專利名稱：閥及使用閥的方法
闊及使用閥的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種閥，更具體來說，涉及一種可適用于高壓工作環(huán)境的閥。另一方面， 本發(fā)明還涉及一種從多個流體來源，尤其是高壓流體來源中選通一個流體的方法；以及 一種改變流體，尤其是高壓流體的流向的方法。
背景技術：
目前市場上有各種用途和功能的閥，如切換閥、節(jié)流閥、采樣閥、選通閥等等。無 論何種類型的閥，大多具有類似的基本結構，即內(nèi)空的閥體和一個組裝于該闊體內(nèi)的閥 芯，閥體上設有流體端口以將流體導入或排出閥體，通過閥芯在閥體內(nèi)繞軸轉(zhuǎn)動或沿軸 移動來實現(xiàn)其功能。
這類閥的工作性能一方面取決于閥體和閥芯配合的緊密程度。若導入到閥體內(nèi)的流 體為高壓流體，則所述高壓流體對閥芯會有一個軸向的推力，該軸向推力將使閥芯沿軸 向產(chǎn)生位移，進而破壞閥體和閥芯的配合。
另一方面，這類閥的工作性能還取決于流體端口處的密封元件的密封能力。通常情 形下，其密封元件所受的壓力與通過流體端口的流體壓力成正比。因而其不能承受高壓 的工作環(huán)境，否則該等密封元件所受的壓差很大，密封元件會產(chǎn)生位移及變形，進而影 響密封效果。 '
因此，有必要提供一種能承受高壓的閥，其可以確保各流體端口間可靠的密封效果。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一方面在于提供一種閥，其適于在高壓工況下使用，其可以確保各流體端 口間可靠的密封效果。
本發(fā)明提供了一種闊，該閥包括閥體、閥芯、第一密封元件和第二密封元件。閥 體內(nèi)部設有一個空腔，該空腔在閥體的一端有一開口。閥體上還設有多個流體通道，每 一流體通道包括有第一流體端口及第二流體端口，其中，第一流體端口與空腔連通，第 二流體端口用于與外部裝置相連通。閥芯通過空腔的開口可插入到空腔內(nèi)，并可相對閥
體運動。且在闊體和閥芯間形成有一空間。第一密封元件用于防止閥體內(nèi)的流體從空腔 的開口泄露。第二密封元件有一個或多個，其在閥體和閥芯間的空間內(nèi)分隔出幾個區(qū)域， 每一個區(qū)域收容有至少一個第一流體端口以將對應的外部裝置內(nèi)的流體導入到各自的區(qū) 域內(nèi)。因此，當流體被導入到該等區(qū)域內(nèi)時，每個第二密封元件兩側的流體壓力差將小 于該第二密封元件任一側的流體壓力。
本發(fā)明的另一方面在于提供一種從多個流體來源中選通一個流體的方法，包括以下
歩驟
提供一種閥，所述閥包括閥體、閥芯和多個密封元件，所述閥體和閥芯間形成有一 空間，所述閥體上還有多個流體輸入通道用于將外部流體來源中的流體輸入到該空間中， 所述閥芯包括有一流體通道，所述密封元件在所述空間內(nèi)分隔出幾個區(qū)域；
定位所述闊芯的位置，以使每一所述區(qū)域可通過至少一個流體輸入通道向其內(nèi)輸入 流體，從而每個第二密封元件兩側的流體壓力差小于該第二密封元件至少一側的流體壓 力；
將至少一個選定區(qū)域內(nèi)的流體通過閥芯上的流體通道導出到閥外。 本發(fā)明的再一方面在于提供一種改變流體流向的方法，包括以下步驟 提供一種閥，所述閥包括閥體、閥芯和多個密封元件，所述閥體和闊芯間形成有一 空間，所述密封元件在所述空間內(nèi)分隔出幾個區(qū)域，所述閥體上還有多個流體輸入通道 用于將外部流體來源中的流體輸入到該空間中，以及所述閥體上還有至少一個流體輸出 通道用于輸出該空間內(nèi)的流體；
定位所述閥芯的位置，以使每一所述區(qū)域可通過至少一個流體輸入通道向其內(nèi)輸入 流體，至少一個區(qū)域內(nèi)的流體可通過至少一個流體輸出通道輸出到閥外，從而每個第二 密封元件兩側的流體壓力差小于該第二密封元件至少一側的流體壓力。
附圖簡介
圖1是本發(fā)明一較佳實施例的閥的剖面圖； 圖2是圖1中閥的第二密封元件部分的局部放大圖； 圖3是圖1中閥的第一密封元件部分的局部放大圖； 圖4是本發(fā)明又一較佳實施例的閥的剖面圖； 圖5是本發(fā)明又一較佳實施例的閥的剖面圖； 圖6是本發(fā)明又一較佳實施例的閥的示意圖7是圖6中的閥的剖面圖8是圖6中閥的局部放大圖以清楚地顯示其一選通端口對應的第二密封元件;
圖9是圖8中的第二密封元件的A向視圖IO是本發(fā)明又一較佳實施例的閥的外形示意圖11是圖10中的閥的剖面圖12是圖10中的閥的另一相似構型；
圖13是本發(fā)明又一較佳實施例的閥的剖面圖14是本發(fā)明圖13中的閥的俯視示意圖15是本發(fā)明圖13中的闊在另一種狀態(tài)下的剖面圖16是本發(fā)明又一較佳實施例的閥的剖面圖17是本發(fā)明又一較佳實施例的閥的剖面圖18是本發(fā)明圖17中的閥的俯視示意圖19是本發(fā)明圖17中的閥在另一種狀態(tài)下的剖面圖20是本發(fā)明又一較佳實施例的閥的剖面圖。
具體實施方式
下面結合附圖給出本發(fā)明的具體實施例以對本發(fā)明作進一歩的說明。
如圖l所示為本發(fā)明一實施例提供的一種閥，具體來說是一種閥芯可在閥體內(nèi)沿軸
線方向移動的閥，其具有選通功能，可從多個流體進口中選通至少一個并將其中的流體
從一處導出，將未選通的流體進口中的流體從另一處或多處導出。
如圖1所示，閥100包括闊體1、閥芯2、第一密封元件30和至少兩個第二密封元 件40 (盡管圖中僅示意了兩個)。闊體1的內(nèi)部設有空腔10，空腔10沿其虛擬軸線3的 方向延伸，在閥體1的一端5有一開口 4。閥芯2通過空腔10的開口 4插入到空腔10 內(nèi)，并可沿空腔IO軸向(在下文及權力要求中也將空腔IO沿軸線3的方向定義為軸向， 與此方向垂直的方向定義為徑向)來回運動。
在一實施例中，空腔10和閥芯2均為圓柱體形的，且兩者為同心的。閥芯2的外 徑略小于空腔10的直徑。因此在空腔10的壁面或者閥體1形成空腔10的內(nèi)表面15和 闊芯2的外表面25間形成有一空間14。
閥芯2可與外部的驅(qū)動裝置(未圖示)相連接，在外部驅(qū)動裝置的驅(qū)動下在空腔10 內(nèi)可沿軸向作直線型或螺旋型運動?；蛘撸部刹辉O置驅(qū)動裝置，而通過手動操作閥芯
2運動。
第一密封元件30設置在靠近空腔10的開口 4的闊體1上，用于將空腔10密封以 防其內(nèi)的流體通過開口 4泄露到閥外。第二密封元件40也設置在閥體1上或閥芯2上， 且將空間14分隔成至少3個獨立的區(qū)域50、 51、 52，每個第—密封元件40位于相近的 區(qū)域之間。當?shù)诙芊庠?0設置在閥芯2上時，區(qū)域50、 51、 52的邊界將隨閥芯2 的運動而變化。
