CN109140041A - 阀塞、高压泵结构及阀塞密封方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及医疗机械技术领域，公开了一种阀塞、高压泵结构及阀塞密封方法，所述阀塞包括阀塞本体，所述阀塞本体的一个端面设置为密封面，所述阀塞本体背离所述密封面的一端设置有台阶；所述阀塞的阀塞本体从密封面的一端至另一端其外径逐渐增大。本发明的有益效果为：将阀塞设计为从密封面至另一端直径逐渐增大的形状，结构简单，且能够缩短阀塞的密封响应时间，提高高压泵的工作效果；且密封面可为球面、锥面或者平面等多种形状，在保证密封效果的可同时降低加工难度。
Description
技术领域
本发明涉及一种阀塞、包括其的高压泵结构及基于此高压泵结构的阀塞快速自密封方法。
背景技术
现有技术中，为了兼顾医用灭菌条件和高压力性能的需要，通常采用柱塞泵，同时泵体内的阀门也需要结构简单，在现有泵体阀门技术中通常采用钢珠密封或者采用弹簧预紧的阀片等作为阀门的密封主体，现有弹簧预紧阀片类的产品通常存在以下问题：由于弹簧的使用导致结构很复杂，容易形成灭菌不彻底的死腔结构，同时对弹簧性能要求很高，很难判断在高压下的有效性，因此作为医疗产品进行使用具有很大风险，采用钢珠作为阀门密封主体依据流动介质压力实现自密封功能，存在另外的问题：钢珠作为一个球体通过流动介质的驱动来实现密封存在很差的换向效率，导致钢珠在密闭过程中介质泄漏量过大，密封效果很差。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种阀塞、包括其的高压泵结构及基于此高压泵结构的阀塞密封方法，结构简单，且可缩短阀塞的响应时间，实现快速密封。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种阀塞，所述阀塞本体的一个端面设置为密封面，所述阀塞本体背离所述密封面的一端设置有台阶；且所述阀塞本体从密封面的一端至另一端其外径逐渐增大。
作为优选方案，所述阀塞本体整体呈圆台状。
作为优选方案，所述阀塞本体的密封面为平面、球面及锥面中的其中一种。
作为优选方案，所述阀塞本体的至少一端设置有沿其中心轴向外延伸的定位凸台。
作为优选方案，所述阀塞本体的两端均设置有定位凸台，其中，所述密封面上设置有第一定位凸台，所述阀塞本体背离所述密封面的端面设置有第二定位凸台；所述阀塞本体背离所述密封面的端面开设有凹陷，所述第二定位凸台上开设有与所述凹陷连通的凹槽。
同样的目的，本发明第二方面提出一种高压泵结构，其包括泵体及上述任一项所述的阀塞，所述泵体上开设有进液通道及出液通道，所述进液通道和所述出液通道之间通过阀塞腔连通，所述阀塞腔的内径大于所述进液通道及所述出液通道的内径；所述阀塞可滑动设于所述阀塞腔内，所述阀塞的最大外径大于所述进液通道及所述出液通道的内径，且小于所述阀塞腔的内径，所述第一定位凸台插设于所述进液通道内，所述第二定位凸台插设于所述出液通道内，且所述第一定位凸台的外径小于所述进液通道的内径，所述第二定位凸台的外径小于所述出液通道的内径；当所述阀塞的密封面紧贴所述阀塞腔靠近所述进液通道的端面时，所述进液通道和所述出液通道隔断；当所述阀塞的密封面远离所述阀塞腔靠近所述进液通道的端面时，所述台阶的端面抵接所述阀塞腔的另一端面，所述进液通道和所述出液通道连通。
作为优选方案，所述泵体内开设有两个所述进液通道和两个所述出液通道，两个所述进液通道分别为第一进液通道、第二进液通道，两个所述出液通道分别为第一出液通道、第二出液通道，所述第一进液通道和第一出液通道之间通过第一阀塞腔连通，所述第二进液通道和所述第二出液通道之间通过第二阀塞腔连通，所述泵体内还开设有活塞腔，所述第一出液通道、第二进液通道均与所述活塞腔连通；所述高压泵结构包括两个阀塞，其分别为第一阀塞和第二阀塞，所述第一阀塞设于所述第一阀塞腔内，所述第二阀塞设于所述第二阀塞腔内。
