三偏心蝶阀密封面的自动堆焊设备.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201921917703.5 (22)申请日 2019.11.08 (73)专利权人 无锡凯尔克仪表阀门有限公司 地址 214115 江苏省无锡市新区鸿山德育 路6号 (72)发明人 嵇茂山胡惠荣王勇星 (74)专利代理机构 无锡盛阳专利商标事务所 (普通合伙) 32227 代理人 张宁张欢 (51)Int.Cl. B23K 10/02(2006.01) (54)实用新型名称 一种三偏心蝶阀密封面的自动堆焊设备 (57)摘要 本实用新型提供了一种三偏心蝶阀密封面 的自动堆焊设备，。

2、 其能解决现有三偏心蝶阀的密 封面堆焊多是采用手工堆焊， 堆焊效率低下， 浪 费合金材料， 还会降低车加工密封面时的效率的 问题。 其包括等离子堆焊机、 旋转工作台、 焊接模 具和PLC控制器； 旋转工作台包括底座和工作台， 工作台可自转和纵向翻转； 焊接模具包括斜模， 斜模的顶面与底面之间的夹角等于三偏心蝶阀 的阀体密封面的密封椎体轴线与阀体流道轴线 之间的夹角或者等于密封环密封面的密封椎体 轴线与密封环内孔轴线之间的夹角； 斜模固定安 装在工作台上， 三偏心蝶阀的阀体和阀板密封环 可分别固装在斜模的顶面上， 且密封椎体轴线与 工作台的中心轴线重合。 权利要求书2页 说明书5页 附图10页 。

3、CN 210878062 U 2020.06.30 CN 210878062 U 1.一种三偏心蝶阀密封面的自动堆焊设备， 其特征在于： 其包括等离子堆焊机、 旋转工 作台、 焊接模具和PLC控制器； 所述等离子堆焊机的焊枪呈横向设置并可沿横向和纵向移动； 所述旋转工作台设置于 所述等离子堆焊机的焊枪一侧， 所述旋转工作台包括底座和工作台， 所述工作台通过支撑 架活动安装于所述底座上， 所述底座上安装有用于驱动所述工作台纵向翻转的翻转驱动机 构， 所述支撑架上安装有用于驱动所述工作台绕自身的中心轴线旋转的旋转驱动机构， 所 述翻转驱动机构、 所述旋转驱动机构和所述等离子堆焊机分别与所述PLC控。

4、制器电控连接； 所述焊接模具包括斜模， 所述斜模的顶面与底面之间的夹角等于三偏心蝶阀的阀体密 封面的密封椎体轴线与阀体流道轴线之间的夹角或者等于密封环密封面的密封椎体轴线 与密封环内孔轴线之间的夹角； 所述斜模固定安装在所述工作台上， 三偏心蝶阀的阀体和 阀板密封环可分别固装在所述斜模的顶面上， 且所述密封椎体轴线与所述工作台的中心轴 线重合。 2.根据权利要求1所述的一种三偏心蝶阀密封面的自动堆焊设备， 其特征在于： 所述底 座包括两个对称设置的纵向侧板以及连接两个所述纵向侧板的水平支撑板， 所述支撑架位 于所述水平支撑板上方， 所述支撑架的两侧分别设有水平轴一， 两个水平轴一分别通过轴 承。

5、与两个所述纵向侧板的上部前侧转动连接， 所述工作台设置于所述底座的上方并安装在 所述支撑架的顶板顶面上。 3.根据权利要求2所述的一种三偏心蝶阀密封面的自动堆焊设备， 其特征在于： 所述翻 转驱动机构包括与所述PLC控制器电控连接的伺服电机一， 所述伺服电机一安装于所述水 平支撑板上， 所述伺服电机一的输出轴上固装有齿轮一， 两个所述纵向侧板之间还转动安 装有水平轴二， 所述水平轴二上分别固装有齿轮二和齿轮三， 两个所述水平轴一上分别固 装有角度调整齿盘， 所述齿轮一与所述齿轮二啮合， 所述齿轮三与其中一个所述角度调整 齿盘啮合。 4.根据权利要求1所述的一种三偏心蝶阀密封面的自动堆焊设备， 。