閥體1還設有多個流體通道110，包括流體通道110a， 110b and llOc，每一流體 通道IIO包括有一個第一流體端口 11及一個第二流體端口 12。第一流體端口 11與空腔 IO直接連通。分別位于闊體1的不同徑向截面上，即每個第一流體端口 11沿軸線3對 應的位置是不同的，例如，第一流體端口 llb沿軸線3對應某一位置，而第一流體端口 llc對應另一不同的位置。其中靠近苧腔開口 4的第一流體端口 lib和靠近閥體1的一 個封閉端6的第一流體端口 lla設為流體出口，其余第一流體端口 ll設為流體進口。流 體出口 lla可設置于閥體1的一封閉端6的內(nèi)端面上，或者其也可設置在閥體1靠近封 閉端6的內(nèi)圓周面15上。流體出UJ lib設置于靠近空腔10的開口端4的閥體1的內(nèi)圓 周面15上。流體進口 11也設置于閥體1的內(nèi)圓周面15上。這杼兩流體出口 lla和lib 將流體進口 11限定在它們之間。
第二流體端口 12設置在閥休1的外表面18上，用于與外部裝置(未圖示)相連通。 第二流體端口 12中的端口 12a和12b可用于與外部的裝置(未圖示)如氣體收集裝置相 連通，以將區(qū)域51和52內(nèi)的流體導出到外部裝置中。其余的第二流體端口 12可與外部 對應的裝置(未圖示)如氣源裝置相連通，從而將流體導入到空腔10內(nèi)。
第二密封元件40設置在閥芯2的外周向表面25上且繞閥芯2而設置，也即套在閥 芯2上。第二密封元件40可為密封圈，如0形密封圈。則由兩個第二密封元件40及閥 體1的內(nèi)周面和閥芯2的外周面在兩者之間的部分共同形成了一繞闊芯2的外周面的區(qū) 域50，以下稱該區(qū)域為選通區(qū)域50(也稱為"選定區(qū)域")。除選通區(qū)域50夕卜，閥芯2 的外表面和閥體1內(nèi)表面形成的空間被兩個第二密封元件40分隔成兩個互不連通的區(qū)域 51和52，以下稱該兩區(qū)域為匯流區(qū)。
閥芯2內(nèi)設置有一流體通道20(也稱為"選通通道20")，其有一個與選通區(qū)域50連 通的流體端口 21 (也稱為"選通端口 21")。在其他實施例中，也可設置多個選通端口 21。從而，選通通道20可以將選通區(qū)域50與外部裝置如質(zhì)譜儀、色譜儀等檢測裝置或 反應器、混合器等處理裝置等連通。這樣，通過選通通道20，可將選通區(qū)域50內(nèi)的流 體輸送到外部裝置中。選通區(qū)域50的位置隨閥芯2相對闊體1的運動而改變，選通區(qū)域
50即可選通至少一個第一流體端口，并將來自該被選通的第一流體端口的流體導入到閥 芯2上的選通通道20內(nèi)。從而，被選通的流體導入到外部裝置中。而其他未被選通的第 一流體開口的流體則經(jīng)匯集于匯流區(qū)51和52后從閥體上作為流體出口的第一流體開口 lla和lib排出閥門外。因此，圖1所示的閥100具有選通功能，即從多個流體中選通 一個的功能。
在一實施例中，如圖1所示，選通通道20為呈L形的通道，選通通道20的一部分 沿閥芯2的中軸線延伸至闊芯2與外部驅(qū)動裝置連接的端部的端面22。當然，選通通道 20還可為其他形狀或走向的通道，只要其能夠?qū)⑦x通區(qū)域50內(nèi)的流體導出到閥外即可。
閥芯2在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下在空腔10內(nèi)沿軸線3運動，以使每一個流體進口 11依 次能被選通區(qū)域50選通。當某一流體進口 11與選通區(qū)域50連通時，該流體進口 11內(nèi) 的流體進入選通區(qū)域50內(nèi)后再依次經(jīng)選通端口 21和選通通道20輸出到外部裝置中。而 未被選通的流體進口 11內(nèi)的流體分別進入第二密封元件40兩邊的匯流區(qū)51和52，再 分別經(jīng)兩端的流體出口 lla和llb及流體通道110a和110b排出到閥體外的收容裝置中。
圖2和圖3為圖1所示的閥的局部放大圖，用于清楚地顯示第二密封元件40和第 一密封元件30的構造。
如圖2所示，第二密封元件40均設置在閥芯2上，且繞閥芯2而設置。對應本實 施例中閥芯2的圓柱體外形，第二密封元件40可設為O形密封圈。在其他的實施例中， 第二密封元件40可設為其他形狀。在一實施例中，在繞閥芯2徑向周面上開有一封閉凹 槽41，第二密封元件40設置在凹槽41內(nèi)的。
對如圖l所示的閥100，在一實施例中，閥體上的流體進口 11為等間距的，兩個第 二密封元件40的間距小于相鄰的兩個流體進口的間距，以使選通區(qū)域50僅能選通一個 流體進口 11。在其他實施例中，如果需要選通區(qū)域50能同時選通多個流體進口，則兩 個第二密封元件40的間距相應調(diào)整。
如圖3所示，第一密封元件30可為一密封圈。對應本實施例中閥芯2的圓柱體外 形，第一密封元件30最好為0形密封圈。第一密封元件30可設置成繞空腔10而嵌入在 閥體1上。在一實施例中，閥體1上開有一封閉的凹槽31，第一密封元件30設置在凹 槽31內(nèi)。
圖1所示的閥100，其單次可選通一個流體進口。在不同的實施例中，閥100也可
設置成同時選通兩個流體進口，比如同時選通兩個流體進口中的流體進行混合實驗或其
他用途，則可通過增加第二密封元件的數(shù)目來設置兩個分別具有選通端口的區(qū)域(即選
通區(qū)域)，使每一選通區(qū)域在工作狀態(tài)下對應閥體上的一個流體進口(類似于如圖7所示的閥)，或者通過增加第二密封元件的間距來設置一個具有選通端口的選通區(qū)域使其在工 作狀態(tài)下可同時對應兩個流體進口?；谙嗨频脑?，本發(fā)明的閥還可設置成同時選通 三個或更多個流體進口中的流體。
如圖4所示為本發(fā)明的另一個較佳實施例所涉及的閥200，是一種具有選通功能的 閥。其具有如圖1所示的闊100類似的結構，所不同的是閥體上的流體通道的數(shù)目。本 實施例的閥200具有此類結構閥的流體通道的最小數(shù)目，即四個流體通道，該閥可從二 個流體通道中選通一個并將其中的流體從一個流體出口導出，將另一個未選通的流體通 道中的流體從另一個流體出口導出。
對應閥體1上的4個流體通道，其第一流體端口211a、 211b、 211c和211d與空腔 10直接連通，其中靠近空腔10開口端4的第一流體端口 211d和在閥體1封閉端6的第 一流體端口 211c可設為流體出口，其余第一流體端口 211a和211b設為流體進口。這 樣兩流體出口 211c和211d將二個流體進口 211a和211b限定在它們之間的閥體1內(nèi)表 面上。
閥200的其他元件如第一密封元件230的位置和結構、第二密封元件240的結構等 因與閥100類似，請參閱本發(fā)明關于閥100的描述，在此不再詳述。
閥芯2在外部驅(qū)動裝置(未圖示)的驅(qū)動下在空腔10內(nèi)沿軸向運動，因此選通區(qū)域 250可以在兩個流體進口 211a和211b中選通一個。在如圖4所示的工作位置(或稱為 工作狀態(tài))，流體進口 211a與選通區(qū)域250連通，該流體進口 211a內(nèi)的流體進入選通區(qū) 域250內(nèi)后再依次經(jīng)選通端口 221和選通通道220輸出到外部裝置中；而未被選通的流 體進口 211b內(nèi)的流體進入靠近空腔10出口端4的匯流區(qū)251，再經(jīng)流體出口 211d及對 應的流體通道排出到閥體外的收容裝置中。當閥芯2向空腔10出口端4運動到下一工作 位置時，流體進口 21 lb將與選通區(qū)域250連通，該流體進口 21 lb內(nèi)的流體進入選通區(qū) 域250后再依次經(jīng)選通端口 221和選通通道220輸出到外部裝置中；流體進口 211a則與 流體出口 211c位于同一區(qū)域252內(nèi)，其內(nèi)的流體經(jīng)流體出口 211c及對應的流體通道排 出到閥體1外的收容裝置中。
