專利名稱：流體控制閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流體控制閥，特別是一種和醫(yī)療器械一起使用的流體控制閥。
背景技術(shù)：
流體控制在加工和制造工業(yè)或者在有益于人類的應(yīng)用如醫(yī)療器械中，是很重要的部件。
在可接受的參數(shù)內(nèi)由電氣、液壓或者氣體裝置來操作打開、關(guān)閉或者調(diào)節(jié)流量或者壓力的閥是可以購買到的。這樣的閥通常很貴和笨重，可能需要相當(dāng)?shù)膭?dòng)力來操作，且由于移動(dòng)部件和流體流過內(nèi)部通道可能會(huì)產(chǎn)生噪音。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種流體控制閥，跟現(xiàn)有技術(shù)相比，可通過例如注塑小型化部件來節(jié)約成本和改善性能。
依照本發(fā)明目的控制閥在所選材料的限制之內(nèi)可根據(jù)不同操作壓力和流量應(yīng)用而改變比例。
根據(jù)本發(fā)明提供的用于控制流體流量的閥包括具有入口和出口的閥體，以讓來自流體壓力源的流體進(jìn)行流動(dòng)；安裝在入口和出口之間的閥封，所述閥封具有閥關(guān)閉元件，其在閥關(guān)閉位置用來嚙合閥座；一個(gè)閥體中的控制口，其用來提供控制流體，所述控制流體使閥關(guān)閉元件在壓差的作用下保持處于關(guān)閉位置，形成壓差的兩個(gè)壓力中的一個(gè)由通過入口進(jìn)入的流體作用于關(guān)閉元件一側(cè)，以從閥座上抬開關(guān)閉元件，另一個(gè)壓力通過控制口作用在關(guān)閉元件的另一側(cè)，以關(guān)閉所述閥；所述閥還具有控制裝置，用來改變所述壓差，以控制閥關(guān)閉單元的移動(dòng)和調(diào)節(jié)通過閥的流體流量。
有利地是，閥封形成于作為閥關(guān)閉元件的柔性管道內(nèi)壁和閥座之間，所述閥座最好為球形，安裝在柔性管道內(nèi)，在閥關(guān)閉位置與柔性管道內(nèi)壁相嚙合。


本發(fā)明將參考附圖通過實(shí)例加以敘述。其中圖1、1A和1B是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的剖視圖。
圖2、2A和2B是本發(fā)明另一實(shí)施例的剖視圖。
圖3是圖1中閥在一種工作模式下的剖視圖。
圖4是圖1中閥在另一種工作模式下的剖視圖。
圖5、5A和5B是圖1中的閥用在定時(shí)模式下的剖視圖和波形圖。
圖6和6A是圖1中的閥在開環(huán)調(diào)節(jié)模式下的剖視圖和波形圖。
圖7是圖1中的閥在閉環(huán)調(diào)節(jié)模式下的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1、1A和1B中的閥有一個(gè)內(nèi)部柔性管狀件1，它包含著位于兩端連接口A、B之間的球形閥座2，并與該閥座直接接觸。柔性管狀件1位于外部壓力容器3之內(nèi)，該壓力容器連有較遠(yuǎn)的連接口C。
閥封4形成于柔性管狀件1的內(nèi)壁和閥座2的外徑之間，如圖1A中的例子所示，因?yàn)殚y座2的直徑大于柔性管狀件1的內(nèi)徑，所以閥通常是關(guān)閉的。
在使用過程中，A口連接輸入壓力或壓力源，輸出連自B口。閥受到C口所加壓力的控制。當(dāng)操作閥時(shí)，流體通過在管狀件1和閥座2之間、以完全的或部分的圓周孔形式打開的閥封4自由地從A口流向B口。
如果只給A口提供壓力，閥封4將保持關(guān)閉直到壓力大到足以使管狀件1周向擴(kuò)張；管狀件上從內(nèi)到外的壓差抬開閥座，允許流體從B口流出，如圖1B所示。
如果同時(shí)提供壓力給C口，使外部壓力容器3受壓并且將力作用到管狀件1的外表面，這樣穿過管狀件1的壓差減少或者弱化，使管狀件1在閥封4上復(fù)位并關(guān)閉圓周孔，見圖1A。