6、其特征在于： 所述旋 转驱动机构包括与所述PLC控制器电控连接的伺服电机二， 所述伺服电机二安装在所述支 撑架的顶板底面上， 所述伺服电机二的输出轴向上穿过所述支撑架的顶板后固装有齿轮 四， 所述伺服电机二的输出轴与所述顶板转动连接， 所述工作台与所述支撑架的顶板通过 平面轴承转动连接， 所述工作台的底部设有与所述齿轮四啮合的齿轮五。 5.根据权利要求1所述的一种三偏心蝶阀密封面的自动堆焊设备， 其特征在于： 所述焊 接模具还包括阀体高度调整模具， 所述斜模的顶面上加工有键槽一， 所述阀体高度调整模 具的底面上加工有与所述键槽一正对的键槽二， 所述阀体高度调整模具通过插装于所述键 槽一和所述键。

7、槽二内的插键固定安装于所述斜模的顶面上； 所述阀体通过螺栓固定安装在 所述阀体高度调整模具上， 所述阀体流道轴线与所述键槽一的中心线重合； 所述阀体高度 调整模具的高度与所述阀体的中心高度之和等于所述键槽一的中心线和所述斜模旋转中 心线的交点至所述斜模顶面的高度。 6.根据权利要求5所述的一种三偏心蝶阀密封面的自动堆焊设备， 其特征在于： 所述焊 接模具还包括密封环高度调整模具， 所述密封环高度调整模具的底面上加工有与所述键槽 一正对的键槽三， 所述密封环高度调整模具通过插装于所述键槽一和所述键槽三内的插键 固定安装于所述斜模的顶面上； 所述密封环高度调整模具的顶面外周上加工有密封环安装 权利。

8、要求书 1/2 页 2 CN 210878062 U 2 槽， 所述阀板密封环安装于所述密封环安装槽内并通过压环压紧于所述密封环高度调整模 具上， 所述密封环内孔轴线与所述键槽一的中心线重合； 所述密封环高度调整模具的高度 等于所述键槽一的中心线和所述斜模旋转中心线的交点至所述斜模顶面的高度与三偏心 蝶阀的阀板中心至所述密封环密封面的高度之和。 权利要求书 2/2 页 3 CN 210878062 U 3 一种三偏心蝶阀密封面的自动堆焊设备 技术领域 0001 本实用新型涉及阀门加工设备领域， 具体为一种三偏心蝶阀密封面的自动堆焊设 备。 背景技术 0002 三偏心蝶阀是一种常见的阀门类型， 。

9、其广泛应用于石油、 化工、 天然气、 电力、 冶 金、 制药、 建筑、 供水等行业。 三偏心蝶阀的主要密封部件为阀体11和阀板密封环12， 阀板密 封环12安装在阀板上， 阀体11的内壁面和阀板密封环12的外壁面上分别加工有阀体密封面 13和密封环密封面14， 两个密封面上需要堆焊司太立合金， 阀门工作时， 阀板带动阀板密封 环转动， 使密封环密封面挤压阀体密封面， 实现密封。 0003 三偏心蝶阀的两个密封面并不是普通的圆柱面， 如图1和图2所示， 如果把密封面 的线延伸， 可得到一个密封椎体10， 15为密封椎体轴线， 密封面实际是在该密封椎体上截取 的一个椭圆斜锥面， 密封面一圈如果分为。

