一种安全型压力罐的制作方法

本发明涉及压力容器领域，尤其涉及微波消解技术中所使用的压力罐。

背景技术：

微波消解技术是利用微波的穿透性和激活反应能力加热密闭容器内的试剂和样品，可使制样容器内压力增加，反应温度提高，从而大大提高了反应速率，缩短样品制备的时间。分析试样的微波消解过程是将分析样品和试剂置于密闭容器里，然后在专用的微波消解仪里进行微波加热。在微波加热过程中，密闭容器里的样品和试剂发生的化学反应会很快产生高温和高压，一般来说，密闭容器里的温度和压力越高，样品的消解效果也越好，但是高温、高压往往容易带来爆炸的危险，所以基于安全的考虑，有必要在压力达到一定程度时，使密闭容器里的压力能够得到释放，以避免出现爆炸的危险。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种安全型压力罐，以保证罐内的压力达到一定程度时，压力能够得到释放。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种安全型压力罐，其包括：

罐体，该罐体的底部封闭、顶部开口，开口端的内壁呈锥面，且该锥面为沿轴向方向由外向内直径逐渐缩小的锥面；罐体开口端的内部还设置有第六气体通道，该第六气体通道的一端连通至所述锥面，另一端连通至罐体开口端的端面处；

塞盖，该塞盖下部分的四周呈锥形，该锥形与所述的锥面相匹配；该塞盖的内部设置有阀腔和位于阀腔内呈球状的阀芯；所述的阀腔包括位于底部且呈半球状的下腔体、位于顶部且呈半球状的上腔体以及位于下腔体和上腔体之间呈圆柱状的中腔体，其中，下腔体、上腔体的内径均与阀芯的外径相匹配，恰好能容纳阀芯置于其中，所述下腔体的底部设置有与塞盖底面相通的第一气体通道，所述上腔体的顶部设置有与塞盖顶面相通的第二气体通道，所述中腔体的侧面设置有与塞盖侧面相通的第三气体通道，其中，第一气体通道和上腔体还通过第四气体通道连通，该第四气体通道的一端与第一气体通道的侧壁连通，另一端与上腔体远离第三气体通道一侧的斜上方连通；所述的阀芯配置有第一弹簧和弹簧支撑板，所述弹簧支撑板横向固定于第二气体通道中，弹簧支撑板的中部开设有供气体穿过的通孔，所述第一弹簧位于弹簧支撑板和阀芯之间且两端分别与弹簧支撑板和阀芯固定连接，且第一弹簧处于初始状态时，阀芯位于所述下腔体中，所述的阀芯内设置有阀芯气孔、阀芯气孔开闭组件以及开闭组件容纳腔，所述的阀芯气孔由中心沿高度方向贯穿于阀芯，所述的开闭组件容纳腔垂直交叉于阀芯气孔的中间，开闭组件容纳腔靠近第三气体通道的一端封闭，远离第三气体通道的一端与第五气体通道连通，第五气体通道为倾斜布置且顶部连通至阀芯远离第三气体通道一侧的斜上方，且当阀芯完全容纳于上腔体中时，第五气体通道与第四气体通道相连通，所述的阀芯气孔开闭组件包括阀芯销和第二弹簧，阀芯销置于开闭组件容纳腔中且可自由移动，阀芯销的中部开设有径向贯穿于其中的阀芯销气孔，第二弹簧位于阀芯销与开闭组件容纳腔的封闭端之间，且当第二弹簧处于初始状态时，阀芯销处于阀芯销气孔与阀芯气孔相互错开的位置；

罐体盖，该罐体盖可稳固的盖设于所述罐体的顶部，罐体盖设置有贯穿于其中的排气孔；罐体盖配设有第七气体通道、圆盘形气体腔、若干气杆以及圆盘压板；所述的第七气体通道呈l形且位于罐体盖内部的侧旁，其包括竖直段和水平段，其中，竖直段连通至罐体盖的下表面且与罐体的第六气体通道的位置相对应；所述的圆盘形气体腔位于罐体盖内部的中央，其与第七气体通道水平段的末端连通；各所述的气杆均匀布置在圆盘形气体腔的下方且与圆盘形气体腔保持垂直，气杆包括缸筒、活塞和活塞杆，缸筒与圆盘形气体腔连通，活塞活动式设置于缸筒内部且与缸筒的内壁保持密封，活塞杆固定于活塞的下方且由缸筒的底部伸出；所述的圆盘压板呈水平固定于各所述活塞杆的底部；

