专利名称：阀及流量控制方法
技术领域：
本发明涉及一种阀，尤其涉及一种阀装置，用于机械控制经过至少一条通道的至少一种流体的流量。
背景技术：
设计低压阀时，尤其是设计用于呼吸机的气体控制领域的低压阀时，流体通道要求低流动阻力且无紊流，这非常重要。一些应用要求高度关注阀的受污染部位的清洗。而且，阀通常需要设计为小且轻，从而控制阀的致动器可制造得小且不受流体通道的影响。低压阀应用的实例有呼气阀、病人用减压阀、低压系统中的混合阀及流量阀。当前，低压阀的设计，通常是在构成阀座的软管端放置一个圆盘。美国专利 5，127，400公开了这种设计的实例。该设计的缺点在于流体通道复杂，导致出现紊流及清洗问题。此外，整个圆盘处于压强作用下，而流量只取决于盘的外沿。因此，需要额外增加强、 重且昂贵的致动器来控制这种类型的阀。
发明内容
本发明的目的在于提供一种实现上述重要设计特征的阀门。上述目的根据所附各独立权利要求提供的装置来实现，而具体实施方式
体现在从属权利要求中。因此，本发明首先致力于减缓或者消除一个或多个上述现有技术中的单独或结合的问题或不足，并提供一种如权利要求所述的系统、装置和/或方法解决至少部分上述问题。本发明实施方式提供一种阀，包括至少两个弹性件，每个弹性件具有至少一个弹性区；至少一个阀座，与至少一个所述弹性件相对应，所述至少一个阀座位于所述至少两个弹性件的外侧和/或内侧，以使流体流经所述弹性件和所述阀座之间形成的至少一条通道；至少一个致动器单元，用于轴向地压缩或拉伸所述至少两个弹性件，其中至少一个所述弹性件置于相对于阀座成径向或垂直向上的位置，由此控制流经所述阀的所述通道的至少一种流体的流动。一种实施方式中，每个弹性件具有的至少一个弹性区为连接区，用于径向地放置所述弹性件。另一种实施方式中，所述至少一个弹性件包括第一弹性件，在所述第一弹性件径向地置于预定距离后，所述至少一个弹性件上的一区域通过接触区与阀座相接触。优选地， 所述接触区包括所述弹性区。又一种实施方式中，所述至少一个弹性件上具有一区域，当该区域与所述阀座相接触时产生密封效果。再一种实施方式中，所述弹性件与所述阀座置于互相相关的位置，以便所述弹性件置于至少一个位置，该位置允许流体无紊流地流经所述阀的至少一条流体通道。
一些实施方式中，阀的弹性件配置为在至少一个位置上具有平滑侧面，该侧面位于至少一条流体通道的流动侧。一些实施方式中，阀包括至少两个弹性件，所述至少两个弹性件包括第一弹性件和至少一个第二弹性件，其中，第一弹性件用于控制流动，而至少一个第二弹性件置于允许相应的轴向运动的位置。另一种实施方式中，阀包括至少两个弹性件，其中，至少两个弹性件用于控制至少一条通道的流动，而其余弹性件中的至少一个放置在允许执行相应的轴向运动的位置。进一步地，轴向运动为沿着所述流动的方向或与所述流动的方向相反方向的运动。进一步地，径向运动产生于与所述流动的方向相垂直的方向。一些实施方式中，阀座为旋转对称的圆形壁，位于至少一个弹性件的中心，例如杆的外部、或管道的内部或外部。一些实施方式中，阀座为旋转对称的锥形，位于至少一个弹性件下端的中心。阀座还可设计为管道里面的旋转对称的圆形壁，置于管的内部或沿着至少一个弹性件放置。另一种实施方式中，阀的弹性件和阀座的构造材料为能经受住压热器作用的材料和/或为一次性材料，或者，该构造材料包括一部分能经受住压热器作用的材料和一部分一次性材料。一些实施方式中，阀的致动器单元包括至少一个压电致动器。又一些实施方式中，阀的致动器单元与流体通道无接触。一些实施方式中，沿至少一条流体通道设置至少两个超声收发器，用于测量流经流体通道的流动。另一方面，本发明实施方式还包括一种用于控制至少一条流体通道中的流动的方法，该方法包括轴向地压缩或拉伸阀的至少两个弹性件，其中，至少一个弹性件置于与相应的阀座成径向或垂直向上的位置，用于控制经过流动。本发明的有益效果在于，在采用这种结构设计的阀装置中，一条或多条流体可基本无紊流的流动经过一条或多条流体通道，且在需要时可以很容易地进行阻流。
