CN103672021A - 一种可自清洗及杀菌式双座阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可自清洗及杀菌式双座阀，包括两个阀座、两个阀座内分别设有两个阀芯以及气动执行器，其气动执行器分别于三个气嘴相通，三个气嘴分别控制两个阀芯的移动，还包括阀体堵塞和阀体支架及其上的四个清洗管构成的两个环形槽孔,执行器分别由至少三组气嘴、活塞、和至少两组弹簧组成。本发明的有益效果：实现了阀芯暴露于环境大气的部分的清洁灭菌功能，完全达到阀座介质的无污染，绝对清洁的目的。

Description

一种可自清洗及杀菌式双座阀

技术领域

本发明涉及一种特别地用于饮料、食品、药物或生物技术产品的流控设备，特别涉及流控设备上的可自清洗及杀菌式双座阀。

背景技术

目前市场上的双座阀，其阀芯是单组的，并受执行器单组活塞控制，只能实现简单的开、关功能，不能实现较为复杂的组合功能，所以无法实现阀芯的自清洗功能和两个阀座管道液体的泄漏检查功能，同时，普通的双座阀阀芯使用中必定暴露于空气环境中，受到环境的污染，无法保证介质的绝对清洁。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的提供一种可自清洗及杀菌式双座阀。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

一种可自清洗及杀菌式双座阀，包括两个阀座、两个阀座内分别设有两个阀芯以及气动执行器，其气动执行器分别于三个气嘴相通，三个气嘴分别控制两个阀芯的移动，还包括阀体堵塞和阀体支架及其上的四个清洗管构成的两个环形槽孔,执行器分别由至少三组气嘴、活塞、和至少两组弹簧组成，其每组气嘴、活塞和弹簧分别控制各自的阀芯上下移动，各自实现阀芯与阀座的开合；常态下，三活塞在弹簧的张力作用下，分别处于气缸的最底面、最顶面和中间位置，此时上下阀座都被上下阀芯密封，两阀座管道的介质液体被隔绝，只能在各自的阀座管道内自由通过，上阀芯，下阀芯，上阀体之间构成一个封闭的腔室,并有三个密封圈对腔室密封，随着下阀芯上移，腔室逐渐缩小，最后由下阀芯密封面伸入上阀芯内并构成腔室，直到与下阀芯接触，并由2个密封圈，对腔室密封；下阀芯上移至上阀芯过程中，密封圈始终与上阀体保持密封，然后下阀芯继续上移，密封圈伸入上阀芯与上阀芯保持密封，让腔室始终处于密封状态，直到下阀芯下移，密封圈脱离下阀座为止；下阀芯设有一个内孔和至少有一个小孔，小孔与环形槽孔和腔室相通，第三腔室与外部大气相通。

上下阀芯，设置成两端部直径接近和相等，中间直径小的外形的阀芯双向平衡结构。

下阀芯与阀体堵塞之间构成一个环形槽孔，并在腔室圆周上焊接有两个清洗接管，密封圈，对腔室密封，同样，上阀芯与阀体支架构成一个环形槽孔，也焊接有两个清洗管。

双座阀的上下阀座通过卡箍连接固定，或者上下阀座成一体式的阀座，当气嘴充气时，活塞向上移动，止于气缸最底面线，并一起带动连接轴套、连接卡箍、下阀芯向上移动，即上阀芯打开，上阀座管道液体可以流过第一腔室至第二腔室至第三腔室；当气嘴充气时，活塞向上移动，止于气缸最顶面线，首先带动拉杆、下阀芯移动，下阀芯密封面移动后伸入到上阀芯直到与之接触，然后带动上阀芯、卡箍、连接轴套、弹簧一起移动，结果是上下阀座之间的密封都被打开，两管道的介质液体可以通过两阀座内孔流通，既可从上阀座流到下阀座，又可从下阀座流到上阀座；当气嘴充气时，活塞向下移动，强行将大弹簧向下压，小弹簧受压收缩，活塞向下移动，止于气缸中间线，于是带动拉杆、下阀芯向下移动，直到下阀芯与下阀座密封被打开，下阀座管道液体可以通过第一腔室至第二腔室至第三腔室；下阀芯通过上阀芯内孔作相对上下移动，拉杆通过连接轴套内孔作相对上下移动。

