用于喷墨打印机的流体输送系统的制作方法

本申请要求2015年8月28日提交的美国临时专利申请号62/211,197的优先权，在此该申请的全部内容通过引用并入本申请中。

背景技术：

喷墨打印机采用一系列喷嘴将墨滴直接喷洒到基材上。打印头包含所述一系列喷嘴，其是喷墨打印机的核心。墨水和其它可喷射液体通常包装在墨盒中，或者被输送到打印头，或者包装在包含了打印头本身的其它打印机中。

由于更换墨盒的成本太高，有些被制成可重复填充的。重复填充通常利用类似注射器的装置将墨水喷射到空的墨盒中完成，然后将墨盒换至打印机内的合适狭槽中。但是，这需要关闭打印机，移除墨盒，将墨水重新装入墨盒，更换墨盒并重启打印程序。一旦关闭，通常需要重新打印整个页面。由于每个打印机通常具有至少四个墨盒(品红、黄色、青色、黑色)，当同一打印机或多个打印机中的多个打印墨盒需要重新填充时，更换难度会增大。因此，仍需要新的系统，以在将可喷射液体灌入喷墨打印机中的同时减少对打印过程的干扰。

技术实现要素：

本发明解决了上述需要并提供了相关的有益效果。其中，提供了一种系统，用于将液体输送至一个或多个喷墨打印机的同时免除关闭打印机以添加额外的打印液体或墨水的需要。为此，在本发明的一方面，提供了一种与喷墨打印机配套使用的液体输送系统；该系统包括容纳适用于喷墨打印的流体的腔室；导管，所述导管具有流体连接至所述腔室的远端和配置用于流体连接至喷墨打印机或墨盒以将所述流体输送至喷墨打印机的近端；以及电磁阀组件，其内联设置在所述导管的相对端部之间，以调节流体到近端的压力和流量。在优选的实施例中，所述流体为墨水；然而，与喷墨打印机一起使用的任何流体都将是合适的，因为该系统本身旨在调节流体最终输送到喷墨打印头的输送压力。

在一些实施例中，所述腔室容纳在一模块内，所述模块本身包括一用于连接到其它类似模块的机构并且提供一个或多个供给孔以供给穿过其中的导管。这允许有效地存储多个腔室以供给多个打印机。合适的连接机构的非限制性示例包括磁性附件、可逆地互锁的互补互锁表面和摩擦配件。所述模块还可以包括所述导管或其多个部分，以及电磁阀组件。在一些实施例中，所述模块包括用于插入所述腔室的第一隔室和用于封装所述导管和电磁阀组件的第二隔室。相关地，在一些实施例中，该系统包括与所述导管流体连通的打印墨盒。在这种情况下，所述墨盒也可以初始包装在第二隔间中，然后被移除以插入到打印机中。

所述导管提供一通道，用于将流体从所述腔室通过阀并输送到可连接的喷墨打印机，其优选地在打印过程中保持连接。在优选的实施例中，所述导管为一段或多段聚合物管，优选地至少两段将所述腔室与喷墨打印机之间的内联电磁阀组件连接起来。在所述导管的一个或多个相对端部处，和/或在连接内联电磁阀组件的端部处，可存在一个或多个快速连接配件。

电磁阀组件维持导管近端处的输送压力在2-50mbar之间，更优选地为3-10mbar，这是对于许多喷墨应用的优选范围。在优选实施例中，电磁阀组件包括一主体；一轴环；以及配置用于通过磁性吸引力接合轴环的挡板。该接合闭合所述挡板以防止流体通过所述主体；而脱开接合则打开挡板以允许流体通过所述主体。接合和脱开接合部分通过配置挡板和轴环来调节，使得轴环和挡板之间的磁性吸引力大于来自腔室的流体所施加的正压力并小于来自所述腔室的该正压力与在通过所述导管的近端在喷墨印刷期间选择性施加的负压力的合力。通过将材料配置成在该容差内施加一磁力，在施加负压力之前，挡板被偏压关闭，并且当在喷墨印刷期间施加力时选择性地打开。一旦打开并释放负压，通过浮子进一步辅助关闭所述挡板，所述浮子可以与所述挡板一体或可以与所述挡板分离。通过平衡浮子的浮力以及轴环与挡板之间的磁性吸引力的强度，阀可以配置在正确打开和关闭挡板所需的容差内。平衡磁力可以通过调整磁性材料的大小和强度。

在一些实施例中，所述轴环至少部分由金属形成，并且所述挡板至少部分由磁性材料形成以用于磁性吸引。在其它实施例中，所述轴环至少部分由磁性材料形成，并且所述挡板至少部分由金属构造以用于磁性吸引。在其它实施例中，轴环和挡板每个都具有一个或多个磁体，其具有彼此面对用于吸引的相反的磁极。

