CN114033853A - 一种层析柱及三位气缸 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种三位气缸，包括壳体组件和设置于壳体组件内的阀杆、活动套环、限位板，工作时，向第二腔室内通入气体，活动套环和阀杆在气体压力作用下向上运动，阀杆封堵连通口，且喷淋口与外部环境不连通，阀门处于全部关闭状态；向第一腔室和第三腔室同时通入气体，阀杆和活动套环向下运动，限位板向上运动，阀杆封堵连通口，但是喷淋口与外部环境相连通，阀门处于半开状态；向第一腔室通入气体，阀杆和活动套环以及限位板均向下运动，阀杆由连通口伸出，连通口以及喷淋口均与外部环境相连通，阀门处于全开状态。本发明还提供一种包含上述三位气缸的层析柱，能够利用一个气缸实现三位阀门的功能，结构紧凑，提高层析柱的工作可靠性。

Description

一种层析柱及三位气缸
技术领域
本发明涉及液相色谱分析用设备及其周边配套设施技术领域，特别是涉及一种层析柱及三位气缸。
背景技术
层析柱是层析工业进行纯化过程液体，以及从过程液体中分离出所需要物质的重要设备。目前层析柱柱头和柱底部通常会有一个阀门，用于层析柱的排气、装柱喷胶和卸柱吸胶。
排气、装卸柱和运行状态时，阀门处于三种不同状态，而控制这个阀门的气缸只有两位。为实现这个目标，现有技术一般采用两个气缸来实现。这种方式采用多个连杆等部件来实现三位阀门的功能，这种技术存在下列缺点：结构复杂、体积大、不易清洁和容易出故障，影响了层析柱的工作效率。
因此，如何改变现有技术中，层析柱阀门采用两个气缸实现三位阀门功能，结构复杂且易出现故障的现状，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种层析柱及三位气缸，以解决上述现有技术存在的问题，简化三位阀门结构，提高层析柱的工作可靠性。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种三位气缸，包括：
壳体组件，所述壳体组件为分体式结构，所述壳体组件具有连通口；
阀杆，所述阀杆具有中心通道，所述阀杆可滑动地设置于所述壳体组件内，所述阀杆能够封堵所述连通口，所述阀杆靠近所述连通口的一端具有喷淋口；
活动套环，所述活动套环可滑动地与所述壳体组件相连，所述活动套环与所述阀杆相连，所述活动套环套装于所述阀杆的外部；
限位板，所述限位板可滑动地设置于所述壳体组件中，所述限位板可滑动地套装于所述阀杆的外部；
所述活动套环与所述壳体组件内壁围成第一腔室，所述活动套环与所述限位板、所述壳体组件的内壁以及所述阀杆的外壁围成第二腔室，所述限位板与所述阀杆的外壁以及所述壳体组件的内壁围成第三腔室，所述第一腔室、所述第二腔室以及所述第三腔室均分别能够与外部气源相连通；所述第一腔室、所述第二腔室以及所述第三腔室的体积改变能够使所述阀杆相对于所述壳体组件往复滑动；
当所述第二腔室体积达到最大时，所述阀杆处于第一位置；当所述第三腔室体积达到最大且所述第二腔室体积最小时，所述阀杆处于第二位置；当所述第一腔室体积达到最大时，所述阀杆处于第三位置。
优选地，所述壳体组件包括上盖、缸体、下盖和阀座，所述上盖设置于所述缸体的顶部，所述下盖设置于所述缸体的底部，所述第一腔室、所述第二腔室以及所述第三腔室位于所述上盖、所述缸体以及所述下盖围成的空间内，所述下盖与所述阀座相连，所述阀杆可滑动地穿过所述下盖以及所述阀座。
优选地，所述活动套环包括相连的柱体和凸环，所述凸环沿径向凸出于所述柱体设置，所述凸环可滑动地与所述缸体相连，所述柱体可滑动地与所述上盖相连，所述凸环能够与所述上盖相抵。
优选地，所述缸体的内腔为阶梯状，所述限位板可滑动地与所述缸体相连，所述缸体的阶梯处能够与所述限位板相抵。
