一种插装式气液分离安全阀的制作方法

本发明属于气液分离领域，具体涉及一种插装式气液分离安全阀，适用于液体中气体在线分离富集。

背景技术

在水质检测、海洋调查、资源勘探、海水养殖业等领域中，水体中可溶气体含量，评价环境污染、大洋环流、海洋资源、海洋生物等的重要参数。液体中的可溶气体测量大多都需要进行气液分离，气液分离的过程一般需要专门的分离膜来实现，分离膜两侧具有约为一个大气的压差，膜两边的压力差是气液分离过程的动力来源。

目前常用的双层膜或单层膜作为水气分离装置，膜的物理性质及其支撑与密封结构都具有一定的局限性，膜破裂是一种不可避免和不可预测的问题，分离膜破裂造成的水汽成分进入到真空设备会造成真空设备的损害。

因此亟需一种能够实现气液分离目的，而且可以避免分离膜破裂造成的水汽成分进入到真空设备而造成损害的分离装置。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明提供了一种插装式气液分离安全阀，该安全阀不仅可以达到气液分离的目的，而且可以避免分离膜破裂造成的水汽成分进入到真空设备而造成的损害，同时具有插装式阀结构，结构紧凑，膜更换方便。

本发明是通过下述技术方案实现的：

一种插装式气液分离安全阀，包括安全阀固定座和安全阀插装块，所述安全阀固定座和所述安全阀插装块均为腔体结构，所述安全阀固定座的一端设置气液分离膜，另一端插装所述安全阀插装块；所述安全阀插装块的一端容纳于所述安全阀固定座的腔体内部，另一端为出气口；

在所述安全阀插装块的内部安装阀芯，阀芯的外壳壁上设置小管径通气管道，在阀芯靠近出气口的一端设置密封部，所述安全阀插装块内设有与所述密封部配合实现密封的密封座，所述小管径通气管道的气体出口设置于阀芯密封部的下部外侧；通过与阀芯连接的限位装置能够实现所述阀芯沿着轴向运动。

进一步地，所述阀芯上设置的密封部呈锥形；所述密封座设置于所述安全阀插装块的腔体内壁，包括在密封时与所述密封部接触的锥面；在所述密封部的外侧设置第一密封圈，所述第一密封圈用于实现所述密封部和所述密封座之间的密封。

进一步地，在所述腔体阀固定座内部设有支撑座，支撑座和所述阀芯未设置密封部的一端的底面接触，所述支撑座用于支撑阀芯。

进一步地，所述限位装置包括分别与所述阀芯的两端连接的恢复弹性部件和支撑弹性部件；

所述恢复弹性部件设置于安全阀插装块腔体内部，在所述阀芯4的密封部和所述出气口之间；

在所述阀芯未设置密封部一端的内部开设阀芯腔室，所述阀芯腔室与安全阀固定座设置气液分离膜一端的内部腔室构成用于容纳支撑弹性部件的支撑弹性部件腔室，所述小管径通气管道的气体入口设置于所述阀芯靠近所述支撑弹性部件腔室一侧的阀芯壁上。

进一步地，在所述安全阀固定座设置气液分离膜一端的外侧密封连接压紧盖，所述气液分离膜设置于所述压紧盖和所述安全阀固定座之间，所述压紧盖的中心位置为中心通孔，所述气液分离膜的一侧覆盖所述中心通孔，另一侧紧贴具多孔结构的分离膜支撑板。

进一步地，所述分离膜支撑板设置于所述支撑弹性部件腔室中，同时用于固定所述支撑弹性部件。

进一步地，所述压紧盖和所述安全阀固定座通过第二密封圈密封；

所述安全阀固定座和所述安全阀插装块通过螺纹连接，通过第三密封圈实现密封；

所述安全阀插装块内壁和所述阀芯外壁通过第四密封圈密封，所述第四密封圈设置于所述阀芯密封部的下部外侧，且所述小管径通气管道的气体出口设置于所述第一密封圈和所述第四密封圈之间。

一种气液分离装置，安装所述插装式气液分离安全阀，包括气液分离阀块座，所述插装式气液分离安全阀安装于所述气液分离阀块座内部，所述气液分离阀块座上设置进水口和出水口，液体样品从所述进水口注入，和所述插装式气液分离安全阀中的气液分离膜接触，发生气液分离过程，液体由出水口排出，气液分离膜渗透的气体进入所述插装式气液分离安全阀内部。

进一步地，在所述插装式气液分离安全阀的出气口处，通过真空接头将所述出气口与真空管连接，所述真空管与真空设备连接。

进一步地，所述插装式气液分离安全阀通过设置在安全阀固定座外侧的螺纹与所述气液分离阀块座连接，并在所述安全阀固定座和所述气液分离阀块座之间通过第五密封圈实现密封。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明所提供的插装式气液分离安全阀具有安全保护作用：阀芯具有微细通道和弹簧复位功能，可以在分离膜破裂瞬间闭合气道，避免水汽成分进入到真空设备而造成损害，对于昂贵的真空设备具有安全保护作用。