10、360度， 那么密封面每一度的角度 都是不一样的， 加上椭圆结构， 所以常规的等离子堆焊机无法堆焊三偏心蝶阀的密封面 （注： 常规的等离子 堆焊机只适用于堆焊圆柱面） 。 目前三偏心蝶阀的密封面堆焊多是采用手工堆焊， 手工堆焊 效率很低， 例如手工堆焊一台350A阀体密封面要2个小时， 而且手工堆焊出的密封面表面不 平整， 不仅浪费合金材料， 而且还会降低堆焊后车加工密封面时的效率。 发明内容 0004 针对现有三偏心蝶阀的密封面堆焊多是采用手工堆焊， 堆焊效率低下， 浪费合金 材料， 还会降低车加工密封面时的效率的技术问题， 本实用新型提供了一种三偏心蝶阀密 封面的自动堆焊设备， 其能实现三。

11、偏心蝶阀密封面的自动堆焊， 堆焊效率高， 合金材料用量 可控， 车加工效率高。 0005 其技术方案是这样的： 一种三偏心蝶阀密封面的自动堆焊设备， 其特征在于： 其包 括等离子堆焊机、 旋转工作台、 焊接模具和PLC控制器； 0006 所述等离子堆焊机的焊枪呈横向设置并可沿横向和纵向移动； 所述旋转工作台设 置于所述等离子堆焊机的焊枪一侧， 所述旋转工作台包括底座和工作台， 所述工作台通过 支撑架活动安装于所述底座上， 所述底座上安装有用于驱动所述工作台纵向翻转的翻转驱 动机构， 所述支撑架上安装有用于驱动所述工作台绕自身的中心轴线旋转的旋转驱动机 构， 所述翻转驱动机构、 所述旋转驱动机构。

12、和所述等离子堆焊机分别与所述PLC控制器电控 连接； 0007 所述焊接模具包括斜模， 所述斜模的顶面与底面之间的夹角等于三偏心蝶阀的阀 体密封面的密封椎体轴线与阀体流道轴线之间的夹角或者等于密封环密封面的密封椎体 轴线与密封环内孔轴线之间的夹角； 所述斜模固定安装在所述工作台上， 三偏心蝶阀的阀 体和阀板密封环可分别固装在所述斜模的顶面上， 且所述密封椎体轴线与所述工作台的中 心轴线重合。 说明书 1/5 页 4 CN 210878062 U 4 0008 其进一步特征在于： 0009 所述底座包括两个对称设置的纵向侧板以及连接两个所述纵向侧板的水平支撑 板， 所述支撑架位于所述水平支撑板上。

13、方， 所述支撑架的两侧分别设有水平轴一， 两个水平 轴一分别通过轴承与两个所述纵向侧板的上部前侧转动连接， 所述工作台设置于所述底座 的上方并安装在所述支撑架的顶板顶面上。 0010 所述翻转驱动机构包括与所述PLC控制器电控连接的伺服电机一， 所述伺服电机 一安装于所述水平支撑板上， 所述伺服电机一的输出轴上固装有齿轮一， 两个所述纵向侧 板之间还转动安装有水平轴二， 所述水平轴二上分别固装有齿轮二和齿轮三， 两个所述水 平轴一上分别固装有角度调整齿盘， 所述齿轮一与所述齿轮二啮合， 所述齿轮三与其中一 个所述角度调整齿盘啮合。 0011 所述旋转驱动机构包括与所述PLC控制器电控连接的伺服。

14、电机二， 所述伺服电机 二安装在所述支撑架的顶板底面上， 所述伺服电机二的输出轴向上穿过所述支撑架的顶板 后固装有齿轮四， 所述伺服电机二的输出轴与所述顶板转动连接， 所述工作台与所述支撑 架的顶板通过平面轴承转动连接， 所述工作台的底部设有与所述齿轮四啮合的齿轮五。 0012 所述焊接模具还包括阀体高度调整模具， 所述斜模的顶面上加工有键槽一， 所述 阀体高度调整模具的底面上加工有与所述键槽一正对的键槽二， 所述阀体高度调整模具通 过插装于所述键槽一和所述键槽二内的插键固定安装于所述斜模的顶面上； 所述阀体通过 螺栓固定安装在所述阀体高度调整模具上， 所述阀体流道轴线与所述键槽一的中心线重 。

