CN102537440B - 真空溢流阀及样本分析仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种真空溢流阀，包括阀体、阀芯、阀嘴，阀体围成的负压腔和反馈腔，反馈腔设有一次压力入口，负压腔设有二次压力出口，负压腔和反馈腔之间有分隔组件，分隔组件上设有阀嘴，阀芯与阀体或分隔组件通过阀杆连接，阀嘴与阀芯配合，负压腔或反馈腔内有弹簧，弹簧的一端连接分隔组件，另一端连接负压腔或反馈腔内壁。本发明还公开了使用该真空溢流阀的样本分析仪。该真空溢流阀灵敏度高，结构简单，安装方便。特别是在小流量气流的情况下能很好地稳定气路中的气压。

Description

真空溢流阀及样本分析仪

技术领域

本发明涉及一种控制气压的阀门，特别是一种真空溢流阀。

背景技术

为了控制气路中的气压，通常会使用调压阀或溢流阀。比如，在以负压为驱动力的设备中，为限制真空泵的最大输出真空，一般都会使用真空溢流阀。现有技术中，真空溢流阀结构如图1所示，图中1为调节旋钮、2为弹簧盖板、3为第一阀体，4为调节弹簧，5为膜片锁紧环，6为第二阀体，7为反馈通道，8为二次压力出口，9为阀嘴，10为溢流口，11为膜片，12为膜片卡座，13为主弹簧，14为阀杆，15为阀芯，16为一次压力入口，17为反馈腔，18为负压腔。

一般使用条件下，溢流口10直接与大气相连，一次压力入口16接入过滤器后与大气相连，一次压力入口16接入需要限制最大压力的负压回路。

在调节完成后，膜片卡座12受到的四个力：主弹簧弹力、调节弹簧弹力，反馈腔压力和负压腔压力形成平衡，此时阀嘴9与阀芯15之间的间隙大小不变，即溢流流量维持不变，二次压力出口8处的压力维持不变。当二次压力出口处真空度增加时(即绝对压力降低)，负压腔18对膜片卡座12压力减小，带动阀芯向下移动，使得更多的气体进入二次压力出口，使得二次压力出口8的真空度降低，溢流流量变大，从而达到限制最大真空的作用。

现有方案有3个不足：

1.因为阀杆14穿过阀嘴9，而阀杆本身因为强度受强度影响，不能太细，因此阀嘴9内径也不能太小，当溢流阀溢流流量较小时，溢流阀的调节真空度的灵敏度较低。

2.阀芯15与膜片卡座12分别处于阀嘴9的两侧，阀杆14需要穿过阀嘴9中间，从而使得阀芯15的固定方式较复杂；

3.整个溢流阀结构复杂。

因此，本领域需要开发一种在小流量下调节更灵敏，结构更简单，安装方便的真空溢流阀。

发明内容

现有溢流阀的主要问题是阀芯与膜片卡座位于阀嘴的两侧，两者之间需要使用固件连接，限制了阀嘴的最小直径，导致溢流阀在小流量下灵敏度不足。为解决该问题，本发明将阀嘴设计在分隔组件上，阀杆不必穿过阀嘴，阀嘴直径就可以设计的较小以提高灵敏度。

本发明公开的一种真空溢流阀，包括阀体、阀芯、阀嘴，阀体围成的负压腔和反馈腔，反馈腔设有一次压力入口，负压腔设有二次压力出口，负压腔和反馈腔之间有分隔组件，分隔组件上设有阀嘴，阀芯与阀体或分隔组件通过阀杆连接，阀嘴与阀芯配合，负压腔或反馈腔内有弹簧，弹簧的一端连接分隔组件，另一端连接负压腔或反馈腔内壁。

本发明还公开了一种样本分析仪，包括上述的真空溢流阀。

本发明的真空溢流阀，阀嘴设置在分隔组件上，阀嘴的直径可以做得较小，提高溢流量调节的灵敏度，特别是在小流量的情况下。相比现有的真空溢流阀，没有穿过阀嘴的阀杆，安装方便，结构简单。