(2)分离膜根据使用环境需要定期清洗或更换，本发明提供的插装式气液分离安全阀中，分离膜采用螺纹压紧盖压紧方式固定，可拆卸，方便分离膜的更换。

(3)本发明提供的插装式气液分离安全阀的结构紧凑，安装方便，具有插装式阀结构，能够通过标准螺纹安装在对应气液分离装置的阀块上，安装和拆卸方便，便于设备的后期维护。

附图说明

图1为本发明实施例中插装式气液分离安全阀剖视图；

图2为本发明实施例中插装式气液分离安全阀斜立体示意图；

图3为本发明实施例中装有插装式气液分离安全阀的气液分离装置剖视图；

图4为本发明实施例中装有插装式气液分离安全阀的气液分离装置立体示意图；

附图标记：

1.恢复弹性部件；2.安全阀插装块；3.安全阀固定座；4.阀芯；5.支撑弹性部件；6.压紧盖；7.气液离膜；8.第二密封圈；9.分离膜支撑板；10.第五密封圈；11.第三密封圈；12.第四密封圈；13.第一密封圈；14.真空接头；15.真空管；16.固定螺母；17.出水口；18.进水口；19.气液分离阀块座；20.固定螺栓。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

针对现有技术中分离膜破裂是一种不可避免和不可预测的问题，分离膜破裂造成的水汽成分进入到真空设备会造成真空设备的损害。本实施例提供一种插装式气液分离安全阀，能够实现气液分离目的，而且可以避免分离膜破裂造成的水汽成分进入到真空设备而造成损害的分离装置。

如图1-2所示，在本实施例中所提供的一种插装式气液分离安全阀，包括：

一种插装式气液分离安全阀，包括安全阀固定座3和安全阀插装块2，所述安全阀固定座3和所述安全阀插装块2均为腔体结构，所述安全阀固定座3的一端设置气液分离膜7，另一端插装所述安全阀插装块2；所述安全阀插装块2的一端容纳于所述安全阀固定座3的腔体内部，另一端为出气口；

在所述安全阀插装块2的内部安装阀芯4，阀芯4的外壳壁上设置小管径通气管道，所述小管径通气管道的直径为0.5mm-2mm，在阀芯4靠近出气口的一端设置密封部，所述安全阀插装块2内设有与所述密封部配合实现密封的密封座，所述小管径通气管道的气体出口设置于阀芯密封部的下部外侧；通过与阀芯连接的限位装置能够实现所述阀芯4沿着轴向运动。优选地，所述阀芯4沿着轴向做滑动运动。

在本实施例中，阀芯由密度较低的铝合金材料制作而成，内部中空，运动惯量较小。并且在阀芯的壁部结构中钻有细小通气管道，在气体流量较大的情况下，流动气体的压力损失较大，会导致阀芯两侧的气压差较大，由于阀芯惯量较小，则容易引起阀芯的滑动进而造成阀芯密封部与密封座的密封，导致安全阀关闭。

在本实施例中，所述阀芯4上设置的密封部呈锥形；所述密封座设置于所述安全阀插装块2的腔体内壁，包括在密封时与所述密封部接触的锥面；在所述密封部的外侧设置第一密封圈13，所述第一密封圈13用于实现所述密封部和所述密封座之间的密封。

在所述腔体阀固定座3内部设有支撑座，支撑座和所述阀芯4未设置密封部的一端的底面接触，所述支撑座用于支撑阀芯4。

所述限位装置包括分别与所述阀芯4的两端连接的恢复弹性部件1和支撑弹性部件5；优选地，在本实施例中，所述恢复弹性部件所述和支撑弹性部件均采用弹簧，即，所述阀芯4的两端分别与恢复弹簧和支撑弹簧连接。

所述恢复弹性部件设置于安全阀插装块2腔体内部，在所述阀芯4的密封部和所述出气口之间；在所述密封部和所述出气口之间设置有用于容纳所述恢复弹性部件的腔室，即恢复弹性部件腔室，该腔室在容纳恢复弹性部件的同时，还允许气体通过到达出气口。

在所述阀芯4未设置密封部一端的内部开设阀芯腔室，所述阀芯腔室与安全阀固定座3设置气液分离膜一端的内部腔室构成用于容纳支撑弹性部件的支撑弹性部件腔室，所述小管径通气管道的气体入口设置于所述阀芯4靠近所述支撑弹性部件腔室一侧的阀芯壁上。所述支撑弹性部件腔室在容纳支撑弹性部件的部件的同时，从气液分离膜分离出的气体进入该腔室。

