阀门的制作方法
【专利说明】阀门发明领域
[0001]本发明涉及一种阀门，并且尤其(但不排他地)涉及一种用于助咳装置的阀门。
【背景技术】
[0002]气道中分泌物(例如，粘液)的存在可集存污垢和细菌，并且如果允许积累，那么可导致感染。咳嗽是身体从气道内膜去除粘液和其它分泌物的自然方式，因此降低了感染的风险。
[0003]咳嗽以深呼吸开始。声门(喉咙顶部处的开口)关闭，从而使压力在肺中积聚。呼吸肌收缩，并且声门打开，从而迫使空气从肺中退出。
[0004]位于胸腔、颈部和腹部中的肌肉在咳嗽期间起到重要作用。在许多神经肌肉疾病的情况下，呼吸肌强度的损失导致咳嗽能力变弱和呼吸感染机会增加。这也可能起因于脊髓损伤。
[0005]模拟自然咳嗽的机械装置是已知的，并且通常被称作吹入-排出装置或助咳装置。这些装置在吹入阶段期间通过逐渐地输送大体积的空气给患者的肺施加正压力。一旦肺已膨胀(类似于正常的深呼吸)，装置即快速地使气流反向并且施加负压力以从肺抽出空气体积以及随着它的任何分泌物。所以，助咳装置有助于使患者的咳嗽更强烈并且更有效，因此维持干净的气道，借此减小再次发生呼吸感染的机会。压力和气流中的振荡还可在吹入和/或排出阶段期间叠加以使患者气道中的分泌物变松。
[0006]助咳装置中使用的阀门必须能够供应高流速(大约每分钟几百公升)，并且必须能够快速地切换以使气流反向。
[0007]通常，阀门设计受制于相互抵触的特性，因此所选择的阀门设计一般是这些特性之间的折衷。举例来说，通常期望提供良好的密封防止流体泄漏。然而，这样做通常增加阀门内的摩擦，因此降低了阀门的切换速度。
[0008]本发明力图提供一种能够在没有不利地影响切换速度的情况下实现适当密封的阀门设计。
【发明内容】
[0009]根据本发明的一方面，提供了一种阀门，包括:壳体；多个端口，所述多个端口被设置在所述壳体中；可移动阀门元件，所述可移动阀门元件被设置在所述壳体内，所述阀门元件具有第一阀门构件和第二阀门构件；连接到所述壳体的第一密封部分，所述第一密封部分在彼此毗邻的第一对端口之间连接到所述壳体，并且被配置成当所述第一密封部分处于与所述第一阀门构件形成的密封配置状态时使所述第一对端口与所述第一阀门构件彼此密封；连接到所述壳体的第二密封部分，所述第二密封部分在彼此毗邻的第二对端口之间连接到所述壳体，并且被配置成当所述第二密封部分处于与所述第二阀门构件形成的密封配置状态时使所述第二对端口与所述第二阀门构件彼此密封；其中:所述第一密封部分和所述第一阀门构件中的至少一个可变形，以使得当仅所述第一密封部分处于与所述第一阀门构件形成的密封配置状态时，所述第一密封部分和/或所述第一阀门构件的变形允许所述第二密封部分进入到与所述第二阀门构件形成的密封配置状态；和/或所述第二密封部分和所述第二阀门构件中的至少一个可变形，以使得当仅所述第二密封部分处于与所述第二阀门构件形成的密封配置状态时，所述第二密封部分和/或第二阀门构件的变形允许所述第一密封部分进入到与所述第一阀门构件形成的密封配置状态。
[0010]所述阀门构件可联接到所述可移动阀门元件。
[0011 ] 所述阀门可以是短管阀或蝶阀。
[0012]所述密封部分的密封配置状态是所述密封部分连同相应阀门构件一起将所述毗邻端口彼此密封的情形。所述密封部分和所述阀门构件可彼此抵靠着直接密封或可经由设置在所述密封部分与所述阀门构件之间的中间构件密封。
[0013]所述阀门构件和所述密封部分的变形可响应于所述阀门元件的移动。因此，所述密封部分的变形可在所述阀门元件的移动方向上。另一方面，所述密封部分的变形可在与所述阀门元件的移动方向相反的方向上。
[0014]如果所述第一阀门构件与所述第二阀门构件之间在移动方向上的距离不同于所述第一密封部分和所述第二密封部分的距离，那么变形可使所述第一密封部分和所述第二密封部分两者进入到密封配置状态。