15、合； 所述阀体高度调整模具的高度与所述阀体的中心高度之和等于所述键槽一的中心线和 所述斜模旋转中心线的交点至所述斜模顶面的高度。 0013 所述焊接模具还包括密封环高度调整模具， 所述密封环高度调整模具的底面上加 工有与所述键槽一正对的键槽三， 所述密封环高度调整模具通过插装于所述键槽一和所述 键槽三内的插键固定安装于所述斜模的顶面上； 所述密封环高度调整模具的顶面外周上加 工有密封环安装槽， 所述阀板密封环安装于所述密封环安装槽内并通过压环压紧于所述密 封环高度调整模具上， 所述密封环内孔轴线与所述键槽一的中心线重合； 所述密封环高度 调整模具的高度等于所述键槽一的中心线和所述斜模旋转中心线。

16、的交点至所述斜模顶面 的高度与三偏心蝶阀的阀板中心至所述密封环密封面的高度之和。 0014 本实用新型的有益效果是： 0015 本实用新型的三偏心蝶阀密封面的自动堆焊设备， 通过设置旋转工作台和焊接模 具， 配合常规的等离子堆焊机， 即可实现三偏心蝶阀密封面的自动堆焊， 具体为， 旋转工作 台的工作台可以自转和纵向翻转， 焊接模具固定在工作台上， 三偏心蝶阀的阀体或阀板密 封环固定在焊接模具的斜模上， 斜模的特殊角度设计可使斜模安装在工作台上后， 阀体或 阀板密封环的密封椎体轴线能够与所述工作台的中心轴线重合， 从而焊接前， 只需将工作 台纵向翻转到特定位置， 即让工作台与竖直方向的夹角等于斜。

17、模的顶面与底面之间的夹 角， 再驱动工作台自转， 即可使阀体密封面或密封环密封面在转动过程中始终有一侧呈水 平， 然后即可使用常规的等离子堆焊机在呈水平一侧的阀体密封面或密封环密封面上对焊 硬质合金层， 实现三偏心蝶阀密封面的自动堆焊， 大大提高堆焊效率和堆焊表面质量， 以 350A阀体密封面堆焊为例， 自动堆焊只需45分钟， 与手工堆焊需要2小时相比， 效率大大提 升， 并且堆焊后表面平整， 可节约后续车加工时间， 同时合金材料用料可控； 对于不同型号 说明书 2/5 页 5 CN 210878062 U 5 的阀体和阀板密封环， 只需更换相应的焊接模具即可， 从而本设备可适用于各种不同型号。

18、 的三偏心蝶阀密封面的堆焊。 附图说明 0016 图1为三偏心蝶阀的阀体结构示意图； 0017 图2为三偏心蝶阀的阀板密封环结构示意图； 0018 图3为堆焊阀体密封面时本实用新型的自动堆焊设备的主视示意图； 0019 图4为堆焊密封环密封面时本实用新型的自动堆焊设备的主视示意图； 0020 图5为旋转工作台的主视图； 0021 图6为沿图5中A-A线的剖视图； 0022 图7为旋转工作台的沿一个方向的整体结构示意图； 0023 图8为旋转工作台的沿另一个方向的整体结构示意图； 0024 图9为阀体与焊接模具的安装示意图； 0025 图10为阀板密封环与焊接模具的安装示意图； 0026 图11。

19、为密封环高度调整模具的设计原理图。 0027 附图标记： 1-等离子堆焊机； 2-旋转工作台； 3-焊接模具； 4-PLC控制器； 5-焊枪； 6- 底座； 7-工作台； 8-支撑架； 9-斜模； 10-密封椎体； 11-阀体； 12-阀板密封环； 13-阀体密封 面； 14-密封环密封面； 15-密封椎体轴线； 16-阀体流道轴线； 17-密封环内孔轴线； 18-焊机； 19-装粉器； 20-送粉管； 21-焊接手臂； 22-伺服电机； 23-上升电机； 24-立柱； 25-纵向侧板； 26-水平支撑板； 27-水平轴一； 28-伺服电机一； 29-齿轮一； 30-水平轴二； 31-齿轮二；。

