專利名稱：閥及流量控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種閥，尤其涉及一種閥裝置，用于機械控制經(jīng)過至少一條通道的至少一種流體的流量。
背景技術：
設計低壓閥時，尤其是設計用于呼吸機的氣體控制領域的低壓閥時，流體通道要求低流動阻力且無紊流，這非常重要。一些應用要求高度關注閥的受污染部位的清洗。而且，閥通常需要設計為小且輕，從而控制閥的致動器可制造得小且不受流體通道的影響。低壓閥應用的實例有呼氣閥、病人用減壓閥、低壓系統(tǒng)中的混合閥及流量閥。當前，低壓閥的設計，通常是在構成閥座的軟管端放置一個圓盤。美國專利 5，127，400公開了這種設計的實例。該設計的缺點在于流體通道復雜，導致出現(xiàn)紊流及清洗問題。此外，整個圓盤處于壓強作用下，而流量只取決于盤的外沿。因此，需要額外增加強、 重且昂貴的致動器來控制這種類型的閥。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種實現(xiàn)上述重要設計特征的閥門。上述目的根據(jù)所附各獨立權利要求提供的裝置來實現(xiàn)，而具體實施方式
體現(xiàn)在從屬權利要求中。因此，本發(fā)明首先致力于減緩或者消除一個或多個上述現(xiàn)有技術中的單獨或結(jié)合的問題或不足，并提供一種如權利要求所述的系統(tǒng)、裝置和/或方法解決至少部分上述問題。本發(fā)明實施方式提供一種閥，包括至少兩個彈性件，每個彈性件具有至少一個彈性區(qū)；至少一個閥座，與至少一個所述彈性件相對應，所述至少一個閥座位于所述至少兩個彈性件的外側(cè)和/或內(nèi)側(cè)，以使流體流經(jīng)所述彈性件和所述閥座之間形成的至少一條通道；至少一個致動器單元，用于軸向地壓縮或拉伸所述至少兩個彈性件，其中至少一個所述彈性件置于相對于閥座成徑向或垂直向上的位置，由此控制流經(jīng)所述閥的所述通道的至少一種流體的流動。一種實施方式中，每個彈性件具有的至少一個彈性區(qū)為連接區(qū)，用于徑向地放置所述彈性件。另一種實施方式中，所述至少一個彈性件包括第一彈性件，在所述第一彈性件徑向地置于預定距離后，所述至少一個彈性件上的一區(qū)域通過接觸區(qū)與閥座相接觸。優(yōu)選地， 所述接觸區(qū)包括所述彈性區(qū)。又一種實施方式中，所述至少一個彈性件上具有一區(qū)域，當該區(qū)域與所述閥座相接觸時產(chǎn)生密封效果。再一種實施方式中，所述彈性件與所述閥座置于互相相關的位置，以便所述彈性件置于至少一個位置，該位置允許流體無紊流地流經(jīng)所述閥的至少一條流體通道。
一些實施方式中，閥的彈性件配置為在至少一個位置上具有平滑側(cè)面，該側(cè)面位于至少一條流體通道的流動側(cè)。一些實施方式中，閥包括至少兩個彈性件，所述至少兩個彈性件包括第一彈性件和至少一個第二彈性件，其中，第一彈性件用于控制流動，而至少一個第二彈性件置于允許相應的軸向運動的位置。另一種實施方式中，閥包括至少兩個彈性件，其中，至少兩個彈性件用于控制至少一條通道的流動，而其余彈性件中的至少一個放置在允許執(zhí)行相應的軸向運動的位置。進一步地，軸向運動為沿著所述流動的方向或與所述流動的方向相反方向的運動。進一步地，徑向運動產(chǎn)生于與所述流動的方向相垂直的方向。一些實施方式中，閥座為旋轉(zhuǎn)對稱的圓形壁，位于至少一個彈性件的中心，例如桿的外部、或管道的內(nèi)部或外部。一些實施方式中，閥座為旋轉(zhuǎn)對稱的錐形，位于至少一個彈性件下端的中心。