优选地，所述阀座具有清洗通道，所述清洗通道与所述连通口相连通，所述清洗接头与所述清洗通道相连通，所述阀杆穿过所述清洗通道，且所述清洗通道与所述阀杆外壁之间具有间隙；所述清洗通道与所述下盖之间设置密封元件。
优选地，所述上盖具有第一进气孔，所述第一进气孔与所述第一腔室相连通，所述缸体具有第二进气孔和第三进气孔，所述第二进气孔与所述第二腔室相连通，所述第三进气孔与所述第三腔室相连通；所述第一进气孔、所述第二进气孔以及所述第三进气孔均能够与外部气源相连通。
优选地，所述壳体组件与所述活动套环之间、所述限位板与所述壳体组件之间、所述壳体组件与所述阀杆之间以及所述限位板与所述阀杆之间均设置密封组件。
优选地，所述活动套环的数量为多个，相邻的所述活动套环之间的腔体能够与外部气源相连通。
本发明还公开一种层析柱，包含上述的三位气缸，还包括喷淋头，所述喷淋头与所述阀杆相连，所述喷淋头上具有喷淋口，所述喷淋口与所述中心通道相连通，所述喷淋头可滑动地设置于所述连通口处，所述喷淋头能够封堵所述连通口。
优选地，所述层析柱还包括柱头，所述柱头与所述壳体组件相连，所述连通口设置于所述柱头上。
优选地，所述层析柱还包括清洗接头，所述清洗接头与所述壳体组件相连。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：本发明的三位气缸，包括壳体组件和设置于壳体组件内的阀杆、活动套环、限位板，其中，壳体组件为分体式结构，壳体组件具有连通口；阀杆具有中心通道，阀杆可滑动地设置于壳体组件内，阀杆能够封堵连通口，阀杆靠近连通口的一端具有喷淋口；活动套环可滑动地与壳体组件相连，活动套环与阀杆相连，活动套环套装于阀杆的外部；限位板可滑动地设置于壳体组件中，限位板可滑动地套装于阀杆的外部；活动套环与壳体组件内壁围成第一腔室，活动套环与限位板、壳体组件的内壁以及阀杆的外壁围成第二腔室，限位板与阀杆的外壁以及壳体组件的内壁围成第三腔室，第一腔室、第二腔室以及第三腔室均分别能够与外部气源相连通；第一腔室、第二腔室以及第三腔室的体积改变能够使阀杆相对于壳体组件往复滑动；当第二腔室体积达到最大时，阀杆处于第一位置；当第三腔室体积达到最大且第二腔室体积最小时，阀杆处于第二位置；当第一腔室体积达到最大时，阀杆处于第三位置。
本发明的三位气缸工作时，向第二腔室内通入气体，活动套环和阀杆在气体压力作用下向上运动，当第二腔室体积体积达到最大时，阀杆处于第一位置，阀门处于全部关闭状态；向第一腔室和第三腔室同时通入气体，在气体压力作用下，阀杆和活动套环向下运动，限位板向上运动，当第三腔室的体积达到最大且第二腔室的体积最小时，阀杆处于第二位置，阀门处于半开状态；向第一腔室通入气体，在气体压力作用下，阀杆和活动套环以及限位板均向下运动，第一腔室体积达到最大时，阀杆处于第三位置，阀门处于全开状态。本发明的三位气缸利用一个气缸实现三位阀的功能，结构紧凑，操作便捷。
本发明还提供一种包含上述三位气缸的层析柱，还包括喷淋头，喷淋头与阀杆相连，喷淋头上具有喷淋口，喷淋口与中心通道相连通，喷淋头可滑动地设置于连通口处，喷淋头能够封堵连通口，阀门处于关闭状态时，阀杆封堵连通口，且喷淋口与外部环境不连通；阀门处于半开状态时，阀杆封堵连通口，但是喷淋口与外部环境相连通；阀门处于全开状态时，连通口以及喷淋口均与外部环境相连通，结构紧凑，提高层析柱的工作可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的三位气缸的结构示意图；
图2为本发明的三位气缸处于关闭状态的结构示意图；
图3为本发明的三位气缸处于半开状态的结构示意图；
图4为本发明的三位气缸处于全开状态的结构示意图。