如圖5所示為本發(fā)明的另一個較佳實施例，涉及一種具有選通功能的閥，其可以從 多個流體進口中選通至少一個。該閥300具有如圖l所示的閥100類似的結構，但第二 密封元件340的結構和閥體上流體通道的數(shù)目不同。
閥300具有該類結構的閥中最少數(shù)目的流體通道。閥300的閥體上有3個流體通道，
每一流體通道具有一個與空腔IO直接連通的第一流體端口。在其他實施例中，根據(jù)不同
的需要，閥體上可以設置多個流體通道，如4個、5個、6個、10個、15個、20個，等
等。如圖5所示，面對閩芯周面的第一流體端口 311a和311b可設為流體進口，面對閥 芯一端面的第一流體端口 311c設為流體出口。
閥300的第二密封元件340設置成可繞一個第一流體端口但并非套設在閥芯2上。 在其他實施例中，如果閥體上有更多的流體通道從而有更多的第一流體端口時，第二密 封元件340也可設置成繞兩個或多個第一流體端口。在一實施例中，第二密封元件340 為一設置在閥芯2上的密封圈。優(yōu)選地，閥芯2周面上開有一封閉的凹槽，第二密封元 件340設置在該凹槽內(nèi)。
因此，第二密封元件340將閥體1和閥芯2間的區(qū)域分成二個區(qū)域，即一個選通區(qū) 域350和一個匯流區(qū)351，匯流區(qū)351在閥芯2軸向上是連通的。選通區(qū)域350的位置 可以隨閥芯2相對閥體1的運動而變化，因此選通區(qū)域350隨著閥芯2的運動可以選通 不同的第一流體端口。
閥芯2內(nèi)設置有一流體通道320 (也稱為"選通通道320")，選通通道320具有一 個與選通區(qū)域350直接連通的選通端口 321。在其他實施例中也可以有多個這樣的選通 端口。選通通道320將選通區(qū)域350與外部的裝置(未圖示)如質(zhì)譜儀或色譜儀等相連 通。因此，選通通道320可以將選通區(qū)域350內(nèi)的流體導出到閥外。
閥300的其他元件如第一密封元件330的位置和結構等因與閥100類似，請參閱本 發(fā)明關于閥100的描述，在此不再詳述。
闊300的閥芯2可以在外部驅(qū)動裝置(未圖示)的驅(qū)動下在空腔10內(nèi)沿軸向運動。 在如圖5所示的位置，流體進口 311a與選通區(qū)域350連通，流體進口 311a內(nèi)的流體進 入選通區(qū)域350內(nèi)后再經(jīng)選通通道320輸出到外部裝置中；而未被選通的流體進口 311b 內(nèi)的流體進入?yún)R流區(qū)351，再經(jīng)流體出口 311c及對應的流體通道排出到閥體外的收容裝 置中。當操作閥芯2向空腔10出口端運動后到達下一工作位置，流體進口311b與選通 區(qū)域350連通，通過該流體進口 311b向選通區(qū)域350輸入流體，流體進入選通區(qū)域350 內(nèi)，后再經(jīng)選通通道310輸出到外部裝置中；流體進口 311a則與流體出口 311c位于匯 流區(qū)351內(nèi)，其內(nèi)的流體經(jīng)流體出口 311c及對應的流體通道排出到閥體1外的收容裝置 中。
圖6、圖7所示為本發(fā)明一實施例涉及另一種閥400，具體來說，涉及一種可自由
組裝的直線型多口選通閥。該閥400可用于從多個流體進口中同時選通兩個并將其中的
流體從一處導出，將其余進口中的流體從閥門兩端部的流體出口分別導出。該閥400可
以根據(jù)需要由一定數(shù)目的單元閥芯和單元閥體組裝而成。
如圖6、圖7所示，閥400包括閥體l，其由三個單元閥體la, lb, lc可拆卸地組
裝而成一整體。其中單元閥體la內(nèi)部設有一圓柱形單元空腔，該單元空腔在閥體la的 一端有一開口。其余兩個單元閥體lb, lc內(nèi)部分別設有一圓柱形單元空腔，該兩單元空 腔在相應的閥體lb，lc的兩端分別有一開口。各單元空腔在單元閥體連接后可形成一同 軸等徑的圓柱形空腔IO。當然，在其他實施例中，閥體1也可由兩個或更多個單元閥體 組合而成。
選通閥400還包括閥芯2，其由兩個等徑的圓柱形單元閥芯2M, 2N可拆卸地組裝而 成一整體。閥芯2伸入到閥體1的空腔IO內(nèi)，并可在驅(qū)動裝置(未圖示)的驅(qū)動下沿軸 向螺旋式地移動。閥體1和閥芯2之間有一空間。對于單元閥芯2M，其內(nèi)設有有兩個選 通端口 421a和421b的流體通道420M(也稱為"選通通道420M")，選通端口 421a和421b 直接與空腔10連通。而單元閥芯2N則在其內(nèi)設一流體通道420N (也稱為"選通通道 420N")。各單元閥芯內(nèi)的選通通道420M和420N在單元閥芯2M和2N連接后可形成一流 體通道420 (也稱為"選通通道420")，其可將閥體1和閥芯2之間的空間與外部的收容 裝置(未圖示)相連通。在其他實施例中，閥芯2也可由3個或多個單元閥芯組合而成。
單元閥體la、 lb和lc分別設有多個流體通道410，每一流體通道410有一個第一 流體端口和一個第二流體端口。流體通道410，以及其第一流體端口和第二流體端口， 與閥100的流體通道110及其端口近似，請參考前述說明。類似地，設置在閥體1相對 兩端的第一流體端口 411a和411b可設置為流體出口，通過閥體上對應的流體通道410a 和410b將空腔10內(nèi)的流體導出到外部裝置中；其余的第一流體端口 411可設為流體進 口，通過閥體上對應的流體通道410將外部裝置內(nèi)的流體導入到空腔內(nèi)。
進一步地，閥400還包括多個第二密封元件，如圖示的第二密封元件440a和440b， 其設置在單元閥芯2M上。其中，有兩個第二密封元件440a繞單元閥芯2M而設置，選通 流體端口 421a位于該兩第二密封元件440a之間。如圖8和圖9所示，第二密封元件440b 繞選通流體端口 421b或一個第一流體端口 411而設置，但不繞單元閥芯2M。該等第二 密封元件440a和440b將閥體1和閥芯2間的空間分隔成四個區(qū)域450、451、452和453。 其中，收容有選通流體端口 421a的區(qū)域450和收容有選通流體端口 421b的區(qū)域451稱 為選通區(qū)域450和451，另兩個區(qū)域452和453稱為匯流區(qū)452和453。
流體進口 411和第二密封元件440a和440b的設置可以使選通區(qū)域450和451分別
同時選通至少一個流體進口，且各流體進口 411可以依次被選通。當操作閥芯2相對閥
體1運動時，兩個選通區(qū)域450和451將分別選通一個流體進口并將其中的流體經(jīng)選通
通道420以混合物的形態(tài)被導出到外部的收容裝置。未被選通的流體進口中的流體則分
別匯集在相應的匯流區(qū)452和453后，通過流體通道411a和411b被排放到閥外。
