CN113700878B - 一种逸气阀及其用途 - Google Patents

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Abstract

一种逸气阀及其用途，包括一阀壳、一阀芯棒和一定位装置，阀壳的腔壁上开设一进气口和至少一出气口；阀芯棒的一端具有一操作部，该操作部可在阀壳的内腔中从第一位置偏移至第二位置；当阀芯棒处于第一位置时，阀芯棒的操作部与进气口的出气端之间形成一个排气通道，所述进气口、排气通道、气体导流腔室和出气口依次连通；当阀芯棒处于第二位置时，阀芯棒的操作部远离进气口；定位装置确保阀芯棒保持在第一位置；在一外力作用下，阀芯棒从第一位置切换至第二位置，当外力消失时，定位装置驱使阀芯棒从第二位置复位至第一位置；所述逸气阀应用于高压蒸汽灭菌器中，用于实现在升温过程中，冷空气可以通过该逸气阀向外排放，且水蒸气不会大流量地向外逃逸。

Description

一种逸气阀及其用途
技术领域
本发明涉及灭菌装置，特别是涉及一种逸气阀及其用途。
背景技术
传统的蒸汽灭菌装置，一般通过在灭菌容器腔内在恒定时间内维持高温高压的饱和蒸汽来进行灭菌，经过恒定时间后，将饱和水蒸气排出。其中，为了获得饱和的蒸汽，达到良好的灭菌目的，就要尽可能地排出灭菌容器腔内的冷空气。但现有技术中，蒸汽灭菌装置为了排除冷空气，需要多次排除冷空气，而且排冷空气不彻底，影响灭菌效果。
在专利文件CN111420078A揭示了在排气口阀门处并联了一种用于持续低流量排气的节流管(相当于逸气阀)，在整个灭菌过程中持续的向外低流量排气，排冷效果好，而且使灭菌容器腔内的温度分布更均匀。在专利文件CN201179211Y亦揭示了一种小孔式逸气阀，在灭菌过程中，灭菌室内气体通过逸气阀的排气小孔持续向外排出，并在逸气阀的排气小孔中穿设钢丝，用于疏通排气小孔。
但上述现有技术存在以下缺陷：因为逸气阀在整个灭菌过程中是无法清理或清理不干净的，导致通道经常堵塞，所以会导致灭菌器内温度不均匀，灭菌不彻底等问题，而且由于逸气阀的排气孔比较小，所以容易发生堵塞，需要更有效率且安全的疏通排气孔的方式。
有鉴于此，本发明人针对现有技术中的上述缺陷深入研究，遂有本案产生。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种逸气阀。
本发明的第二个目的在于提出一种所述的逸气阀的用途。
为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种逸气阀，包括一阀壳、一阀芯棒和一定位装置，所述阀壳内腔中空，在阀壳的腔壁上开设一个进气口和至少一个出气口；
所述阀芯棒的一端具有一操作部，该操作部可在阀壳的内腔中从第一位置偏移至第二位置，所述阀芯棒的外壁与阀壳的内壁合围形成一个气体导流腔室，所述进气口与出气口通过该气体导流腔室实现气体流通；当阀芯棒处于第一位置时，所述阀芯棒的操作部与进气口的出气端之间形成一个排气通道，所述进气口的进气端、排气通道、气体导流腔室和出气口依次气道连通；当阀芯棒处于第二位置时，所述阀芯棒的操作部远离进气口；
所述定位装置确保阀芯棒的操作部保持在第一位置；在一外力作用下，所述阀芯棒从第一位置切换至第二位置，当外力消失时，所述定位装置驱使阀芯棒从第二位置复位至第一位置。
基于上设计，阀芯棒的操作部保持在第一位置时，灭菌器中的混合空气通过进气口、排气通道、气体导流腔室和出气口排出灭菌器外；当排气通道被杂质堵塞时，在一外力，阀芯棒轴向移动离开进气口切换至第二位置，进气口与气体导流腔室之间的过流面积增大，排气通道中的杂质会被高压气体冲出排气口，实现气路导通。
所述排气通道的过流面积/进气口的出气端的过流面积之间的比例范围为0.02～0.032。
