閥門的制作方法
【專利說(shuō)明】閥門發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種閥門，并且尤其(但不排他地)涉及一種用于助咳裝置的閥門。
【背景技術(shù)】
[0002]氣道中分泌物(例如，粘液)的存在可集存污垢和細(xì)菌，并且如果允許積累，那么可導(dǎo)致感染?？人允巧眢w從氣道內(nèi)膜去除粘液和其它分泌物的自然方式，因此降低了感染的風(fēng)險(xiǎn)。
[0003]咳嗽以深呼吸開(kāi)始。聲門(喉嚨頂部處的開(kāi)口)關(guān)閉，從而使壓力在肺中積聚。呼吸肌收縮，并且聲門打開(kāi)，從而迫使空氣從肺中退出。
[0004]位于胸腔、頸部和腹部中的肌肉在咳嗽期間起到重要作用。在許多神經(jīng)肌肉疾病的情況下，呼吸肌強(qiáng)度的損失導(dǎo)致咳嗽能力變?nèi)鹾秃粑腥緳C(jī)會(huì)增加。這也可能起因于脊髓損傷。
[0005]模擬自然咳嗽的機(jī)械裝置是已知的，并且通常被稱作吹入-排出裝置或助咳裝置。這些裝置在吹入階段期間通過(guò)逐漸地輸送大體積的空氣給患者的肺施加正壓力。一旦肺已膨脹(類似于正常的深呼吸)，裝置即快速地使氣流反向并且施加負(fù)壓力以從肺抽出空氣體積以及隨著它的任何分泌物。所以，助咳裝置有助于使患者的咳嗽更強(qiáng)烈并且更有效，因此維持干凈的氣道，借此減小再次發(fā)生呼吸感染的機(jī)會(huì)。壓力和氣流中的振蕩還可在吹入和/或排出階段期間疊加以使患者氣道中的分泌物變松。
[0006]助咳裝置中使用的閥門必須能夠供應(yīng)高流速(大約每分鐘幾百公升)，并且必須能夠快速地切換以使氣流反向。
[0007]通常，閥門設(shè)計(jì)受制于相互抵觸的特性，因此所選擇的閥門設(shè)計(jì)一般是這些特性之間的折衷。舉例來(lái)說(shuō)，通常期望提供良好的密封防止流體泄漏。然而，這樣做通常增加閥門內(nèi)的摩擦，因此降低了閥門的切換速度。
[0008]本發(fā)明力圖提供一種能夠在沒(méi)有不利地影響切換速度的情況下實(shí)現(xiàn)適當(dāng)密封的閥門設(shè)計(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種閥門，包括:殼體；多個(gè)端口，所述多個(gè)端口被設(shè)置在所述殼體中；可移動(dòng)閥門元件，所述可移動(dòng)閥門元件被設(shè)置在所述殼體內(nèi)，所述閥門元件具有第一閥門構(gòu)件和第二閥門構(gòu)件；連接到所述殼體的第一密封部分，所述第一密封部分在彼此毗鄰的第一對(duì)端口之間連接到所述殼體，并且被配置成當(dāng)所述第一密封部分處于與所述第一閥門構(gòu)件形成的密封配置狀態(tài)時(shí)使所述第一對(duì)端口與所述第一閥門構(gòu)件彼此密封；連接到所述殼體的第二密封部分，所述第二密封部分在彼此毗鄰的第二對(duì)端口之間連接到所述殼體，并且被配置成當(dāng)所述第二密封部分處于與所述第二閥門構(gòu)件形成的密封配置狀態(tài)時(shí)使所述第二對(duì)端口與所述第二閥門構(gòu)件彼此密封；其中:所述第一密封部分和所述第一閥門構(gòu)件中的至少一個(gè)可變形，以使得當(dāng)僅所述第一密封部分處于與所述第一閥門構(gòu)件形成的密封配置狀態(tài)時(shí)，所述第一密封部分和/或所述第一閥門構(gòu)件的變形允許所述第二密封部分進(jìn)入到與所述第二閥門構(gòu)件形成的密封配置狀態(tài)；和/或所述第二密封部分和所述第二閥門構(gòu)件中的至少一個(gè)可變形，以使得當(dāng)僅所述第二密封部分處于與所述第二閥門構(gòu)件形成的密封配置狀態(tài)時(shí)，所述第二密封部分和/或第二閥門構(gòu)件的變形允許所述第一密封部分進(jìn)入到與所述第一閥門構(gòu)件形成的密封配置狀態(tài)。