閥座還可設計為管道里面的旋轉(zhuǎn)對稱的圓形壁，置于管的內(nèi)部或沿著至少一個彈性件放置。另一種實施方式中，閥的彈性件和閥座的構造材料為能經(jīng)受住壓熱器作用的材料和/或為一次性材料，或者，該構造材料包括一部分能經(jīng)受住壓熱器作用的材料和一部分一次性材料。一些實施方式中，閥的致動器單元包括至少一個壓電致動器。又一些實施方式中，閥的致動器單元與流體通道無接觸。一些實施方式中，沿至少一條流體通道設置至少兩個超聲收發(fā)器，用于測量流經(jīng)流體通道的流動。另一方面，本發(fā)明實施方式還包括一種用于控制至少一條流體通道中的流動的方法，該方法包括軸向地壓縮或拉伸閥的至少兩個彈性件，其中，至少一個彈性件置于與相應的閥座成徑向或垂直向上的位置，用于控制經(jīng)過流動。本發(fā)明的有益效果在于，在采用這種結(jié)構設計的閥裝置中，一條或多條流體可基本無紊流的流動經(jīng)過一條或多條流體通道，且在需要時可以很容易地進行阻流。


本發(fā)明的特點和優(yōu)點將在下面描述的具體實施方式
中予以展示和描述，請參照附圖，其中圖1和圖2為一種實施例的軟管段的橫截面示意圖；圖3為幾種實施例的閥配置的示意圖；圖4為一種實施例中如何組合軟管段的示意圖；圖5和圖6為一種實施例的具有軟管圍繞旋轉(zhuǎn)對稱體的低壓閥的示意圖；圖7為一種實施例的由硬管圍繞的低壓閥。
具體實施例方式下面通過具體實施方式
結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。圖1為根據(jù)本發(fā)明一種實施例的軟管段的橫截面的示意圖，標號10表示軟管段處于未受影響狀態(tài)；而標號11表示軟管段處于被壓縮狀態(tài)，其圓形的頂部12作為軟閥元件， 此時，閥裝置為正常開啟狀態(tài)(NO)?？梢岳斫獾氖?，本發(fā)明中，軟管段或稱為彈性件。圖2為根據(jù)本發(fā)明一種實施例的軟管段的橫截面示意圖，標號20表示軟管段處于未受影響狀態(tài)，而標號21表示軟管段處于擴展狀態(tài)。本發(fā)明一種實施方式中，閥裝置包括至少兩個彈性件，每個彈性件具有至少一個彈性區(qū)；至少一個閥座，與至少一個所述彈性件相對應，所述至少一個閥座位于所述至少兩個彈性件的外側(cè)和/或內(nèi)側(cè)，以使流體流經(jīng)所述彈性件和所述閥座之間形成的至少一條通道；至少一個致動器單元，用于軸向地壓縮或拉伸所述至少兩個彈性件，其中至少一個所述彈性件置于相對于閥座成徑向或垂直向上的位置，由此控制流經(jīng)所述閥的所述通道的至少一種流體的流動。圖3為幾種閥配置設計的示意圖。301為硬管的內(nèi)部或外部；30和31均為軟管段；32為硬環(huán)，其軸向運動控制閥裝置。一個附加的硬管302或301形成閥裝置的第二種閥形式?？梢岳斫獾氖?，圖3所示實施例中，軟管段30和31為彈性件，301為閥座，硬環(huán)32 為致動器單元。本文所述軸向移動/運動是指沿著流動方向或與流動方向相反的方向移動/運動，出現(xiàn)于兩個位于流體通道每一側(cè)的開口端之間。所述徑向移動/運動是指與流動方向相垂直的移動/運動。本發(fā)明一種實施例中，彈性件處于其正常位置，閥為打開狀態(tài)，彈性件與至少一個閥座之間的通道中存在至少一種流體的流動，該流體幾乎無紊流。又一種實施例中的彈性件具有一個或多個可操作的連接區(qū)，用于當彈性件暴露于由致動器單元產(chǎn)生的軸向壓縮或拉伸運動時，可控地使彈性件與閥座成一角度或徑向地突向于閥座。隨著彈性件連接區(qū)的增多，彈性件的至少一個區(qū)將與閥座相接觸。