作为优选方案，所述泵体内开设有与所述第一出液通道连通的第一安装腔，所述第一安装腔内插设有进液管，进液管的内部构成所述第一进液通道，所述第一安装腔的底壁与所述进液管的端面之间限定成所述第一阀塞腔；所述泵体内还开设有与所述第二进液通道连通的第二安装腔，所述第二安装腔内插设有出液管，所述出液管的内部构成所述第二出液通道，所述第二安装腔的底壁与所述出液管的端面之间限定成所述第二阀塞腔。
作为优选方案，所述进液管和所述出液管的外侧还连接有固定套，所述固定套套设于所述泵体的外部。
作为优选方案，所述泵体上开设有至少两个所述活塞腔，所述泵体上开设有若干活塞腔一一相对应设置的第一进液通道、第一出液通道、第二进液通道、第二出液通道；各所述第一进液通道通过进水接头相连通，各所述第二出液通道通过出水接头相连通。
同样地，本发明的第三方面还提出一种基于上述高压泵结构的阀塞密封方法，其为：当出液通道内的流体压力低于所述进液通道内的流体压力时，流体冲击阀塞向所述出液通道一端滑动，所述台阶的端面抵接阀塞腔靠近出液通道的底壁，从而使阀塞本体背离其密封面的端面与阀塞腔的底壁之间留有间隙，出液通道的流体分别经过所述阀塞腔、凹陷、凹槽，最终流入出液通道内，直到出液通道内的流体压力与进液通道内的流体压力相平衡；当出液通道内的流体压力高于所述进液通道内的流体压力时，流体冲击阀塞向所述进液通道一端滑动，当流体流经所述阀塞本体背离其密封面的端面时，流体流动方向变化60°-150°，位于所述阀塞本体的中心轴方向的流体将动量传递给阀塞，阀塞的密封面紧贴所述阀塞腔的底壁，进液通道与出液通道隔断。
本发明提供一种阀塞、包括其的高压泵结构及基于此高压泵结构的阀塞密封方法，将阀塞本体整体设置为从密封面一端至另一端外径逐渐增大的形状，密封面可设为球面、锥面或者平面等，利用阀塞的结构能够提高流体的能量传递效率，缩短阀塞的相应时间，实现快速密封，且密封面可设置为多种形状，可相应降低对加工精度的要求。
附图说明
图1是本发明实施例中一种阀塞的剖面结构示意图；
图2是本发明实施例中一种高压泵结构的剖面结构示意图；
图3是图2的A-A剖视图；
图4是图2的B-B剖视图；
图5是本发明高压泵结构的活塞腔为高压状态时的局部示意图；
图6是本发明高压泵结构的活塞腔为负压状态时的局部示意图。
图中，10、阀塞；11、阀塞本体；111、密封面；112、凹陷；12、台阶；13、第一定位凸台；14、第二定位凸台；141、凹槽；20、泵体；21、第一进液通道；22、第一阀塞腔；23、第一出液通道；24、第二进液通道；25、第二阀塞腔；26、第二出液通道；27、活塞腔；30、第一阀塞、40、第二阀塞；50、进液管；60、出液管；70、固定套；80、进水接头；90、出水接头。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。应当理解的是，本发明中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。
如图1所示，本发明优选实施例的第一方面提出一种阀塞10，其包括阀塞本体11，所述阀塞本体11的一个端面设置为密封面111，所述阀塞本体11背离所述密封面111的一端设置有台阶12；所述阀塞本体11整体呈碗状，且所述阀塞本体11从密封面111的一端至另一端其外径逐渐增大。本实施例中，将阀塞本体11设置为从密封面一端至另一端外径逐渐增大的形状，利用阀塞10外部轮廓独特的形状，可减少流体从进液通道流至出液通道时的阻力，在密封过程中能够提高流体的能量传递，提高阀塞10的密封效率，以进一步缩短阀塞10的响应时间；且阀塞10结构简单，加工难度小。