[0010]所述閥門構(gòu)件可聯(lián)接到所述可移動(dòng)閥門元件。
[0011 ] 所述閥門可以是短管閥或蝶閥。
[0012]所述密封部分的密封配置狀態(tài)是所述密封部分連同相應(yīng)閥門構(gòu)件一起將所述毗鄰端口彼此密封的情形。所述密封部分和所述閥門構(gòu)件可彼此抵靠著直接密封或可經(jīng)由設(shè)置在所述密封部分與所述閥門構(gòu)件之間的中間構(gòu)件密封。
[0013]所述閥門構(gòu)件和所述密封部分的變形可響應(yīng)于所述閥門元件的移動(dòng)。因此，所述密封部分的變形可在所述閥門元件的移動(dòng)方向上。另一方面，所述密封部分的變形可在與所述閥門元件的移動(dòng)方向相反的方向上。
[0014]如果所述第一閥門構(gòu)件與所述第二閥門構(gòu)件之間在移動(dòng)方向上的距離不同于所述第一密封部分和所述第二密封部分的距離，那么變形可使所述第一密封部分和所述第二密封部分兩者進(jìn)入到密封配置狀態(tài)。
[0015]所述閥門可具有:第一位置，其中所述第一密封部分和所述第二密封部分處于密封配置狀態(tài)；和第二位置，其中所述第一部分和所述第二部分處于未密封配置的狀態(tài)，其中，所述第一對(duì)端口沒(méi)有與所述第一閥門構(gòu)件彼此密封，并且所述第二對(duì)端口沒(méi)有與所述第二閥門構(gòu)件彼此密封。
[0016]所述閥門可進(jìn)一步包括:第三密封部分，所述第三密封部分在彼此毗鄰的第三對(duì)端口之間連接到所述殼體，所述第三密封部分被配置成當(dāng)所述第三密封部分處于與相應(yīng)閥門構(gòu)件形成的密封配置狀態(tài)時(shí)彼此密封所述第三對(duì)端口 ；第四密封部分，所述第四密封部分在彼此毗鄰的第四對(duì)端口之間連接到所述殼體，所述第四密封部分被配置成當(dāng)所述第四密封部分處于與相應(yīng)閥門構(gòu)件形成的密封配置狀態(tài)時(shí)彼此密封所述第四對(duì)端口。所述第一密封部分和第二密封部分可形成第一對(duì)密封部分，并且所述第三密封部分和第四密封部分可形成第二對(duì)密封部分，所述第一對(duì)密封部分和所述第二對(duì)密封部分偏移以使得所述第三密封部分在所述閥門元件的移動(dòng)方向上被設(shè)置在所述第一密封部分與所述第二密封部分之間。
[0017]所述閥門元件可進(jìn)一步包括:第三閥門構(gòu)件；且當(dāng)所述閥門元件處于第一位置時(shí)，所述第一閥門構(gòu)件和所述第二閥門構(gòu)件可與所述第一對(duì)密封部分密封，并且當(dāng)所述閥門元件處于第二位置時(shí)，所述第二閥門構(gòu)件和所述第三閥門構(gòu)件可與所述第二對(duì)密封部分密封。所述第三閥門構(gòu)件可以是可變形的。
[0018]當(dāng)所述閥門元件處于第一位置時(shí)，所述第一閥門構(gòu)件和所述第二閥門構(gòu)件可與所述第一對(duì)密封部分密封，并且當(dāng)所述閥門元件處于第二位置時(shí)，所述第一閥門構(gòu)件和所述第二閥門構(gòu)件可與所述第二對(duì)密封部分密封。
[0019]所述多個(gè)端口可包括第一端口、第二端口、第三端口、第四端口和第五端口 ；所述第一對(duì)端口包括所述第一端口和所述第二端口，所述第二對(duì)端口包括所述第二端口和所述第三端口，所述第三對(duì)端口包括所述第三端口和所述第四端口，并且所述第四對(duì)端口包括所述第四端口和所述第五端口。
[0020]所述多個(gè)端口可包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口 ；所述第一對(duì)端口包括所述第一端口和所述第二端口，所述第二對(duì)端口包括所述第二端口和所述第三端口，所述第三對(duì)端口包括所述第三端口和所述第四端口，并且所述第四對(duì)端口包括所述第四端口和所述第一端口。