20、 32-齿 轮三； 33-角度调整齿盘； 34-伺服电机二； 35-齿轮四； 36-平面轴承； 37-齿轮五； 38-阀体高 度调整模具； 39-键槽一； 40-键槽二； 41-键槽一的中心线； 42-斜模旋转中心线； 43-密封环 高度调整模具； 44-键槽三； 45-压环； 46-阀板。 具体实施方式 0028 见图3至图11， 本实用新型的一种三偏心蝶阀密封面的自动堆焊设备， 其包括等离 子堆焊机1、 旋转工作台2、 焊接模具3和PLC控制器4； 等离子堆焊机1的焊枪5呈横向设置并 可沿横向和纵向移动； 旋转工作台2设置于等离子堆焊机1的焊枪5一侧， 旋转工作台2包括 底座6和工作台7，。

21、 工作台7通过支撑架8活动安装于底座6上， 底座6上安装有用于驱动工作 台7纵向翻转的翻转驱动机构， 支撑架8上安装有用于驱动工作台7绕自身的中心轴线B旋转 的旋转驱动机构， 翻转驱动机构、 旋转驱动机构和等离子堆焊机1分别与PLC控制器4电控连 接； 焊接模具3包括斜模9， 斜模9的顶面与底面之间的夹角 等于三偏心蝶阀的阀体密封面 13的密封椎体轴线15与阀体流道轴线16之间的夹角或者等于密封环密封面14的密封椎 体轴线15与密封环内孔轴线17之间的夹角 ； 斜模9固定安装在工作台7上， 三偏心蝶阀的阀 体11和阀板密封环12可分别固装在斜模9的顶面上， 且密封椎体轴线15与工作台7的中心轴。

22、 线B重合。 0029 等离子堆焊机为外购的常规等离子堆焊机， 例如上海中洲特种合金材料股份有限 公司生产的shield weldi自动等离子堆焊机， 图3中， 18为等离子堆焊机的焊机、 19为装粉 器， 20为送粉管， 21为焊接手臂， 焊枪5安装在焊接手臂21一端， 由伺服电机22驱动实现横向 说明书 3/5 页 6 CN 210878062 U 6 移动， 焊接手臂21可由上升电机23驱动沿立柱24上下移动， 从而调节焊枪5的高度。 焊接前， 根据待焊接的阀体11或阀板密封环12选择相应的斜模9， 将斜模9和阀体11或阀板密封环12 固定在工作台7上， 翻转驱动机构驱动工作台7翻转， 。

23、让工作台7与竖直方向的夹角 等于斜 模9的顶面与底面之间的夹角 ， 然后停止翻转， 如图3和图4所示， 此时， 图3中阀体密封面13 的下方一侧呈水平， 图4中密封环密封面14的上方一侧呈水平， 然后调节焊枪5高度， 使其位 于呈水平的密封面上方， 最后旋转驱动机构控制工作台7自转， 焊枪5高度保持不变， 伺服电 机22在PLC控制器4控制下驱动焊枪5横向移动， 在密封面上堆焊硬质合金层。 0030 见图5和图7， 底座6包括两个对称设置的纵向侧板25以及连接两个纵向侧板25的 水平支撑板26， 支撑架8位于水平支撑板26上方， 支撑架8的两侧分别设有水平轴一27， 两个 水平轴一27分别通过。

24、轴承与两个纵向侧板25的上部前侧转动连接， 工作台7设置于底座6的 上方并安装在支撑架8的顶板顶面上。 0031 见图5和图8， 翻转驱动机构包括与PLC控制器4电控连接的伺服电机一28， 伺服电 机一28安装于水平支撑板26上， 伺服电机一28的输出轴上固装有齿轮一29， 两个纵向侧板 25之间还转动安装有水平轴二30， 水平轴二30上分别固装有齿轮二31和齿轮三32， 两个水 平轴一27上分别固装有角度调整齿盘33， 齿轮一29与齿轮二31啮合， 齿轮三32与其中一个 角度调整齿盘33啮合。 如此设计， 伺服电机一即可通过齿轮一、 齿轮二和齿轮三驱动角度调 整齿盘转动， 角度调整齿盘进而带。