其中，1为阀杆，2为活动套环，201为柱体，202为凸环，3为限位板，4为连通口，5为中心通道，6为喷淋口，7为第一腔室，8为第二腔室，9为第三腔室，10为喷淋头，11为上盖，12为缸体，13为下盖，14为阀座，15为柱头，16为清洗通道，17为清洗接头，18为第一进气孔，19为第二进气孔，20为第三进气孔，21为密封组件。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种层析柱及三位气缸，以解决上述现有技术存在的问题，简化三位阀门结构，提高层析柱的工作可靠性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
请参考图1-4，其中，图1为本发明的三位气缸的结构示意图，图2为本发明的三位气缸处于关闭状态的结构示意图，图3为本发明的三位气缸处于半开状态的结构示意图，图4为本发明的三位气缸处于全开状态的结构示意图。
本发明提供一种三位气缸，包括壳体组件和设置于壳体组件内的阀杆1、活动套环2、限位板3，其中，壳体组件为分体式结构，壳体组件具有连通口4；阀杆1具有中心通道5，阀杆1可滑动地设置于壳体组件内，阀杆1能够封堵连通口4；活动套环2可滑动地与壳体组件相连，活动套环2与阀杆1相连，活动套环2套装于阀杆1的外部；限位板3可滑动地设置于壳体组件中，限位板3可滑动地套装于阀杆1的外部；活动套环2与壳体组件内壁围成第一腔室7，活动套环2与限位板3、壳体组件的内壁以及阀杆1的外壁围成第二腔室8，限位板3与阀杆1的外壁以及壳体组件的内壁围成第三腔室9，第一腔室7、第二腔室8以及第三腔室9均分别能够与外部气源相连通；第一腔室7、第二腔室8以及第三腔室9的体积改变能够使阀杆1相对于壳体组件往复滑动；当第二腔室8体积达到最大时，阀杆1处于第一位置；当第三腔室9体积达到最大且第二腔室8体积最小时，阀杆1处于第二位置；当第一腔室7体积达到最大时，阀杆1处于第三位置。
本发明的三位气缸工作时，向第二腔室8内通入气体，活动套环2和阀杆1在气体压力作用下向上运动，当第二腔室8体积体积达到最大时，阀杆1处于第一位置，阀门处于全部关闭状态；向第一腔室7和第三腔室9同时通入气体，在气体压力作用下，阀杆1和活动套环2向下运动，限位板3向上运动，当第三腔室9的体积达到最大且第二腔室8的体积最小时，阀杆1处于第二位置，阀门处于半开状态；向第一腔室7通入气体，在气体压力作用下，阀杆1和活动套环2以及限位板3均向下运动，第一腔室7体积达到最大时，阀杆1由连通口4伸出，阀杆1处于第三位置，阀门处于全开状态。本发明利用三位气缸实现三位阀的功能，因此，文中“阀门”处于某种状态的描述并不矛盾。
其中，壳体组件包括上盖11、缸体12、下盖13和阀座14，上盖11设置于缸体12的顶部，下盖13设置于缸体12的底部，第一腔室7、第二腔室8以及第三腔室9位于上盖11、缸体12以及下盖13围成的空间内，下盖13与阀座14相连，阀杆1可滑动地穿过下盖13以及阀座14。壳体组件为分体式结构，方便了各零部件的拆装和后期清理维护。
具体地，活动套环2包括相连的柱体201和凸环202，凸环202沿径向凸出于柱体201设置，凸环202可滑动地与缸体12相连，柱体201可滑动地与上盖11相连，柱体201能够由上盖11伸出，凸环202能够与上盖11相抵，当凸环202与上盖11相抵时，活动套环2向上运动到极限位置，第一腔室7的体积被压缩至最小。
相应地，缸体12的内腔为阶梯状，限位板3可滑动地与缸体12直径较大的一端相连，缸体12的阶梯处能够与限位板3相抵，缸体12的阶梯处起到限制限位板3极限位置的作用，当限位板3运动至与缸体12的台阶处相抵时，被台阶处阻挡，无法继续向上滑动，第三腔室9的体积达到最大。
更具体地，阀座14具有清洗通道16，清洗通道16与连通口4相连通，阀杆1穿过清洗通道16，且清洗通道16与阀杆1外壁之间具有间隙；清洗通道16与下盖13之间设置密封元件。当阀门处于全部关闭状态时，清洗通道16通过喷淋口6与阀杆1的中心通道5相连通，可通过清洗通道16泵入清洗液将中心通道5内清洗干净。
