽162和163，成90°夾角，套軸槽輪164只需一個徑向槽165，轉(zhuǎn)臂166與兩個上行星輪167、168和一個下行星輪173連接，行星輪167、168上分別設(shè)柱銷169、170，轉(zhuǎn)臂166的下部設(shè)有定位盤172，下行星輪173、下柱銷174與上行星輪168、上柱銷170同位設(shè)置，各行星輪167、168和173均與齒圈175嚙合。當下柱銷174和上柱銷170分別與徑向槽165和163嚙合時，套軸203和中心軸201同步回轉(zhuǎn)。當上柱銷169與徑向槽162嚙合時，套軸槽輪164為定位盤172鎖定。兩個上行星輪167和168的軸線夾角設(shè)計除保證槽輪164和161的運動條件外，還需考慮行星輪167和168對齒圈175的齒輪嚙合條件。本實施例中機構(gòu)運動狀況與圖10所示實施例的情況基本相同。
權(quán)利要求
1.一種分動式蝶閥，其特征是所述蝶閥的閥桿為套軸式雙軸，其中心軸為曲軸或偏心軸，偏心部分軸頸與閥瓣支架為滑塊連接機構(gòu)，設(shè)在該支架上的滑槽平面與閥瓣的密封平面平行，其套軸與中心軸套合滑動配合，與閥瓣支架為滑塊連接機構(gòu)，設(shè)在該支架上的滑槽平面與閥瓣密封面垂直，套軸上的滑動平面與套軸固定設(shè)置，一個對上述中心軸和套軸驅(qū)動和回轉(zhuǎn)定位的分驅(qū)動機構(gòu)，其輸出端分別與中心軸和套軸固定連接，其輸入端與閥門原動力機構(gòu)連接，該分驅(qū)動機構(gòu)使套軸和中心軸處于兩種運動狀態(tài)，第一種狀態(tài)是套軸作±90°回轉(zhuǎn)，此時中心軸相對閥體或相對套軸鎖定，第二種狀態(tài)是套軸在閥瓣閉合工位相對閥體鎖定，使閥瓣雙滑塊運動機構(gòu)成為正弦機構(gòu)。
2.按權(quán)利要求1所述的分動式蝶閥，其特征是所述分驅(qū)動機構(gòu)為槽輪機構(gòu)，包括兩個單銷外槽輪機構(gòu)，兩個槽輪分別與中心軸和套軸固連，兩個單銷轉(zhuǎn)臂同軸固定設(shè)置，并均設(shè)有相應(yīng)的定位盤，兩個柱銷成一個夾角，使其中任一個外槽輪回轉(zhuǎn)時，另一個外槽輪為定位盤鎖定，所述轉(zhuǎn)臂軸與閥門原動力機構(gòu)連接。
3.按權(quán)利要求1所述的分動式蝶閥，其特征是所述分驅(qū)動機構(gòu)為槽輪機構(gòu)，包括一個單銷外槽輪機構(gòu)和一個雙銷外槽輪機構(gòu)，所述單銷外槽輪機構(gòu)的槽輪與套軸固連，轉(zhuǎn)臂上設(shè)有相應(yīng)的定位盤，所述雙銷槽輪機構(gòu)的槽輪與中心軸固連，其轉(zhuǎn)臂與所述單銷槽輪的轉(zhuǎn)臂固定設(shè)置，其中一個柱銷與單銷槽輪機構(gòu)的柱銷同位設(shè)置，當它們處于驅(qū)動工作狀態(tài)時使套軸與中心軸相對鎖定，另一個柱銷處于脫離狀態(tài);當上述兩個同位柱銷處于脫離狀態(tài)而另一個柱銷處于驅(qū)動狀態(tài)時，套軸槽為定位盤鎖定，所述轉(zhuǎn)臂軸與閥門原動力機構(gòu)連接。
4.按權(quán)利要求1所述的分動式蝶閥，其特征是所述分驅(qū)動機構(gòu)為齒輪-槽輪機構(gòu)，包括兩個單銷齒輪-槽輪機構(gòu)，兩個外槽輪分別與中心軸、套軸固連，它們的轉(zhuǎn)臂同軸固連并均設(shè)有定位盤，兩個轉(zhuǎn)臂柱銷成一夾角，使一個槽輪作工作回轉(zhuǎn)時，另一個槽輪為其定位盤鎖定，轉(zhuǎn)臂軸與閥門原動力機構(gòu)連接，兩機構(gòu)的內(nèi)齒圈與閥體固連。
5.按權(quán)利要求1所述的分動式蝶閥，其特征是所述分驅(qū)動機構(gòu)為齒輪-槽輪機構(gòu)，包括一個單銷齒輪-槽輪機構(gòu)和一個雙銷齒輪-槽輪機構(gòu)，雙銷齒輪-槽輪機構(gòu)的槽輪與中心輪固連，其中一個柱銷與單銷齒輪-槽輪機構(gòu)的柱銷同位設(shè)置，單銷齒輪-槽輪機構(gòu)的槽輪與套軸固連，其轉(zhuǎn)臂上設(shè)有定位盤，上述兩機構(gòu)的轉(zhuǎn)臂同軸固連并與閥門原動力機構(gòu)連接，當上述兩個同位柱銷處于驅(qū)動狀態(tài)時，中心軸和套軸相對鎖定，當另一個柱銷處于驅(qū)動狀態(tài)時套軸槽輪為定位盤鎖定，兩機構(gòu)的齒圈與閥體固連。
6.按權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的分動式蝶閥，其特征是所述蝶閥的密封結(jié)構(gòu)為彈性硬密封，一個開縫的金屬管狀截面的密封圈設(shè)置在閥體上，作為密封體。
7.按權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的分動式蝶閥，其特征是所述蝶閥閥體上的密封體由剛性保險密封圈和橡膠密封圈疊裝組成，其中橡膠密封圈為主密封體。
8.按權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的分動式蝶閥，其特征是所述蝶閥的密封結(jié)構(gòu)為錐塞形式，在閥瓣或閥體其中之一的密封體上設(shè)有層疊板密封圈。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種分動式蝶閥，采用套軸式雙軸分驅(qū)動機構(gòu)，中心軸為偏心軸，兩軸以雙滑塊機構(gòu)形式與閥瓣連接，其中套軸上的滑動平面與套軸為固定設(shè)置，一個對中心軸、套軸的回轉(zhuǎn)和鎖定實現(xiàn)分驅(qū)動的機構(gòu)，可采用槽輪機構(gòu)或帶槽輪的復(fù)合機構(gòu)，上述機構(gòu)使閥瓣在閉合工位時作無回轉(zhuǎn)直線運動。這種蝶閥具有較寬的耐壓、耐高溫、耐高粉塵使用領(lǐng)域。
文檔編號F16K1/22GK1059196SQ9110244
公開日1992年3月4日 申請日期1991年4月16日 優(yōu)先權(quán)日1991年4月16日
發(fā)明者張鳳鳴, 魏明義, 康福義, 張文忠 申請人:石家莊市閥門三廠