進一步地，由單元閥體la， lb， lc構成的閥體1在開口端，即單元閥體lc上設有一 防止流體特別是匯流區(qū)內(nèi)的流體沿闊體1和閥芯2間的空間向外泄露的第一密封元件 430。其可為現(xiàn)有技術中的任一密封方式。
如圖7所示，相鄰的單元閥體間還設置有第三密封元件460以防止匯流區(qū)的流體從 單元閥體間泄露。相鄰的單元閥芯間還設置有第四密封元件470以防止選流通道420內(nèi) 的流體從單元閥芯間泄露到匯流區(qū)或匯流區(qū)的流體泄露到選流通道420內(nèi)。第三密封元 件460和第四密封元件470可為現(xiàn)有技術中的任一密封方式，再此不詳述。
對圖7所示的閥400，在一實施例中，其閥體1由3個單元閥體組合而成，閥體1 上共設有8個流體導入通道和2個流體導出通道。然而，在有些使用場合下，如果只需要 4個流體導入通道，則可很方便地取下中間的單元閥體lb而直接將單元閥體la和lc連 接起來而成為4個流體導入通道的選通閥；如果有更多的樣品流體而8個流體導入通道 不能滿足需要時，則可方便地增加單元閥體lb的數(shù)目，例如增加一個單元閥體lb即可 增加4個流體導入通道而成為12個流體導入通道的選通閥，增加兩個單元閥體lb即可 增加8個流體導入通道而成為16個流體導入通道的選通閥，等等。相應地，當增加單元 閥體而導致閥芯不能滿足需要時，可在單元閥芯2M，2N間增加一個或多個僅設置有選通 通道的單元閥芯；當然如果需要增加被選通流體樣品的數(shù)目，如從同時選通兩個流體樣 品增加到同時選通三個流體樣品，則可在單元閥芯2M，2N間增加一個既設置有選通通道 又設置有選通端口的單元閥芯。
從以上對閥100、閥200、閥300、閥400的描述可知，其未被選通的流體進口中的 流體首先進入?yún)R流區(qū)，匯流區(qū)內(nèi)的流體再依次經(jīng)作為流體出口的第一流體端口和對應的 流體通道排出到閥體外的收容裝置，因此流體出口及其對應的流體通道的具體數(shù)目不限， 可為1個或2個或多個，其最少數(shù)目與設置有選通端口的選通區(qū)域的數(shù)目和其設置方式 及第二密封元件的密封方式相關聯(lián)。
舉例來說，無論選通區(qū)域如何設置，如果全部第二密封元件均采用可繞一個或多個 第一流體端口而設置，則流體出口及其對應的流體通道可如前述閥300的一個實施例一 樣，僅設置一個(當然也可設置多個)，且流體出口可設置在閥體內(nèi)表面上的任意位置， 因為在此種密封方式下匯流區(qū)為一整體，所有未選通的流體進口均與匯流區(qū)相通。
當至少一個選通區(qū)域所對應的第二密封元件為繞閥芯設置的，則匯流區(qū)不再只有一
個而有幾個互不連通的匯流區(qū)，則如閥100和閥200的前述實施例所描述的，流體出口
及其對應的流體通道應設置多個，每個匯流區(qū)應至少設置一個流體出口。優(yōu)選地，闊體
相對的兩端應分別設置有至少一個流體出口以將所有流體進口限定在它們之間的閥體
上。
圖10和圖11所示為本發(fā)明另一實施例的一種閥500，具體來說是一種閥芯可相對 閥體轉(zhuǎn)動的閥，其具有選通功能，通過閥芯的相對轉(zhuǎn)動從多個流體進口中選通一個并將 選通的流體從一個流體通道導出，將未選通的流體進口中的流體匯集后從另一流體通道 導出。
如圖10和圖11所示，閥500包括閥體1、閥芯2、第一密封元件530和至少兩個 第二密封元件540a和540b(盡管只有兩個第二密封元件540a和540b在圖中示意出來)。
閥體1包括上閥體la和下閥體lb。上閥體la和下閥體lb通過螺栓(未圖示)等 連接方式可拆卸地固定連接在一起。在其他實施方式中，上閥體la和下閥體lb也可一 體成型。
上閥體la設有一空腔10，空腔IO在上闊體la相對的兩端分別有一開口。其中， 空腔10的一個開口由下閥體lb封閉。第一密封元件530設置在上閥體la上，且靠近空 腔IO未封閉的開口端，從而當閥芯2伸入到空腔IO后其可將空腔IO密封以防其內(nèi)的流 體外漏。
閥體1還設有多個流體通道510，包括流體通道510a和510b，每一流體通道510 包括有一個第一流體端口 511及一個第二流體端口 512。第一流體端口 511與空腔10直 接連通，第二流體端口 512設置在閥體1的外表面上用于與外部裝置(未圖示)相連通。
流體通道510a所包含的第一流體端口 511a可被設置為流體出口用于將未選通的流 體通過流體通道510a排出到閥外。流體通道510b所包含的第一流體端口 511b可被設置 為流體出口用于將選通的流體通過流體通道510b排出到閥外。其余第一流體端口 511可 設為流體進口用于將外部裝置中的流體通過各自對應的流體通道510導入到閥內(nèi)。
閥芯2通過空腔10的開口插入到空腔10內(nèi)，且可繞軸相對轉(zhuǎn)動。閥芯2的一端由 下閥體lb抵頂，另一端延伸出空腔10與驅(qū)動裝置(未圖示)連接，從而在驅(qū)動裝置的 驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)。
在一實施例中，空腔10和閥芯2均為同心的圓柱體。閥芯2的外徑略小于空腔10 的直徑。因此在空腔10的壁面(或閥體1的內(nèi)表面)和閥芯2的外表面間形成有一空間。
闊芯2設置有一流體通道520 (也稱為"選通通道520")，選通通道520有兩個分 別與空腔10連通的流體端口 (或稱"選通端口") 521a和521b (在其他實施例中，也 可設置多個選通端口)。
在一實施例中，第二密封元件540a和540b設置成可繞至少一個第一流體端口。該
等第二密封元件540a和540b將空腔10的壁面與閥芯2的外表面形成的空間分割成至 少3個區(qū)域550、 551和552，每一個第二密封元件位于相鄰的兩個區(qū)域之間。第二密封 元件540a和540b設置在閥芯2上，因此，區(qū)域550、 551和552的邊界可以隨閥芯2 的旋轉(zhuǎn)而變化。區(qū)域550和551經(jīng)選通通道520連通成一個區(qū)域。區(qū)域550可以設為選 通區(qū)域，可以選通至少一個流體進口 511，來自被選通的流體進口中的流體進入到選通 區(qū)域550后被導入到選通通道520中。區(qū)域551可接受來自選通通道520的選通流體， 并通過流體通道510將選通流體排出到闊外。因此，當選通區(qū)域550通過一個第一流體 端口向其內(nèi)導入流體時，區(qū)域551也隨之被導入來自該第一端口的流體。區(qū)域552可設 為匯流區(qū)，用于收集來自未選通流體進口中的流體，并通過流體通道510a排出到閥外。
在一實施例中，隨著閥芯2相對閥體1的轉(zhuǎn)動，為了確保流體進口 511能依次被選 通區(qū)域550選通，各流體進口 511相對閥芯2的一個虛擬軸線53的對應位置最好能被選 通區(qū)域550相對該虛擬軸線53的對應位置所涵蓋。例如，如圖11所示，所有的流體進 口 511均設置在上閥體la的一個垂直于虛擬軸線53的橫截面上。相應地，如圖10所示， 這些流體進口 511所對應的第二流體端口可設置在閥體的同一橫截面上。
