一种灌装阀用活塞的制作方法

本实用新型涉及一种灌装阀用活塞。

背景技术：

在活塞式计量灌装阀领域，灌装阀中包括了阀体和位于阀体内部的转阀、活塞。例如2010年7月7日公开的公开号为CN101767760A的中国专利，公开了一种食品灌装进料和出料的切换阀，在给阀中活塞直线往复运动并与阀芯的转动过程，实现物料的输送目的。如图1所示，现有技术中，活塞式计量灌装阀使用的活塞都为分离部件组装的结构，包括上盖24、第一密封圈25、支撑块26、第二密封圈27、底盖28，上盖24设有圆盘状的部位和凸出在圆盘状部位的连接部位，底盖28固定安装在上盖24的连接部位处，第一密封圈25、支撑块26、第二密封圈27被夹在它们中间。最终形成的活塞结构在两个密封圈所在位置获得用于与阀体密封连接的部位，受到密封圈两侧连接后必定形成缝隙的原因的影响，在该密封部位表面排列着至少四道环形缝隙，而且缝隙所在位置涉及灌装作业范围即灌装时物料流经缝隙处。如此之多的缝隙严重制约了该活塞式计量灌装阀的使用范围，尤其是对于卫生洁净程度较高的无菌灌装领域，缝隙势必产生卫生隐患，最为突出的问题是即使采取清洗措施来消除卫生隐患，仍然会存在清洗不便的诸多弊端。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是如何消除活塞表面的缝隙对灌装操作的影响，由此提供一种能够在灌装作业范围呈表面连续的、无缝的灌装阀用活塞。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：该灌装阀用活塞包括壳体、底座、连接件、弹性支撑体，所述壳体为一体式结构、所述壳体设有主体部位和弹性部位，所述主体部位包括导流部位和受力部位，所述导流部位呈扁平状结构、所述受力部位呈管状结构，所述导流部位的外侧设有导流面Ⅰ、内侧的中间位置与受力部位的一端连接，所述壳体在主体部位的横截面呈T形，所述连接件为管状结构、连接件内部设有螺纹，所述连接件固安装在受力部位上，所述连接件的中心线与壳体中心线重合，所述弹性部位呈管状结构，所述弹性部位分布在导流部位的边缘且与受力部位一起位于导流部位的内侧，所述弹性部位的外表面与导流面Ⅰ连贯，所述弹性部位包括密封部位、塑形部位，所述密封部位的一侧与导流部位连接、所述密封部位的另一侧与塑形部位连接，所述密封部位外表面设有围绕壳体中心线分布的凸起，所述壳体在凸起处的外径最大，所述凸起位于密封部位与导流部位连接的该侧，所述塑形部位的内表面设有限位面，所述密封部位、塑形部位、导流部位和受力部位之间形成用于容纳弹性支撑体的腔室，所述限位面面向腔室，所述腔室设有一个开口，所述开口朝向塑形部位和受力部位之间的区域，所述限位面到受力部位的表面的距离在开口朝向上逐渐减少，所述弹性支撑体横截面也呈梯形，所述弹性支撑体以压缩状态置于腔室内，所述弹性支撑体只与密封部位连接而使密封部位受到来自弹性支撑体的挤压，所述底座中间设有通孔，所述底座固定连接在塑形部位内，所述底座与塑形部位密封连接，所述通孔与连接件内部空间连通并且通孔的中心线与连接件的中心线重合，所述底座、弹性支撑体、塑形部位、导流部位和受力部位之间设有容纳弹性支撑体变形部位的空腔。

在该技术方案中，壳体为半封闭式一体结构、其开口部位设置在远离需要灌装作业时提供密封作用的部位、远离需要清洗作业时提供导流作用的部位，故在壳体与底座结合形成一体结构后产生的唯一的连接部位不影响灌装作业、不影响清洗作业；壳体表面为连续的、无缝的结构。所以，本实用新型采用一体式壳体以及连接部位迁移至合理部位(非工作区域)的技术方案，完全消除了现有技术中因为缝隙存在于灌装作业范围导致的卫生隐患和清洗不便的问题。

活塞与其它部件建立的密封连接关系，是依靠活塞挤压其它部件的表面，进而形成紧密的连接关系，该连接关系是指活塞与其它部件之间建立过盈配合，由此产生密封连接的效果。壳体的密封部位是活塞与其它部件形成密封连接关系的唯一部位，为了能让密封部位与其它部件接触更为紧密，首先密封部位被设计为整个活塞壁厚最薄的部位，使密封部位获得弹性形变能力；第二，弹性支撑体安装在壳体内，安装后弹性支撑体处于收缩状态并处于展开的趋势而持续不断的挤压密封部位向外变形。最终，密封部件向外侧凸出，其凸起紧紧压在其它部件的表面，例如灌装阀的阀体内表面。