本发明的有益效果：实现了阀芯暴露于环境大气的部分的清洁灭菌功能，完全达到阀座介质的无污染，绝对清洁的目的。还采用了外部液体对两个阀芯在使用过程中的灭菌清洗技术，使阀芯在移动过程中，暴露于环境大气的部分实现灭菌清洗，完全保证了介质液体的零污染。阀芯采用了力的双向平衡设计，让阀芯在使用时两端同时受到液体的压力，大小接近或相等，方向相反，其合力接近或等于零，即自身不产生外力，不构成对其他部件或设备性能的伤害。阀芯与阀座的多种组合功能，不但实现管道中的两种介质的绝对防混，也实现了两个管道中介质泄漏的检查，同时还使用了阀芯双向压力平衡设计慨念及阀芯双向平衡的多种组合方式，实现管道压力差异下的各种选择。

附图说明

图1是本发明具有防混和泄漏检查功能时的结构示意图；

图2是本发明具有在线清洗功能时的结构示意图；

图3是本发明实现混合功能时的结构示意图；

图4是本发明下阀座液体在线清洗功能的结构示意图；

图5是阀体堵塞的局部结构示意图；

图6.1至图6.4分别是阀芯平衡的结构示意图；

图7.1和图7.2均是阀座的结构图。

具体实施方式

实现两个阀芯与两个阀座的开合，其开合方式的组合可以构成座阀的多种功能，本发明可以实现如下不同功能：1，通过两个阀座管道的介质完全隔离，不被混合污染；2，通过两个阀座管道的介质完全相通，相互流通；3，通过两个阀座的介质发生任何一种泄漏，可以通过下阀芯01自检；4，通过两个阀芯01，10的开合控制，实现两个阀座之间的泄漏腔(R03)的在线清洗，保证每种介质纯净、清洁。除此之外，在上下阀芯01，10设计上采用了阀芯体与密封处直径接近或相等的方式，实现多种方式力的平衡设计(见图6.1-6.4)

本发明还其阀座和阀芯各有两个，分为上阀芯10，下阀芯01，上下阀芯移动分别受到特别结构的气缸控制，气缸由三个气嘴q01，q02，q03，三个活塞13，20，17、两组弹簧及附件组成，两个阀芯与两个阀座的开合各自独立而又相互影响，从而实现两个阀座内的管道液体既可相互阻绝，又可相互混合；既可实现在线清洗，又可实现在线泄漏检查，可以实现一些截止阀上无法实现的功能。（图6）；

所述的可自清洗及杀菌式双座阀由两组阀芯01，10、两组阀座03，06、和特殊气缸组成，阀芯与阀座组成各自独立的开合，开合的多种组合形式决定双座阀的多种功能。

当上阀芯10和下阀芯01分别同时与上阀座06和下阀座03密封时，两阀座管道的液体处于隔绝状态，互不干涉，各自流通（图1）。

当上阀芯10与上阀座06密封不好，发生泄漏，上阀座管道的液体通过第一腔室R03至第二腔室R02至第三腔室R05，并流到环境大气中，实现上阀芯泄漏检查（图1）

当上阀芯10上移打开时，上阀座管道的液体也同样通过第一腔室R03至第二腔室R02至第三腔室R05，实现对腔室R03滞留的液体进行清洗（图2）。

同样，当下阀芯01与下阀座03密封不好时，下阀座03管道的液体通过第一腔室R03至第二腔室R02至第三腔室R05至环境大气，实现对下阀芯的泄漏检查（图1）。

当下阀芯01下移打开时，下阀座管道的液体也同样通过第一腔室R03至第二腔室R02至第三腔室R05，实现对腔室R03滞留的液体进行清洗（图4）。

下阀芯可以带动上阀芯向上移动，直到打开上下阀芯01，10与两阀座03，06所有密封，实现两个阀座内管道液体完全混合，相互流通（图3）。

上下阀芯01，10体身直径可以设计为接近于和等于阀芯密封处的直径，以便阀芯两个方向受到液体的压力接近或相等，但方向相反，其合力接近或等于零，即双向平衡，阀芯本身没有作用外力，不会造成双座阀其他部件及性能的伤害（图6）。