在一實施例中，為了使第一流體端口 511b能與區(qū)域551連通，從而使區(qū)域551內(nèi) 的選通流體可以通過第一流體端口 511b及其對應的流體通道510b排出到閥外，如圖11 所示，形成區(qū)域551的第二密封元件540b可繞閥芯2的軸線53而設置，而第一流體端 口 511b可設置在下閥體lb上且位于閥芯2的軸線53上。這樣，第一流體端口 511b相 對區(qū)域551靜止不動?；蛘撸鐖D12所示，形成區(qū)域551的第二密封元件540b可繞閥 芯2而設置，從而區(qū)域551為一個繞閥芯2的較大區(qū)域，第一流體端口 511b可設置在區(qū) 域511能夠涵蓋的任何位置。
或者，也可不設置第二密封元件540b和流體通道510b。取而代之，類似于圖l所 示閥的設置，將閥芯2上的選通通道520直接延伸到閥芯2與驅(qū)動裝置連接的一端，選 通流體端口 521b設置在闊芯2的該端的端面或其它位置以能與外部裝置直接連通。從而， 選通流體直接從選通區(qū)域550通過閥芯2上的選通通道520排出到外部裝置。
圖13 圖15所示為本發(fā)明另一種實施例所涉及的閥600，具體來說，涉及一種具有 切換和/或采樣功能的閥，能將不同的流體端口連通以實現(xiàn)流體的不同流向。
該閥600包括閥體1，其內(nèi)部設有一圓柱形空腔10?？涨?0在閥體1的一端有一開
口。閥體1還設有多個流體通道，例如如圖13所示的6個流體通道。每一流體通道有一
個第一流體端口和一個第二流體端口。第一流體端口611a, 611b， 611c， 611d， 611e，
611f與空腔10直接連通。優(yōu)選地，該等第一流體端口等間距地設置在位于空腔10—側
的同一軸向截面(與空腔10的虛擬軸線63平行的截面)上但不同的徑向截面(與空腔
10的虛擬軸線63垂直的截面)上。第二流體端口設置在閥體1的外表面上，用于與外 部的收容裝置或檢測裝置等裝置相連通。
該閥600還包括一圓柱形閥芯2。閥芯2通過空腔10的開口伸入到空腔10內(nèi)，并 與一個驅(qū)動裝置(未圖示)連接。因此，其可在外部驅(qū)動裝置的驅(qū)動下在空腔10內(nèi)沿空 腔10的虛擬軸線63作往復直線運動或往復螺旋形運動。在一實施例中，閥芯2的徑向 尺寸略小于空腔10的相應尺寸，因此空腔10的壁面和閥芯2的外表面間形成有一空間。
閥芯2還設有一流體通道620，流體通道620有兩個與空腔10直接連通的流體端口 621a和621b。
該閥600還包括一個第一密封元件630,設置在閥體1上且靠近空腔10開口，用于 將空腔IO與外界密封以防其內(nèi)的流體泄露到閥外。在一實施例中，第一密封元件630為 一密封圈，當然其還可為現(xiàn)有技術中的其他具有此功用的密封措施。
該閥600還包括多個第二密封元件。例如，如圖13所示，繞閥芯2設有三個第二密 封元件640。在一實施例中，該等第二密封元件640為密封圈，如O形密封圈。優(yōu)選地， 繞閥芯2在閥芯2的外圓周面上開有多個封閉凹槽，該等第二密封元件640分別設置在 對應的凹槽內(nèi)。
因此，該等第二密封元件640使空腔10的壁面和閥芯2間的區(qū)域被分割成多個區(qū)域， 其中一個區(qū)域包括由流體通道620連通的兩個子區(qū)域。這些區(qū)域的位置將隨閥芯2相對 閥體1的運動而變化。
在一實施例中，如圖14所示，該等第二密封元件640是等間距的，相鄰兩個第二密 封元件640的軸向距離大于相鄰兩個第一流體端口的軸向間距。因此隨著闊芯2的運動， 每兩個第一流體端口能被收容在一個區(qū)域內(nèi)。當閥芯2運動到如圖15所示的位置，每一 前述子區(qū)域能分別將一個第一端口收容在其內(nèi)。
如圖13所示為閥600處于一種工作狀態(tài)下的情形，第一流體端口 611a和第一流體
端口 611b被收容在一區(qū)域內(nèi)，第一流體端口 611c和第一流體端口 611d被收容在另一區(qū)
域內(nèi)，第一流體端口 611e和第一流體端口 611f被收容在又一區(qū)域內(nèi)；如圖15所示為閥
600處于另一種工作狀態(tài)下的情形，隨著閥芯2的運動，第一流體端口 611a和第一流體
端口 611f被收容在一區(qū)域內(nèi)，第一流體端口 611b和第一流體端口 611c被收容在另一區(qū)
域內(nèi)，第一流體端口 611d和第一流體端口 611e被收容在又一區(qū)域內(nèi)。從而，由第二密
封元件660分割出的區(qū)域隨著閥芯2的運動在不同的工作狀態(tài)下將不同的第一流體端口
連通，從而實現(xiàn)流體在不同端口間的切換。
閥600可以作為切換闊使用也可作為采樣閥使用。如作為切換閥使用，其流體端口
可間隔設置為流體進口和流體出口。如第一流體端口611a， 611c， 611e可設為流體進 口，分別通過各自的流體通道與外部的流體來源裝置(未圖示)相接，以將流體導入到 對應的區(qū)域內(nèi)。而第一流體端口 611b， 611d， 611f可設為流體出口，分別通過各自 的流體通道與外部的檢測裝置或其它功能裝置(未圖示)相接，以將對應的區(qū)域內(nèi)的流 體導出到該等外部裝置中。在圖13所示的狀態(tài)，第一流體端口 611a與6Ub連通，第一 流體端口 611c與611d連通，第一流體端口 611e與611f連通；在閥芯2沿閥體1開口 端方向運動至如圖15所示的狀態(tài)時，第一流體端口 611a與611f連通，第一流體端口 611b與611c連通，第一流體端口 611d與611e連通。因此，隨著閥芯2的運動，來自 一個流體進口中的流體可以在兩個流體出口間切換，從而流體的流向被改變。
閥600作為采樣闊使用時，其第一流體端口 611a可設為流體樣品進口，以將所需樣 品從樣品源導入到閥內(nèi)；第一流體端口 611b可設為廢物出口，與外部的廢物收容裝置連 通，以將閥內(nèi)不需要的樣品或其他流體導出到廢物收容裝置；第一流體端口 611c和611f 通過外部的導管或采樣管或其他類似裝置連通，從而收集樣品；第一流體端口611d可設 為載氣進口，與外部的載氣來源裝置相連通，以將載氣導入到閥內(nèi)；第一流體端口611e 與外部的質(zhì)譜儀或氣相色譜分析儀等裝置連通，以將收集的樣品輸入到該等裝置內(nèi)。
如圖15所示的狀態(tài)為流體樣品收集狀態(tài)，此時流體樣品依次通過第一流體端口 611a， 611f， 611c和611b，從而第一流體端口 611f和611c間的外部導管或其他類似裝 置充滿流體樣品。
如圖13所示的狀態(tài)為載氣將流體樣品輸送至外部的質(zhì)譜儀或氣相色譜分析儀等裝 置的傳輸狀態(tài)，載氣依次經(jīng)第一流體端口 611d， 611c， 611f和611e，進而將貯存在第 一流體端口 611f和611c間的外部導管或其他類似裝置中的流體樣品輸送至外部的質(zhì)譜 儀或氣相色譜分析儀等裝置。
圖16所示為本發(fā)明另一實施例所涉及的一種閥，具體來說，涉及一種具有切換和/ 或采樣功能的閥，其能將不同的流體端口連通以實現(xiàn)流體的不同流向。該閥700的具體 結構與圖15所示的閥600相似，不同點在于圖16所示的閥700兩端的子區(qū)域是通過閥 體1上的選通通道720連通成一個區(qū)域的。