所述排气通道的截面积为0.385mm2-0.636mm2，如此灭菌器内蒸气升温速度较快，灭菌器内部温度均匀性较好，灭菌效果好。
所述阀芯棒远离所述操作部的一侧与气体导流腔室的内壁之间设有至少一密封圈，可防止灭菌器中的气体从气体导流腔室中远离进气口的一端泄露出。
所述进气口向外延伸形成进气通道，所述进气通道的外壁形成螺接部；所述进气通道通过所述螺接部与高压蒸汽灭菌器的排气管相连，用于实现高压蒸汽灭菌器在升温过程中，其内的冷空气可以通过该逸气阀向外排放。
所述出气口外接有一出气接头。
其中一个实施例，所述进气口的出气端为由内向外开口渐缩的喇叭口结构；所述阀芯棒的操作部为与所述喇叭口相适配的圆锥台结构，至少在位于阀芯棒的圆锥台结构或者进气口的出气端的任一接触面上形成一沿轴向方向延伸的去料部；所述排气通道由所述去料部与进气口的出气端或圆锥台结构之间的间隙构成。
进一步，所述去料部为在阀芯棒的圆锥台结构外侧端面形成一斜切面。与该实施例相适配的定位装置，其包括一弹簧和一螺帽，所述螺帽设于阀壳上与所述进气口的出气端相对的一端；所述阀芯棒在远离操作部的一端具有一穿出螺帽的小径段及用于卡置弹簧的限位部；所述弹簧套设于阀芯棒的小径段上，并卡持于限位部和螺帽内壁之间，如此可让阀芯棒的操作部在第一位置与第二位置之间切换。
进一步，所述阀芯棒的小径段自由端处设有一通孔；所述定位装置还包括一拉环，所述拉环穿过所述通孔。拉动拉环即可将阀芯棒向远离阀壳的进气口方向拉动，松开拉环后阀芯棒即可立即复位。
其中一个实施例，所述进气口的出气端为圆筒形构件，所述阀芯棒的操作部对应设置为圆柱结构，所述圆柱结构的外径小于圆筒形构件的内径，进气口的出气端的内壁与圆柱结构的外壁合围形成环形夹缝为所述排气通道。
与该实施例相适配的定位装置，其包括一弹簧、一螺帽和一定位件，所述螺帽设于阀壳上与所述进气口的出气端相对的一端；所述阀芯棒在远离操作部的一端具有一穿出螺帽的小径段及用于卡置弹簧的限位部；所述弹簧套设于阀芯棒的小径段上，并卡持于限位部和螺帽内壁之间；所述定位件紧密套设于小径段的自由端上，该定位件与小径段联动，且所述小径段通过所述定位件卡止于螺帽的外侧端面。
进一步，所述阀芯棒的小径段自由端处设有一通孔；所述定位装置还包括一拉环，所述拉环穿过所述通孔。拉动拉环即可将阀芯棒向远离阀壳的进气口方向拉动，松开拉环后阀芯棒即可立即复位。
为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种所述的逸气阀的用途，所述逸气阀应用于高压蒸汽灭菌器中，所述进气口用于与高压蒸汽灭菌器的排气管相连，其用于实现高压蒸汽灭菌器在升温过程中，其冷空气可以通过该逸气阀的排气通道向外排放，且保证在保温过程中，水蒸气不会大流量的经由逸气阀向外逃逸。
附图说明
作为非限制性例子给出的具体说明更好地解释本发明包括什么以及其可被实施，此外，该说明参考附图，在附图中：
图1为本发明中一种逸气阀的结构示意图；
图2为本发明第一实施例逸气阀的纵向剖视图(阀芯棒处于第二位置)；
图3为本发明第一实施例逸气阀的纵向剖视图(阀芯棒处于第一位置)；
图4为本发明第一实施例阀芯棒的结构示意图；
图5为图3沿D-D方向的剖视图及局部放大图；
图6为本发明第二实施例阀壳和阀芯棒的配合示意图(阀芯棒处于第一位置)；
图7为本发明第二实施例阀壳和阀芯棒的配合示意图(阀芯棒处于第二位置)；
图8为本发明中逸气阀的使用状态图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1-7，一种逸气阀200，包括一阀壳1、一阀芯棒2和一定位装置(3a、3b)，所述阀壳1内腔中空，在阀壳1的腔壁上开设一个进气口11和至少一个出气口12；所述进气口11向外延伸形成进气通道111，所述进气通道111的外壁形成螺接部112。所述进气通道111通过所述螺接部112与高压蒸汽灭菌器6的排气管61相连(如图8)。所述出气口12外接有一出气接头4。