阀芯的平衡设计的实施方案，上下阀芯01，10在阀座管道中始终受到液体的压力作用，压力大小与受力面积和液体压强的积成正比（F=P*S，P=液体压强，S=受力面积）如果阀芯外形设计成（图6.1）的形状，其阀芯两端的外径接近或相等，则其两端受到的液体压力将接近或相等，方向相反，阀芯合力∑F=F1+(-)F2≌0,这样可以近似看成阀芯没有产生外力，即阀芯双向平衡设计，同样阀芯上下面积不等，叫阀芯双向不平衡设计。从双向平衡意义上讲，本发明可以实现以下四种平衡方式：1、下阀芯双向平衡（图6.1）；2、上阀芯双向平衡（图6.2）；3、上下阀芯双向平衡（图6.3）；4、上下阀芯双向不平衡（图6.4）；以上四种方式，都可以根据实际上下阀座管道压力差异大小选择哪种平衡方式。

阀体堵塞18及连接支架19上设计有环形槽孔R01，R04，上下阀芯移动轴通过环形槽孔，环形槽孔R01,R04外周上焊接有进出两只接管03，通过引入循环的清洗液，上下阀芯每次循环移动过程中，暴露于环境大气的部分都会在环形槽孔中得到清洗灭菌，让阀芯始终清洁，不会被外界污染。阀体堵塞18设计有环形槽孔，下阀芯01穿过其中并上下移动，构成腔室R01,密封圈02，04将腔室R01上下密封，环形槽孔外圆周上焊接两个接管，用来连接清洗液，一进口一出口，清洗液在腔室R01内循环，对阀芯进行清洗，实现阀芯的绝对清洁，无污染（图5）。

两个阀座06，09即可以设计成卡箍k01连接，其两个阀座上的管口方向可以3600方位任意旋转，方便管道安装（图7.1），同时也可以设计成两个阀座于一体，一体的阀座，结构简单，质量稳定，但安装方向固定（图7.2）。

下阀芯01通过上阀芯10内孔作相对上下移动，拉杆12通过连接轴套14内孔作相对上下移动（图2），这种结构方式占用空间小，重量轻，结构紧凑，成本低（图1）。

根据图1，常态下三个气嘴q01、q02、q03都未充气，上阀芯10受气缸弹簧组压力作用下与上阀座密封，下阀芯01受弹簧组作用下处于上阀芯10流通孔内，因密封圈05与上阀座流通孔周向接触而密封，于是两个阀座03，06的管道液体流动因上下阀芯的密封而阻断，只有在各自阀座管道里流通，互不影响，实现防混功能（图1）。

当气嘴q02充气时，活塞20受气压并克服弹簧组弹力向上移动，带动拉杆12、下阀芯01向上移动，并活塞止于气缸P2线，当中，首先下阀芯01逐渐靠近上阀芯10，密封圈05伸入上阀芯内孔，保持腔室R03始终密封，让里面液体不被泄漏于下阀座，然后下阀芯推动上阀芯继续上移，直到上阀芯10通道全部打开，上下阀座管道的液体能互相流通，互相混合，实现混合功能（图3）。

当气嘴q03充气时，活塞17受气压向下移动，大弹簧16克服小弹簧15阻力迫使活塞20向下移，活塞20止于P3线，并带动拉杆12、下阀芯01向下移，直到下阀芯密封圈05脱离上阀芯通道，下阀芯密封打开，下阀座管道的液体流过腔室R03至下阀芯小孔R02至下阀芯腔室R05至环境大气，实现下阀座管道液体对腔室R03滞留液体的在线清洗功能（图4）。

当气嘴q01，q02，q03都不充气时，活塞13，17，20会因弹簧组弹力自动恢复到阀座常闭状态，处于两阀座管道液体隔绝状态（图1）。

Claims (4)