作为优选方案，本实施例中，将阀塞本体11设置为外径从密封面111的一端至另一端外径逐渐增大的圆台状。
进一步地，本实施例中，所述阀塞本体11的密封面111为平面，采用平面进行密封可降低加工要求及加工精度，避免由于采用锥面进行密封，因精度要求高而加工不合格导致的泄露，增加密封的可靠性能，且相对于锥面密封需要一个配合时间，平面密封的响应速度增快。
示例性地，所述阀塞本体11的密封面111同样也可以为锥面或者球面，能够使密封效果更佳。所述密封面111可设置为球面、圆锥面、平面或者其它形状，可在保证密封性能的同时，简化加工工艺。
基于上述技术方案，本实施例中提供一种阀塞10，为了防止阀塞10在滑动过程中发生偏转或者卡住不动，以导致密封效果差，所述阀塞本体11的至少一端设置有沿其中心轴向外延伸的定位凸台。
具体地，本实施例中，为了能够导引阀塞10在阀塞腔内顺利滑动，所述阀塞本体11的两端均设置有定位凸台，为了便于描述，其中，所述密封面111上设置有第一定位凸台13，所述阀塞本体11背离所述密封面111的端面设置有第二定位凸台14；所述阀塞本体11背离所述密封面111的端面开设有凹陷112，所述第二定位凸台14上开设有与所述凹陷112连通的凹槽141。
同样的目的，本发明优选实施例的第二方面还提出一种高压泵结构，具体结构参照附图2-图6所示，其包括泵体20及上述任一项所述的阀塞10，所述泵体20上开设有进液通道及出液通道，所述进液通道和所述出液通道之间通过阀塞腔连通，所述阀塞腔的内径大于所述进液通道及所述出液通道的内径；所述阀塞10可滑动设于所述阀塞腔内，所述阀塞10的最大外径大于所述进液通道及所述出液通道的内径，且小于所述阀塞腔的内径，所述第一定位凸台13插设于所述进液通道内，所述第二定位凸台14插设于所述出液通道内，且所述第一定位凸台13的外径小于所述进液通道的内径，所述第二定位凸台14的外径小于所述出液通道的内径；当所述阀塞10的密封面111紧贴所述阀塞腔靠近所述进液通道的端面时，所述进液通道和所述出液通道隔断；当所述阀塞10的密封面111远离所述阀塞腔靠近所述进液通道的端面时，所述台阶12的端面抵接所述阀塞腔的另一端面，所述进液通道和所述出液通道连通。由于包括上述所述的阀塞10，因此具有上述阀塞10的所有有益效果，在此不做一一陈述。
更具体地，本实施例中，所述泵体20内开设有两个所述进液通道和两个所述出液通道，为了便于描述，两个所述进液通道分别为第一进液通道21、第二进液通道24，两个所述出液通道分别为第一出液通道23、第二出液通道26，所述第一进液通道21和第一出液通道23之间通过第一阀塞腔22连通，所述第二进液通道24和所述第二出液通道26之间通过第二阀塞腔连通25，所述泵体20内还开设有活塞腔27，所述第一出液通道23的出液口连通所述活塞腔27，所述第二进液通道24的进液口与所述活塞腔27连通；所述高压泵结构包括两个阀塞，为了便于描述，其分别为第一阀塞30和第二阀塞40，所述第一阀塞30设于所述第一阀塞腔22内，所述第二阀塞40设于所述第二阀塞腔25内。
具体工作过程可参照图5和图6所示，如图5所示，当活塞杆推动活塞腔27内的活塞往右运动时，活塞腔27内产生高压，第一出液通道23的水流压力高于第一进液通道21的水流压力，此时第一阀塞30的密封面与第一阀塞腔22的右端面密封紧贴，第一阀塞30处于关闭状态，以阻断第一出液通道23与第一进液通道21之间的流体流通，而与此同时，第二进液通道24的水流压力高于第二出液通道26的水流压力，第二阀塞40的密封面朝第二出液通道26一端滑动，第二阀塞40处于开启状态，此时活塞腔27内的流体分别流经第二进液通道24、第二阀塞腔25、第二出液通道26，最终流出高压态的流体；当活塞杆拉动活塞腔27内的活塞往左移动时，活塞腔27内产生负压，从图5状态切换至如图6所示的状态，此时，第一阀塞30在压力差的作用下向左移动，使第一阀塞30的密封面远离第一阀塞腔22的右端面，第一阀塞30的左端的台阶12抵接第一阀塞腔22的左端面，第一阀塞30的左端面与第一阀塞腔22的左端面之间留有间隙，第一阀塞30处于开启状态，低压液体从第一进液通道21流入，并依次流经第一阀塞腔22、凹陷112、凹槽141、第一出液通道23，并最终流入活塞腔27，而与此同时，第二阀塞40则向左滑动，其密封端面贴紧第二阀塞腔25的左端面，第二阀塞40处于关闭状态。
