[发明专利]一种实现阀门平稳关闭的凸轮机构运动轨迹设计方法

说明书

本发明属于铀浓缩领域的六氟化铀系统，涉及一种实现阀门平稳关闭的凸轮机构运动轨迹设计方法。凸轮机构运动轨迹包括斜直线、阿基米德螺线以及二者之间的过渡段。本发明技术方案通过合理设置凸轮运动轨迹的压力角、阿基米德螺线升角高度、阀门关闭时阀芯在轨迹中的位置，实现了阀门的平稳关闭及可靠密封。安装该凸轮机构运动轨迹的转筒真空阀门已通过了多种方位的共1500次阀门启闭动作试验，满足系统应用要求。

技术领域

本发明属于铀浓缩领域的六氟化铀系统，涉及一种转筒真空阀门中实现阀门平稳关闭的凸轮机构运动轨迹设计方法。

背景技术

转筒真空阀门是铀浓缩系统中的重要设备。此类阀门关闭动作的特点是驱动机构带动阀芯组件旋转90°后停止旋转，再推动阀芯组件中的封闭盘直行至阀口，实现阀门关闭同时达到通道密封。凸轮机构的作用是设定阀芯组件运动轨迹，使阀芯组件在驱动机构的带动下由旋转运动变为直线运动，并在规定的时间内实现平稳关闭，达到有效密封。

凸轮机构是利用过渡斜直线及阿基米德螺线组成的轨迹将旋转运动变为直线运动。现有小口径阀门阀芯组件的实际运行轨迹是驱动机构带动阀芯组件中的杠杆运动到斜直线和阿基米德螺线的过渡线位置，阀门即实现关闭，这种情况并没有充分发挥阿基米德螺线的作用。对于小口径转筒真空阀门，由于阀芯质量较轻，冲击力较小，影响并不明显，但随着阀门口径的增大，阀芯质量增大，冲击力也随之增加，阀门关闭的平稳性将受到严重影响，并引起阀门通道泄漏。

因此，亟需研制一种平缓的凸轮机构运动轨迹设计方法以解决上述问题，保证阀门在规定的时间里关闭平稳、通道密封有效。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种平缓的凸轮机构运动轨迹设计方法，通过合理设定阀门关闭位置处合适的轨迹位置，确定驱动机构中主轴的旋转角度，以保证阀门在规定的时间里关闭平稳，通道密封有效。

为了实现这一目的，本发明采取的技术方案是：

一种实现阀门平稳关闭的凸轮机构运动轨迹设计方法，凸轮机构运动轨迹包括斜直线、阿基米德螺线以及二者之间的过渡段，按照如下方法进行设计：

(1)基本设定

阀芯组件从完全打开状态旋转90°后停止旋转，再推动阀芯组件中的封闭盘进行直线运动至阀口，实现阀门关闭和通道密封；

阀芯组件从完全关闭状态推动阀芯组件中的封闭盘进行直线运动至离开阀口，然后阀芯组件再旋转90°，实现阀门开启；

(2)阀芯组件从完全打开状态到阀门关闭状态过程中的轨迹设计如下：

设定阀门的主轴从完全打开位置顺时针旋转135°时阀门关闭并达到密封；

(2.1)阀门的主轴沿顺时针方向从0°旋转到90°的过程中，阀芯组件进行旋转运动，阀芯通道由介质流通方向旋转到介质截断方向，封闭盘对准阀口；

(2.2)阀门的主轴沿顺时针方向从90°旋转到112.5°的过程中，阀芯组件进行直线运动，杠杆在斜直线及斜直线与阿基米德螺线之间的过渡线位置上运动，阀芯组件中的封闭盘进行直线运动；

斜直线是凸轮轨迹中的一条与水平方向直线成40°角的直线，其起始位置是阀芯组件中杠杆运动的起点；

(2.3)阀门的主轴沿顺时针方向从112.5°旋转到135°的过程中，阀芯沿阿基米德螺旋线轨迹进行直线运动，杠杆在阿基米德螺线上运动，阀芯组件中的封闭盘进行直线运动；

(3)阀芯组件从完全关闭状态到阀门打开状态过程中的轨迹设计与上述步骤(2)中的轨迹设计相反。