在本發(fā)明中，管狀件1優(yōu)選為由薄壁的硅樹脂聚合物材料制成，以具有合適的肖氏硬度，能夠在工作壓力下確保足夠的關(guān)閉壓力和圓周孔口面積。閥座2由黃銅或者其它合適的金屬制成，或者選用聚合物或塑料材料，以優(yōu)化超過預(yù)期操作溫度范圍之上的關(guān)閉元件和圓周孔的特性，或者所采用的流體。
根據(jù)本發(fā)明的閥的可替選設(shè)計(jì)如圖2、2A和2B所示。
可替選閥結(jié)構(gòu)的原理與圖1中所示閥結(jié)構(gòu)的原理相似，只是閥是以換位方式構(gòu)成。
圖2中閥具有如圖1中所示的一個(gè)內(nèi)部管狀件1，與作為壓力容器3內(nèi)壁上的環(huán)形突起5形成的外部閥座直接接觸。管狀件1被保持在具有單孔或斷開孔的連接口A、B、C之間。
閥封6形成于管狀件1的外壁和外部容器3內(nèi)徑上的閥座之間。在圖2A所示例子中，因?yàn)殚y座5的直徑小于管狀件1的外徑，所以閥通常是關(guān)閉的。
在使用過程中，A口連接輸入壓力或壓力源，輸出連自B口。閥受C口所加壓力的控制。當(dāng)操作閥時(shí)，流體通過在管狀件和閥座5之間、以完全的或部分的圓周孔形式打開的閥封6自由地從A口流向B口。
如果只給A口提供壓力，閥封6將保持關(guān)閉直到壓力大到足以使管狀件1周向收縮；管狀件上從外到內(nèi)的壓差抬開閥座5，允許流體從B口流出，如圖2B所示。
如果同時(shí)提供壓力給C口，使管狀件1的內(nèi)腔受壓并且將力作用到管狀件1的內(nèi)徑，這樣穿過管狀件1的壓差減少或者弱化，使管狀件1在閥封5上復(fù)位，恢復(fù)閥封6并關(guān)閉圓周孔。
圖1中閥(等同于圖2中的閥)的操作開關(guān)模式如圖3所示。圖3顯示圖1中的閥如何通過控制開關(guān)作用，并通過增壓流體、真空或者電能來控制從壓力源P到負(fù)載L的流體流量。A口的壓力通過常開開關(guān)7提供給控制口C。因?yàn)闆]有壓差提供給管狀件1，閥4是關(guān)閉的，且沒有流體流向負(fù)載。當(dāng)打開控制開關(guān)7時(shí)，C口的壓力通過控制開關(guān)7與大氣相通，閥封4因?yàn)樘峁┙o柔性管子的壓力差而打開，流體流向負(fù)載L。
如圖4所示，示出了在圖3中顯示的圖1中閥的簡化開關(guān)模式，以控制C口處的壓力。
C口的壓力通過節(jié)流閥8來施加，節(jié)流閥用來在允許的時(shí)間內(nèi)、在交替閥狀態(tài)過程中不向大氣排放過多的流量情況下，來傳遞足夠的流量以對(duì)外部壓力容器3加壓。與C口連接的常閉控制開關(guān)9保持外部壓力容器3受壓。當(dāng)控制開關(guān)9被激活時(shí)，外部壓力容器3中的流體被排放，閥封4如前所述打開。
簡單的開關(guān)結(jié)構(gòu)9可以通過提供一個(gè)小縫隙來構(gòu)成，它可以是關(guān)閉的或者打開的，如圖4所示連接。
圖5顯示用作定時(shí)元件的圖1中閥的例子，通過它可以獲得壓力脈沖。
圖5所示裝置中，來自壓力源P的C口處的壓力通過所選節(jié)流閥10來施加，以傳遞流量來對(duì)外部壓力容器3和相連的儲(chǔ)液容器11加壓。儲(chǔ)液容器11可以如圖所示是一個(gè)外部部件，或者是外部壓力容器3中所加的一個(gè)容積，外部壓力容器的容積被增加以將此必要的容積容納在閥體內(nèi)。常閉控制開關(guān)12也連接在回路上，它可以是永久的，或者暫時(shí)的，或者是脈沖打開狀態(tài)。
在一般狀況下，外部壓力容器3受壓，沒有流體在A口和B口之間流動(dòng)。當(dāng)控制開關(guān)12被激活，外部壓力容器3和儲(chǔ)液容器11被通氣，閥封4打開使流體從A口流向B口。
當(dāng)控制開關(guān)12復(fù)位、釋放、或者脈沖地關(guān)閉時(shí)，外部壓力容器3和儲(chǔ)液容器11通過節(jié)流閥10重新受壓，閥圓周孔被密封。
