CN202391716U - 液相色谱泵用单向阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种液相色谱泵用单向阀，属于单向阀技术领域。本实用新型包括：端盖、外套、阀座、阀球和阀球限位套，所述外套的两端设有端盖，阀座和阀球限位套设置在外套内，阀球限位套内设有阀腔和阀球限位偏心通道，阀腔和阀球限位偏心通道相连通，阀球设置在阀球限位套的阀腔内。本实用新型将流路进行了改变，使传统的单向阀阀球直上直下的运动轨迹，变成带有一定倾角的运动轨迹。这样，迫使单向阀的阀球在运动中自身也产生一定角度的旋转。通过设计上的这种改变，使阀球和阀座在密封接触时单一重复的线(或面)的接触，变成不断变化位置的线(或面)的接触。以此实现提高单向阀的使用寿命和密封性能的效果。

Description

液相色谱泵用单向阀

技术领域

本实用新型涉及一种液相色谱泵用单向阀，属于单向阀技术领域。

背景技术

单向阀是高效液相色谱仪高压输液泵的重要部件之一。单向阀设计与加工、装配的状态，会直接影响到高效液相色谱泵使用的寿命和维修的频率，会影响到高压输液泵供液的精度和重复性；亦会影响到整个仪器的使用状态、检测精度和效果。

现有高效液相色谱仪使用的高压输液泵，从柱塞和输液的流路结构主要分为串联泵和并联泵两种。

串联泵和并联泵的主要区别在于：串联泵分主泵和副泵，两组泵共用一对单向阀，主泵的吸液量和供液量等于整个系统所设定的量，区别在于主泵供液时只将一部分液体供给了系统，而将另一部分供给了副泵。在主泵吸液时，由副泵将另一部分液体供给系统。

与串联泵所不同的是：并联泵虽然也有两组泵，但吸液和供液系统是各自独立的。它们各用一对单向阀，相互独立地交替完成对系统的全部供液。

从串联泵和并联泵的不同结构上来分析：当两种泵的柱塞行程相同时，并联泵的排量是串联泵的一倍；当两种泵的排量相同时，并联泵的柱塞行程是串联泵的二分之一。从理论上讲：并联泵具有排量更大、脉动更小、寿命更长、精度更高等特点，有着明显的优势。

但是，目前从生产到使用，串联泵却占据着主要位置。只有不多的厂家生产并联泵，且多数是对压力波动、流量精度等要求不高的泵型。并联泵的优势不能得到充分发挥的一个重要原因，是因为并联泵比串联泵多使用了一对单向阀。

单向阀，是目前高效液相色谱高压泵中出现故障频率最高的部件之一。为了降低自己产品的故障率，很多厂家不设计和生产并联泵。换一句话说，单向阀的高故障率，是造成并联泵的优势不能得到充分发挥的一个重要因素。

目前单向阀故障率高、使用寿命短的一个重要原因，在于传统单向阀设计上的一种模式(见图1)。

从图1传统单向阀设计上可以看到，传统单向阀中的阀球限位套，都设计有液体流动的通道。这些通道数量不等，或两个、或三个、或四个……。虽然数量不等，但有共同的特点：为了阀球升起时不会堵塞通道，阀球限位套液体流动通道的数量都大于一；通道都是围绕阀球限位套的中心线在圆周上均匀分布的。这种传统的设计会出现一个问题，即：阀球上升和下降的轨迹和阀球限位套的中心线是高度重合的，是唯一的；换句话说，从理论上讲，单向阀在闭合时，阀球和阀座的接触面(或线)的位置是唯一的，是高度重复的。(见图2)

这种设计所产生的必然结果是：阀球和阀座的局部面(或线)，在使用过程中磨损严重，造成局部面(或线)的粗糙度提高、密封性能下降。尤其是在高压或超高压的情况下，严重时会使阀球和阀座的局部面(或线)产生裂纹和破损，导致单向阀彻底失去功能。而泵系统使用的单向阀的数量越多，这种由单向阀造成的仪器失效的可能性就越大。这种由单向阀局部磨损所造成的仪器失效，是很多设计和生产厂家不愿意或不敢涉足并联泵的重要原因之一。

图2示意的是双通道180°均布的阀球运动轨迹。三通道120°均布、四通道90°均布所产生的结果也是完全一样的。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决现有液相色谱泵用单向阀阀球上升和下降的轨迹和阀球限位套的中心线是高度重合的，是唯一的，在使用过程中磨损严重，造成局部面(或线)的粗糙度提高、密封性能下降。尤其是在高压或超高压的情况下，严重时会使阀球和阀座的局部面(或线)产生裂纹和破损，导致单向阀彻底失去功能的问题，进而提供一种液相色谱泵用单向阀。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种液相色谱泵用单向阀，包括：端盖、外套、阀座、阀球和阀球限位套，所述外套的两端设有端盖，阀座和阀球限位套设置在外套内，阀球限位套内设有阀腔和阀球限位偏心通道，阀腔和阀球限位偏心通道相连通，阀球设置在阀球限位套的阀腔内。