本发明的特点和优点将在下面描述的具体实施方式
中予以展示和描述，请参照附图，其中图1和图2为一种实施例的软管段的横截面示意图；图3为几种实施例的阀配置的示意图；图4为一种实施例中如何组合软管段的示意图；图5和图6为一种实施例的具有软管围绕旋转对称体的低压阀的示意图；图7为一种实施例的由硬管围绕的低压阀。
具体实施例方式下面通过具体实施方式
结合附图对本发明作进一步详细说明。图1为根据本发明一种实施例的软管段的横截面的示意图，标号10表示软管段处于未受影响状态；而标号11表示软管段处于被压缩状态，其圆形的顶部12作为软阀元件， 此时，阀装置为正常开启状态(NO)。可以理解的是，本发明中，软管段或称为弹性件。图2为根据本发明一种实施例的软管段的横截面示意图，标号20表示软管段处于未受影响状态，而标号21表示软管段处于扩展状态。本发明一种实施方式中，阀装置包括至少两个弹性件，每个弹性件具有至少一个弹性区；至少一个阀座，与至少一个所述弹性件相对应，所述至少一个阀座位于所述至少两个弹性件的外侧和/或内侧，以使流体流经所述弹性件和所述阀座之间形成的至少一条通道；至少一个致动器单元，用于轴向地压缩或拉伸所述至少两个弹性件，其中至少一个所述弹性件置于相对于阀座成径向或垂直向上的位置，由此控制流经所述阀的所述通道的至少一种流体的流动。图3为几种阀配置设计的示意图。301为硬管的内部或外部；30和31均为软管段；32为硬环，其轴向运动控制阀装置。一个附加的硬管302或301形成阀装置的第二种阀形式。可以理解的是，图3所示实施例中，软管段30和31为弹性件，301为阀座，硬环32 为致动器单元。本文所述轴向移动/运动是指沿着流动方向或与流动方向相反的方向移动/运动，出现于两个位于流体通道每一侧的开口端之间。所述径向移动/运动是指与流动方向相垂直的移动/运动。本发明一种实施例中，弹性件处于其正常位置，阀为打开状态，弹性件与至少一个阀座之间的通道中存在至少一种流体的流动，该流体几乎无紊流。又一种实施例中的弹性件具有一个或多个可操作的连接区，用于当弹性件暴露于由致动器单元产生的轴向压缩或拉伸运动时，可控地使弹性件与阀座成一角度或径向地突向于阀座。随着弹性件连接区的增多，弹性件的至少一个区将与阀座相接触。优选地，接触区为弹性区(即图2所示的作为软阀元件的12)；这样的设计可使得成一定角度放置的弹性件与阀座之间产生密封效果。本发明又一种实施方式中，阀的弹性件配置为在至少一个位置上具有平滑侧面， 该侧面位于至少一条流体通道的流动侧。对于通道，这种配置考虑到开口端位置要无紊流流动，这样减小了通过流体通道的流体的流动阻力。一些实施方式中，阀包括至少两个弹性件，所述至少两个弹性件包括第一弹性件和至少一个第二弹性件，其中，第一弹性件用于控制流动，而至少一个第二弹性件置于允许相应的轴向运动的位置；从而使第一个弹性件避免因反复交叠而变形或磨损。为便于将阀安置于两条非弹性入口通道和非弹性出口通道之间，可使用另外的弹性件；这样，对于阀而言，弹性件的填塞带来了轴向压缩或拉伸运动。从而避免了在非弹性入口通到和出口通道的材料或装配上出现张力。另一种实施方式中，阀包括至少两个弹性件，其中，至少两个弹性件用于控制至少一条通道的流动，而其余弹性件中的至少一个放置在允许执行相应的轴向运动的位置。这种实施方式不仅具有上述其他实施方式相同的有益效果，还可用于这样的情况，例如，通过两条通道和/或一条通道的多个部位交替地控制流量。一种实施例中，第一个弹性件用于打开或关闭第一条流体通道，同时，第二个弹性件用于打开或关闭如第二条流体通道。二者共同作用以利于进行轴向运动，从而避免弹性件变形或磨损。阀的这种设计还具有这样的优点，即，同时控制两条流体通道的流动。本实施方式中，弹性件不仅可以使用同一阀壁，而且，用于控制流量每个弹性件可有各自的阀壁。必要时，本发明实施方式可扩展为包括两个以上的弹性件和若干条流体通道，如图4所示。图4示意性地示出了以多种方式组合同一软管的多个软管段以获得各种的阀的形式。