[0015]所述阀门可具有:第一位置，其中所述第一密封部分和所述第二密封部分处于密封配置状态；和第二位置，其中所述第一部分和所述第二部分处于未密封配置的状态，其中，所述第一对端口没有与所述第一阀门构件彼此密封，并且所述第二对端口没有与所述第二阀门构件彼此密封。
[0016]所述阀门可进一步包括:第三密封部分，所述第三密封部分在彼此毗邻的第三对端口之间连接到所述壳体，所述第三密封部分被配置成当所述第三密封部分处于与相应阀门构件形成的密封配置状态时彼此密封所述第三对端口 ；第四密封部分，所述第四密封部分在彼此毗邻的第四对端口之间连接到所述壳体，所述第四密封部分被配置成当所述第四密封部分处于与相应阀门构件形成的密封配置状态时彼此密封所述第四对端口。所述第一密封部分和第二密封部分可形成第一对密封部分，并且所述第三密封部分和第四密封部分可形成第二对密封部分，所述第一对密封部分和所述第二对密封部分偏移以使得所述第三密封部分在所述阀门元件的移动方向上被设置在所述第一密封部分与所述第二密封部分之间。
[0017]所述阀门元件可进一步包括:第三阀门构件；且当所述阀门元件处于第一位置时，所述第一阀门构件和所述第二阀门构件可与所述第一对密封部分密封，并且当所述阀门元件处于第二位置时，所述第二阀门构件和所述第三阀门构件可与所述第二对密封部分密封。所述第三阀门构件可以是可变形的。
[0018]当所述阀门元件处于第一位置时，所述第一阀门构件和所述第二阀门构件可与所述第一对密封部分密封，并且当所述阀门元件处于第二位置时，所述第一阀门构件和所述第二阀门构件可与所述第二对密封部分密封。
[0019]所述多个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 ；所述第一对端口包括所述第一端口和所述第二端口，所述第二对端口包括所述第二端口和所述第三端口，所述第三对端口包括所述第三端口和所述第四端口，并且所述第四对端口包括所述第四端口和所述第五端口。
[0020]所述多个端口可包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口 ；所述第一对端口包括所述第一端口和所述第二端口，所述第二对端口包括所述第二端口和所述第三端口，所述第三对端口包括所述第三端口和所述第四端口，并且所述第四对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体压力，所述第四端口可被配置成接收第二流体压力，并且所述第三端口可被配置成为所述阀门提供输出。当所述阀门元件处于第一位置时，所述第二端口可流体联接到所述第三端口，因此向输出提供第一流体压力。当所述阀门元件处于第二位置时，所述第四端口可流体联接到所述第三端口，因此向输出提供第二流体压力。
[0022]所述第一流体压力是正压力，并且所述第二流体压力是负压力。
[0023]当所述阀门元件处于第一位置时，所述第四端口可经由所述第一端口和/或所述第五端口通到大气；并且当所述阀门元件处于第二位置时，所述第二端口可经由所述第一端口和/或所述第五端口通到大气。
[0024]所述可移动阀门元件可以是可旋转的或可以是可线性地平移的。
[0025]所述密封部分可限制所述阀门元件的移动。换句话说，所述密封部分可具有防止所述阀门构件移动经过的尺寸。
[0026]所述阀门构件可具有与所述壳体的形状互补的形状。举例来说，所述阀门构件可以是圆盘形的。两个分开的阀门构件的形状可补足所述壳体的形状。举例来说，所述阀门构件可以是半圆形的。
[0027]所述阀门元件可使用线性或旋转致动器(例如，音圈电机)相对于所述壳体平移或旋转。这可提供所述阀门元件在操作位置之间极其快速且精确的移动。
[0028]所述阀门构件可具有使其不接触所述壳体的内表面的尺寸。因此，提供了阻碍所述阀门元件移动的非常小的阻力，直到所述阀门构件接触所述密封部分为止。当在第一或第二位置操作时，所述致动器可移动所述阀门元件直到由所述密封部分提供了预定阻力为止。所述预定阻力可被设定成以确保所述阀门构件均抵靠着所述密封部分密封。