其中，当塞盖完全塞紧在罐体的开口端以及罐体盖同时盖设于罐体的顶部时，第三气体通道与第六气体通道密闭衔接且相互连通，第六气体通道与第七气体通道密闭衔接且相互连通，且圆盘压板的移动行程能够满足与塞盖的上表面相抵。

进一步的，所述第一弹簧的劲度系数满足：只要罐体内的气压大于1个标准大气压时，阀芯便会向上移动，当罐体内的气压大于等于1.2个标准大气压时，阀芯会移动至上腔体内且完全容纳于上腔体中；所述第二弹簧的劲度系数满足：当第五气体通道的气压大于罐体最大承受压力的0.8倍时，阀芯销会移动至阀芯销气孔与阀芯气孔相连通的位置。

进一步的，所述罐体开口端锥面的锥度为1:6；所述塞盖下部分锥形的锥度也为1:6。

进一步的，所述圆盘压板的上方还均匀分布有若干拉簧，该拉簧的一端与圆盘压板固定连接，另一端与罐体盖的底面固定连接。

进一步的，所述的塞盖由橡胶材质制成。

进一步的，在所述罐体的端面上，位于第六气体通道的位置处设置有圆柱凹槽，该圆柱凹槽的内径大于第六气体通道的口径；在所述罐体盖的下表面，位于第七气体通道的位置处设置有圆柱凸台，该圆柱凸台的大小与所述圆柱凹槽的大小相匹配，能恰好嵌入圆柱凹槽中。

进一步的，所述罐体盖的下表面设置有用于容纳圆盘压板置于其中的圆盘压板容纳腔。

进一步的，所述罐体盖与所述罐体之间的固定由安装于罐体外壁上的扣件来实现。

本发明主要用于微波消解时盛放分析样品和试剂置，其工作原理是：使用时，将分析样品、试剂放入罐体内，然后先将塞盖安放在罐体的开口端，之后再将罐体盖盖设于罐体顶部并通过扣件使罐体盖固定牢固，盖好后，第三气体通道与第六气体通道是连通的，第六气体通道与第七气体通道也是连通的，之后将压力罐放入微波消解仪中，进行微波消解；当罐体内的气压升高时，气体进入第一气体通道后，会推动阀芯上移，从而气体会通过阀腔进入到第三气体通道，之后再经由第六气体通道和第七气体通道后进入圆盘形气体腔，而进入圆盘形气体腔内的气体会进入气杆的缸筒内，进而推动活塞及活塞杆向下移动，从而带动圆盘压板下移，直至抵紧在塞盖上方，将塞盖紧紧压紧在罐体的开口端，且罐体内气压越大，圆盘压板对塞盖施加的作用力越大，使塞盖被压的越紧；由于当罐体内的气压大于等于1.2个标准大气压时，阀芯会完全容纳于上腔体中，即第四气体通道和第五气体通道会连通(也即，第五通道内的气压与罐体内的气压是一致的)，所以若罐体内的气压继续升高，当达到较危险的程度时(即大于罐体最大承受压力的0.8倍)，第五气体通道内的气压会推动阀芯销移动至阀芯销气孔与阀芯气孔相连通的位置，从而打开阀芯气孔，使罐体内的气压可以经由阀芯气孔和第二气体通道后向外释放，释放出的气体会从罐体盖的排气孔排出，且一旦罐体内的压力释放后，第五气体通道内的压力又会减小，阀芯销在第二弹簧的推动下又会移动至阀芯销气孔与阀芯气孔相互错开的位置，从而保证了罐体内的压力能在安全条件下持续保持高压。

本发明的有益效果是：(1)罐体内的气压上升时，能通过圆盘压板将塞盖紧紧压紧在罐体的开口端，且罐体内的气压越大，塞盖会被压的越紧，从而很好的避免了罐体内气压逐渐增大时塞盖被顶起的情况；(2)当罐体内的气压达到较危险的程度时(即大于罐体最大承受压力的0.8倍)，气压会推动阀芯销移动，以使阀芯销不再阻隔阀芯气孔，从而实现泄压的目的，且泄压后阀芯销又会被第二弹簧推动至原位，再次阻隔阀芯气孔，从而保证了罐体内的压力始终处于安全范围内，一旦超标便能自动泄压，且还能维持罐体内的压力持续处于高压状态(低于罐体1最大承受压力的0.8倍)，从而保证良好的微波消解效果。