弹性支撑体的作用在于维持密封部位的变形趋势和承担外力作用(该外力主要是其它部件反馈的反作用力)。在初始状态下弹性支撑体并非以自然展开方式位于壳体内部，而是受到来自密封部位的包裹作用而呈被挤压的状态、它与密封部位紧密连接；用于容纳弹性支撑体的腔室的作用是容纳弹性支撑体并且使弹性支撑体发生变形，确保弹性支撑体能够推动密封部位向外侧变形而凸出。

控制弹性支撑体变形趋势的关键是腔室的形状，在本申请的技术方案中限位面的作用不仅仅是确保弹性支撑体的位置受到限制，更重要的是控制弹性支撑体始终具有向密封部位处伸展的趋势，达到推动密封部位向外侧变形的目的。

在使用该活塞时过盈配合状态迫使密封部位往内收缩，如此，密封部位内侧推动弹性支撑体，使得弹性支撑体变形，弹性支撑体变形后局部部位向底座、弹性支撑体、塑形部位、导流部位和受力部位之间的空腔迁移。空腔在活塞应用过程中至关重要，它起到了直接缓冲弹性支撑体的变形量的作用，对产生过盈配合具有关键作用。

密封部位位于塑形部位和导流部位之间，密封部位一侧与导流部位连为一体、密封部位另一侧与塑形部位连为一体。密封部位表现出的柔韧性比塑形部位的柔韧性要更加柔韧，密封部位比塑形部位更具弹性。弹性支撑体推挤密封部位的情况下极易使密封部位向外侧弯曲，在壳体上表现为在密封部位向外鼓起。因此，密封部位的变形特征是保证该活塞能与其它部件建立的密封连接关系的重要因素，它使凸起与其它部件建立更为紧密的连接关系。最重要的是，这样设置后活塞在凸起处获得了补偿功能，因为较大的位移量确保了凸起在磨损状态下能够通过变形获得向外延伸的反应机制，从而在凸起磨损的情况下可以通过自身变形来获得补偿。

活塞往复运动的理想状态是保持固定姿态，活塞的中心线平行于活塞的运动方向，应当避免活塞的中心线倾斜于运动方向的情况，但是在实施过程中该情况会受到诸多原因而引起，例如安装不到位、加工缺陷、部件受损、作业对象不稳定等等。一旦出现活塞倾斜的情况，壳体上除了凸起的其它部位(尤其是端部)会有与其它部件的表面接触的情况，活塞运动受到的摩擦力因此增加。但是，此时壳体上的凸起仍能与其它部件的表面建立密封连接，也就是说密封部位仍处于有效的工作状态。为了消除摩擦力的影响，本申请中塑形部位的外径都被设置成了小于密封部位的外径的结构，这样在壳体的弹性部位处形成了阶梯状结构，在活塞倾斜时壳体的端部能够远离其它部件的表面，从而避免活塞会受到额外的摩擦力。

塑形部位是壳体与底座连接的部位。壳体在塑形部位的内径稍大于底座的外径，两者结合在一起时通过粘结剂牢牢规定在一起，底座只在壳体的塑形部位与壳体连接。因此，对于塑形部位的柔韧性具有特定要求，而柔韧性取决于塑形部位的壁厚程度，壁厚值越大、柔韧性越差，壁厚值越小、柔韧性越好。为使塑形部位达到合理的柔韧性，所述塑形部位的壁厚被设计为大于密封部位在凸起处的壁厚，但仍需保持密封部位的外径大于塑形部位的外径。

底座为圆盘状结构，它只在其侧面与塑形部位固定连接，通过在塑形部位内侧设置环形的限位槽，所述底座的侧面呈阶梯形；当底座的边缘的直径最大的部位嵌入在限位槽内，底座与壳体通过过盈配合建立了固定连接的关系。限位槽的设计可以有效提高安装底座的效率和安装精度。

为了能够提高底座与壳体的连接程度，所述底座的中间设有凹槽，所述凹槽与通孔连通，所述受力部位嵌入在凹槽内。受力部位嵌入在凹槽内，受力部位和底座建立紧密的连接关系；使得壳体与底座之间连接更牢固。

为了能增加连接件与受力部位以及底座之间的连接程度，所述连接件的一端设有凸缘，所述凸缘在活塞的中心线延伸方向上位于受力部位和底座之间。

作为本实用新型的优选，所述导流面Ⅰ呈由圆台的侧面和上底面组成的形状。导流面Ⅰ的结构有利于液体在重力作用下向壳体周边流动而离开活塞，确保导流面Ⅰ不会堆积液体，便于彻底清洗活塞。同样为了彻底清洗活塞，所述底座上设有导流面Ⅱ，所述导流面Ⅱ呈圆台的侧面的形状。

