[发明专利]超高真空蝶阀及其启闭方法

权利要求书

1.一种超高真空蝶阀，该装置主要由手轮、阀体、蝶门以及在阀体和碟门之间起传动连接的阀杆组成，其特征在于该装置还包括：滚珠螺母副、波纹管组件(6)、密封圈和销轴(15)，这些零部件依托在阀体(19)的不同部位，相互连接和联系，组合成一台完整的超高真空蝶阀，其中：

一手轮(2)与阀杆(8)的小端通过推力轴承A(1)和推力轴承B(3)连接在一起，在作轴向直线运动的阀杆(8)上套设有与滚珠螺母副作固定密封连接的波纹管组件(6)，波纹管组件(6)与阀杆(8)作固定密封配合，阀杆(8)上设有复合轨迹螺旋通孔(30)；

一阀杆(8)穿过波纹管组件(6)，并露出一段小端圆柱体，在波纹管组件(6)的小端内孔与阀杆(8)小端圆柱体之间安装有一组波纹管小端密封圈(5)，在波纹管组件(6)的大端安装有波纹管大端密封圈(7)，波纹管组件(6)的大端与波纹管大端密封圈(7)一起被压紧在钢球护架(9)的内孔底端平面上，小端静密封和大端静密封之间通过波纹管组件(6)紧密地连接在一起；阀杆(8)轴向移动时，阀杆(8)的小端连同波纹管组件(6)的小端一起对波纹管进行压缩或拉伸，所述小端静密封和大端静密封与波纹管动密封组合为动静密封相结合的结构；

一蝶门(14)的左端配有一个球头转轴(16)，通过球头转轴(16)与阀体(19)的一个圆孔配合连接，为球型支撑结构，蝶门(14)的另一端是两个固定的轴承座，在轴承座上装有向心轴承A(13)和向心轴承B(17)，蝶门密封圈(18)通过蝶门(14)安装在阀体(19)内；

一圆柱滚动体销轴(15)的两端限位于蝶门(14)上两个固定轴承座上，外侧通过向心轴承A(13)和向心轴承B(17)支撑在轴承座上，销轴(15)穿过阀杆(8)的复合轨迹螺旋通孔(30)，销轴(15)的柱面与复合轨迹螺旋通孔(30)的两侧螺旋面始终相切，且为线性相切，销轴(15)柱面上的母线为相切线，形成柱面支撑结构，并与阀杆(8)相连接。

2.根据权利要求1所述的超高真空蝶阀，其特征在于所述的滚珠螺母副由钢球护架(9)和钢球(10)、钢球内圈(4)和手轮(2)组装旋合而成，圆柱体结构的钢球护架(9)，在沿其圆柱体的圆周上加工一周圆孔，圆孔内放置钢球(10)，这些孔分布在一个螺旋节距上，由钢球(10)组成的螺旋凸节，其法平面的牙形为钢球(10)的半圆，钢球护架(9)的内孔中装有钢球内圈(4)；圆柱筒体结构的手轮(2)，其内孔柱面上加工成圆弧形螺旋槽，该圆弧形螺旋槽的螺旋节距与钢球护架(9)上由钢球(10)组成的螺旋凸节为相互匹配结构，其法平面的牙形也是钢球(10)的半圆；滚珠螺母副的左端与平键(20)相连接，并通过滚针轴承(11)和限位档圈(12)与阀体(19)相连接。

3.根据权利要求1所述的超高真空蝶阀，其特征在于：所述的复合轨迹螺旋通孔(30)的各段分别由关门自锁状态(31)、关门自锁阶段(32)、偏转运动阶段(33)、旋转运动阶段(34)、开门自锁状态(35)和开门自锁阶段(36)位置组成，各位置由蝶门(14)与阀体密封面(43)之间产生不同夹角形成轨迹线(42)，复合轨迹螺旋通孔(30)的法向截面中心线始终正交于阀杆(8)的轴心线；阀杆(8)向X正方向作直线位移运动，销轴(15)从相位角0°状态旋转为90°状态，带动蝶门(14)绕阀杆(8)的轴心线旋转了90°，为蝶门(14)的关门方向的旋转运动；阀杆(8)向X负方向作直线位移运动，为蝶门(14)开门方向的旋转运动。

4.一种权利要求1、2或3所述的超高真空蝶阀的启闭方法，包括直线运动和单一的旋转运动，其特征在于：该方法将滚珠螺母副结构作为传动类型，利用波纹管和密封圈的动静密封相组合的密封结构形式，通过一个复合轨迹螺旋通孔(30)的阀杆(8)结构和蝶门(14)的密封无摩擦运动，使蝶门密封圈(18)先离开阀体(19)，再让蝶门(14)发生旋转运动，分解蝶门运动为偏转运动加旋转运动两个主要运动阶段，当阀杆(8)作轴向直线运动时，销轴(15)穿过阀杆(8)沿着复合轨迹螺旋通孔(30)作各种运动，从而带动蝶门(14)完成关门状态的自锁、偏转运动、旋转运动和开门状态的自锁各阶段的复合动作，该方法的具体工作步骤如下：

步骤1、关门自锁状态(31)

蝶门(14)关门偏转运动的销轴终了位置(64)就是关门自锁阶段(32)的开始位置，其销轴(15)处于斜面通孔和腰形通孔的临界位置，此时，要始终保持蝶门(14)关门的状态不变，销轴(15)必须置于腰形通孔中，阀杆(8)必须继关门偏转运动终了之后，继续往左移动，完成关门自锁阶段(32)之后，销轴(15)才到达关门自锁位置(64)，蝶门也才处于关门自锁状态(31)；

步骤2、关门自锁阶段(32)

阀杆(8)向左轴向位移时，销轴(15)从关门偏转运动的销轴终了位置(64)到关门自锁状态(31)的阶段；

步骤3、偏转运动阶段(33)

当销轴(15)沿轨迹线(42)发生偏转运动后，蝶门(14)与阀体密封面(43)产生一个偏转角α，蝶门密封圈(18)离开了阀体密封面(43)，产生蝶门密封圈高点偏移量S1(44)和蝶门密封圈低点偏移量S2(45)，如果偏转角α越大，蝶门密封圈高点偏移量S1(44)和蝶门密封圈低点偏移量S2(45)的值越大，反之则蝶门密封圈高点偏移量S1(44)和蝶门密封圈低点偏移量S2(45)越小；

步骤4、旋转运动阶段(34)

开门偏转运动的终了状态为开门旋转运动的开始状态，此时蝶门(14)与阀体(19)通道垂直，当蝶门(14)连续地绕阀杆(8)的轴线旋转90°角度后，完成蝶门(14)开启阶段发生的旋转运动；

开门旋转运动的销轴终了位置(60)为关门旋转运动阶段(34)的开始状态，此时蝶门(14)与阀体(19)通道平行，当蝶门(14)连续地绕阀杆(8)的轴线旋转90°角度后，完成蝶门(14)关闭阶段发生的旋转运动；

步骤5、开门自锁状态(35)

蝶门(14)开门旋转运动的终了之后就开始自锁，其销轴(15)处于螺旋通孔的腰形通孔相交的临界位置，此时，要始终保持蝶门(14)开门状态不变，销轴(15)必须置于腰形通孔中，阀杆(8)必须继开门旋转运动终了之后，继续往右移动，发生一段位移后，销轴(15)到达开门自锁位置；

步骤6、开门自锁阶段(36)

阀杆(8)向右位移时，销轴(15)从开门旋转运动的销轴终了位置(60)到开门自锁状态(35)的阶段。