附图说明

图1为现有的真空溢流阀的结构示意图；

图2为本发明一个实施例的真空溢流阀的结构示意图；

图3为本发明另一个实施例的真空溢流阀的结构示意图。

具体实施方式

本发明的其它方面和优点在阅读以下描述和具体实施方案后将变得显而易见。

如图2所示，本发明一个实施例的真空溢流阀，包括阀体围成的负压腔32和反馈腔31，反馈腔31有与大气相通的一次压力入口24，负压腔32有二次压力出口27，用于与需要调节最大真空度的负压回路连接。阀体分为第一阀体20和第二阀体22，第一阀体20与第二阀体22固定连接，两者之间有分隔组件，分隔组件包括膜片26、膜片卡座21和膜片锁紧环25，膜片锁紧环25与膜片卡座21连接，并夹紧膜片26，膜片26的边缘夹在第一阀体20与第二阀体22之间。这里的连接可以是螺纹连接，卡接过盈配合等方式，只要能夹紧膜片即可。膜片卡座21上设有阀嘴28，阀嘴28与膜片卡座21一体成型。第一阀体20与分隔组件围成反馈腔31，第二阀体22与分隔组件围成负压腔32。负压腔32内有弹簧23，一端抵在在膜片卡座21上，另一端抵在第二阀体22内底面；也可以使用拉簧，此时弹簧23的一端连接在膜片卡座21上，另一端连接在第一阀体20的内壁。利用弹簧23的弹力，阀嘴28抵住阀芯29，通过调节弹簧的预紧力，可以调节阀嘴和阀芯压紧程度，从而控制使得阀嘴与阀芯脱离时的最小压力，即控制真空溢流阀的启动压力。阀芯29位于阀杆19的末端，阀杆19的另一端伸出第一阀体20形成调节旋钮30，阀杆19的杆状部分与第一阀体20配合连接，这里的配合连接可以是螺纹连接，也可以过盈配合等其他方式，只要在真空溢流阀工作时，阀杆19与阀体不容易相对移动即可。阀芯可以用硬材料制成锥形，尖部伸入阀嘴实现配合，也可以是用可变形的材料制成其他形状，压住阀嘴实现配合。

本发明另一个实施例的真空溢流阀，图2的分隔组件可以用活塞或柱塞代替，阀嘴设在活塞或柱塞上。第一阀体与第二阀体可以固定连接，也可以一体成型，活塞或柱塞的密封圈沿阀体内壁密封，阀体内分为负压腔和反馈腔，弹簧、阀芯、阀杆的结构可与上述实施例中的类似。

上述真空溢流阀工作过程中阀芯不移动，使得阀芯的固定安装方式自由，简化了反馈腔的结构。

上述真空溢流阀的基本工作原理与图1所示的现有真空溢流阀类似。一次压力入口24通过一个过滤器接入大气，使用过滤器的目的是为防止空气中的杂质堵塞阀嘴，如果空气洁净度较高，也可以不使用过滤器，不影响本溢流阀的性能。二次压力出口27接入需要限制最大真空度的气路。在溢流阀工作过程中，阀芯固定不动，当负压回路的真空度升高时，即负压腔内的的绝对压力降低，分隔组件因受到负压腔的压力减小克服了弹簧的弹力而向下移动，即阀嘴下移，进而增大阀嘴与阀芯之间的间隙，提高从反馈腔进入负压腔之间的气流量，提高负压腔的压力，即降低负压回路的真空度，从而起到限制负压回路真空度的作用。反之，在弹簧弹力的作用下阀嘴上移，使阀芯顶住阀嘴，减少反馈腔进入负压腔的气量，提高负压回路的真空度。阀嘴随着反馈腔和负压腔内的压力差的变形而上下移动，进而调整阀嘴与阀芯之间的间隙。在小流量的情况下，本发明的实施例的真空溢流阀由于阀嘴可以做得较小，对微小流量的变化敏感，有利于负压回路的真空度的稳定，波动较小。