请再参阅图4，所述阀芯棒2的一端具有一操作部103，该操作部103可在阀壳1的内腔中从第一位置偏移至第二位置，所述第一位置是指图3和图6中阀芯棒2所处的位置，即阀芯棒2处于进气口11的出气端(101a、101b)的位置；所述第二位置是指图2和图7中阀芯棒2轴向向远离进气口11的方向移动，远离进气口11的位置。
请再参阅图2-3、图6-7，所述阀芯棒2的外壁与阀壳1的内壁合围形成一个气体导流腔室10，所述进气口11与出气口12通过该气体导流腔室10实现气体流通；当阀芯棒2处于第一位置时，所述阀芯棒2的操作部103与进气口11的出气端101a、101b之间形成一个排气通道102a、102b，所述进气口11、排气通道102a、102b、气体导流腔室10和出气口12依次连通；当阀芯棒2处于第二位置时，所述阀芯棒2的操作部103远离进气口11；所述定位装置(3a、3b)确保阀芯棒2的操作部103保持在第一位置；在一外力作用下，所述阀芯棒2从第一位置切换至第二位置，当外力消失时，所述定位装置(3a、3b)驱使阀芯棒2从第二位置复位至第一位置。阀芯棒2的操作部103保持在第一位置时，灭菌器中的混合空气通过进气口11、排气通道102a、102b、气体导流腔室10和出气口12排出灭菌器外；当工作一段时间后，空气中可能夹带的杂质会堵塞在排气通道102a、102b中造成排气不畅，对阀芯棒2施加一外力，让阀芯棒2切换至第二位置，此时阀芯棒2轴向离开进气口11，使进气口11与气体导流腔室10之间的过流面积增大，就可对排气通道102a、102b中堵塞的杂质进理，实现气路导通。
请再参阅图2-3，所述阀芯棒2远离所述操作部103的一侧与气体导流腔室10的内壁之间设有至少一密封圈7，在本实施例中，密封圈7为两个，双道保险，可实现有效密封，防止灭菌器中的气体从气体导流腔室10中远离进气口11的一端泄露出。
在实施例一中，如图3-5所示，所述进气口11的出气端101a为由内向外开口渐缩的喇叭口结构；所述阀芯棒2的操作部103为与所述喇叭口相适配的圆锥台结构S1，至少在位于阀芯棒2的圆锥台结构S1或者进气口11的出气端101a的任一接触面上形成一沿轴向方向延伸的去料部1021a；所述排气通道102a由所述去料部1021a与进气口11的出气端101a或圆锥台结构S1之间的间隙构成，即当所述去料部1021a设于阀芯棒2的圆锥台结构S1上时，所述去料部1021a与进气口11的出气端101a之间的间隙构成排气通道102a；当所述去料部1021a设于进气口11的出气端101a上时，所述去料部1021a与圆锥台结构S1之间的间隙构成排气通道102a；所述去料部1021a优选为在阀芯棒2的圆锥台结构S1外侧端面形成一斜切面，更便于加工制造，且斜切面的设计也不利于杂质的堆积(业界俗称挂料)。所述圆锥台结构S1与所述喇叭口贴合，方便于阀芯棒2与进气口11之间安装定位；当清理堵物，阀芯棒2朝左移动时，排堵物通道瞬间变大，堵物极易清理，所述喇叭口的设计更不易积累或挂住脏物，更易保持排气通道102a畅通。