当处于关闭位置时，优选地具有O形环以协助对轴环和挡板的不透流体密封。本发明的另一个特征是提供一磁性O形环，其由填充有磁性颗粒的聚合物管形成。平衡磁力可以通过调节管内磁性颗粒的量来进行。磁性颗粒可以是毫米尺寸的磁性颗粒、微米尺寸或溶液中的纳米颗粒。在一些实施例中，磁性颗粒与液体形式的聚合物混合，加入到聚合物管中然后聚合。在其它实施例中，磁性颗粒提供在液体溶液中并保持液体形式，这可以增大压缩O形环以进行有效密封的能力。在一些实施例中，所述轴环和挡板各自至少部分地由相同或不同的金属形成，并且所述轴环联接到由填充有所述磁性颗粒的聚合物管形成的O形环。在一些实施例中，所述轴环和挡板各自至少部分地由相同或不同的金属形成，并且所述轴环联接到由填充有所述磁性颗粒的聚合物管形成的O形环。在又另一实施例中，所述轴环和挡板各自至少部分地由相同或不同的金属形成，并且每个都连接到由填充有磁性颗粒的聚合物管形成的O形环。在一些实施例中，磁阀提供磁排斥力以帮助在关闭阀时向远端推动所述浮子。

在一些实施例中，所述挡板为能够完全从所述主体上拆卸下来，但在其它实施例中，所述挡板铰接到所述主体上。相反，浮子优选地保持与主体分离，但可以通过沿主体滑动引导件可滑动地连接或者连接到铰接的挡板。相关地，浮子可保持分离，但在一个或多个引导壁之间浮动，可选地具有用于流体输送的通道和通孔。此外，浮子可以是实心的和无孔的，但在其它实施例中，多个通孔横穿浮子以允许流体横穿浮子本身。

当施加负压力时，例如在喷墨印刷期间，浮子配置为向近端移动，以确保打开时挡板不受阻挡。当负压力释放时，浮子也配置为向远端浮动。浮子的这种向远端的运动使轴环旁边的挡板复位，这允许在挡板和轴环之间发生磁性吸引，从而再次关闭挡板。

在一些实施例中，该系统包括多个导管以及将所述腔室连接到多个打印墨盒以将流体输送到一个或多个喷墨打印机的多个内联电磁阀组件。相关地，在一些实施例中，该系统包括多个腔室、多个导管以及将多个腔室连接到多个打印墨盒以将流体输送到一个或多个喷墨打印机的多个内联电磁阀组件。在进一步的实施例中，多个腔室中的至少两个通过互连器和共用管道彼此流体连接。

附图说明

图1描绘了单个模块10和喷墨打印机100之间的连接。

图2描绘了模块10的互连阵列。

图3描绘了用于跨越多个喷墨盒110输送流体的两个模块10的互连。

图4描绘了示例性模块10的内部。

图5A-B描绘了具有铰接挡板36的电磁阀组件的实施例。

图6A-B描绘了具有铰接挡板36的电磁阀组件的另一个实施例。

图7A-B描绘了具有整体式挡板36和浮子38的电磁阀组件的实施例。

图8A-B描绘了具有整体式挡板36和浮子38的电磁阀组件的另一个实施例。

图9A-B描绘了具有整体式挡板36和浮子38的电磁阀组件的又一个实施例。

图10A-B描绘了磁性O形环50。

具体实施方式

如图1-4所示，本发明提供了一种与喷墨打印机100一起使用的流体输送系统1，其中该系统包括存储适于喷墨打印的流体的腔室12；导管14，其具有流体连接到腔室12的远端14A和配置成例如通过连接的打印盒110流体连接到喷墨打印机100的近端14B；以及在管道14的相对端14A、14B之间内联设置的电磁阀组件30，以调节流体到近端14B的压力和流量。

用于容纳流体的腔室12通常由非刚性聚合物形成，当流体被分配时其自身会收缩。这实现了在真空下通过系统1的流体输送。有鉴于此就确定了收缩的腔室12可能难以堆叠的挑战。为了解决本发明的中心目的而进行的进一步修改，即，提供能够容易地膨胀和维护的系统1，例如通过堆叠以最小化存储空间和热交换以避免在更换腔室12时需要关闭打印。一种选择是配置腔室12，以使它们均匀地围绕腔室12的侧壁收缩。提供比侧壁更刚性的顶部和底部，使得侧壁在顶部和底部变形之前选择性地收缩可有助于堆叠。但是，遇到了另一个问题。特别地，堆叠可收缩的腔室12增大了喷墨头处的正压力Fp。也就是说，来自堆叠腔室12的增加的重量增加了来自位于堆叠中较低位置的腔室12到打印头的正压力Fp，这可能导致打印机100过度喷射。因此，这种配置将需要额外的步骤或修改，例如在堆叠的底部之前从堆叠的顶部选择性地进入腔室12。