如图3所示，本发明又一个实施例的真空溢流阀，在图2示例的基础上保持阀嘴与阀芯的空间结构关系，调整分隔组件的组成和连接方式。分隔组件包括带通气孔49的阀芯架40、位于其内的设有通气孔48的阀嘴套42、与阀嘴套42连接的阀嘴45，阀嘴套42可与阀体直接连接，也可以通过调节杆35再与阀体连接，调节杆35用来调整阀嘴45的初始位置。调节杆35的一端伸入阀体与阀嘴套42连接，另一端伸出阀体，形成调节旋钮，调节杆35配合连接于第一阀体36，这里的配合连接可以是螺纹连接，也可以过盈配合等其他方式，只要在真空溢流阀工作时，调节杆35与阀体不容易相对移动即可。阀芯54通过阀杆46与阀芯架40固定连接，阀芯54与阀嘴45配合，阀芯可以用硬材料制成锥形，尖部伸入阀嘴实现配合，也可以是用可变形的材料制成其他形状，压住阀嘴实现配合。第一阀体36与第二阀体41固定连接并夹紧固定外膜片38的一边，外膜片卡紧环37和阀芯架40配合固定卡紧外膜片38的另一边。阀芯架与阀体之间也可以用密封圈密封。阀嘴套42位于阀芯架40内，它们之间可用内膜片44密封，内膜片卡紧环43将内膜片的一边固定卡紧在阀芯架40上，阀嘴套42和阀嘴45将内膜片44的另一边夹紧。阀芯架和阀嘴套之间也可以用密封圈密封。阀芯架40与阀嘴套42之间围成内负压腔52，阀芯架40与第二阀体41之间为外负压腔53。阀嘴套42上的通气孔48与反馈腔51连通，阀芯架的通气孔49与外负压腔53连通，反馈腔51设有一次压力入口47，外真空腔53设有二次压力入口。该真空溢流阀还包括弹簧39，一端抵住阀芯架，一端抵住外负压腔53内壁，也可以使用拉簧，一端与反馈腔内壁连接，一端与阀芯架40或阀嘴套42连接。利用弹簧的弹力，使阀芯54抵住阀嘴45。

工作时，将该真空溢流阀的二次压力出口连接负压回路，大气通过一次压力入口47进入反馈腔51，然后通过阀嘴套通气孔、阀嘴45与阀芯46之间的间隙进入内、外负压腔52、53，从二次压力出口50流出。

当二次压力入口真空度过高时，即内外真空腔内的压力过低，此时阀芯架40在反馈腔51与负压腔的压差作用下克服弹簧的弹力向下移动，带动阀芯46下移，从而使阀芯46与阀嘴45之间的间隙变大，流入负压腔的流量加大，降低负压腔的真空度。反之，在弹簧弹力的作用下，分隔组件上移，使阀芯抵住阀嘴，减少流入负压腔的量，负压腔真空度上升。通过这种方式，控制与二次压力入口连接的气路的真空度。

本发明实施例的真空溢流阀使用带阀嘴的分隔组件将反馈腔和负压腔隔离开，随着负压腔和反馈腔压力的变化，自动调整阀芯和阀嘴之间的间隙大小，从而调整从反馈腔溢流到负压腔中的流量，以此来限制负压腔中的最大真空度。与现有的溢流阀不同，该真空溢流阀的阀嘴设计在分隔组件上，和阀芯连接的阀杆与阀嘴和阀芯的接触面位于阀嘴的同侧，从而阀杆没有从阀嘴中穿过，所以对阀嘴的尺寸没有限制，可以将阀嘴内径做小，提高溢流阀的灵敏度。

在本发明的一个实施例中，将调节杆和阀杆的功能合二为一，减少零件数，且阀杆19与阀芯29一体化，形成一个顶针形状的零件，兼具有调节弹簧预紧力的作用和固定阀芯的作用，其底部与阀嘴相配合，形成间隙，调节从反馈腔进入真空腔的流量。这样的设计简化了反馈腔和负压腔的结构。

上述真空溢流阀除了可以用于限制负压回路的最大真空度，也可也用来控制气路的气压。固定阀芯和阀嘴的压紧程度，经过标定后，可以得到固定标示的溢流阀。装有调节旋钮的溢流阀，经过标定后，可以在溢流阀上标示刻度。选择合适的溢流阀或调节溢流阀的旋钮后，将该溢流阀的二次压力出口接入气路，实现对特定气压的控制。