请再参阅图2和图3，在该实施例一中，所述定位装置3a仅包括一弹簧31、一螺帽32和一拉环5，所述螺帽32设于阀壳1上与所述进气口11的出气端101相对的一端，螺帽32通过所述螺纹旋接于阀壳1上；所述阀芯棒2在远离操作部103的一端具有一穿出螺帽32的小径段21及用于卡置弹簧31的限位部A；所述弹簧31套设于阀芯棒2的小径段21上，并卡持于限位部A和螺帽32内壁之间。所述阀芯棒2还具有一中径段22，限位部A位于中径段22与小径段21的衍接处。所述小径段21和中径段22均位于螺帽32内，且所述小径段21的自由端穿出螺帽32。所述阀芯棒2的小径段21自由端处设有一通孔23；所述拉环5穿过所述通孔23。拉动拉环5即可将阀芯棒2向远离阀壳1的进气口11方向拉动，松开拉环阀芯棒2即可立即复位。通过外力拉动小径段21的自由端，阀芯棒2的操作部103随之移动离开所述进气口11，气体导流腔10和进气口11完全连通，方便清理排气通道102a中堵塞的杂质，撤去施加在阀芯棒2小径段21自由端上的外力，在弹簧31弹性力的作用下，阀芯棒2复位抵接进气口11。螺帽32对阀芯棒2的移动起辅助定位导向作用，对弹簧31起固定作用，同时弹簧31也需具备一定的强度和弹力，确保高压灭菌器的蒸汽通过排气通道102a向出气口12外溢时，其蒸汽压力无法推动阀芯棒2朝远离进气口11的方向运动。
在实施例二中，如图6和图7所示，所述进气口11的出气端101b为圆筒形构件；所述阀芯棒2的操作部103对应设置为圆柱结构S2，所述圆柱结构S2的外径小于圆筒形构件的内径，进气口11的出气端101b的内壁与圆柱结构S2的外壁合围形成环形夹缝为所述排气通道102b，即所述出气端101b的内壁与圆柱结构S2外壁之间的环形间隙构成排气通道102b。所述进气口11、排气通道102b、气体导流腔室10和出气口12都是依次气道连通的，灭菌器中的混合空气通过进气口11、排气通道102b、气体导流腔室10和出气口12排出灭菌器外。在本实施例二中，所述定位装置3b包括一弹簧31、一螺帽32、一拉环5和一定位件8；所述螺帽32设于阀壳1上与所述进气口11的出气端101b相对的一端，阀壳1相对的两端外壁均设有螺纹，螺帽32通过所述螺纹旋接于阀壳1上；所述阀芯棒2在远离操作部103的一端具有一穿出螺帽32的小径段21及用于卡置弹簧31的限位部A；所述弹簧31套设于阀芯棒2的小径段21上，并卡持于限位部A和螺帽32内壁之间。所述定位件8紧密套设于小径段的自由端上，该定位件8与小径段21联动，且所述小径段21通过所述定位件8卡止于螺帽32的外侧端面。所述阀芯棒2的小径段21自由端处设有一通孔23；所述拉环5穿过所述通孔23。拉动拉环5，定位件8随着阀芯棒2向远离阀壳1的进气口11方向拉动，即定位件8随阀芯棒2由第一位置向第二位置移动，松开拉环5，阀芯棒2轴向移动回到第一位置，定位件8卡止于螺帽32的外侧端面，阀芯棒2在定位件8的作用下保持在第一位置。
请再参阅图8，所述逸气阀200应用于高压蒸汽灭菌器6中，高压蒸汽灭菌器6的排气管连接于所述进气口11，用于实现高压蒸汽灭菌器在升温过程中，其冷空气可以通过该逸气阀200的排气通道102a、102b向外排放，且保证在保温过程中，水蒸气不会大流量地经由逸气阀200向外逃逸。
请再参阅图3和图6，所述排气通道102a、102b的过流面积/进气口11的出气端(101a、101b)的过流面积之间的比例范围为0.02～0.032；所述排气通道102a、102b的截面积为0.385mm2-0.636mm2，将排气通道102a、102b的截面积换算成圆的面积，换算出直径D，下表为在具有不同直径排气通道102a、102b的逸气阀200下，高压蒸汽灭菌器6排冷空气的试验结果，下表中的参数φd均是指各逸气阀200的排气通道102a、102b的截面积换算成圆面积后的直径：