[0021 ] 所述第二端口可被配置成接收第一流體壓力，所述第四端口可被配置成接收第二流體壓力，并且所述第三端口可被配置成為所述閥門提供輸出。當(dāng)所述閥門元件處于第一位置時(shí)，所述第二端口可流體聯(lián)接到所述第三端口，因此向輸出提供第一流體壓力。當(dāng)所述閥門元件處于第二位置時(shí)，所述第四端口可流體聯(lián)接到所述第三端口，因此向輸出提供第二流體壓力。
[0022]所述第一流體壓力是正壓力，并且所述第二流體壓力是負(fù)壓力。
[0023]當(dāng)所述閥門元件處于第一位置時(shí)，所述第四端口可經(jīng)由所述第一端口和/或所述第五端口通到大氣；并且當(dāng)所述閥門元件處于第二位置時(shí)，所述第二端口可經(jīng)由所述第一端口和/或所述第五端口通到大氣。
[0024]所述可移動(dòng)閥門元件可以是可旋轉(zhuǎn)的或可以是可線性地平移的。
[0025]所述密封部分可限制所述閥門元件的移動(dòng)。換句話說(shuō)，所述密封部分可具有防止所述閥門構(gòu)件移動(dòng)經(jīng)過(guò)的尺寸。
[0026]所述閥門構(gòu)件可具有與所述殼體的形狀互補(bǔ)的形狀。舉例來(lái)說(shuō)，所述閥門構(gòu)件可以是圓盤形的。兩個(gè)分開(kāi)的閥門構(gòu)件的形狀可補(bǔ)足所述殼體的形狀。舉例來(lái)說(shuō)，所述閥門構(gòu)件可以是半圓形的。
[0027]所述閥門元件可使用線性或旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器(例如，音圈電機(jī))相對(duì)于所述殼體平移或旋轉(zhuǎn)。這可提供所述閥門元件在操作位置之間極其快速且精確的移動(dòng)。
[0028]所述閥門構(gòu)件可具有使其不接觸所述殼體的內(nèi)表面的尺寸。因此，提供了阻礙所述閥門元件移動(dòng)的非常小的阻力，直到所述閥門構(gòu)件接觸所述密封部分為止。當(dāng)在第一或第二位置操作時(shí)，所述致動(dòng)器可移動(dòng)所述閥門元件直到由所述密封部分提供了預(yù)定阻力為止。所述預(yù)定阻力可被設(shè)定成以確保所述閥門構(gòu)件均抵靠著所述密封部分密封。
[0029]此外，因?yàn)樗鲩y門構(gòu)件僅接觸處于端部位置的密封部分，所以在閥門的使用期間幾乎不存在或不存在磨損。因此，不產(chǎn)生磨損顆粒。這在醫(yī)療應(yīng)用中可能特別有益，從而允許空氣通過(guò)閥門以被患者安全地吸入。
[0030]所述閥門構(gòu)件可在所述閥門元件的移動(dòng)方向上彼此偏移。
[0031]所述密封部分中的一些或所有可以是O型環(huán)或O型環(huán)的一部分。
[0032]所述密封部分中的一些或所有可包括波紋管構(gòu)件。所述波紋管構(gòu)件可具有阻止經(jīng)過(guò)所述波紋管構(gòu)件的流體連通的收縮狀態(tài)和準(zhǔn)許經(jīng)過(guò)所述波紋管構(gòu)件的流體連通的膨脹狀態(tài)。
[0033]所述波紋管構(gòu)件可包括當(dāng)所述波紋管構(gòu)件處于收縮狀態(tài)時(shí)被阻塞并且當(dāng)所述波紋管構(gòu)件處于膨脹狀態(tài)時(shí)未被阻塞的一個(gè)或多個(gè)孔。
[0034]所述波紋管構(gòu)件可在收縮狀態(tài)的范圍(所述波紋管構(gòu)件的密封范圍)上提供充分的密封。換句話說(shuō)，所述波紋管構(gòu)件的有效長(zhǎng)度可變化同時(shí)維持充分的密封。
[0035]所述密封部分中的一些或所有可包括可伸展材料。所述可伸展材料當(dāng)未伸展時(shí)可阻止貫穿的流體連通并且當(dāng)伸展時(shí)可準(zhǔn)許貫穿的流體連通。