闊700的切換和/或采樣功能和其他元件與圖15所示的閥600相似，在此不再贅述， 請參考對闊600的描述。
圖17 圖19所示為本發(fā)明另一實施例所涉及的一種閥800，具體來說，是一種具有 切換功能的閥，能將不同的流體端口連通以實現(xiàn)流體的不同流向。與前述的閥700相比， 閥800具有不同形式的第二密封元件。
該閩800包括閥體1，其內(nèi)部設有一長方體形空腔10。空腔IO在閥體1的一端有一 開口。閥體1還設有多個流體通道，例如，如圖17所示的四個流體通道。 一下，閥800 將以具有四個流體通道為例來予以描述，盡管其可設有更多的流體通道。每一流體通道 有一個與空腔IO直接連通的第一流體端口和設置在閥體1外表面的第二流體端口。
在一實施例中，第一流體端口是等間距設置的，且均位于空腔10的同一側。第一流 體端口可間隔設置為流體進口和流體出口，如第一流體端口 811a和811c設為流體進口， 第一流體端口 811b和811d設為流體出口；或第一流體端口 811a和811c設為流體出口， 第一流體端口 811b和811d設為流體進口。閥體l的外表面上的第二流體開口用于和外 部的收容裝置或檢測裝置等裝置相連通。因此，可通過流體通道向閥導入流體或者將閥 內(nèi)的流體導出到閥外。
該閥800還包括一長方體形閥芯2，其徑向上的尺寸略小于空腔10的相應尺寸。閥 芯2通過空腔10的開口端插入到空腔10內(nèi)，并與一個驅(qū)動裝置(未圖示)連接，可在 外部驅(qū)動裝置的驅(qū)動下沿空腔10軸向作往復直線運動。空腔10的壁面和閥芯2的外表 面形成有一空間。
閥800還設有第一密封元件830，其設置在閥體1上且靠近空腔10的開口端，以防
止空腔10內(nèi)流體泄露到閥外。
閥800還包括有多個第二密封元件840，盡管圖17只圖示了一個第二密封元件。第
二密封元件840面對第一流體端口設置在閥芯2的外表面上。在一實施例中，閥芯2的
該外表面上還開有多個封閉的凹槽，第二密封元件840分別設置在凹槽內(nèi)。如圖18所
示，每一第二密封元件僅涵蓋閥芯2的部分外表面，且可圍繞在兩個第一流體端口的外
圍。在其他的實施例中，每一第二密封元件也可圍繞在一個或多個第一流體端口的外圍。
因此，第二密封元件840將空腔10與闊芯2間的空間分割成多個區(qū)域，如圖17所
示的兩個區(qū)域850和851。區(qū)域850和851的邊界將隨闊芯2的運動而改變。
如圖17所示，第一流體端口 811a和第一流體端口 811b被收容在區(qū)域850內(nèi)，從而
實現(xiàn)第一流體端口 811a和第一流體端口 811b的連通；第一流體端口 811c和第一流體端
口 811d被收容在區(qū)域851內(nèi)，以實現(xiàn)第一流體端口 811c和第一流體端口 811d的連通。
流體分別從第一流體端口 811a和第一流體端口 811c進入到各自的區(qū)域后，再分別從第
一流體端口 811b和第一流體端口 811d排出至外部的不同檢測裝置或其他裝置中。這樣，
隨著閥芯2的運動，在不同的工作狀態(tài)下，每一區(qū)域?qū)⑹杖莶煌牧黧w進口和流體出口。
如在圖19所示的位置，第一流體端口 811c和第一流體端口 811b被收容在區(qū)域850內(nèi)，
第一流體端口 811a和第一流體端口 811d被收容在區(qū)域851內(nèi)。因此，第一流體端口 811a 和第一流體端口 811c中的流體分別經(jīng)第一流體端口 811d和811b被輸送至對應的檢測裝 置或其他裝置中。從而，由密封元件840形成的區(qū)域隨著閥芯2的運動在不同的位置將 不同的第一流體端口連通以實現(xiàn)流體在不同端口的切換。
本實施例的閥800在增加流體通道和第二密封元件的情形下，也可同時作為采樣閥 使用，如再增加二個流體通道和一個第二密封元件即成為六個流體通道的采樣閥/切換 閥，其工作原理同前述圖15中的閥600和圖16中的閥700，請參考前述舉例性說明， 在此不再贅述。
圖20所示為本發(fā)明一實施例所涉及的一種具有切換功能的閥。其具有如圖17 圖 19所示所示的閥800類似的結構，所不同的是流體通道的數(shù)目不同，本實施例的閥900 具有此類結構閥的流體通道的最小數(shù)目，即三個流體通道。類似地，每一流體通道有一 個與空腔直接連通的第一流體端口和一個設置在閥體外表面上的第二流體端口。
閥900的其他元件如第一密封元件930和第二密封元件940的位置和結構等因與閥 800類似，請參閱關于閥800的描述，在此不再詳述。
為了降低第二密封元件940所受的壓力，在工作狀態(tài)下，在通過第二密封元件940 一側的選通區(qū)域950所選通的第一流體端口向閥內(nèi)導入流體的同時，同時通過第二密封 元件940另一側的匯流區(qū)951所選通的第一流體端口也向閥內(nèi)導入流體。例如，在如圖 20所示的工作狀態(tài)下，選通區(qū)域950選通了第一流體端口 911b和911c，當通過第一流 體端口 911b向選通區(qū)域950導入流體時，同時也通過匯流區(qū)951所選通的第一流體端口 911a向區(qū)域951中導入流體。這樣，第二密封元件940承受的壓力即為該兩區(qū)域950和 951中流體的壓力差，當該兩種流體的壓力相同時，第二密封元件940承受的壓力即可 忽略不計，在理想的狀態(tài)下即為零。因此，即使通過第一流體端口 911b向閥內(nèi)導入的流 體的壓力高達50bar、 100bar或者更高，第二密封元件940所承受的壓力也可以是非常 微小的，第二密封元件940所承受的壓力可以免受流體的絕對壓力的影響。
對本發(fā)明實施例所涉及的具有采樣/切換功能的閥，其第一流體端口的設置并不限于
前述所描述的。第一流體端口可間隔設置為流體出口和流體進口，以使至少一區(qū)域在工
作狀態(tài)下所同時對應有一個或多個流體出口和流體進口。舉例來說，第一流體端口可以
沿軸向設置在閥芯的一側且一對一地將第一流體端口設為流體出口和流體進口；或者一
對二地將第一流體端口設為流體出口和流體進口；或者二對一地將第一流體端口設為流
體出口和流體進口；等等其它方式。總的來說，第一流體端口的設置方式依據(jù)實際需要
而定。如果需要流體出口和流體進口一對一地連通，則一對一地將第一流體端口設為流
體出口和流體進口。如果需要一個流體進口內(nèi)的流體從兩個流體出口流出，則二對一地
將第一流體端口設為流體出口和流體進口 。
本發(fā)明實施例所涉及的閥，無論是前述的具有選通功能的閥還是具有采樣/切換功 能的閥，還可有其他的結構，比如申請人于同一日向中國專利局提交的發(fā)明名稱為閥的 另一中國專利申請中所描述的各種結構的閥。該另一專利申請中所描述的各種結構的閥
也為本發(fā)明的具體實施例。