当气液分离膜正常工作时，阀芯在恢复弹簧和支撑弹簧的共同作用下保持在平衡位置，此时，密封部和所述密封座之间有一定间隙，并不进行密封，此时，从分离膜渗透的气体可以从阀芯中的小管径通气管道穿透阀芯，再穿过阀芯密封部和所述密封座之间的间隙，从安全阀插装块2上部的出气口进入真空设备，从而实现气液分离的目的。

当气液分离膜破碎时，在分离膜破裂瞬间，安全阀固定座3设置气液分离膜一端的腔体瞬间进入大量液体及其蒸汽，所述支撑弹性部件腔室中的压力剧增，同时由于支撑弹性部件腔室中的液体即蒸汽需要通过阀芯的上设置的微细通道(即小管径通气管道)才能到穿过阀芯进入阀芯另一侧的腔室；所以在分离膜破裂瞬间，阀芯另一侧的腔室(即设置恢复弹簧的腔室)依旧保持原先的真空状态，压力基本不变。因此，分离膜破裂瞬间，阀芯靠近支撑弹性部件腔室的一侧侧腔体压力剧增，阀芯靠近恢复弹性部件腔室的一侧腔体压力不变，阀芯两侧腔室压差剧增，产生一个推动阀芯运动的推力，推动阀芯向出气口一侧运动，导致阀芯一端的密封部和安全阀插装块内设置的与所述密封部配合实现密封的密封座接触，接触后，第一密封圈被压紧，达到了密封效果，闭合了阀芯两侧腔体的通道，从而阻止了因分离膜破裂造成的水汽成分进入到真空设备而造成的损害。

其中由于阀芯同时受到恢复弹簧和支撑弹簧共同作用，阀芯使用材料密度小、惯量较小，可以在分离膜破裂瞬间达到闭合的效果，使得本发明所提供的安全阀具有较高的瞬间响应能力。

在本实施例中，在所述安全阀固定座3设置气液分离膜一端的外侧密封连接压紧盖6，所述气液分离膜设置于所述压紧盖6和所述安全阀固定座3之间，所述压紧盖6的中心位置为中心通孔，所述气液分离膜的一侧覆盖所述中心通孔，另一侧紧贴具多孔结构的分离膜支撑板9。优选地，所述压紧盖采用螺纹盖，能够与所述安全阀固定座3可拆卸连接，因此，将气液分离膜设置于所述压紧盖6和所述安全阀固定座3之间，能够方便分离膜的更换。

优选地，在本实施例中将所述分离膜支撑板9设置于所述支撑弹性部件腔室中，同时用于固定所述支撑弹性部件，在本实施例中所述分离膜支撑板9可以采用能够透气的具有多孔结构的钢板。

优选地，在本实施例中，所述压紧盖6和所述安全阀固定座3通过第二密封圈8密封；所述安全阀固定座3和所述安全阀插装块2通过螺纹连接，并通过第三密封圈11实现密封；所述安全阀插装块2内壁和所述阀芯4外壁通过第四密封圈12密封，所述第四密封圈设置于所述阀芯密封部的下部外侧，且所述小管径通气管道的气体出口设置于所述第一密封圈13和所述第四密封圈12之间。

如图3-4所示，本发明另一实施例提供一种安装有上述实施例中插装式气液分离安全阀的气液分离装置；

该气液分离装置包括：气液分离阀块座19，所述插装式气液分离安全阀安装于所述气液分离阀块座19内部，所述气液分离阀块座19上设置进水口18和出水口17，液体样品从所述进水口18注入，和所述插装式气液分离安全阀中的气液分离膜接触，发生气液分离过程，液体由出水口17排出，气液分离膜渗透的气体进入所述插装式气液分离安全阀内部。

优选地，在所述插装式气液分离安全阀的出气口处，通过真空接头14将所述出气口与真空管15连接，所述真空管与真空设备连接。

优选地，所述插装式气液分离安全阀通过设置在安全阀固定座3外侧的螺纹与所述气液分离阀块座19连接，并在所述安全阀固定座3和所述气液分离阀块座19之间通过第五密封圈10实现密封。

优选地，第五密封圈10可以设置于所述安全阀固定座3的外侧壁上，也可以设置于所述气液分离阀块座19的内壁上，在所述气液分离阀块座19的上设置固定螺母16和固定螺栓20，以实现整个气液分离装置与其他固定件的连接固定，保证整个装置的稳定。

该气液分离装置的工作原理为：液体样品在外部动力推动下，由进水口18进入气液分离阀块座19内部，并与安全阀端部的气液分离膜接触形成水膜，同时发生气液分离过程，液体由出水口17排出，同时分离膜渗透的气体分子进入安全阀内部，实现气液分离。