優(yōu)選地，接觸區(qū)為彈性區(qū)(即圖2所示的作為軟閥元件的12)；這樣的設計可使得成一定角度放置的彈性件與閥座之間產(chǎn)生密封效果。本發(fā)明又一種實施方式中，閥的彈性件配置為在至少一個位置上具有平滑側(cè)面， 該側(cè)面位于至少一條流體通道的流動側(cè)。對于通道，這種配置考慮到開口端位置要無紊流流動，這樣減小了通過流體通道的流體的流動阻力。一些實施方式中，閥包括至少兩個彈性件，所述至少兩個彈性件包括第一彈性件和至少一個第二彈性件，其中，第一彈性件用于控制流動，而至少一個第二彈性件置于允許相應的軸向運動的位置；從而使第一個彈性件避免因反復交疊而變形或磨損。為便于將閥安置于兩條非彈性入口通道和非彈性出口通道之間，可使用另外的彈性件；這樣，對于閥而言，彈性件的填塞帶來了軸向壓縮或拉伸運動。從而避免了在非彈性入口通到和出口通道的材料或裝配上出現(xiàn)張力。另一種實施方式中，閥包括至少兩個彈性件，其中，至少兩個彈性件用于控制至少一條通道的流動，而其余彈性件中的至少一個放置在允許執(zhí)行相應的軸向運動的位置。這種實施方式不僅具有上述其他實施方式相同的有益效果，還可用于這樣的情況，例如，通過兩條通道和/或一條通道的多個部位交替地控制流量。一種實施例中，第一個彈性件用于打開或關閉第一條流體通道，同時，第二個彈性件用于打開或關閉如第二條流體通道。二者共同作用以利于進行軸向運動，從而避免彈性件變形或磨損。閥的這種設計還具有這樣的優(yōu)點，即，同時控制兩條流體通道的流動。本實施方式中，彈性件不僅可以使用同一閥壁，而且，用于控制流量每個彈性件可有各自的閥壁。必要時，本發(fā)明實施方式可擴展為包括兩個以上的彈性件和若干條流體通道，如圖4所示。圖4示意性地示出了以多種方式組合同一軟管的多個軟管段以獲得各種的閥的形式。其中，40和42為壓縮狀態(tài)的彈性件，而41和43為非壓縮狀態(tài)的彈性件。44、45、46 為附近的緊固環(huán)，可以固定不動，也可以使用致動器單元將其推出一段距離從而能夠壓縮或擴展與其相鄰的彈性件。一些實施方式中，閥座為旋轉(zhuǎn)對稱的圓形壁，位于至少一個彈性件的中心，例如桿的外部、或管道的內(nèi)部或外部。又一些實施方式中，閥座為旋轉(zhuǎn)對稱的錐形，位于至少一個彈性件下端的中心。閥座還可設計為管道里面的旋轉(zhuǎn)對稱的圓形壁，置于管的內(nèi)部或沿著至少一個彈性件放置。圖5為一種實施例的具有軟管圍繞旋轉(zhuǎn)對稱體51的低壓閥的示意圖。右圖示出了當圓形環(huán)狀物M從緊固環(huán)53朝向緊固環(huán)52的方向移動了距離55時，軟管段50如何折疊并朝旋轉(zhuǎn)對稱體51方向壓擠，以使閥裝置變?yōu)殛P閉狀態(tài)。圖6為圖5所示實施例的低壓閥的一種變型的示意圖。該實施例中，低壓閥具有環(huán)繞著旋轉(zhuǎn)對稱體61的軟管。右圖示出了如何折疊軟管段60并將其朝旋轉(zhuǎn)對稱體61方向壓擠，以使閥裝置變?yōu)殛P閉狀態(tài)，此時圓形環(huán)狀物64從緊固環(huán)63朝向緊固環(huán)62的方向移動了距離65。該實施例中，軟管的下部，即彈性件66，設計為圓錐體，以使流體通道可更大程度地與如軟管連接。由于這種圓錐形設計，減少了流動中出現(xiàn)的紊流。圖7為一種實施例的由硬管70圍繞軟管71的低壓閥的示意圖。當環(huán)狀物72移動距離73時，閥裝置關閉。根據(jù)本發(fā)明一種實施方式，閥裝置可通過由如硅橡膠制成的軟管獲得，軟管固定在端部，利用如圖1或圖2所示的軟管段并通過可移動環(huán)將軟管暴露于端間的軸向運動，以便改變彈性件。