由控制回路的中點(diǎn)13、14上壓力變化所表示的壓力波形分別如圖5A和5B所示。可以看出，開關(guān)12每動(dòng)作一次就在輸出負(fù)載L上產(chǎn)生一次壓力脈沖PP。
圓周孔打開的時(shí)間長短取決于外部容器3和液體容器11的容積、節(jié)流閥10的流率以及閥特性這幾者的組合。從一秒鐘到幾秒鐘的短期持續(xù)時(shí)間延遲可由適當(dāng)?shù)淖兞吭O(shè)計(jì)來控制，例如，它可以用來控制到負(fù)載L的流體脈沖流量。
圖6顯示圖1中閥在開環(huán)調(diào)節(jié)模式下的應(yīng)用。B口的下游或者負(fù)載壓力(或流量)受加到C口的控制壓力的影響。所示負(fù)載L具有流量截流通氣口15通向大氣，在這個(gè)例子中，與閥封4相比，其選擇也很重要。
如果C口壓力與A口壓力實(shí)際相同，B口的壓力將為零，因此沒有流體流通過閥封4。相反地，如果C口壓力是零，B口壓力將和A口壓力相同，因?yàn)殚y封4將開到最大的圓周孔尺寸并且對(duì)流量的限制最小。
因此閥的性能由兩個(gè)極值限定，但是，也可通過選擇材料和定部件尺寸，將響應(yīng)設(shè)置在其他中間點(diǎn)處，以適應(yīng)圖5A以圖例說明來描述的應(yīng)用。響應(yīng)可以是，例如，接近線性的，非線性18、19，如圖6A中所示，或者階梯式關(guān)系。
圖7顯示的是在閉環(huán)調(diào)節(jié)模式下圖1中閥的應(yīng)用。通過使用與圖1所示結(jié)構(gòu)相似的輔助閥20作為反饋閥，一個(gè)正反饋回路結(jié)構(gòu)被用來穩(wěn)定壓力(或流量)，其實(shí)際上獨(dú)立于負(fù)載L或者壓力源P。
與壓力源P連接的節(jié)流閥21給反饋閥20的輸入口22提供流量。反饋閥20的輸出口23通向大氣，且控制口24與主閥的輸出口B和負(fù)載L連接。在節(jié)流閥21和反饋閥20之間的串連結(jié)合處J形成壓力分支，它在主閥C口處與外部壓力容器3連接。
如果負(fù)載壓力增加，加到反饋閥20的控制口24的壓力增加，引起通過反饋閥20的流量因?yàn)榍笆鲈蚨鴾p少。因此，在節(jié)流閥20和反饋閥20的口22之間的結(jié)合處的壓力增加，此壓力施加到基礎(chǔ)閥的控制口C，使它減少流動(dòng)通過，因此使不平衡復(fù)原。負(fù)載壓力若減少，反饋回路將以類似的方式進(jìn)行補(bǔ)償。
可以預(yù)見的是將輔助反饋閥20容納于主閥結(jié)構(gòu)的構(gòu)造內(nèi)是應(yīng)該被期望的；采用材料和制作尺寸的不同應(yīng)該是存在于壓力源P和理想負(fù)載壓力L之間的重要差異。
本發(fā)明的其它特性和優(yōu)勢(shì)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的，但是它們都落入附加要求范圍之內(nèi)。例如，在此敘述的閥座2不必是球形的，因?yàn)閷?dǎo)管的柔性特性，其它形狀的閥座仍舊可以嚙合管狀導(dǎo)管1以形成閉合密封。
權(quán)利要求
1.一種控制流體流量的閥，包括具有供來自流體壓力源的流體流動(dòng)的入口和出口的閥體；安裝在入口和出口之間的閥封，所述閥封具有用于在閥關(guān)閉位置與閥座相嚙合的閥關(guān)閉元件；一個(gè)用來提供控制流體的閥體內(nèi)的控制口，所述控制流體用于將閥關(guān)閉元件在壓差作用下保持在關(guān)閉位置，所述壓差中的一個(gè)壓力通過由入口流入的流體作用在所述關(guān)閉元件的一側(cè)，以將關(guān)閉元件從閥座上抬開，另一壓力通過所述控制口作用在所述關(guān)閉元件的另一側(cè)，以關(guān)閉所述閥；和控制裝置，用來改變所述壓差，以控制閥關(guān)閉單元的移動(dòng)和調(diào)節(jié)通過閥的流體流量