一种柱塞单向阀的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种柱塞单向阀，包括；阀体，穿孔阀柱从阀体的第一端处密封式插入到阀体内；气缸组件，包括一端与阀体的第二端整体式连接而另一端设有气缸端盖的气缸筒，气缸筒内通过气缸活塞限定了用于经气缸端盖接受处于第一压力下的第一流体的第一压力腔；密封式伸入到阀体内的滑动阀柱，并与穿孔阀柱的内端部共同限定了用于接受处于第二压力下的第二流体的第二压力腔；穿孔阀柱的内端部设有第一结构件，滑动阀柱的自由端设有第二结构件，第一结构件和第二结构件能响应于第一流体填充到第一压力腔中而相互接合，从而切断穿孔阀柱内与阀体内的连通，且能响应于第二流体填充到第二压力腔中而相互分开，从而恢复穿孔阀柱内与阀体内的连通。
【专利说明】一种柱塞单向阀
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种单向阀，特别是关于一种适用于各种压力反应釜(包括超高压反应釜)的柱塞单向阀，适用于对其内流体产物需要进行组分分析和量的准确测定的各种实验过程，以及流体单向排放的压力控制或安全控制。
【背景技术】
[0002]众所周知，单向阀(或安全阀)是流体压力领域最常用的一种压力控制元件，现有的品种繁多，但其结构共同的缺点为:①控制单向流体压力的高低均由阀内弹簧的弹性力来调节控制，由于弹簧材料自身强度的局限性以及弹簧结构和阀内结构的限制，弹簧的弹性力受到了较大的限制，因此这种由弹性力控制的单向流体的开启压力也就有一定的局限性，即这种单向阀的开启压力偏低，且控制精度低、也不易调节。②现有单向阀的内腔结构都比较复杂，一旦排液暂停，其腔内的残留液较多，不利于准确测定排出液体的液量。③现有单向阀的内腔较难清洗，影响不同实验之间对其排出液组份的正确分析。由此可见，这种现有技术的单向阀(或安全阀)是不适合用于各种压力反应釜要求对其流体反应产物准确测定和高压流体定量排出的。
【发明内容】
[0003]针对上述问题，本发明的目的在于提供一种阀体内腔结构简单、残留液少、无弹簧控制，且易清洗的柱塞单向阀，以满足高压反应釜各种实验过程中对流体反应产物的准确定量以及对流体反应压力的精确控制。
[0004]为实现上述目的，本发明采取以下技术方案:一种柱塞单向阀，包括；具有中心通孔的阀体，其中带有中心通孔的穿孔阀柱从所述阀体的第一端处密封式插入到所述阀体的中心通孔内；气缸组件，包括一端与所述阀体的第二端整体式连接而另一端设有气缸端盖的气缸筒，在所述气缸筒内通过气缸活塞限定了用于经所述气缸端盖接受处于第一压力下的第一流体的第一压力腔；与所述气缸活塞相接触的滑动阀柱，其密封式伸入到所述阀体的中心通孔中，并与所述穿孔阀柱的内端部共同限定了用于接受处于第二压力下的第二流体的第二压力腔，第二压力通过调节实现高于或低于第一压力；其中，所述穿孔阀柱的内端部设有第一结构件，所述滑动阀柱的自由端设有第二结构件，所述第一结构件和第二结构件能够响应于第一流体填充到第一压力腔中而相互接合，从而切断所述穿孔阀柱的中心通孔与所述阀体的中心通孔之间的连通，并且能够响应于第二流体填充到第二压力腔中而相互分开，从而恢复所述穿孔阀柱的中心通孔与所述阀体的中心通孔之间的连通。
[0005]所述第一结构件为嵌入在所述穿孔阀柱的内端部中的弹性密封件，所述弹性密封件设有与所述穿孔阀柱的中心通孔连通的贯穿通道。
[0006]所述第二结构件为锥形件，其通过锥面与所述弹性密封件的贯穿通道形成密封式接合。
[0007]还包括调节螺母，所述调节螺母能够与所述阀体的第一端处的螺纹相接合，从而将所述穿孔阀柱固定于所述阀体上。
[0008]所述调节螺母的外端面设置有挡圈，所述挡圈嵌入于设置在所述穿孔阀柱的外周上的凹槽内。
[0009]所述穿孔阀柱插入所述阀体的中心通孔内的柱体部分的直径与所述阀体的中心通孔的直径相同，且该所述柱体部分的外周设置有凹槽，所述凹槽内设置有密封圈。
[0010]所述穿孔阀柱包括一体设置的第一段穿孔阀柱、凸台和第二段穿孔阀柱，所述凸台的直径大于所述第一段穿孔阀柱的直径和第二段穿孔阀柱的直径，所述第二段穿孔阀柱为插入所述阀体的中心通孔内的柱体部分。