从上表可知，直径为0.5mm的排气通道102a、102b的逸气阀200，灭菌器升温速度比较快约14分钟，恒温4分钟过程中收集的冷凝水水量为0.11KG，但灭菌器内部各处温度均匀性较差，整个灭菌器内的温度误差超过2°；φ0.7mm和φ0.9mm的排气通道102a、102b的逸气阀200，灭菌器升温速度分别约16分钟和18分钟，恒温4分钟过程中收集的冷凝水水量分别为0.134KG、0.143KG，且整个灭菌器内的温度误差在2°以内，能保证灭菌器内部各处温度的均匀性；φ1.1mm及以上直径的，灭菌器升温速度均较慢，且向外排出的冷凝水过多，一旦φd超过2.5，接近干烧，无法实现逸气阀200功能。由此可见，排气通道102a、102b的截面积换算成圆的直径为0.7mm-0.9mm为最优选择，直径小于0.7mm，升温过程中，灭菌器内部温度均匀性较差，排冷效果不明显，影响灭菌效果；直径大于0.9mm，灭菌器升温时间太长，耗水量大，升温过程灭菌器内部温度均匀性差，灭菌不彻底。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (16)

1.一种逸气阀(200)，其特征在于：包括一阀壳(1)、一阀芯棒(2)和一定位装置(3a)，所述阀壳(1)内腔中空，在阀壳(1)的腔壁上开设一个进气口(11)和至少一个出气口(12)；
所述阀芯棒(2)的一端具有一操作部(103)，该操作部(103)可在阀壳(1)的内腔中从第一位置偏移至第二位置，所述阀芯棒(2)的外壁与阀壳(1)的内壁合围形成一个气体导流腔室(10)，所述进气口(11)与出气口(12)通过该气体导流腔室(10)实现气体流通；当阀芯棒(2)处于第一位置时，所述阀芯棒(2)的操作部(103)与进气口(11)的出气端(101a)之间形成一个排气通道(102a)，所述进气口(11)、排气通道(102a)、气体导流腔室(10)和出气口(12)依次连通；当阀芯棒(2)处于第二位置时，所述阀芯棒(2)的操作部(103)远离进气口(11)；
所述定位装置(3a)至少包括一弹簧(31),所述弹簧(31)确保阀芯棒(2)的操作部(103)保持在第一位置；在一外力作用下,该外力克服弹簧(31)的弹性形变，使所述阀芯棒(2)从第一位置切换至第二位置，当外力消失时，所述定位装置(3a、3b)的弹簧(31)的弹性形变的恢复力驱使阀芯棒(2)从第二位置复位至第一位置；
所述进气口(11)的出气端(101a)为由内向外开口渐缩的喇叭口结构；所述阀芯棒(2)的操作部(103)为与所述喇叭口相适配的圆锥台结构(S1)，至少在位于阀芯棒（2）的圆锥台结构(S1)或者进气口(11)的出气端(101a)的任一接触面上形成一沿轴向方向延伸的去料部(1021a)；所述排气通道(102a)由所述去料部(1021a)与进气口(11)的出气端(101a)或圆锥台结构(S1)之间的间隙构成。
2.如权利要求1所述的一种逸气阀(200)，其特征在于：所述排气通道(102a)的过流面积/进气口(11)的出气端（101a）的过流面积之间的比例范围为0.02～0.032。
3.如权利要求1所述的一种逸气阀(200)，其特征在于：所述排气通道(102a)的截面积为0.385mm2-0.636mm2。
4.如权利要求1所述的一种逸气阀(200)，其特征在于：所述阀芯棒(2)远离所述操作部(103)的一侧与气体导流腔室(10)的内壁之间设有至少一密封圈(7)。
5.如权利要求1所述的一种逸气阀(200)，其特征在于：所述进气口(11)向外延伸形成进气通道(111)，所述进气通道(111)的外壁形成螺接部(112)。
6.如权利要求1所述的一种逸气阀(200)，其特征在于：所述出气口(12)外接有一出气接头(4)。
7.如权利要求1所述的一种逸气阀(200)，其特征在于：所述去料部(1021a)为在阀芯棒（2）的圆锥台结构(S1)外侧端面形成一斜切面。
8.如权利要求1或7所述的一种逸气阀(200)，其特征在于：所述定位装置(3a)还包括一螺帽(32)，所述螺帽(32)设于阀壳(1)上与所述进气口(11)的出气端(101a)相对的一端；