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥，其中，所述閥封形成于柔性管道內(nèi)壁和閥座之間，所述柔性管道作為供流體在入口和出口之間流動(dòng)的閥關(guān)閉單元，所述閥座安裝在管道內(nèi)，用來在閥關(guān)閉位置與所述柔性管道內(nèi)壁相嚙合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的閥，其中，所述管道橫截面是環(huán)形的，并且所述閥座是具有更大橫截面的球形形式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥，其中，所述閥封形成于一柔性管道外壁和一相接凸起之間，所述柔性管道供流體在入口和出口之間流動(dòng)，所述相接凸起位于供流體在閥體內(nèi)的入口和出口之間流動(dòng)的通道中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的閥，其中，所述管道被與控制口相連通的環(huán)形空間環(huán)繞，以提供穿過管道壁的壓差，如在管道內(nèi)流動(dòng)的流體和提供給環(huán)形空間的流體之間的壓差。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的閥，其中，流向閥的流體輸送給閥的入口和控制口，以便施加于閥關(guān)閉元件兩側(cè)的壓力相同，以關(guān)閉所述閥，所述控制裝置包括設(shè)在流向控制口的流體流路中的節(jié)流閥，其能在預(yù)定時(shí)間內(nèi)提供足夠量的流體對(duì)環(huán)形空間充分施壓，和一個(gè)常閉開關(guān)，其可被激活，以使環(huán)形空間通氣并減少環(huán)形空間中的壓力，從而打開閥。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的閥，包括與控制口連接的儲(chǔ)液容器，用來補(bǔ)充環(huán)形空間的壓力，所述開關(guān)可定期打開，以便通過所述控制口使儲(chǔ)液容器和環(huán)形空間通氣和重新受壓，以打開和關(guān)閉所述閥，并產(chǎn)生從出口處作為脈沖流體流出的液體流。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的閥，包括位于控制口和出口之間的反饋閥，它用于響應(yīng)出口處的壓力不平衡而改變控制口處的流體壓力，借此穩(wěn)定出口的流體壓力。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的閥，其用作主閥，帶有根據(jù)權(quán)利要求1所述的輔助閥作為反饋閥，所述反饋閥的控制口響應(yīng)主閥出口處的壓力變化，輔助閥的入口連接到主閥的控制口，且輔助閥的出口通向大氣。
全文摘要
一種與醫(yī)療器械一起使用的流體控制閥，由電動(dòng)、液壓、或氣動(dòng)裝置來操作的閥很貴也很笨重，需要很強(qiáng)的動(dòng)力來操作且在工作過程中由于部件的運(yùn)動(dòng)和液體流體內(nèi)部通道而產(chǎn)生很大的噪聲。本發(fā)明的閥具有位于入口(A)和出口(B)之間的閥封(1)，所述閥封包括閥關(guān)閉元件(4)，其通過由閥體控制口(C)供給的控制流體來操作。在工作過程中，在入口、出口和控制口之間建立一個(gè)用于打開和關(guān)閉閥的壓差以操作閥。這種設(shè)計(jì)與現(xiàn)有技術(shù)相比，可節(jié)約成本，改善性能。
文檔編號(hào)G05D7/00GK1659394SQ03812679
公開日2005年8月24日 申請(qǐng)日期2003年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月18日
發(fā)明者戈登·庫克, 格雷姆·福利特 申請(qǐng)人:諾瓦梅迪克斯配送有限公司