25、动支撑架及工作台进行纵向翻转， 结构简单， 便于安装， 成本低。 0032 见图5和图6， 旋转驱动机构包括与PLC控制器4电控连接的伺服电机二34， 伺服电 机二34安装在支撑架8的顶板底面上， 伺服电机二34的输出轴向上穿过支撑架8的顶板后固 装有齿轮四35， 伺服电机二34的输出轴通过轴承与支撑架8的顶板转动连接， 工作台7与支 撑架8的顶板通过平面轴承36转动连接， 工作台7的底部设有与齿轮四35啮合的齿轮五37。 如此设计， 伺服电机二即可通过齿轮四和齿轮五带动工作台自转， 结构简单紧凑， 便于安 装， 成本低。 0033 见图9， 焊接模具3还包括阀体高度调整模具38， 斜模9的顶。

26、面上加工有键槽一39， 阀体高度调整模具38的底面上加工有与键槽一39正对的键槽二40， 阀体高度调整模38具通 过插装于键槽一39和键槽二40内的插键固定安装于斜模9的顶面上； 阀体11通过螺栓固定 安装在阀体高度调整模具38上， 阀体流道轴线16与键槽一的中心线41重合； 阀体高度调整 模具38的高度L1与阀体的中心高度L2之和等于键槽一的中心线41和斜模旋转中心线42 （即 工作台的中心轴线B） 的交点至斜模9顶面的高度L3。 对于密封椎体轴线15与阀体流道轴线 16之间的夹角相等而阀体中心高度L2不等的阀体， 斜模可使用同一个斜模， 只需更换不 同高度的阀体高度调整模具即可确保不同阀体。

27、的安装状态一致， 进一步降低模具制造成 本。 0034 见图10至图11， 焊接模具3还包括密封环高度调整模具43， 密封环高度调整模具43 的底面上加工有与键槽一39正对的键槽三44， 密封环高度调整模43具通过插装于键槽一39 和键槽三44内的插键固定安装于斜模9的顶面上； 密封环高度调整模具43的顶面外周上加 工有密封环安装槽， 阀板密封环12安装于密封环安装槽内并通过压环45压紧于密封环高度 调整模具43上， 密封环内孔轴线17与键槽一的中心线41重合； 密封环高度调整模具43的高 度L4等于键槽一的中心线41和斜模旋转中心线42的交点至斜模9顶面的高度L3与三偏心蝶 说明书 4/5 。

28、页 7 CN 210878062 U 7 阀的阀板中心C至密封环密封面14的高度L5之和。 图11中， 46为阀板， 阀板密封环12安装在 阀板46上。 密封椎体轴线15与密封环内孔轴线17之间的夹角 相等而阀板中心C至密封环密 封面14的高度L5不等的阀板密封环， 斜模可使用同一个斜模， 只需更换不同高度的密封环 高度调整模具即可确保不同阀板密封环的安装状态一致， 进一步降低模具制造成本。 说明书 5/5 页 8 CN 210878062 U 8 图1 说明书附图 1/10 页 9 CN 210878062 U 9 图2 说明书附图 2/10 页 10 CN 210878062 U 10 图。

29、3 说明书附图 3/10 页 11 CN 210878062 U 11 图4 说明书附图 4/10 页 12 CN 210878062 U 12 图5 图6 说明书附图 5/10 页 13 CN 210878062 U 13 图7 说明书附图 6/10 页 14 CN 210878062 U 14 图8 说明书附图 7/10 页 15 CN 210878062 U 15 图9 说明书附图 8/10 页 16 CN 210878062 U 16 图10 说明书附图 9/10 页 17 CN 210878062 U 17 图11 说明书附图 10/10 页 18 CN 210878062 U 18 。