本实施例中，为了便于加工及装配，所述泵体20内开设有与所述第一出液通道26连通的第一安装腔，所述第一安装腔内插设有进液管50，进液管50的内部构成所述第一进液通道21，所述第一安装腔的底壁与所述进液管50的端面之间限定成所述第一阀塞腔22；所述泵体20内还开设有与所述第二进液通道24连通的第二安装腔，所述第二安装腔内插设有出液管60，所述出液管60的内部构成所述第二出液通道26，所述第二安装腔的底壁与所述出液管60的端面之间限定成所述第二阀塞腔25。
同样地，为了更加稳定地将进液管50和出液管60安装于泵体20上，所述进液管50和所述出液管60的外侧还连接有固定套70，所述固定套70套设于所述泵体20的外部。示例性地，所述固定套70包括第一固定套和第二固定套，其分别连接在进液管50及出液管60的外侧。
当泵体中开设单一的活塞腔27时，由于通过一个活塞的往复运动实现第一阀塞30和第二阀塞40的开启及关闭，活塞腔27在同一时间仅能实现单一的进水或者出水，因此为了输出源源不断的高压流体，所述泵体20上开设有至少两个所述活塞腔27，所述泵体20上开设有若干活塞腔27一一相对应设置的第一进液通道21、第一出液通道23、第二进液通道24、第二出液通道26；各所述第一进液通道21通过进水接头80相连通，各所述第二出液通道26通过出水接头90相连通。相应的多个活塞腔27内分别设置有活塞，各个活塞之间处于异步移动，因而能够实现低压水流源源不断的输入及高压水流源源不断输出。本实施例中，优选设计有两个所述活塞腔27。
本发明第三方面优选实施例提供一种基于上述高压泵结构的阀塞密封方法，其具体步骤为：
当出液通道内的流体压力低于进液通道内的流体压力时，流体冲击阀塞向所述出液通道一端滑动，所述台阶12的端面抵接阀塞腔靠近出液通道的底壁，从而使阀塞本体11背离其密封面111的端面与阀塞腔的底壁之间留有间隙，出液通道的流体分别经过所述阀塞腔、凹陷112、凹槽141，最终流入出液通道内，直到出液通道内的流体压力与进液通道内的流体压力相平衡；当出液通道内的流体压力高于所述进液通道内的流体压力时，流体冲击阀塞10向所述进液通道一端滑动，当流体流经所述阀塞本体11背离其密封面111的端面时，流体流动方向变化60°-150°，位于所述阀塞本体11的中心轴方向的流体将动量传递给阀塞10，阀塞10的密封面111紧贴所述阀塞腔的底壁，进液通道与出液通道隔断。
综上，本发明实施例提供一种阀塞10、包括其的高压泵结构及基于所述高压泵结构的阀塞密封方法，阀塞10为从密封面111的一端至另一端直径逐渐增大，可减小流体从进液通道流入出液通道时的阻力，且在阀塞10关闭过程中，能够提高将流体能量传输至阀塞10的传递效率，进而缩短密封响应时间，以提高高压泵的效率；且结构简单，阀塞10的密封面111可设为球面、锥面或者平面等多种形状，在保证密封效果的同时可相应降低加工难度。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种阀塞，其特征在于，包括阀塞本体，所述阀塞本体的一个端面设置为密封面，所述阀塞本体背离所述密封面的一端设置有台阶；且所述阀塞本体从密封面的一端至另一端其外径逐渐增大。
2.如权利要求1所述的阀塞，其特征在于，所述阀塞本体呈圆台状。