附图说明

图1是本发明安全型压力罐的拆分示意图；

图2是本发明安全型压力罐组装后的示意图；

图3是本发明的塞盖中阀腔、阀芯以及其附近的结构示意图；

图4是图3中阀芯移动至上腔体中时的示意图；

图5是图3中去除阀芯后的结构示意图；

图6是图3中阀芯的结构示意图；

图7是图6的阀芯的俯视图；

图8是图1中a处的放大图；

图9是图8中活塞杆推动圆盘压板下移时的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步详细介绍，但本发明的实施方式不限于此。

如图1-图9所示，为本发明提供的一种安全型压力罐，其包括罐体1、塞盖2以及罐体盖3。

参见图1所述，所述罐体1的底部封闭、顶部开口，开口端的内壁呈锥面11，且该锥面11为沿轴向方向由外向内直径逐渐缩小的锥面；罐体1开口端的内部还设置有第六气体通道12，该第六气体通道12的一端连通至所述锥面11，另一端连通至罐体1开口端的端面处；

参见图1所示，所述塞盖2下部分的四周呈锥形，该锥形与所述的锥面11相匹配；该塞盖2的内部设置有阀腔21和位于阀腔21内呈球状的阀芯22；参见图3-5所示，所述的阀腔21包括位于底部且呈半球状的下腔体211、位于顶部且呈半球状的上腔体212以及位于下腔体211和上腔体212之间呈圆柱状的中腔体213，其中，下腔体211、上腔体212以及中腔体213的内径一致且与阀芯22的外径相匹配(即，三个腔体的内径与阀芯22的外径基本一致)，恰好能容纳阀芯22置于其中，所述下腔体211的底部设置有与塞盖2底面相通的第一气体通道23，所述上腔体212的顶部设置有与塞盖2顶面相通的第二气体通道24，所述中腔体213的侧面设置有与塞盖2锥形侧面相通的第三气体通道25，其中，第一气体通道23和上腔体212还通过第四气体通道26连通，该第四气体通道26的一端与第一气体通道23的侧壁连通，另一端与上腔体212远离第三气体通道25一侧的斜上方连通；参见图3和图4所示，所述的阀芯22配置有第一弹簧27和弹簧支撑板28，所述弹簧支撑板28横向固定于第二气体通道24中，弹簧支撑板28的中部开设有供气体穿过的通孔281，所述第一弹簧27位于弹簧支撑板28和阀芯22之间且两端分别与弹簧支撑板28和阀芯22固定连接，且第一弹簧27处于初始状态时，阀芯22位于所述下腔体211中(参见图3)；参见图6所示，所述的阀芯22内设置有阀芯气孔221、阀芯气孔开闭组件222以及开闭组件容纳腔223，所述的阀芯气孔221由中心沿高度方向贯穿于阀芯22，所述的开闭组件容纳腔223垂直交叉于阀芯气孔221的中间(即，两者相互连通且十字交叉)，开闭组件容纳腔223靠近第三气体通道25的一端封闭，远离第三气体通道25的一端与第五气体通道224连通，第五气体通道224为倾斜布置且顶部连通至阀芯22远离第三气体通道25一侧的斜上方，且当阀芯22完全收容于上腔体212中时，第五气体通道224与第四气体通道26密闭衔接且相互连通(参见图4)，所述的阀芯气孔开闭组件222包括阀芯销2221和第二弹簧2222，阀芯销2221置于开闭组件容纳腔223中且可自由移动，并且阀芯销2221的外径与开闭组件容纳腔223的内径一致，以保证密封性，阀芯销2221的中部开设有径向贯穿于其中的阀芯销气孔22211，第二弹簧2222位于阀芯销2221与开闭组件容纳腔223的封闭端之间，且当第二弹簧2222处于初始状态时，阀芯销2221处于阀芯销气孔22211与阀芯气孔221相互错开的位置(参见图6)；