所述阀芯棒(2)在远离操作部(103)的一端具有一穿出螺帽(32)的小径段（21）及用于卡置弹簧(31)的限位部（A）；所述弹簧(31)套设于阀芯棒(2)的小径段(21)上，并卡持于限位部(A)和螺帽(32)内壁之间。
9.一种逸气阀(200)，其特征在于：包括一阀壳(1)、一阀芯棒(2)和一定位装置(3b)，所述阀壳(1)内腔中空，在阀壳(1)的腔壁上开设一个进气口(11)和至少一个出气口(12)；
所述阀芯棒(2)的一端具有一操作部(103)，该操作部(103)可在阀壳(1)的内腔中从第一位置偏移至第二位置，所述阀芯棒(2)的外壁与阀壳(1)的内壁合围形成一个气体导流腔室(10)，所述进气口(11)与出气口(12)通过该气体导流腔室(10)实现气体流通；当阀芯棒(2)处于第一位置时，所述阀芯棒(2)的操作部(103)与进气口(11)的出气端(101b)之间形成一个排气通道(102b)，所述进气口(11)、排气通道(102b)、气体导流腔室(10)和出气口(12)依次连通；当阀芯棒(2)处于第二位置时，所述阀芯棒(2)的操作部(103)远离进气口(11)；
所述定位装置(3b)至少包括一弹簧(31),所述弹簧(31)确保阀芯棒(2)的操作部(103)保持在第一位置；在一外力作用下,该外力克服弹簧(31)的弹性形变，使所述阀芯棒(2)从第一位置切换至第二位置，当外力消失时，所述定位装置(3b)的弹簧(31)的弹性形变的恢复力驱使阀芯棒(2)从第二位置复位至第一位置；
所述进气口(11)的出气端(101b)为圆筒形构件，所述阀芯棒(2)的操作部(103)对应设置为圆柱结构(S2)，所述圆柱结构(S2)的外径小于圆筒形构件的内径，进气口(11)的出气端(101b)的内壁与圆柱结构(S2)的外壁合围形成环形夹缝为所述排气通道(102b)。
10.如权利要求9所述的一种逸气阀(200)，其特征在于：所述排气通道(102b)的过流面积/进气口(11)的出气端（101b）的过流面积之间的比例范围为0.02～0.032。
11.如权利要求9所述的一种逸气阀(200)，其特征在于：所述排气通道(102b)的截面积为0.385mm2-0.636mm2。
12.如权利要求9所述的一种逸气阀(200)，其特征在于：所述阀芯棒(2)远离所述操作部(103)的一侧与气体导流腔室(10)的内壁之间设有至少一密封圈(7)。
13.如权利要求9所述的一种逸气阀(200)，其特征在于：所述进气口(11)向外延伸形成进气通道(111)，所述进气通道(111)的外壁形成螺接部(112)。
14.如权利要求9所述的一种逸气阀(200)，其特征在于：所述出气口(12)外接有一出气接头(4)。
15.如权利要求9所述的一种逸气阀(200)，其特征在于：所述定位装置(3b)还包括一螺帽(32)和一定位件(8)，所述螺帽(32)设于阀壳(1)上与所述进气口(11)的出气端(101b)相对的一端；
所述阀芯棒(2)在远离操作部(103)的一端具有一穿出螺帽(32)的小径段（21）及用于卡置弹簧(31)的限位部（A）；所述弹簧(31)套设于阀芯棒(2)的小径段(21)上，并卡持于限位部（A）和螺帽(32)内壁之间；
所述定位件(8)紧密套设于小径段(21)的自由端上，该定位件(8)与小径段(21)联动，且所述小径段(21)通过所述定位件(8)卡止于螺帽(32)的外侧端面。
16.如权利要求9或15所述的一种逸气阀(200)，其特征在于：所述阀芯棒(2)的小径段(21)自由端处设有一通孔(23)；所述定位装置(3)还包括一拉环(5)，所述拉环(5)穿过所述通孔(23)。
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