其中，40和42为压缩状态的弹性件，而41和43为非压缩状态的弹性件。44、45、46 为附近的紧固环，可以固定不动，也可以使用致动器单元将其推出一段距离从而能够压缩或扩展与其相邻的弹性件。一些实施方式中，阀座为旋转对称的圆形壁，位于至少一个弹性件的中心，例如杆的外部、或管道的内部或外部。又一些实施方式中，阀座为旋转对称的锥形，位于至少一个弹性件下端的中心。阀座还可设计为管道里面的旋转对称的圆形壁，置于管的内部或沿着至少一个弹性件放置。图5为一种实施例的具有软管围绕旋转对称体51的低压阀的示意图。右图示出了当圆形环状物M从紧固环53朝向紧固环52的方向移动了距离55时，软管段50如何折叠并朝旋转对称体51方向压挤，以使阀装置变为关闭状态。图6为图5所示实施例的低压阀的一种变型的示意图。该实施例中，低压阀具有环绕着旋转对称体61的软管。右图示出了如何折叠软管段60并将其朝旋转对称体61方向压挤，以使阀装置变为关闭状态，此时圆形环状物64从紧固环63朝向紧固环62的方向移动了距离65。该实施例中，软管的下部，即弹性件66，设计为圆锥体，以使流体通道可更大程度地与如软管连接。由于这种圆锥形设计，减少了流动中出现的紊流。图7为一种实施例的由硬管70围绕软管71的低压阀的示意图。当环状物72移动距离73时，阀装置关闭。根据本发明一种实施方式，阀装置可通过由如硅橡胶制成的软管获得，软管固定在端部，利用如图1或图2所示的软管段并通过可移动环将软管暴露于端间的轴向运动，以便改变弹性件。图5示出了这样一种实施例。该图示出同一阀装置处于两种的不同状态； 左图示出处于打开状态的阀装置，右图示出处于关闭状态的阀装置。软管内的中心处有一旋转对称体51，其采用空气动力学原理设计以最小化阀装置内的流动阻力。旋转对称体51通过支撑元件固定于紧固环52和53，图中未示出。当阀装置处于打开状态，如图5的左图所示，软管的内部几乎完全笔直且平坦。结合旋转对称体51 的设计，这种阀装置内的流动阻力非常低。通过将环状物M朝向紧固环52移动一段距离 55，阀装置为关闭状态，此时软管段50抵顶于旋转对称体51。在这种位置下，流动装置不再为最佳，但这并不重要，因为在关闭状态，没有阀装置内无流动。该环状物还可置于闭合位和开启位之间。此时，阀装置为比例阀。通过将外部的材料移除可使得软管段50变得更轻，从而可以减小外部尺寸并提高系统的反应时间。当然， 阀装置还可以使用图1所示的软管段。通过将图5所示的软管段下部的材料还可以改进反应时间。另一种实施方式中，阀的弹性件和阀座的构造材料为能经受住压热器作用的材料和/或为一次性材料，或者，该构造材料包括一部分能经受住压热器作用的材料和一部分一次性材料。能经受住压热器作用的材料的实例包括硅橡胶、不锈钢等。采用这种材料的阀可用于医疗设备，如呼吸设备。从而，可对被病人弄脏的阀进行清洗及消毒，以便安全地用于不同病人。
一些实施方式中，阀的致动器单元包括至少一个压电致动器。使用压电致动器可降低能量消耗。其他实施方式中，致动器单元包括至少一个线圈致动器。其他类型的致动器单元也适用。这种设计的另一个优点在于，阀的致动器单元与流体通道无接触，从而，致动器不需要能经受住压热器作用，即不需要能耐高温。这样可简化致动器的操作，且增长了致动器的使用期。一些实施方式中，阀具有集成的流量计。特别地，沿至少一条流体通道设置至少两个超声收发器，用于测量流经流体通道的流动。因此，需要有紧凑单元。该单元的优点在于， 允许快速和可靠地控制流经阀的流量，由于流量计和阀之间的距离短，从而避免出现紊流。另一方面，本发明实施方式还包括一种用于控制至少一条流体通道中的流动的方法，该方法包括轴向地压缩或拉伸阀的至少两个弹性件，其中，至少一个弹性件置于与相应的阀座成径向或垂直向上的位置，用于控制经过流动。优选地，该方法采用上述设计的阀。如前述，根据本发明的原则可得到各种类型的阀，例如，呼气阀、病人用减压阀、低压系统中用的混合阀和流量阀、双向阀以及多通道选择阀。以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种阀，其特征在于，包括至少两个弹性件，每个弹性件具有至少一个弹性区；至少一个阀座，与至少一个所述弹性件相对应，所述至少一个阀座位于所述至少两个弹性件的外侧和/或内侧，以使流体流经所述弹性件和所述阀座之间形成的至少一条通道；至少一个致动器单元，用于轴向地压缩或拉伸所述至少两个弹性件，其中至少一个所述弹性件置于相对于阀座成径向或垂直向上的位置，由此控制流经所述阀的所述通道的至少一种流体的流动。