1.一种可自清洗及杀菌式双座阀，包括两个阀座（06，09）、两个阀座（06，09）内分别设有两个阀芯（01，10）以及气动执行器，其气动执行器分别于三个气嘴（q01，q02，q03）相通，三个气嘴（q01，q02，q03）分别控制两个阀芯（01，10）的移动，还包括阀体堵塞（18）和阀体支架（19）及其上的四个清洗管（03）构成的两个环形槽孔（R01,R04）,执行器分别由至少三组气嘴（q01，q02，q03）、活塞（s01，s02，s03）、和至少两组弹簧（15，16）组成，其每组气嘴、活塞和弹簧分别控制各自的阀芯上下移动，各自实现阀芯与阀座的开合；常态下，三活塞（13，20，17）在弹簧的张力作用下，分别处于气缸的最底面、最顶面和中间位置，此时上下阀座（03，06）都被上下阀芯（01，10）密封，两阀座管道的介质液体被隔绝，只能在各自的阀座管道内自由通过，上阀芯（10），下阀芯（（01），上阀体之间构成一个封闭的腔室（R03）,并有三个密封圈（05，07，08）对腔室（R02）密封，随着下阀芯（01）上移，腔室（R03）逐渐缩小，最后由下阀芯（01）密封面伸入上阀芯（10）内并构成腔室（R03），直到与下阀芯接触，并由2个密封圈（05，08）对腔室密封；下阀芯（01）上移至上阀芯（10）过程中，密封圈（05）始终与上阀体保持密封，然后下阀芯继续上移，密封圈（05）伸入上阀芯（10）与上阀芯保持密封，让腔室（R03）始终处于密封状态，直到下阀芯（01）下移，密封圈脱离下阀座（06）为止；下阀芯设有一个内孔（R05）和至少有一个小孔(R02)，小孔与环形槽孔（R01）和腔室（R03）相通，第三腔室（R05）与外部大气相通。

2.如权利要求1所述的一种可自清洗及杀菌式双座阀，其特征在于，上下阀芯（01，10）设置成两端部直径接近和相等，中间直径小的外形的阀芯双向平衡结构。

3.如权利要求1所述的一种可自清洗及杀菌式双座阀，其特征在于，下阀芯（01）与阀体堵塞（18）之间构成一个环形槽孔（R01），并在腔室圆周上焊接有两个清洗接管，密封圈（02，04）对腔室密封，同样，上阀芯（10）与阀体支架（19）构成一个环形槽孔（R04），也焊接有两个清洗管（03）。

4.如权利要求1，2或3所述的一种可自清洗及杀菌式双座阀，其特征在于，双座阀的上下阀座通过卡箍（k01）连接固定，或者上下阀座成一体式的阀座，当气嘴（q01）充气时，活塞（13）向上移动，止于气缸最底面（P1）线，并一起带动连接轴套（14）、连接卡箍（k02）、下阀芯（10）向上移动，即上阀芯打开，上阀座管道液体可以流过第一腔室（R03）至第二腔室（R02）至第三腔室（R05）；当气嘴（q02）充气时，活塞（20）向上移动，止于气缸最顶面（P2）线，首先带动拉杆（12）、下阀芯（01）移动，下阀芯（01）密封面移动后伸入到上阀芯（10）直到与之接触，然后带动上阀芯（10）、卡箍（k01）、连接轴套（14）、弹簧（15）一起移动，结果是上下阀座（06，09）之间的密封都被打开，两管道的介质液体可以通过两阀座内孔流通，既可从上阀座（06）流到下阀座（03），又可从下阀座流到上阀座；当气嘴（q03）充气时，活塞（17）向下移动，强行将大弹簧（16）向下压，小弹簧（15）受压收缩，活塞（20）向下移动，止于气缸中间（P3）线，于是带动拉杆（12）、下阀芯（01）向下移动，直到下阀芯（01）与下阀座（06）密封被打开，下阀座（03）管道液体可以通过第一腔室（R03）至第二腔室（R02）至第三腔室（R05）；下阀芯（01）通过上阀芯（10）内孔作相对上下移动，拉杆（12）通过连接轴套（14）内孔作相对上下移动。

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