[0011]所述滑动阀柱插入所述阀体的中心通孔内的柱体部分的直径与所述阀体的中心通孔的直径相同，且该所述柱体部分的外周设置有凹槽，所述凹槽内设置有密封圈。
[0012]所述滑动阀柱包括一体设置的第一段滑动阀柱和第二段滑动阀柱，所述第一段滑动阀柱的直径小于所述第二段滑动阀柱的直径，所述第一段滑动阀柱为插入所述阀体中心通孔内的柱体部分。
[0013]所述第一流体为气体，所述第二流体为液体。
[0014]本发明由于采取以上技术方案，其具有以下有益效果:1、本发明提供的柱塞单向阀，其内腔结构简单、残留体积小，清洗方便；无弹簧控制，利用低压气体实现对高压流体的单向压力控制，可以满足各类反应釜内高压流体的安全输出控制；且通过气体压力和活塞来控制流体的单向排放压力比靠弹簧的弹性力来控制更为精确，操作也更为方便。2、本发明的调节螺母的内螺纹与阀体的外螺纹结合，调节螺母压紧穿孔阀柱的凸台面，能够承受由气缸提供的通过滑动阀柱传递给穿孔阀柱的轴向推力；反旋调节螺母，通过轴用弹性挡圈的作用，可以把穿孔阀柱从阀体的中心通孔中移出，这样一则可以把阀腔内的残留流体卸压，二则卸压后通过排液孔向阀腔内输入清洗剂对其清洗，避免了排出流体之间的交叉污染。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。
[0016]图1是本发明提供的柱塞单向阀结构示意图；
[0017]图2是本发明提供的穿孔阀柱结构示意图；
[0018]图3是本发明提供的滑动阀柱结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面对照附图，并通过对实施例的描述，来进一步详细地说明本发明。
[0020]如图1所示，本发明提供的柱塞单向阀主要包括穿孔阀柱10、阀体20、调节螺母30、连接端盖40、气缸筒50、气缸端盖60、气缸活塞70和滑动阀柱80。
[0021]如图2所示，穿孔阀柱10包括一体设置的第一段穿孔阀柱101、凸台102和第二段穿孔阀柱103，凸台102的直径大于第一段穿孔阀柱101的直径和第二段穿孔阀柱103的直径。穿孔阀柱10的轴向设置有一中心通孔；第一段穿孔阀柱101的端部设置有直径大于该中心通孔的排液孔104，第二段穿孔阀柱103的端部设置有直径大于该中心通孔的端孔。第二段穿孔阀柱103的外壁间隔设置有两圈凹槽105。
[0022]如图1所示，阀体20包括一体设置的第一段阀体201、第二段阀体202和第三段阀体203，第二段阀体202的直径大于第一段阀体201的直径和第三段阀体203的直径。阀体20的轴向设置有一中心通孔；第二段阀体202上设置有连通该中心通孔的进液孔204。
[0023]如图1所示，第二段穿孔阀柱103穿过第一段阀体201的中心通孔，且位于第二段阀体202的中心通孔内；第二段穿孔阀柱103外壁设置的两凹槽105内均设置有一 O型密封圈106 ;第二段穿孔阀柱103端部的端孔内设置有软金属密封柱块107，软金属密封柱块107的中心通孔与穿孔阀柱10的中心通孔在同一轴线上。第一段穿孔阀柱101穿过调节螺母30的中心通孔，调节螺母30的内螺纹与第一段阀体201上设置的外螺纹连接，调节螺母30的内端面压紧穿孔阀柱10的凸台面；第一段穿孔阀柱101的外壁上，位于调节螺母30外端面的位置设置有一圈凹槽，凹槽内设置有轴用弹性挡圈108。
[0024]如图1所示，第三段阀体203上设置的外螺纹与连接端盖40的内螺纹连接固定；连接端盖40上设置的外螺纹与气缸筒50其中一端设置的内螺纹连接固定；气缸筒50的另一端设置的内螺纹与气缸端盖60的外螺纹连接固定。气缸端盖60的外周侧壁上设置有一圈凹槽，凹槽内设置有O型密封圈601，气缸端盖60位于气缸筒50内的端面上间隔设置有两个凹槽602，气缸端盖60上设置有一连通气缸筒50内部的气缸进/出气孔603 ;气缸活塞70置于气缸筒50内，气缸活塞70的外周侧壁上设置有一圈凹槽，凹槽内设置有O型密封圈701 ;气缸活塞70靠近连接端盖40的端面上设置有一中心盲孔702。