参见图1和图2所示，所述罐体盖3可稳固的盖设于所述罐体1的顶部，罐体盖3设置有贯穿于其中的排气孔38；罐体盖3还配设有第七气体通道31、圆盘形气体腔32、若干气杆33以及圆盘压板34；所述的第七气体通道31呈l形且位于罐体盖3内部的侧旁，其包括竖直段311和水平段312，其中，竖直段311连通至罐体盖3的下表面且与罐体1的第六气体通道12的位置相对应；所述的圆盘形气体腔32位于罐体盖3内部的中央，其与第七气体通道31水平段312的末端连通；各所述的气杆33均匀布置在圆盘形气体腔32的下方且与圆盘形气体腔32保持垂直，参见图8和图9所述，气杆33包括缸筒331、活塞332和活塞杆333，缸筒331与圆盘形气体腔32连通，活塞332活动式设置于缸筒331内部且与缸筒331的内壁保持密封，活塞杆333固定于活塞332的下方且由缸筒331的底部伸出；所述的圆盘压板34呈水平固定于各所述活塞杆333的底部；

其中，参见图2所示，当塞盖2完全塞紧在罐体1的开口端以及罐体盖3同时盖设于罐体1的顶部时，第三气体通道25与第六气体通道12密闭衔接且相互连通，第六气体通道12与第七气体通道31也密闭衔接且相互连通，且圆盘压板34的移动行程能够满足与塞盖2的上表面相抵。

解释：上述中的第一弹簧27处于初始状态是指：如图3所示的状态，阀芯22周围的气压都为标准大气压时，第一弹簧27被阀芯22拉伸至最长时的状态。上述中第二弹簧2222处于初始状态时是指：如图6所示的状态，第五气体通道224内的气压为标准大气压时，阀芯销2221被第二弹簧2222顶至最远端时，第二弹簧2222所述的状态。由于阀芯销2221与阀芯气孔221是相互垂直的，因此阀芯销2221的移动与阀芯气孔221内的气压无关，只会受第五通道224内气压大小的影响。

优选地，所述第一弹簧27的劲度系数满足：只要罐体1内的气压大于1个标准大气压时，阀芯22便会向上移动，当罐体1内的气压大于等于1.2个标准大气压时，阀芯22会移动至上腔体212内且完全收容于上腔体212中；设计时，可以使第一弹簧27在初始状态时，赋予阀芯22的力为拉力，且该拉力的大小等于阀芯22的重量，因此即使阀芯22封堵住了下腔体211，但是一旦罐体1内的气压大于1个标准大气压时，阀芯22便会向上移动，打开下腔体211，使气体能够流入罐体盖3中，这样设计的目的在于：只要罐体1内的气压上升，阀芯22便会上移，气体便能进入到罐体盖3的圆盘形气体腔32中，使圆盘压板34能够下移，以将塞盖2压紧，避免塞盖2被顶起。

优选地，所述第二弹簧2222的劲度系数满足：当第五气体通道224的气压大于罐体1最大承受压力的0.8倍时，阀芯销2221会压缩第二弹簧2222并移动至阀芯销气孔22211与阀芯气孔221相连通的位置，以使阀芯气孔221畅通，起到排气的作用。

优选地，所述罐体1开口端锥面11的锥度为1:6；所述塞盖2下部分锥形的锥度也为1:6。锥面设计能保证塞盖2被下压时，能对塞盖2起到限位的作用，避免塞盖2被压入罐体1内。

优选地，参见图1、图8和图9所示，所述圆盘压板34的上方还均匀分布有若干拉簧35，该拉簧35的一端与圆盘压板34固定连接，另一端与罐体盖3的底面固定连接。所述罐体盖3的下表面设置有用于容纳圆盘压板34置于其中的圆盘压板容纳腔37。拉簧35能在气杆33失去推力的时候将圆盘压板34拉回圆盘压板容纳腔37中。

优选地，所述的塞盖2由橡胶材质制成，如全氟橡胶。

优选地，参见图1所示，在所述罐体1的端面上，位于第六气体通道12的位置处设置有圆柱凹槽13，该圆柱凹槽13的内径大于第六气体通道12的口径；在所述罐体盖3的下表面，位于第七气体通道31的位置处设置有圆柱凸台36，该圆柱凸台36的大小与所述圆柱凹槽13的大小相匹配，能恰好嵌入圆柱凹槽13中。设计上述圆柱凹槽13和圆柱凸台36的目的在于：在罐体盖3盖设于罐体1上时，能起到定位作用，以保证盖设后第六气体通道12与第七气体通道31相互连通。