[0029]此外，因为所述阀门构件仅接触处于端部位置的密封部分，所以在阀门的使用期间几乎不存在或不存在磨损。因此，不产生磨损颗粒。这在医疗应用中可能特别有益，从而允许空气通过阀门以被患者安全地吸入。
[0030]所述阀门构件可在所述阀门元件的移动方向上彼此偏移。
[0031]所述密封部分中的一些或所有可以是O型环或O型环的一部分。
[0032]所述密封部分中的一些或所有可包括波纹管构件。所述波纹管构件可具有阻止经过所述波纹管构件的流体连通的收缩状态和准许经过所述波纹管构件的流体连通的膨胀状态。
[0033]所述波纹管构件可包括当所述波纹管构件处于收缩状态时被阻塞并且当所述波纹管构件处于膨胀状态时未被阻塞的一个或多个孔。
[0034]所述波纹管构件可在收缩状态的范围(所述波纹管构件的密封范围)上提供充分的密封。换句话说，所述波纹管构件的有效长度可变化同时维持充分的密封。
[0035]所述密封部分中的一些或所有可包括可伸展材料。所述可伸展材料当未伸展时可阻止贯穿的流体连通并且当伸展时可准许贯穿的流体连通。
[0036]所述可伸展材料可包括随着所述可伸展材料伸展而尺寸增大的一个或多个孔。
[0037]先前描述的所述成对的端口所涵盖的端口中的一些或所有可与其它成对的端口重叠。举例来说，在所述阀门包括两个端口和可旋转阀门元件的情形下，所述第一阀门构件可使第一端口与第二端口分离，并且所述第二阀门构件可使所述第二端口与所述第一端口分呙。
[0038]所述阀门构件和所述密封部分的变形能够抵消所述阀门构件和/或所述密封部分的位置偏差。举例来说，所述阀门构件可在移动方向上彼此间隔开不同于期望值的距离。举例来说，这些偏差可起因于部件的制造公差或热膨胀或收缩。变形确保在所述阀门构件与所述密封部分之间提供有效密封。
[0039]通过使所述阀门构件可变形(举例来说，通过使其厚度非常小)，所述阀门元件的惯性减小了。所述阀门元件的低惯性有益于阀门的切换速度。此外，移动所述阀门元件所需的力或扭矩可最小化，因此减小了所需要的切换功率。
[0040]所述密封部分和所述阀门构件两者均可以是可变形的。所述密封部分和所述阀门构件的组合变形可抵消所述密封部分和所述阀门构件的更大位置偏差。
[0041]所述阀门构件之间的间距可被配置成使得在预期偏差的范围上在所述阀门构件与所述密封部分之间形成有效的密封。
[0042]根据本发明的另一方面，提供了一种阀门，包括:壳体；多个端口，所述多个端口被设置于所述壳体中；可移动阀门元件，所述可移动阀门元件被设置于所述壳体内，所述阀门元件具有第一阀门构件和第二阀门构件；连接到所述壳体的第一密封部分，所述第一密封部分在彼此毗邻的第一对端口之间连接到所述壳体，并且被配置成当所述第一密封部分处于与所述第一阀门构件形成的密封配置状态时使所述第一对端口与所述第一阀门构件彼此密封；连接到所述壳体的第二密封部分，所述第二密封部分在彼此毗邻的第二对端口之间连接到所述壳体，并且被配置成当所述第二密封部分处于与所述第二阀门构件形成的密封配置状态时使所述第二对端口与所述第二阀门构件彼此密封；其中:所述第一密封部分、所述第二密封端口、所述第一阀门构件和所述第二阀门构件中的至少一个可变形，以使得当仅所述第一密封部分处于密封配置状态时，所述第一密封部分、所述第二密封部分、所述第一阀门构件和所述第二阀门构件中的至少一个的变形允许所述第二密封部分进入到密封配置状态。
[0043]在所述第二密封部分未处于密封配置状态以使所述第二密封部分与所述第二阀门构件间隔开的情形下，所述第二密封部分和/或所述第二阀门构件可朝向彼此变形以使所述第二密封部分进入到密封配置状态。这可能需要使所述第二密封部分和所述第二阀门构件朝向彼此偏转的外部影响。举例来说，所述阀门构件可由当被加热时变形成不同形状(即，其初始、冷锻造的形状)的形状记忆合金制成。因此，在所述第二密封部分未处于密封配置状态的情形下，所述第二阀门构件可被加热以使其变形，并且使所述第二密封部分进入到与所述第二阀门构件形成的密封配置状态