在本具体实施方式中，上盖11具有第一进气孔18，第一进气孔18与第一腔室7相连通，缸体12具有第二进气孔19和第三进气孔20，第二进气孔19与第二腔室8相连通，第三进气孔20与第三腔室9相连通；第一进气孔18、第二进气孔19以及第三进气孔20均能够与外部气源相连通，实际应用中，可利用第一进气孔18、第二进气孔19和第三进气孔20向第一腔室7、第二腔室8和第三腔室9充气，以实现阀门开启状态的转换，可选择压缩空气或其他不影响层析柱工作的气体。
为了保证装置的气密性，壳体组件与活动套环2之间、限位板3与壳体组件之间、壳体组件与阀杆1之间以及限位板3与阀杆1之间均设置密封组件21，密封组件21可由多组密封圈组成，在本发明的其他具体实施方式中，还可以选择其它密封形式，如填料密封等。
还需要强调的是，在本发明的其他具体实施方式中，活动套环2的数量可以设置多个，相邻的活动套环2之间的腔体能够与外部气源相连通，通过改变活动套环2的数量能够驱动阀杆1运动并停留至多个位置，从而使装置实现多位气缸的功能。除此之外，本具体实施方式中使用气体作为驱动介质，在实际操作中，还可以根据实际需要利用液体或其它介质作为驱动介质，提高装置的灵活适应性。
进一步地，本发明还公开一种层析柱，包含上述的三位气缸，还包括喷淋头10，喷淋头10具有喷淋口6，喷淋头10与阀杆1相连，喷淋口6与中心通道5相连通，喷淋头10可滑动地设置于连通口4处，喷淋头10能够封堵连通口4。阀杆1处于第一位置时，喷淋头10封堵连通口4，且喷淋口6与外部环境不连通，阀门处于全部关闭状态；阀杆1处于第二位置时，喷淋头10的上部封堵连通口4，但是喷淋口6与外部环境相连通，阀门处于半开状态；阀杆1处于第三位置时，连通口4以及喷淋口6均与外部环境相连通，阀门处于全开状态。此处需要解释说明的是，喷淋口6以及连通口4均与外部环境相连通，外部环境是指壳体组件外，当本发明的三位气缸应用于具体工作环境中时，三位气缸可能与其他部件或腔体相连通，此时其他部件或腔体为外部环境。在本具体实施方式中，外部环境具体指层析柱。在本发明的其他具体实施方式中，喷淋头10与阀杆1可拆卸连接，方便更换，喷淋口6设置于喷淋头10靠近阀杆1的一端，喷淋头10远离阀杆1的一端可滑动地与连通口4相连，喷淋头10往复滑动以封堵或与连通口4脱离，改变阀门开启状态。
更进一步地，层析柱还包括柱头15，柱头15与壳体组件相连，在本具体实施方式中，柱头15位于阀座14的底部，连通口4位于柱头15上。还需要解释说明的是，此处的柱头15可以为层析柱顶部和底部的任一侧，并非必须设置于层析柱的顶部。
除此之外，层析柱还包括清洗接头17，,清洗接头17设置于阀座14上，清洗接头17与清洗通道16相连通，可通过清洗接头17泵入清洗液将中心通道5内清洗干净。当阀门处于半开状态时，可通过中心通道5向与喷淋口6相连通的层析柱中进行喷胶装填。当阀门处于全开的状态时，层析柱处于排气和卸柱状态，可通过清洗通道16和清洗接头17进行排气或将匀浆(层析柱工作中均匀化的物质)泵出层析柱。
使用本发明的层析柱时，利用第二进气孔19向第二腔室8内通入气体，活动套环2和阀杆1在气体压力作用下向上运动，直至活动套环2上升至与上盖11相抵，喷淋头10封堵连通口4，且喷淋口6与外部环境不连通，阀门处于全部关闭状态，层析柱处于运行状态，可通过清洗接头17泵入清洗液将中心通道5内的匀浆清洗干净；通过第一进气孔18和第三进气孔20，向第一腔室7和第三腔室9同时通入气体，在气体压力作用下，阀杆1和活动套环2向下运动，限位板3向上运动，当活动套环2与限位板3相抵，且限位板3被缸体12的阶梯处阻挡无法继续上行时，喷淋头10封堵连通口4，但是喷淋口6与层析柱相连通，阀门处于半开状态，可通过中心通道5向与喷淋口6相连通的层析柱中进行喷胶装填；通过第一进气孔18向第一腔室7通入气体，在气体压力作用下，阀杆1和活动套环2以及限位板3均向下运动，限位板3运动至与下盖13相抵，且活动套环2与限位板3相抵，喷淋头10由连通口4伸出，连通口4以及喷淋口6均与层析柱相连通，阀门处于全开状态，层析柱处于排气和卸柱状态，可通过清洗通道16和清洗接头17进行排气或将匀浆泵出层析柱。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种三位气缸，其特征在于，包括：