2.如权利要求1所述的阀，其特征在于，每个弹性件具有的至少一个弹性区为连接区， 用于径向地放置所述弹性件。
3.如权利要求1或2所述的阀，其特征在于，所述至少一个弹性件包括第一弹性件，在所述第一弹性件径向地置于预定距离后，所述至少一个弹性件上的一区域通过接触区与阀座相接触。
4.如权利要求3所述的阀，其特征在于，所述接触区包括所述弹性区。
5.如权利要求1-4任一项所述的阀，其特征在于，所述至少一个弹性件上具有一区域， 当该区域与所述阀座相接触时产生密封效果。
6.如权利要求1-5任一项所述的阀，其特征在于，所述弹性件与所述阀座置于互相相关的位置，以便所述弹性件置于至少一个位置，该位置允许流体无紊流地流经所述阀的至少一条流体通道。
7.如权利要求1-6任一项所述的阀，其特征在于，所述弹性件设置为在至少一个位置上具有平滑侧面，该侧面位于所述至少一条流体通道的流动侧。
8.如权利要求1或2所述的阀，其特征在于，包括至少两个弹性件，所述至少两个弹性件包括第一弹性件和至少一个第二弹性件，其中，所述第一弹性件用于控制所述流动，而至少一个第二弹性件置于允许相应的轴向运动的位置。
9.如权利要求1或2所述的阀，其特征在于，包括至少两个弹性件，其中，至少两个弹性件用于控制至少一条通道的流动，而其余弹性件置于允许执行相应的轴向运动的位置。
10.如权利要求1-9任一项所述的阀，其特征在于，轴向运动为沿着所述流动的方向或与所述流动的方向相反方向的运动。
11.如权利要求1-10任一项所述的阀，其特征在于，径向运动产生于与所述流动的方向相垂直的方向。
12.如权利要求1-11任一项所述的阀，其特征在于，所述阀座为旋转对称的圆形壁，位于所述弹性件的中心，例如位于杆的外部、管的内部或外部。
13.如权利要求1-11任一项所述的阀，其特征在于，所述阀座为旋转对称的锥形，位于所述弹性件下端的中心。
14.如权利要求1-11任一项所述的阀，其特征在于，所述阀座为旋转对称的圆形壁，置于管的内部和/或沿着至少一个所述弹性件放置。
15.如权利要求1-13任一项所述的阀，其特征在于，所述弹性件和所述阀座的构造材料为能经受住压热器作用的材料和/或为一次性材料，或所述构造材料包括一部分能经受住压热器作用的材料和一部分一次性材料。
16.如权利要求1-15任一项所述的阀，其特征在于，所述致动器单元包括至少一个压电致动器。
17.如权利要求1-16任一项所述的阀，其特征在于，所述致动器单元与流体通道无接触。
18.如权利要求1-16任一项所述的阀，其特征在于，沿至少一条流体通道设置至少两个超声收发器，用于测量流经所述通道的所述流动。
19.一种用于控制至少一条流体通道中的流动的方法，其特征在于，包括轴向地压缩或拉伸阀的至少两个弹性件，其中，至少一个所述弹性件置于与相应的阀座成径向或垂直向上的位置，用于控制经过所述流动。
全文摘要
本发明涉及一种用于控制流体通道中流体流动的装置，公开了一种阀及流量控制方法。通过软管及沿着软管长度方向压缩软管段(10，11)来控制流动，随之，弹性体折叠向圆形壁。
文档编号A61M16/20GK102274569SQ20111012621
公开日2011年12月14日 申请日期2011年5月16日 优先权日2010年5月17日
发明者戈兰·西维斯 申请人:深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司