本实用新型将流路进行了改变，使传统的单向阀阀球直上直下的运动轨迹，变成带有一定倾角的运动轨迹。这样，迫使单向阀的阀球在运动中自身也产生一定角度的旋转。通过设计上的这种改变，使阀球和阀座在密封接触时单一重复的线(或面)的接触，变成不断变化位置的线(或面)的接触。以此实现提高单向阀的使用寿命和密封性能的效果。

附图说明

图1是现有液相色谱泵用单向阀的结构示意图；

图2是现有液相色谱泵用单向阀的阀球运动方向示意图；

图3是本实用新型一种液相色谱泵用单向阀的结构示意图；

图4是本实用新型一种液相色谱泵用单向阀的阀球运动方向示意图；

图5是图4的局部放大图。

图1和图2中的附图标记1是端盖，2是外套，3是阀座，4是阀球，5是阀球限位套，6是阀球限位均布双通道。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型做进一步的详细说明：本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本实用新型的保护范围不限于下述实施例。

如图3～图5所示，本实施例所涉及的液相色谱泵用单向阀，包括：端盖11、外套12、阀座13、阀球14和阀球限位套15，所述外套12的两端设有端盖11，阀座13和阀球限位套15设置在外套12内，阀球限位套15内设有阀腔16和阀球限位偏心通道17，阀腔16和阀球限位偏心通道17相连通，阀球14设置在阀球限位套15的阀腔16内。

所述阀球限位偏心通道17是单通道或多通道。

如图3所示，是本实用新型为液相超高压输液泵设计的一款单向阀。单向阀的阀球14选用的是直径为0.794mm的宝石球。阀球限位套15设有顶端为90°的圆锥形腔顶，以腔顶圆柱形半径为中心设计有直径为0.5mm的圆孔和半圆孔的偏心通道。用蓝宝石制作的阀座的上端设计成半圆锥体，与阀球限位套的半圆锥孔配合，用以加强单向阀在超高压时的密封效果。单向阀设计使用压力为21755.7psi(150Mpa)。为了加强单向阀在超高压下的抗磨损能力，设计上(如图4和图5所示)采用了单流路偏心通道。阀球限位套选用的材料为PEEK(聚醚醚酮)，在加强密封和耐磨性能的同时，增强了偏心通道加工的工艺性，使设计通过加工得以实现。

由图4和图5可以看到：本实用新型的液流通道是偏心的。因此，柱塞吸液时，在负压的作用下，阀球被吸离阀座，单向阀打开。因为阀球限位套上的流路是偏心且非均布的，所以，流体的流动方向是偏心的；流体对阀球的摩擦力的合力方向也指向阀球限位套腔体的斜上方，阀球由位置A移动到位置B。由于出液通道的直径小于阀球直径，且在阀球型腔内是半孔，所以阀球在向通道斜方向运动后，只会有两个点与通道接触，不会堵塞通道。此时，阀球在与通道两点接触时产生摩擦，发生旋转，并由B点向C点移动。在由B点向C点移动的过程中，阀球始终有两点与出液通道半孔接触。因此，阀球在斜向运动的同时始终存在一个很微小的自转，一直到阀球上端的一条圆周线与阀球限位型腔的圆锥部分接触为止。这时，阀球的中心线与阀球限位套的中心线再一次重合。当柱塞的吸液运动结束时，负方向的压力消除，阀球在重力的作用下由C点落回到A点，但这时的阀球已经在运动过程中产生了偏转。

从理论上讲，系统的压力不同、流量不同、流速不同、流动相不同等诸多因素，都会影响到阀球的运动轨迹。因此，本设计中阀球的直线(斜线)和旋转运动是绝对的，但运动的轨迹和运动的幅度却是非常复杂千变万化的。这就如同加工业中的研磨一样，轨迹越复杂，往往效果越好。这里也是一样，阀球和阀座之间相对运动的轨迹越复杂，就越能实现好的使用效果。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本实用新型整体构思下的不同实现方式，而且本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种液相色谱泵用单向阀，包括：端盖、外套、阀座、阀球和阀球限位套，所述外套的两端设有端盖，阀座和阀球限位套设置在外套内，其特征在于，阀球限位套内设有阀腔和阀球限位偏心通道，阀腔和阀球限位偏心通道相连通，阀球设置在阀球限位套的阀腔内。

2.根据权利要求1所述的液相色谱泵用单向阀，其特征在于，所述阀球限位偏心通道是单通道或多通道。

3.根据权利要求1所述的液相色谱泵用单向阀，其特征在于，阀球的直径为0.794mm。

4.根据权利要求1所述的液相色谱泵用单向阀，其特征在于，阀球限位套设有顶端为90°的圆锥形腔顶。

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