液相单向阀结构及工作原理

　　液相单向阀（下面简称单向阀）做液相或用液相的同志们应该都很熟悉，它是液相泵的核心部件，是实现高压、恒流的关键件之一（凸轮、高压密封圈等也是关键部件）。

　　单向阀从名称上也能看出，它就像一个单向开关，正常情况下液体（或气体等，但在液相色谱中只能是液体）只能朝一个方向流动。单向阀大多需要成对使用，也就是一个流体结构至少由两个或相当于两个（有时两个单向阀是一体的，也有的是一个单向阀再借助一个外力，这个外力也相当于一个单向阀）单向阀组成。

　　单向阀设计和加工非常精细，在液相色谱中起着特别重要的作用，是液相泵核心部件，也是出现故障几率较多的部件，属于易损件。单向阀的正确使用和保养、维修知识对于我们这些从事液相色谱工作（或相关工作）人员非常重要，非常有必要了解和掌握。了解、掌握了这些知识，我们往往能轻松、方便、准确、快速的分析问题，排除问题，解决问题，对我们的工作心情，工作效率，工作费用等都是非常有利的。既然有用我们就得学习，下面我们就介绍几种单向阀结构及工作原理。

　　来看下单向阀结构及工作原理

　　高效液相色谱单向阀核心部件是阀球和阀座，绝大多数阀球和阀座都采用陶瓷或宝石（阀球以红宝石为主，阀座以蓝宝石为主）配套研磨而成（国外很多是通过先进的模具或设备在特定工艺下加工而成）。密封面为圆弧状，属于刚性密封，最大特点是灵敏、稳定、耐高压。手工研磨的阀球阀座配套使用，效果更好。阀球、阀座的圆弧面（密封面）是配套的，它的大小主要取决于系统流速、压力及供液周期等因素。由于需求不同，市面上的规格多种多样，现在高效液相色谱仪用的阀球以3.175um、2.116um、1.588um直径居多。

　　单向阀的核心部件是阀球、阀座，另外单向阀阀芯还有不锈钢（或陶瓷、PEEK材料等）外壳、密封垫片或密封端盖等部件组成，再加一个单向阀体（单向阀接头）就组成了整个单向阀。

　　现在液相色谱泵大多采用双柱塞往复式并联结构或双柱塞往复式串联结构。并联结构上液部分液路是完全独立的两路，每一路各有两个单向阀，一个叫进口单向阀，一个叫出口单向阀（也有人叫进液单向阀和出液单向阀）；串联结构液路只有一路，单向阀只有两个，一进一出。不管什么结构，每一独立液路都有两个单向阀组成（一个进口一个出口），两个单向阀始终保持一开一关状态，两个动作同时进行，保证流动相平稳、连续的朝一个方向（单向）流动。进液单向阀主要是靠柱塞向后运动，泵腔内形成真空，产生负压打开（若储液瓶位置高于泵头位置，流动相的重力示差也会对单向阀打开产生一定作用）并上液。出液单向阀主要是靠柱塞向前推动产生高压打开上液；关闭都是靠自身重力落位关闭，同时再加上高压液体反压，形成更好密封，避免液体回流实现单向流动。

　　高效液相色谱现在对压力要求越来越高，已有超过250MPa液相泵问世，而且更高压力的液相泵也在紧张密鼓的研究中。单向阀是实现高压或超高压液相泵的核心组成部件，液相泵压力要想提高，单向阀的性能必须得跟上。现在已有采用弹簧结构单向阀，也就是一个密封件（很多采用的是宝石材质的阀球阀座）后加一个弹簧，这样的结构既能缩短单向阀响应时间又能避免流动相回流，增加单向阀密封性，实现更高耐压。这样的单向阀一般充当出口单向阀，进口单向阀大多靠负压打开，弹簧有一定弹力，打开较为困难。但进口单向阀前如果有一个动力装置，比如加一个蠕动泵，它可借助这个动力打开，这样进口单向阀采用该种结构密封性也会大大增强。另外双球单向阀相当于两个单球单向阀串联，两级耐压，双保险，大大减小了单向阀故障率和提高耐压程度，也是一种很好的选择方式。

　　陶瓷或宝石材质的阀球、阀座用在高效液相色谱单向阀中有其独特的优越性，主要原因一是陶瓷或宝石材质不易腐蚀，即使强酸强碱也不怕；二是这些材质加工出来的阀球、阀座表面洁净、光滑，容易密封，不容易污染；三是它们能起到钢性密封，在高压或超高压下不易变形，密封性好；四是它们反应灵敏，开启、关闭迅速，稳定性好，完全满足液相泵高压恒流需求。