圖5示出了這樣一種實施例。該圖示出同一閥裝置處于兩種的不同狀態(tài)； 左圖示出處于打開狀態(tài)的閥裝置，右圖示出處于關閉狀態(tài)的閥裝置。軟管內(nèi)的中心處有一旋轉(zhuǎn)對稱體51，其采用空氣動力學原理設計以最小化閥裝置內(nèi)的流動阻力。旋轉(zhuǎn)對稱體51通過支撐元件固定于緊固環(huán)52和53，圖中未示出。當閥裝置處于打開狀態(tài)，如圖5的左圖所示，軟管的內(nèi)部幾乎完全筆直且平坦。結(jié)合旋轉(zhuǎn)對稱體51 的設計，這種閥裝置內(nèi)的流動阻力非常低。通過將環(huán)狀物M朝向緊固環(huán)52移動一段距離 55，閥裝置為關閉狀態(tài)，此時軟管段50抵頂于旋轉(zhuǎn)對稱體51。在這種位置下，流動裝置不再為最佳，但這并不重要，因為在關閉狀態(tài)，沒有閥裝置內(nèi)無流動。該環(huán)狀物還可置于閉合位和開啟位之間。此時，閥裝置為比例閥。通過將外部的材料移除可使得軟管段50變得更輕，從而可以減小外部尺寸并提高系統(tǒng)的反應時間。當然， 閥裝置還可以使用圖1所示的軟管段。通過將圖5所示的軟管段下部的材料還可以改進反應時間。另一種實施方式中，閥的彈性件和閥座的構造材料為能經(jīng)受住壓熱器作用的材料和/或為一次性材料，或者，該構造材料包括一部分能經(jīng)受住壓熱器作用的材料和一部分一次性材料。能經(jīng)受住壓熱器作用的材料的實例包括硅橡膠、不銹鋼等。采用這種材料的閥可用于醫(yī)療設備，如呼吸設備。從而，可對被病人弄臟的閥進行清洗及消毒，以便安全地用于不同病人。
一些實施方式中，閥的致動器單元包括至少一個壓電致動器。使用壓電致動器可降低能量消耗。其他實施方式中，致動器單元包括至少一個線圈致動器。其他類型的致動器單元也適用。這種設計的另一個優(yōu)點在于，閥的致動器單元與流體通道無接觸，從而，致動器不需要能經(jīng)受住壓熱器作用，即不需要能耐高溫。這樣可簡化致動器的操作，且增長了致動器的使用期。一些實施方式中，閥具有集成的流量計。特別地，沿至少一條流體通道設置至少兩個超聲收發(fā)器，用于測量流經(jīng)流體通道的流動。因此，需要有緊湊單元。該單元的優(yōu)點在于， 允許快速和可靠地控制流經(jīng)閥的流量，由于流量計和閥之間的距離短，從而避免出現(xiàn)紊流。另一方面，本發(fā)明實施方式還包括一種用于控制至少一條流體通道中的流動的方法，該方法包括軸向地壓縮或拉伸閥的至少兩個彈性件，其中，至少一個彈性件置于與相應的閥座成徑向或垂直向上的位置，用于控制經(jīng)過流動。優(yōu)選地，該方法采用上述設計的閥。如前述，根據(jù)本發(fā)明的原則可得到各種類型的閥，例如，呼氣閥、病人用減壓閥、低壓系統(tǒng)中用的混合閥和流量閥、雙向閥以及多通道選擇閥。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種閥，其特征在于，包括至少兩個彈性件，每個彈性件具有至少一個彈性區(qū)；至少一個閥座，與至少一個所述彈性件相對應，所述至少一個閥座位于所述至少兩個彈性件的外側(cè)和/或內(nèi)側(cè)，以使流體流經(jīng)所述彈性件和所述閥座之間形成的至少一條通道；至少一個致動器單元，用于軸向地壓縮或拉伸所述至少兩個彈性件，其中至少一個所述彈性件置于相對于閥座成徑向或垂直向上的位置，由此控制流經(jīng)所述閥的所述通道的至少一種流體的流動。
2.如權利要求1所述的閥，其特征在于，每個彈性件具有的至少一個彈性區(qū)為連接區(qū)， 用于徑向地放置所述彈性件。