上述的真空溢流阀也可用于加压设备的气压控制。在第一阀体增设出口，连接入需要加压的气路，一次压力入口连接加压机，二次压力出口与大气连通。工作时，负压腔的压力与大气相当，但仍低于反馈腔的气压，当反馈腔的气压过大时，推动分隔组件移动，使阀嘴和阀芯空隙增大，多余的气体溢流到负压腔，否则在弹簧弹力的作用下，阀芯和阀嘴间隙减小，流到负压腔的气体减少，加压气路的压力上升。

综上，本发明的真空溢流阀灵敏度高，结构简单，安装方便。使用该真空溢流阀能更灵敏地，特别是在小流量气流的情况下控制气路中的气压。

本发明又公开了一种样本分析仪，其负压或加压气体回路上连接上述的真空溢流阀来限制最大真空度或气压，特别是在小流量气流的情况下，提高气压控制的灵敏度，稳定回路中的气压。

本文中的所有数据、图像、仪器、试剂和步骤应理解为说明性而非限制性的。虽然已结合上述具体实施方案描述了本发明，许多修改和其它变化对于本领域技术人员是显而易见的。所有这种修改和其它变化也落入本发明的精神和范围内。

Claims (10)

1.一种真空溢流阀，包括阀体、阀芯、阀嘴，所述阀体围成负压腔和反馈腔，所述负压腔与所述反馈腔通过阀嘴连通，反馈腔设有一次压力入口，负压腔设有二次压力出口，所述负压腔和反馈腔之间有分隔组件，其特征在于：所述分隔组件上设有阀嘴，所述阀芯与所述阀体或分隔组件通过阀杆连接，所述阀嘴与所述阀芯配合，所述负压腔或反馈腔内有弹簧，所述弹簧的一端连接分隔组件，另一端连接负压腔或反馈腔内壁。

2.根据权利要求1所述的真空溢流阀，其特征在于：所述阀嘴和所述阀芯配合的接触面和所述阀杆位于所述分隔组件的同侧。

3.根据权利要求1所述的真空溢流阀，其特征在于：所述阀体分为第一阀体和第二阀体，所述负压腔由所述第二阀体与所述分隔组件围成，所述反馈腔由所述第一阀体与所述分隔组件围成，所述分隔组件包括膜片，膜片卡座和膜片锁紧环，所述阀嘴设在所述膜片卡座上，所述膜片锁紧环与所述膜片卡座连接并夹紧所述膜片，所述膜片的边缘夹在所述第一阀体和所述第二阀体之间。

4.根据权利要求1所述的真空溢流阀，其特征在于：所述阀杆与阀体配合连接，所述阀杆的一端伸出所述阀体，形成调节旋钮。

5.根据权利要求1所述的真空溢流阀，其特征在于：所述阀芯为锥形，尖部伸入所述阀嘴，与所述阀嘴配合。

6.根据权利要求1所述的真空溢流阀，其特征在于：所述分隔组件为带密封圈的活塞或柱塞，所述阀嘴设在所述活塞或柱塞上。

7.根据权利要求1所述的真空溢流阀，其特征在于：所述分隔组件包括带通气孔的阀芯架、位于所述阀芯架内的设有通气孔的阀嘴套、与阀嘴套连接的阀嘴，所述阀嘴套与所述阀体连接，所述阀芯通过所述阀杆与所述阀芯架连接，阀嘴套与阀芯架间密封连接，阀芯架与阀体间密封连接，阀嘴套上的通气孔与反馈腔连通，阀芯架的通气孔与负压腔连通。

8.根据权利要求7所述的真空溢流阀，其特征在于：还包括调节杆，所述调节杆与阀体配合连接，所述调节杆一端伸入所述阀体，与所述阀嘴套连接，另一端伸出所述阀体，形成调节旋钮。

9.根据权利要求7所述的真空溢流阀，其特征在于：所述阀嘴套与阀芯架间以膜片或密封圈密封，和/或阀芯架和阀体间以膜片或密封圈密封。

10.一种样本分析仪，其特征在于：包括权利要求1-9任一项所述的真空溢流阀。