對本發(fā)明實施例所涉及的閥的第二密封元件，其可為現(xiàn)有技術中的任一種具有密封 功能且能在閥體和閥芯間的空間內(nèi)分割出幾個互不連通的區(qū)域的元件。大體上，該密封 元件可分為兩種類型， 一種是使閥體和閥芯間的空間沿軸向被分割成兩個區(qū)域，另一種 是使閥體和閥芯間的區(qū)域被分割成一局部小區(qū)域和另一在閥芯軸向上連通的大區(qū)域。前 一種類型的第二密封元件如繞閥芯設置的密封圈， 一個區(qū)域需兩個這樣的密封元件界定， 且該區(qū)域是繞閥芯的；后一種類型的密封元件如繞一個或多個流體端口但不繞閥芯而設 置的密封圈， 一個獨立的區(qū)域僅需一個這樣的密封元件即可界定。后一種類型的第二密 封元件還可直接由閥體形成空腔的內(nèi)表面和閥芯的外表面通過直接接觸形成硬密封的方 式實現(xiàn)，該密封方式請參考前述的申請人的另一專利申請，在此不再詳述。如第二密封 元件為多個，可全部采用前一種密封元件或全部采用后一種密封元件或是這兩種密封方 式的結合。對本發(fā)明實施例所涉及的閥來說，閥體上的第一流體端口可為流體進口或流體出口 ， 如為流體進口則通過對應的流體通道將流體樣品輸入到對應區(qū)域內(nèi)，如為流體出口則通 過對應的流體通道將對應區(qū)域內(nèi)的流體樣品或樣品混合物排出到閥外部對應的裝置。第 一流體端口可隨機地或有規(guī)律地排布。且第一流體端口及其所對應的流體通道的數(shù)目不 限，如3個、4個、5個、6個、7個、8個、12個、16個、20個、32個、40個等。對 應地，第二密封元件也可設置一個或多個。
本發(fā)明實施例所涉及的閥，其閥體可為一體成形的一整體或由至少兩個單元閥體可 拆卸地連接而成，其閥芯也可為一體成形的一整體或由至少兩個單元閥芯可拆卸地連接 而成。對于圖7所描述的可自由組裝的閥，只是一個范例，本發(fā)明實施例所涉及的其他 各種闊也可采用由一個或多個單元閥體、單元閥芯自由組裝而成。這樣，可通過增加或 減少單元閥體、單元閥芯的數(shù)量來增加或減少流體通道，從而很簡便地調(diào)整流體通道的 數(shù)目，如從6個流體通道到12個流體通道，等等。
對本發(fā)明實施例所涉及的閥，如果閥芯沿軸向螺旋式地運動或繞軸旋轉(zhuǎn)，該空腔最
好是一圓柱形空腔；設置有第二密封元件的部分閥芯也最好為圓形的，閥芯其他部分的
形狀不限；閥芯的最大徑向尺寸略小于空腔的最小徑向尺寸。
如果閥芯沿軸向作直線型運動，此時空腔以及閥芯在設置有第二密封元件的部分的 徑向橫截面可為相配合的圓形或橢圓形或三角形或多邊形或其他形狀；閥芯未設置有第 二密封元件的部分的徑向橫截面形狀不限；同一方向上，閥芯的最大徑向尺寸略小于空 腔的最小徑向尺寸。
對于本發(fā)明實施例所涉及的閥來說，閥體的外形可為圓柱形、長方體形、圓錐形、 棱柱形或其他形狀或這些形狀的組合，只要其外表面適于設置流體端口且該等流體端口 易于與外部裝置直接或間接地連通及整個閥體適于設置流體通道。
對本發(fā)明實施例所涉及的閥來說，其適用于各種流體，如各種液體、氣體，以及含 有固體顆粒的流體。在工作狀態(tài)下，每一第二密封元件所對應的兩個區(qū)域分別對應至少 一個第一流體端口以將對應的外部裝置內(nèi)的流體導入到該兩個區(qū)域內(nèi)。從而當流體被導 入到該等區(qū)域內(nèi)時，每一第二密封元件兩側的流體壓力差將小于該第二密封元件至少一 側的流體壓力。被導入到該兩個區(qū)域內(nèi)的流體可為同一種流體或不同種流體，可具有相 同的壓力或不同的壓力。
所述流體的壓力可為常壓或者高壓。本發(fā)明實施例所涉及的閥尤其可適用于高壓的 流體。例如，閥體內(nèi)的流體壓力大于25bar,或者大于30bar，或大于35bar，或大于40bar， 或大于45bar，或大于50bar，或大于55bar，或大于60bar，或大于65bar，或大于70bar， 或大于80bar，或大于90bar。
本發(fā)明實施例所涉及的閥在適用于高壓的流體時，第二密封元件所對應的兩個區(qū)域 的壓力差最好保持在一個較小的范圍內(nèi)。例如，該壓力差最好在15bar以內(nèi)，或者在12bar 以內(nèi)，或者在10bar以內(nèi)，或者在8bar以內(nèi)，或者在6bar以內(nèi)，或者在5bar以內(nèi)，或 者在4bar以內(nèi)，或者在3bar以內(nèi)，或者在3bar以內(nèi)，或者在lbar以內(nèi)，或者在0. 5bar 以內(nèi)，或者在0.2bar以內(nèi)，或者在O. lbar以內(nèi)。在有些情形下，與第二密封元件任一 側的流體壓力相比，該壓力差甚至是可以忽略的。
在一實施例中，當一個或多個流體壓力大于20 bar的流體從一個或多個外部裝置 被導入到闊內(nèi)時，該第二密封元件兩側的流體壓力差小于5 bar。
在另一實施例中，當一個或多個流體壓力大于40 bar的流體從一個或多個外部裝 置被導入到閥內(nèi)時，該第二密封元件兩側的流體壓力差小于10 bar。
本發(fā)明實施例所涉及的閥可用于室溫至220'C間的任一溫度環(huán)境中。當然，在實際 使用中，閥所適用的溫度和壓力也可超過以上范圍，但可能對閥的性能和/或壽命會有不 利的影響。
對本發(fā)明實施例所涉及的闊來說，閥芯和閥體可由相同的或者不相同的材料制成。
基于流體的特性、流體的溫度和壓力、制造成本等因素考慮，閥芯和閥體可由鑄鐵、不 銹鋼、合金等金屬材料制成；密封元件可由聚四氟乙烯(PFFE)、氟橡膠(FKM)、全氟橡膠 (FF認)、丁納橡膠腈(BunaNitrile)、杜邦公司的KALREZ等材料制成，或者，密封元 件的表面由聚四氟乙烯(PFFE)、氟橡膠(FKM)、全氟橡膠(FFKM)、 丁納橡膠腈(Buna Nitrile)、杜邦公司的KALREZ等材料制成，其內(nèi)填充有彈性的鋼絲等彈性金屬元件。
前文對本發(fā)明實施例所涉及的閥的描述主要針對通過閥芯相對閥體的運動來實現(xiàn)其 功能。事實上，本發(fā)明實施例所涉及的閥也可通過閥體相對闊芯運動或閥體和閥芯同時 運動來實現(xiàn)其功能，其僅為技術上的簡單替換，因此不再詳述。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明實施例提供的閥結構相對簡單，不需復雜的密封元件即可 實現(xiàn)較好的密封性能。在工作狀態(tài)下，流體分別被導入到第二密封元件兩邊的區(qū)域內(nèi)， 第二密封元件所承受的壓力即為該密封元件所分割出的兩區(qū)域內(nèi)流體的壓力之差。因此， 通過控制該兩區(qū)域內(nèi)流體的壓力差即可控制第二密封元件承受的壓力，第二密封元件承 受的壓力因此免受兩區(qū)域內(nèi)流體的絕對壓力的影響。同時，因第二密封元件界定了一密 封的選通區(qū)，流體端口間的對準要求降低，只要流體端口進入選通區(qū)流體即可在不同端 口間流通。因此，該等閥適于在高壓的工況下使用，且具有可靠的密封性能，能避免各 區(qū)域間因密封不嚴造成的選通流體和未選通流體間的互竄或泄漏，以及避免選通端口和 流體進口間的連通錯位。
另外，該等區(qū)域覆蓋了閥芯在空腔內(nèi)的全部外表面，進而使流體將空腔內(nèi)的閥芯包 圍在內(nèi)，閥芯在周面上受到的流體推力可互相抵消，而端面上受到的流體推力因端面面 積有限且閥芯軸向尺寸大而對閥芯影響有限。因此，有效地避免了閥芯被高壓流體推動 而使得閥芯外表面脫離閥體內(nèi)表面的可能，進而避免了區(qū)域間流體互串，闊體和閥芯間 的緊密配合得以實現(xiàn)。