为进一步控制弹性支撑体的变形范围，底座上设有朝向弹性支撑体所在位置的限位块，限位块未进入腔室，它只是起到了进一步确定腔室范围的作用，它是腔室分界的依据之一。

活塞使用时除了将表面设有螺纹的连接杆伸入到活塞的连接件内，达到安装目的外，还可以使用通体都是螺纹的螺栓，所述螺栓穿过通孔并且一端与连接件活动连接、所述螺栓另一端位于底座表面。这样还可以通过设有内螺纹的连接杆与活塞建立连接关系，达到安装目的。

本实用新型采用上述技术方案：灌装阀用活塞具有了一体式的表面结构，并将表面唯一的连接部位置于远离灌装作业范围的位置，从而保证活塞表面以连续的、无缝的特征位于物料流经的区域。活塞的表面洁净程度可以满足无菌灌装的要求，活塞的使用领域得到扩大。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

图1为现有技术灌装阀用活塞的结构示意图；

图2为本实用新型第一种实施例的使用示意图；

图3为本实用新型第一种实施例的活塞结构示意图；

图4为本实用新型第一种实施例的活塞的壳体的结构示意图；

图5为本实用新型第一种实施例的活塞的壳体的主体部位的结构示意图；

图6为本实用新型第一种实施例的活塞的壳体的弹性部位的结构示意图；

图7为本实用新型第一种实施例的活塞的壳体的弹性部位的密封部位的结构示意图；

图8为本实用新型第一种实施例的活塞的壳体的弹性部位的塑形部位的结构示意图；

图9为本实用新型第一种实施例的活塞的连接件的结构示意图；

图10为本实用新型第一种实施例的活塞的底座的结构示意图；

图11为本实用新型第二种实施例的使用示意图。

具体实施方式

如图2至10所示，本实用新型第一种实施例。

如图2所示，灌装阀设有阀体1和活塞2，阀体1内部中空以用于容纳活塞2和物料。活塞2活动安装在阀体1内，并与阀体1形成密封连接关系。如图3所示，该灌装阀用活塞包括了壳体3、底座4、连接件5、弹性支撑体6。壳体3和底座4为食品级塑料、连接件5为金属部件、弹性支撑体6为具有弹性的橡胶部件。底座4、连接件5以及弹性支撑体6都安装在壳体3内，整个活塞2的外表面由壳体3的外表面和底座4的部分表面组成。

如图3、4所示，壳体3为一体式结构，它具有主体部位7和弹性部位8，主体部位7又包括导流部位9和受力部位10，弹性部位8又包括密封部位11和塑形部位12。

如图5所示，壳体3的主体部位7的横截面为T形结构，导流部位9呈扁平结构、受力部位10呈管状结构。导流部位9呈圆台形状，导流部位9的表面呈由圆台的侧面和上底面组成的形状且该表面为导流部位9的导流面Ⅰ13，导流面Ⅰ13属于壳体3的外表面；受力部位10位于导流部位9内侧且在导流部位9的中间位置，受力部位10的一端与导流部位9连接，整体上看，两者属于一体结构的两个部分。受力部位10的中心线与导流部位9的中心线重合，且这两者的中心线都与活塞2的中心线重合。

如图3、5、9所示，连接件5固定安装在受力部位10内，连接件5的表面设有外螺纹，该外螺纹与受力部位10的内螺纹啮合；在连接件5的一端设有凸缘14，凸缘14的外径与受力部位10的外径相同，凸缘14紧贴在受力部位10的末端即未与导流部位9连接的该端。凸缘14在依靠连接件5的本体与受力部位10的紧密的连接关系实现了与受力部位10的端部紧密连接的目的，因此连接件5整体上与壳体3形成了非常紧密的连接关系。连接件5内部还设有内螺纹。通过设有外螺纹的连接杆拧入连接件5内部就能安装该活塞2。

如图3、4、6所示，弹性部位8分布在导流部位9的边缘，弹性部位8的外表面与导流面Ⅰ13连贯，并且弹性部位8与受力部位10一起都位于导流部位9的同一侧，从整体上来看，弹性部位8和受力部位10都位于导流部位9的内侧。