[0025]如图3所示，滑动阀柱80包括一体设置的第一段滑动阀柱801和第二段滑动阀柱802，第一段滑动阀柱801的直径小于第二段滑动阀柱802的直径，第一段滑动阀柱801的端部设置有凸出的锥形体803，第一段滑动阀柱801的周向间隔设置有两圈凹槽804。
[0026]如图1所示，第一段滑动阀柱801穿过第三段阀体203的中心通孔，且位于第二段阀体202的中心通孔内，第一段滑动阀柱801端部设置的锥形体803的锥面与软金属密封柱块107的中心通孔端面接触，进液孔204设置在该接触位置所在的第二段阀体202上；第一段滑动阀柱801周向设置的两凹槽804内分别设置有一 O型密封圈805。第二段滑动阀柱802的端部与气缸活塞70上设置的中心盲孔702接触。
[0027]第二段穿孔阀柱103的外径和第一段滑动阀柱801的外径均与阀体10的中心通孔的直径相同。
[0028]气缸端盖60的气缸进/出气孔603连接气缸气源；阀体20的进液孔204连接高压流体装置；穿孔阀柱10的排液孔104连接流体承接装置。
[0029]使用时，首先通过气缸进/出气孔603向气缸筒50内输入所需压力的低压控制气(N2或空气)，此时低压气在气缸筒50内作用于气缸活塞70，由于气缸活塞70的端面直径(即气缸筒50的内径)远大于滑动阀柱80的第一段滑动阀柱801的端面直径(即阀体10的中心通孔内径)，当进入气缸筒50内的低压气体作用于端面积较大的气缸活塞70时，气缸活塞70就产生很大的轴向推力，直接作用于与气缸活塞70外端面中心盲孔702接触的滑动阀柱80，推动滑动阀柱80在阀体20的中心通孔内向穿孔阀柱10的方向移动，使滑动阀柱80端部设置的锥形体803锥面紧密嵌入穿孔阀柱10端孔中设置的软金属密封柱块107的中心通孔内，此时该柱塞单向阀处于关闭状态。
[0030]高压流体经进液孔204进入软金属密封柱块107与滑动阀柱80端部设置的锥形体803之间的间隙腔内，当高压流体作用在滑动阀柱80锥形体803的环形端面上产生的轴向推力大于气缸活塞70的推力时，滑动阀柱80和气缸活塞70 —起向气缸端盖60方向移动，滑动阀柱80端部的锥形体803锥面从穿孔阀柱10端孔中软金属密封柱块107的中心通孔中脱离，此时该柱塞单向阀打开，高压流体就流入软金属密封柱块107的中心通孔和穿孔阀柱10的中心通孔，最后经排液孔104排出。
[0031]反之，随着高压流体压力的降低，作用于滑动阀柱80的锥形体803的轴向推力小于气缸活塞70的反向推力时，气缸活塞70在缸内低压气的作用下，推动滑动阀柱80向穿孔阀柱10的方向移动，滑动阀柱80端部设置的锥形体803锥面再次紧密嵌入穿孔阀柱10端孔中设置的软金属密封柱块107的中心通孔内，该柱塞单向阀又处于关闭状态。
[0032]如果该阀的排液腔需要清洗，则反旋调节螺母30，调节螺母30通过轴用弹性挡圈108的限位作用，可以把穿孔阀柱10从阀体20的中心通孔中抽出。在穿孔阀柱10抽出的过程中，滑动阀柱80在气缸活塞70的作用下也向同方向做轴向移动。但由于滑动阀柱80的第二段滑动阀柱802直径大于阀体20中心通孔的直径，滑动阀柱80仅做2?3mm的间隙移动即被阀体20中心通孔的端面阻挡，于是该阀处于开启状态，通过排液孔204即可向该阀腔内输入溶剂或其他清洗剂，对其清洗，另外，只需调节进入气缸的气体压力，即可控制高压流体的安全使用压力。
[0033]本发明提供的柱塞单向阀能够利用低压气体实现对高压流体的单向压力控制，其原理如下。
[0034]假设气缸活塞的直径为DffiCm (即气缸筒内径)，进入气缸筒内低压气的压力为PnMPa，滑动阀柱在阀体中心通孔中的直径为dftcm (即阀体的中心通孔的直径)，高压流体的压力为PaMPa,在不考虑滑动阀柱和气缸活塞在轴向移动过程中嵌入其凹槽中O型密封圈对内孔表面摩擦的作用，则气缸活塞产生的轴向推力为:
[0035]
F活二 -Dis2jR.(N)
4 、
[0036]滑动阀柱产生的轴向反推力为:
[0037]
Qii=^dit2Pm Q)
[0038]当F活=Q柱时，则有:
D2