当然，为了保证塞盖2盖设于罐体1上后，第三气体通道25能够与第六气体通道12相连通的，可以在塞盖2的四周和罐体1开口端的内壁设置相互配合的限位结构来进行限定，如采用限位槽和限位条相互配合的方式来确保塞盖2只能沿唯一状态塞入罐体1开口端，且塞入后第三气体通道25会与第六气体通道12连通。该限位槽和限位条的设计属于常规技术，在图中未示出。

优先地，参见图5所示，所述中腔体213远离第三气体通道25的一侧的内壁设置有竖向延伸的导向条214，参见图7所示，在所述阀芯22远离第三气体通道25的一侧设置有与所述导向条214相互嵌合的导向槽225。导向条214与导向槽225的配合能限定阀芯22的移动方向，避免阀芯22在阀腔21内发生转动。

优选地，参见图1所示，所述罐体盖3与所述罐体1之间的固定由安装于罐体1外壁上的扣件4来实现。该扣件4可以采用生活中常见的一种配件(在很多需要确保盖子与筒体固定的设备中常常用到，如吸尘器上)，其包括压把和挂扣，使用时，将挂扣挂于罐体盖3四周的凸缘上，然后用力下压压把即可使挂扣压紧罐体盖3，使其被牢牢盖紧在罐体1之上。

本发明的安全型压力罐主要用于微波消解时盛放分析样品和试剂置，其工作原理是：使用时，将分析样品、试剂放入罐体1内，然后先将塞盖2安放在罐体1的开口端，之后再将罐体盖3盖设于罐体1顶部并通过扣件4使罐体盖3固定牢固，盖好后，第三气体通道25与第六气体通道12是连通的，第六气体通道12与第七气体通道31也是连通的，之后将压力罐放入微波消解仪中，进行微波消解；当罐体1内的气压升高时，气体进入第一气体通道23后，会推动阀芯22上移，从而气体会通过阀腔21进入到第三气体通道25，之后再经由第六气体通道12和第七气体通道31后进入圆盘形气体腔32，而进入圆盘形气体腔32内的气体会进入各个气杆33的缸筒331内，进而推动各个气杆33的活塞332及活塞杆333向下移动，从而带动圆盘压板34下移，直至抵紧在塞盖2上方，将塞盖2紧紧压紧在罐体1的开口端，且罐体1内气压越大，圆盘压板34对塞盖2施加的作用力也会越大，使塞盖2被压的越紧；由于当罐体1内的气压大于等于1.2个标准大气压时，阀芯22会完全收容于上腔体212中，即第四气体通道26和第五气体通道224会连通(也即，第五通道224内的气压与罐体1内的气压是一致的)，所以若罐体1内的气压继续升高，当达到较危险的程度时(即大于罐体1最大承受压力的0.8倍)，第五气体通道224内的气压会推动阀芯销2221移动至阀芯销气孔22211与阀芯气孔221相连通的位置，从而打开阀芯气孔221，使罐体1内的气压可以经由阀芯气孔221和第二气体通道24后向外释放，释放出的气体又会从罐体盖3的排气孔38排出，且一旦罐体1内的压力释放后，第五气体通道224内的压力又会减小，阀芯销2221在第二弹簧2222的推动下又会移动至阀芯销气孔22211与阀芯气孔221相互错开的位置，从而保证了罐体1内的压力能在安全条件下持续保持高压。

在本发明中，罐体1内的气压上升时，能通过圆盘压板34将塞盖2紧紧压紧在罐体1的开口端，且罐体1内的气压越大，塞盖2会被压的越紧，从而很好的避免了罐体1内气压逐渐增大时塞盖2被顶起的情况。另外，当罐体1内的气压达到较危险的程度时(即大于罐体1最大承受压力的0.8倍)，气压会推动阀芯销2221移动，以使阀芯销2221不再阻隔阀芯气孔221，从而实现泄压的目的，且泄压后阀芯销2221又会被第二弹簧2222推动至原位，再次阻隔阀芯气孔221，从而一方面保证了罐体1内的压力始终处于安全范围内，一旦超标便能自动泄压，另一方面，泄除多余的压力后能自动封闭，保证罐体1内的压力能持续处于高压状态，以保证良好的微波消解效果。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。