[0036]所述可伸展材料可包括隨著所述可伸展材料伸展而尺寸增大的一個(gè)或多個(gè)孔。
[0037]先前描述的所述成對(duì)的端口所涵蓋的端口中的一些或所有可與其它成對(duì)的端口重疊。舉例來(lái)說(shuō)，在所述閥門包括兩個(gè)端口和可旋轉(zhuǎn)閥門元件的情形下，所述第一閥門構(gòu)件可使第一端口與第二端口分離，并且所述第二閥門構(gòu)件可使所述第二端口與所述第一端口分咼。
[0038]所述閥門構(gòu)件和所述密封部分的變形能夠抵消所述閥門構(gòu)件和/或所述密封部分的位置偏差。舉例來(lái)說(shuō)，所述閥門構(gòu)件可在移動(dòng)方向上彼此間隔開(kāi)不同于期望值的距離。舉例來(lái)說(shuō)，這些偏差可起因于部件的制造公差或熱膨脹或收縮。變形確保在所述閥門構(gòu)件與所述密封部分之間提供有效密封。
[0039]通過(guò)使所述閥門構(gòu)件可變形(舉例來(lái)說(shuō)，通過(guò)使其厚度非常小)，所述閥門元件的慣性減小了。所述閥門元件的低慣性有益于閥門的切換速度。此外，移動(dòng)所述閥門元件所需的力或扭矩可最小化，因此減小了所需要的切換功率。
[0040]所述密封部分和所述閥門構(gòu)件兩者均可以是可變形的。所述密封部分和所述閥門構(gòu)件的組合變形可抵消所述密封部分和所述閥門構(gòu)件的更大位置偏差。
[0041]所述閥門構(gòu)件之間的間距可被配置成使得在預(yù)期偏差的范圍上在所述閥門構(gòu)件與所述密封部分之間形成有效的密封。
[0042]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種閥門，包括:殼體；多個(gè)端口，所述多個(gè)端口被設(shè)置于所述殼體中；可移動(dòng)閥門元件，所述可移動(dòng)閥門元件被設(shè)置于所述殼體內(nèi)，所述閥門元件具有第一閥門構(gòu)件和第二閥門構(gòu)件；連接到所述殼體的第一密封部分，所述第一密封部分在彼此毗鄰的第一對(duì)端口之間連接到所述殼體，并且被配置成當(dāng)所述第一密封部分處于與所述第一閥門構(gòu)件形成的密封配置狀態(tài)時(shí)使所述第一對(duì)端口與所述第一閥門構(gòu)件彼此密封；連接到所述殼體的第二密封部分，所述第二密封部分在彼此毗鄰的第二對(duì)端口之間連接到所述殼體，并且被配置成當(dāng)所述第二密封部分處于與所述第二閥門構(gòu)件形成的密封配置狀態(tài)時(shí)使所述第二對(duì)端口與所述第二閥門構(gòu)件彼此密封；其中:所述第一密封部分、所述第二密封端口、所述第一閥門構(gòu)件和所述第二閥門構(gòu)件中的至少一個(gè)可變形，以使得當(dāng)僅所述第一密封部分處于密封配置狀態(tài)時(shí)，所述第一密封部分、所述第二密封部分、所述第一閥門構(gòu)件和所述第二閥門構(gòu)件中的至少一個(gè)的變形允許所述第二密封部分進(jìn)入到密封配置狀態(tài)。
[0043]在所述第二密封部分未處于密封配置狀態(tài)以使所述第二密封部分與所述第二閥門構(gòu)件間隔開(kāi)的情形下，所述第二密封部分和/或所述第二閥門構(gòu)件可朝向彼此變形以使所述第二密封部分進(jìn)入到密封配置狀態(tài)。這可能需要使所述第二密封部分和所述第二閥門構(gòu)件朝向彼此偏轉(zhuǎn)的外部影響。舉例來(lái)說(shuō)，所述閥門構(gòu)件可由當(dāng)被加熱時(shí)變形成不同形狀(即，其初始、冷鍛造的形狀)的形狀記憶合金制成。因此，在所述第二密封部分未處于密封配置狀態(tài)的情形下，所述第二閥門構(gòu)件可被加熱以使其變形，并且使所述第二密封部分進(jìn)入到與所述第二閥門構(gòu)件形成的密封配置狀態(tài)