弹性部位8的密封部位11、塑形部位12都为壁厚较薄的管状结构。密封部位11设有外径最大的部位。如图7所示，密封部位11上设有围绕壳体3中心线即受力部位10的中心线分布的凸起15，凸起15分布于整个密封部位11处，凸起15的外径是整个活塞2最大的外径，这样凸起15就直接与导流部位9连接，也就是凸起位于密封部位11与导流部位9连接的该侧。密封部位11的一侧直接与导流部位9连接，密封部位11的另一侧与塑形部位12连接。如图6、8所示，塑形部位12在与密封部位11连接的该侧设有阶梯式结构，其外径要比密封部位11在凸起15处的外径小很多，这也使得凸起15更加具有明显凸出的结构特征。虽然塑形部位12的外径小于弹性部位8的外径，但是塑形部位12的壁厚大于密封部位(11)在凸起15处的壁厚。塑形部位12在与密封部位11连接的该侧的内侧表面即内表面到受力部位10的表面的距离在沿着活塞2中心线的延伸方向上呈逐渐变化的状态，该内表面为塑形部位12的限位面16。塑形部位12的内侧设有环形的限位槽17，塑形部位12在限位槽17所在位置的横截面轮廓呈C形。

如图3、4、8所示，密封部位11、塑形部位12、导流部位9、受力部位10共同形成了腔室18，该腔室18用于容纳弹性支撑体6。弹性支撑体6为环状结构，其横截面呈梯形、弹性支撑体6的横截面的面积远远小于腔室18的横截面的面积。弹性支撑体6安装在腔室18内会受到壳体3的限制而处于压缩状态，弹性支撑体6仅只挤压密封部位11的表面，弹性支撑体6始终处于挤压壳体3的密封部位11的状态。由于密封部位11具有柔韧的弹性形变的特征，故在弹性支撑体6的挤压作用下向远离活塞2的中心线的方向拱起，密封部位11的凸起15就被置于远离活塞2中心线的位置。

腔室18只设有一个开口，使得腔室18为半封闭式结构。开口朝向塑形部位12和受力部位10之间的区域并且开口朝向与活塞2的中心线的延伸方向平行，限位面16到受力部位10的表面的距离在开口朝向上逐渐减少。限位面16的作用使得腔室18在开口方向上的宽度逐渐减小，限制弹性支撑体6的活动范围。

如图3、10所示，底座4呈圆盘状，中间设有通孔19和凹槽20，通孔19的中心线和凹槽20的中心线重合，凹槽20与通孔19连通，通孔19、凹槽20使得底座4中间的空间的横截面呈T形，凹槽20的直径与受力部位10的外径相同。底座3的侧面呈阶梯形，底座3的一端的外径大于另一端的外径。安装时，只在底座4的侧面涂抹粘结剂，再将底座4外径较大的该端嵌入在限位槽17内，使底座4固定安装在壳体3上；受力部位10的一端嵌入到凹槽20内，使得凸缘14在活塞2的中心线延伸方向上位于受力部位10和底座4之间；通孔19与连接件5内部连通，通孔19、连接件5的中心线都与活塞2的中心线重合。底座3在外径较大的该端的端面设有限位块29，限位块29围绕限位槽17分布，在本实施例中限位块29的数量只有一个。当然根据实际工况需要也可以适应性的增加限位块29的数量并围绕限位槽17设置分布，例如限位块29数量为三个、四个，由此得到其它方式的实施例。限位块29位于腔室(18)的开口处，限位块29朝向弹性支撑体6所在位置。

安装后，底座4的一个端面的边缘处受到塑形部位12的阻挡而被限位，在底座4、弹性支撑体6、塑形部位12、导流部位9和受力部位10之间还形成了容纳弹性支撑体6变形部位的空腔23。底座4的另一个端面和其部分侧面位于壳体3的外部而作为壳体3的外表面的一部分，该底座4的另一个端面为导流面Ⅱ21，导流面Ⅱ21为圆台的侧面的形状；而底座4在该表面的中间呈平面，在使用时用于与设有外螺纹的连接杆对接。

活塞2安装在壳体3内，凸起15受到弹性支撑体6的作用而与壳体3紧紧接触，活塞2与壳体3形成密封连接。弹性支撑体6受到挤压而发生变形，变形使得弹性支撑体6有部位向空腔23内迁移。此时，弹性支撑体6被集聚压缩，因此，促使凸起15与壳体3之间的接触程度非常紧密。由于，弹性支撑体6是处于压缩状态，一旦密封部位11处的连接关系发生改变，这些改变包括了凸起15磨损的情况，就能通过弹性支撑体6继续推动剩余凸起15紧紧挤压在壳体3上，并继续形成紧密的密封连接关系。最为重要的是活塞2表面的连接部位位于阀体1不参与灌装作业的区域，活塞2上的连接部位不会接触物料、而只有活塞2连续的、光洁的表面会接触物料。

本实用新型第二种实施例。

如图11所示，该实施例与第一种实施例不同之处在于该活塞2还包括螺栓22。螺栓22两端都设有螺纹，螺栓22穿过通孔19并且一端与连接件5活动连接、螺栓22另一端凸出在底座4表面上。