3.如权利要求1所述的阀塞，其特征在于，所述阀塞本体的密封面为平面、球面及锥面中的其中一种。
4.如权利要求1所述的阀塞，其特征在于，所述阀塞本体的至少一端设置有沿其中心轴向外延伸的定位凸台。
5.如权利要求1所述的阀塞，其特征在于，所述阀塞本体的两端均设置有定位凸台，其中，所述密封面上设置有第一定位凸台，所述阀塞本体背离所述密封面的端面设置有第二定位凸台；所述阀塞本体背离所述密封面的端面开设有凹陷，所述第二定位凸台上开设有与所述凹陷连通的凹槽。
6.一种高压泵结构，其特征在于，包括泵体及如权利要求1-5中任一项所述的阀塞，所述泵体上开设有进液通道及出液通道，所述进液通道和所述出液通道之间通过阀塞腔连通，所述阀塞腔的内径大于所述进液通道及所述出液通道的内径；
所述阀塞可滑动设于所述阀塞腔内，所述阀塞的最大外径大于所述进液通道及所述出液通道的内径，且小于所述阀塞腔的内径，所述第一定位凸台插设于所述进液通道内，所述第二定位凸台插设于所述出液通道内，且所述第一定位凸台的外径小于所述进液通道的内径，所述第二定位凸台的外径小于所述出液通道的内径；
当所述阀塞的密封面紧贴所述阀塞腔靠近所述进液通道的端面时，所述进液通道和所述出液通道隔断；当所述阀塞的密封面远离所述阀塞腔靠近所述进液通道的端面时，所述台阶的端面抵接所述阀塞腔的另一端面，所述进液通道和所述出液通道连通。
7.如权利要求6所述的高压泵结构，其特征在于，所述泵体内开设有两个所述进液通道和两个所述出液通道，两个所述进液通道分别为第一进液通道、第二进液通道，两个所述出液通道分别为第一出液通道、第二出液通道，所述第一进液通道和第一出液通道之间通过第一阀塞腔连通，所述第二进液通道和所述第二出液通道之间通过第二阀塞腔连通，所述泵体内还开设有活塞腔，所述第一出液通道、第二进液通道均与所述活塞腔连通；
所述高压泵结构包括两个阀塞，其分别为第一阀塞和第二阀塞，所述第一阀塞设于所述第一阀塞腔内，所述第二阀塞设于所述第二阀塞腔内。
8.如权利要求7所述的高压泵结构，其特征在于，所述泵体内开设有与所述第一出液通道连通的第一安装腔，所述第一安装腔内插设有进液管，进液管的内部构成所述第一进液通道，所述第一安装腔的底壁与所述进液管的端面之间限定成所述第一阀塞腔；
所述泵体内还开设有与所述第二进液通道连通的第二安装腔，所述第二安装腔内插设有出液管，所述出液管的内部构成所述第二出液通道，所述第二安装腔的底壁与所述出液管的端面之间限定成所述第二阀塞腔。
9.如权利要求8所述的高压泵结构，其特征在于，所述进液管和所述出液管的外侧还连接有固定套，所述固定套套设于所述泵体的外部。
10.如权利要求7-9中任一项所述的高压泵结构，其特征在于，所述泵体上开设有至少两个所述活塞腔，所述泵体上开设有若干活塞腔一一相对应设置的第一进液通道、第一出液通道、第二进液通道、第二出液通道；各所述第一进液通道通过进水接头相连通，各所述第二出液通道通过出水接头相连通。
11.一种基于如权利要求6-10中任一项所述的高压泵结构的阀塞密封方法，其特征在于，具体步骤为：
当出液通道内的流体压力低于所述进液通道内的流体压力时，流体冲击阀塞向所述出液通道一端滑动，所述台阶的端面抵接阀塞腔靠近出液通道的底壁，从而使阀塞本体背离其密封面的端面与阀塞腔的底壁之间留有间隙，出液通道的流体分别经过所述阀塞腔、凹陷、凹槽，最终流入出液通道内，直到出液通道内的流体压力与进液通道内的流体压力相平衡；
当出液通道内的流体压力高于所述进液通道内的流体压力时，流体冲击阀塞向所述进液通道一端滑动，当流体流经所述阀塞本体背离其密封面的端面时，流体流动方向变化60°-150°，位于所述阀塞本体的中心轴方向的流体将动量传递给阀塞，阀塞的密封面紧贴所述阀塞腔的底壁，进液通道与出液通道隔断。
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