[0039]D活2P气=d柱2P液，即戶液
%:
[0040]由于对滑动阀柱直径大小的选择，主要考虑与滑动阀柱对应配合的内孔可否加工以及滑动阀柱的材料性能，因此对滑动阀柱直径(1^的选择相对较小，而对气缸活塞0&
Il-1
的选择相对较大，其结果#之比就更大，因此这种结构的柱塞单向阀，利用低压气体对气缸活塞的作用，即可对高压流体的单向压力控制。
[0041]另外，由于气体的压缩系数比液体的压缩系数大得多，所以选择低压气体对活塞的控制比对液体对活塞的控制更为合理。
[0042]以上具体的实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改，等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种柱塞单向阀，包括； 具有中心通孔的阀体，其中带有中心通孔的穿孔阀柱从所述阀体的第一端处密封式插入到所述阀体的中心通孔内； 气缸组件，包括一端与所述阀体的第二端整体式连接而另一端设有气缸端盖的气缸筒，在所述气缸筒内通过气缸活塞限定了用于经所述气缸端盖接受处于第一压力下的第一流体的第一压力腔； 与所述气缸活塞相接触的滑动阀柱，其密封式伸入到所述阀体的中心通孔中，并与所述穿孔阀柱的内端部共同限定了用于接受处于第二压力下的第二流体的第二压力腔， 其中，所述穿孔阀柱的内端部设有第一结构件，所述滑动阀柱的自由端设有第二结构件，所述第一结构件和第二结构件能够响应于第一流体填充到第一压力腔中而相互接合，从而切断所述穿孔阀柱的中心通孔与所述阀体的中心通孔之间的连通，并且能够响应于第二流体填充到第二压力腔中而相互分开，从而恢复所述穿孔阀柱的中心通孔与所述阀体的中心通孔之间的连通。
2.根据权利要求1所述的柱塞单向阀，其特征在于:所述第一结构件为嵌入在所述穿孔阀柱的内端部中的弹性密封件，所述弹性密封件设有与所述穿孔阀柱的中心通孔连通的贯穿通道。
3.根据权利要求2所述的柱塞单向阀，其特征在于:所述第二结构件为锥形件，其通过锥面与所述弹性密封件的贯穿通道形成密封式接合。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的柱塞单向阀，其特征在于:还包括调节螺母，所述调节螺母能够与所述阀体的第一端处的螺纹相接合，从而将所述穿孔阀柱固定于所述阀体上。
5.如权利要求4的柱塞单向阀，其特征在于:所述调节螺母的外端面设置有挡圈，所述挡圈嵌入于设置在所述穿孔阀柱的外周上的凹槽内。
6.如权利要求1?5任一项所述的柱塞单向阀，其特征在于:所述穿孔阀柱插入所述阀体的中心通孔内的柱体部分的直径与所述阀体的中心通孔的直径相同，且该所述柱体部分的外周设置有凹槽，所述凹槽内设置有密封圈。
7.如权利要求6所述的柱塞单向阀，其特征在于:所述穿孔阀柱包括一体设置的第一段穿孔阀柱、凸台和第二段穿孔阀柱，所述凸台的直径大于所述第一段穿孔阀柱的直径和第二段穿孔阀柱的直径，所述第二段穿孔阀柱为插入所述阀体的中心通孔内的柱体部分。
8.如权利要求1?7任一项所述的柱塞单向阀，其特征在于:所述滑动阀柱插入所述阀体的中心通孔内的柱体部分的直径与所述阀体的中心通孔的直径相同，且该所述柱体部分的外周设置有凹槽，所述凹槽内设置有密封圈。
9.如权利要求8所述的柱塞单向阀，其特征在于:所述滑动阀柱包括一体设置的第一段滑动阀柱和第二段滑动阀柱，所述第一段滑动阀柱的直径小于所述第二段滑动阀柱的直径，所述第一段滑动阀柱为插入所述阀体中心通孔内的柱体部分。
10.如权利要求1?9中任一项所述的柱塞单向阀，其特征在于:所述第一流体为气体，所述第二流体为液体。
【文档编号】F16K15/18GK104141810SQ201310165846
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2013年5月8日 优先权日:2013年5月8日
【发明者】马中良, 郑伦举, 王强, 徐旭辉, 李志明, 谈彩萍 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院