上述例舉的實施方案中所涉及的描述，舉例和數(shù)據(jù)僅作為演示和例證之用，并非限 定本發(fā)明的范圍。任何根據(jù)本發(fā)明所做的非實質(zhì)性修改加工皆落入本發(fā)明權利要求范圍 內(nèi)。因此，附件權利要求書的精神和范圍不局限于本申請對該發(fā)明的說明版本。
權利要求
1、一種閥，包括閥體，其內(nèi)部設有一個空腔，所述閥體上還設有多個流體通道，所述空腔在閥體的一端有一開口，每一所述流體通道包括有第一流體端口及第二流體端口，其中所述第一流體端口與所述空腔連通，所述第二流體端口用于與外部裝置相連通；閥芯，其可相對所述閥體運動，且在所述空腔內(nèi)所述閥體和所述閥芯間形成有一空間；第一密封元件，用于防止閥體內(nèi)的流體從所述空腔的開口泄露；其特征在于所述閥還包括一個或多個第二密封元件，所述第二密封元件在所述空間內(nèi)分隔出幾個區(qū)域，每個所述區(qū)域可通過至少一個第一流體端口向其內(nèi)輸入流體，從而每個第二密封元件兩側的流體壓力差小于該第二密封元件至少一側的流體壓力。
2. 如權利要求l所述的閥，其特征在于當一個或多個流體壓力大于20 bar的流 體從一個或多個外部裝置被導入到所述閥內(nèi)時，所述第二密封元件兩側的流體壓力差小 于5 bar。
3. 如權利要求l所述的閥，其特征在于當一個或多個流體壓力大于40 bar的流 體從一個或多個外部裝置被導入到所述閥內(nèi)時，所述第二密封元件兩側的流體壓力差小 于10 bar。
4. 如權利要求l所述的閥，其特征在于所述閥芯內(nèi)設置有一流體通道，所述流體 通道可傳輸一選通區(qū)域內(nèi)的流體。
5. 如權利要求4所述的閥，其特征在于所述閥芯可相對所述閥體運動，所述選通 區(qū)域進而可以選通至少一個所述第一流體端口 ，并通過閥芯內(nèi)的所述流體通道傳輸被選 通的所述第一流體端口內(nèi)的流體。
6. 如權利要求5所述的閥，其特征在于所述閥芯內(nèi)的所述流體通道將被選通的 所述第 一流體端口內(nèi)的流體傳輸?shù)剿鲩y外。
7. 如權利要求5所述的閥，其特征在于所述閥芯內(nèi)的所述流體通道將被選通的所述第一流體端口內(nèi)的流體通過所述閥體上的至少一個所述流體通道傳輸?shù)剿鲩y外。
8. 如權利要求1所述的閥，其特征在于所述閥芯可相對所述閥體運動以同時選通至少兩個所述第一流體端口，其中一個所述第一流體端口將流體導入到一個區(qū)域內(nèi)， 一個所述第 一流體端口將該所述區(qū)域內(nèi)的流體導出。
9. 如權利要求1所述的閥，其特征在于所述閥芯內(nèi)設置有一流體通道，所述區(qū)域中有一個區(qū)域包括有經(jīng)所述閥芯內(nèi)的所述流體通道連通的子區(qū)域。
10. 如權利要求9所述的閥，其特征在于所述闊芯可相對所述閥體運動， 一個所 述子區(qū)域進而可將至少一個所述第一流體端口選通，而另一個所述子區(qū)域可將至少另一 個所述第一流體端口選通。
11. 如權利要求l所述的闊，其特征在于所述閥體內(nèi)設置有一流體通道，所述區(qū) 域中有一個區(qū)域包括有經(jīng)所述閥體內(nèi)的該所述流體通道連通的子區(qū)域。
12. 如權利要求11所述的閥，其特征在于所述閥芯可相對所述閥體運動， 一個 所述子區(qū)域進而可將至少一個所述第一流體端口選通，而另一個所述子區(qū)域可將至少另 一個所述第一流體端口選通。
13. 如權利要求l-12之一所述的閥，其特征在于所述閥體包括有多個單元閥體， 所述單元閥體可被拆卸和組裝以調(diào)整所述闊體上流體通道的數(shù)量。
14. 如權利要求l所述的閥，其特征在于至少一個所述第二密封裝置環(huán)繞所述閥 芯設置。
15. 如權利要求l所述的閥，其特征在于至少一個所述第二密封裝置環(huán)繞一個或 多個所述第一流體端口而設置，但不環(huán)繞所述閥芯。
16. —種從多個流體來源中選通一個流體的方法，包括以下步驟提供一種閥，所述閥包括閥體、閥芯和多個密封元件，所述閥體和閥芯間形成有一 空間，所述閥體上還有多個流體輸入通道用于將外部流體來源中的流體輸入到該空間中， 所述闊芯包括一流體通道，所述密封元件在所述空間內(nèi)分隔出幾個區(qū)域；定位所述閥芯的位置，以使每一所述區(qū)域可通過至少一個流體輸入通道向其內(nèi)輸入 流體，從而每個第二密封元件兩側的流體壓力差小于該第二密封元件至少一側的流體壓 力；將至少一個選定區(qū)域內(nèi)的流體通過閥t上的流體通道導出到閥外。
17. 如權利要求16所述的方法，其特征在于所述閥體還包括至少一個流體輸出 通道，所述方法還包括將未選定區(qū)域內(nèi)的流體通過至少一個流體輸出通道輸出到閥外。
18. 如權利要求16所述的方法，其特征在于當一個或多個流體壓力大于20 bar 的流體從一個或多個外部裝置通過流體輸入通道被導入到所述閥內(nèi)時，該第二密封元件 兩側的流體壓力差小于5 bar。
19. 如權利要求16所述的方法，其特征在于當一個或多個流體壓力大于40 bar 的流體從一個或多個外部裝置通過流體輸入通道被導入到所述閥內(nèi)時，該第二密封元件 兩側的流體壓力差小于10 bar。
20. —種改變流體流向的方法，包括以下步驟 提供一種閥，所述閥包括閥體、閥芯和多個密封元件，所述閥體和閥芯間形成有一 空間，所述密封元件在所述空間內(nèi)分隔出幾個區(qū)域，所述閥體上還有多個流體輸入通道 用于將外部流體來源中的流體輸入到該空間中，以及所述閥體上還有至少一個流體輸出 通道用于輸出該空間內(nèi)的流體；定位所述閥芯的位置，以使每一所述區(qū)域可通過至少一個流體輸入通道向其內(nèi)輸入 流體，至少一個區(qū)域內(nèi)的流體可通過至少一個流體輸出通道輸出到閥外，從而每個第二 密封元件兩側的流體壓力差小于該第二密封元件至少一側的流體壓力。
全文摘要
本發(fā)明實施例提供了一種閥，包括閥體、閥芯、第一密封元件和第二密封元件。閥體設有一個空腔和多個流體通道，每個流體通道包括有第一流體端口及第二流體端口，其中第一流體端口與空腔連通，第二流體端口用于與外部裝置相連通。閥芯可在空腔內(nèi)運動。第一密封元件將空腔與外界密封。第二密封元件在閥體和閥芯間的空間內(nèi)分隔出幾個區(qū)域，每個區(qū)域分別對應至少一個第一流體端口以將對應的外部裝置內(nèi)的流體導入到該區(qū)域內(nèi)，以使第二密封元件兩側的流體壓力差小于其至少一側的流體壓力。
文檔編號F16K11/07GK101173717SQ20071016237
公開日2008年5月7日 申請日期2007年9月28日 優(yōu)先權日2006年9月28日
發(fā)明者刁立臣, 徐勇華, 徐奚祥, 徐思標, 沈文虎, 王尤崎, 王文戈, 王文輝, 王桂林, 王胤睿, 趙賢忠, 鄭小春, 斌 陳 申請人:亞申科技研發(fā)中心(上海)有限公司