壳体组件，所述壳体组件为分体式结构，所述壳体组件具有连通口；
阀杆，所述阀杆具有中心通道，所述阀杆可滑动地设置于所述壳体组件内，所述阀杆能够封堵所述连通口，所述阀杆靠近所述连通口的一端具有喷淋口；
活动套环，所述活动套环可滑动地与所述壳体组件相连，所述活动套环与所述阀杆相连，所述活动套环套装于所述阀杆的外部；
限位板，所述限位板可滑动地设置于所述壳体组件中，所述限位板可滑动地套装于所述阀杆的外部；
所述活动套环与所述壳体组件内壁围成第一腔室，所述活动套环与所述限位板、所述壳体组件的内壁以及所述阀杆的外壁围成第二腔室，所述限位板与所述阀杆的外壁以及所述壳体组件的内壁围成第三腔室，所述第一腔室、所述第二腔室以及所述第三腔室均分别能够与外部气源相连通；所述第一腔室、所述第二腔室以及所述第三腔室的体积改变能够使所述阀杆相对于所述壳体组件往复滑动；
当所述第二腔室体积达到最大时，所述阀杆处于第一位置；当所述第三腔室体积达到最大且所述第二腔室体积最小时，所述阀杆处于第二位置；当所述第一腔室体积达到最大时，所述阀杆处于第三位置。
2.根据权利要求1所述的三位气缸，其特征在于：所述壳体组件包括上盖、缸体、下盖和阀座，所述上盖设置于所述缸体的顶部，所述下盖设置于所述缸体的底部，所述第一腔室、所述第二腔室以及所述第三腔室位于所述上盖、所述缸体以及所述下盖围成的空间内，所述下盖与所述阀座相连，所述阀杆可滑动地穿过所述下盖以及所述阀座。
3.根据权利要求2所述的三位气缸，其特征在于：所述活动套环包括相连的柱体和凸环，所述凸环沿径向凸出于所述柱体设置，所述凸环可滑动地与所述缸体相连，所述柱体可滑动地与所述上盖相连，所述凸环能够与所述上盖相抵。
4.根据权利要求3所述的三位气缸，其特征在于：所述缸体的内腔为阶梯状，所述限位板可滑动地与所述缸体相连，所述缸体的阶梯处能够与所述限位板相抵。
5.根据权利要求2所述的三位气缸，其特征在于：所述阀座具有清洗通道，所述清洗通道与所述连通口相连通，所述清洗接头与所述清洗通道相连通，所述阀杆穿过所述清洗通道，且所述清洗通道与所述阀杆外壁之间具有间隙；所述清洗通道与所述下盖之间设置密封元件。
6.根据权利要求2所述的三位气缸，其特征在于：所述上盖具有第一进气孔，所述第一进气孔与所述第一腔室相连通，所述缸体具有第二进气孔和第三进气孔，所述第二进气孔与所述第二腔室相连通，所述第三进气孔与所述第三腔室相连通；所述第一进气孔、所述第二进气孔以及所述第三进气孔均能够与外部气源相连通。
7.根据权利要求1-6任一项所述的三位气缸，其特征在于：所述壳体组件与所述活动套环之间、所述限位板与所述壳体组件之间、所述壳体组件与所述阀杆之间以及所述限位板与所述阀杆之间均设置密封组件。
8.根据权利要求1-6任一项所述的三位气缸，其特征在于：所述活动套环的数量为多个，相邻的所述活动套环之间的腔体能够与外部气源相连通。
9.一种层析柱，包括如权利要求1-8任一项所述的三位气缸，其特征在于：还包括喷淋头，所述喷淋头与所述阀杆相连，所述喷淋头上具有喷淋口，所述喷淋口与所述中心通道相连通，所述喷淋头可滑动地设置于所述连通口处，所述喷淋头能够封堵所述连通口。
10.根据权利要求9所述的层析柱，其特征在于：还包括柱头和清洗接头，所述柱头与所述壳体组件相连，所述连通口设置于所述柱头上，所述清洗接头与所述壳体组件相连。
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