3.如權利要求1或2所述的閥，其特征在于，所述至少一個彈性件包括第一彈性件，在所述第一彈性件徑向地置于預定距離后，所述至少一個彈性件上的一區(qū)域通過接觸區(qū)與閥座相接觸。
4.如權利要求3所述的閥，其特征在于，所述接觸區(qū)包括所述彈性區(qū)。
5.如權利要求1-4任一項所述的閥，其特征在于，所述至少一個彈性件上具有一區(qū)域， 當該區(qū)域與所述閥座相接觸時產(chǎn)生密封效果。
6.如權利要求1-5任一項所述的閥，其特征在于，所述彈性件與所述閥座置于互相相關的位置，以便所述彈性件置于至少一個位置，該位置允許流體無紊流地流經(jīng)所述閥的至少一條流體通道。
7.如權利要求1-6任一項所述的閥，其特征在于，所述彈性件設置為在至少一個位置上具有平滑側(cè)面，該側(cè)面位于所述至少一條流體通道的流動側(cè)。
8.如權利要求1或2所述的閥，其特征在于，包括至少兩個彈性件，所述至少兩個彈性件包括第一彈性件和至少一個第二彈性件，其中，所述第一彈性件用于控制所述流動，而至少一個第二彈性件置于允許相應的軸向運動的位置。
9.如權利要求1或2所述的閥，其特征在于，包括至少兩個彈性件，其中，至少兩個彈性件用于控制至少一條通道的流動，而其余彈性件置于允許執(zhí)行相應的軸向運動的位置。
10.如權利要求1-9任一項所述的閥，其特征在于，軸向運動為沿著所述流動的方向或與所述流動的方向相反方向的運動。
11.如權利要求1-10任一項所述的閥，其特征在于，徑向運動產(chǎn)生于與所述流動的方向相垂直的方向。
12.如權利要求1-11任一項所述的閥，其特征在于，所述閥座為旋轉(zhuǎn)對稱的圓形壁，位于所述彈性件的中心，例如位于桿的外部、管的內(nèi)部或外部。
13.如權利要求1-11任一項所述的閥，其特征在于，所述閥座為旋轉(zhuǎn)對稱的錐形，位于所述彈性件下端的中心。
14.如權利要求1-11任一項所述的閥，其特征在于，所述閥座為旋轉(zhuǎn)對稱的圓形壁，置于管的內(nèi)部和/或沿著至少一個所述彈性件放置。
15.如權利要求1-13任一項所述的閥，其特征在于，所述彈性件和所述閥座的構造材料為能經(jīng)受住壓熱器作用的材料和/或為一次性材料，或所述構造材料包括一部分能經(jīng)受住壓熱器作用的材料和一部分一次性材料。
16.如權利要求1-15任一項所述的閥，其特征在于，所述致動器單元包括至少一個壓電致動器。
17.如權利要求1-16任一項所述的閥，其特征在于，所述致動器單元與流體通道無接觸。
18.如權利要求1-16任一項所述的閥，其特征在于，沿至少一條流體通道設置至少兩個超聲收發(fā)器，用于測量流經(jīng)所述通道的所述流動。
19.一種用于控制至少一條流體通道中的流動的方法，其特征在于，包括軸向地壓縮或拉伸閥的至少兩個彈性件，其中，至少一個所述彈性件置于與相應的閥座成徑向或垂直向上的位置，用于控制經(jīng)過所述流動。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于控制流體通道中流體流動的裝置，公開了一種閥及流量控制方法。通過軟管及沿著軟管長度方向壓縮軟管段(10，11)來控制流動，隨之，彈性體折疊向圓形壁。
文檔編號A61M16/20GK102274569SQ20111012621
公開日2011年12月14日 申請日期2011年5月16日 優(yōu)先權日2010年5月17日
發(fā)明者戈蘭·西維斯 申請人:深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司