最终，解决方案是创建一个刚性外壳形式的模块10来存储可以热交换的腔室12。模块10形成为具有用于安全存储可收缩腔室12的部分，远离其它腔室12的压缩力，以及用于在视觉上监测剩余流体体积的切口或观察窗16。对模块10进一步开发以增加在堆叠和热交换期间的安全性和效率。特别地，模块10配置有一个或多个机构18，用于彼此可逆地连接并配置成流体连接成组以允许从多于一个腔室12接入相同的打印盒110，从而提供模块化、易于膨胀和适应不同喷墨平台和不同的性能水平的系统1。当使用这种阵列方法时，在模块10的阵列内成组的模块10可以在打印操作期间热交换而不中断。

为了实现上述目的，模块10可以用于为各种打印系统供应多种不同的流体。为此，流体本身可能取决于预期的印刷系统，并因此如在特定领域中已知的可能在粘度、表面张力和配方方面变化。在一些实施例中，打印系统包括喷墨打印机100，并且该流体具有用于喷墨打印的合适的粘度和表面张力。本领域技术人员还将认识到，流体可以根据需要包含许多不同的着色剂或颜料，并且可以以各种体积提供。在一些实施例中，模块10的阵列包括用于品红10a、黄色10b、蓝色10c和黑色10d的单独模块10；每个具有约500至1000mL的体积。在其它实施例中，每个模块10可以包含两种或更多不同流体的两个或更多个腔室12。在其它实施例中，通过提供可在磁场存在下被磁化的颗粒，流体适合与磁性字符墨水识别(MICR)一起使用。阵列的模块化提供了可以根据需要交换的各个模块10。

在一些实施例中，模块10具有用于检测相应模块10的腔室12内的流体量的光学检测系统，这样就可以监测流体的量。在一些实施例中，光学检测系统是暴露腔室12的一部分的观察窗16。当每个模块可见时，此配置可能就足够了。在一些实施例中，放置在模块10内的传感器可以检测可收缩腔室12的高度。这样的传感器可以通过从模块10的一个壁发出信号并检测相对壁处的信号的存在或不存在，一旦腔室12收缩到期望的水平，信号就不中断。

在优选的实施例中，模块10向打印机供应墨水或流体，例如供应到适于接收流体的一个或多个打印盒110中。流体通过导管14从腔室12输送，该导管14通常是使用快速连接配件20连接到腔室12和打印机100的一段或多段聚合物管。在优选实施例中，流体储存在真空下，使得响应于在从打印盒110分配期间引起的负压可以将流体从腔室12抽出。通过提供快速连接配件20和保持气密密封的导管14，在交换腔室12的同时可以保持真空。通过利用快速连接配件20内的适当的密封表面(例如O型圈、自密封膜和自密封隔膜，与公对母连接器连接)，可以在连接期间保持该气密密封。

尽管通过导管14的流动由阀组件30调节，但是可以通过在导管14内提供合适的内直径来提供进一步的辅助，其中增大或减小直径可以影响流量和/或压力。考虑到整个文件中的特定需求和教导，技术人员可以确定可接受的内直径。

通过在墨盒110本身上集成合适的进入孔或互补配件，墨盒110可适于接收来自模块10的流体，墨盒110本身连接到模块10的快速连接配件20或管道14。可选地，墨盒110本身可以具有供给管，供给管具有用于连接到导管14上的快速连接配件20的互补配件。墨盒110与腔室12之间的连接优选地保持气密并且是可逆的，这允许模块的热交换。

在一些实施例中，单个模块10将流体输送到多个墨盒110。从相同模块10接收相同流体的多个墨盒110可以来自同一打印机100，或者可以来自不同打印机100。在同一打印机上通过多个墨盒110输送流体可确保横跨相同墨盒110阵列的每个墨盒110保持合适的流体供应，以避免在整个墨盒110阵列上的打印不一致；并且将流体输送到不同打印机100中的墨盒110可以确保穿过打印机100阵列的中心供应。

通过在每个腔室12与墨盒110之间提供不同的导管14或通过结合一个或多个拼接连接器22，流体可以从单个模块选择性地输送到多个墨盒110。在这样的实施例中，拼接连接器22可具有用于接收来自腔室12的流体的入口22A和用于输送的两个或多个分支出口22B。在一些实施例中，入口22A具有比出口22B更大的直径。拼接连接器22的方向性可以通过选择性地使用公母适配器保持。拼接连接器22可以包含气密的快速连接配件。优选地，拼接连接器22容纳在模块10内但在腔室12外部，这可避免在操作模块10的阵列时混淆。导管14然后穿过进料孔24离开模块10。当将流体输送到多个墨盒110时，多个导管14可以横穿单个进料孔24。尽管尺寸可以改变并且可以针对任何特定用途进行优化，但在优选的实施例中，进料孔24的尺寸设定为允许8个导管14通过。

在一些实施例中，流体输送模块10的阵列包括流体地彼此连接的多个模块10。在这样的实施例中，被描述为互连器26(也被称为交叉连接器)的适配器可以在不同模块10之间互连流体。优选地，通过提供至少两个入口26A以接收来自至少两个不同模块10的流体以及一个或多个出口26B以跨过墨盒110共享所接收的流体，这种互连器26将共享与一个或多个墨盒110的连接。在一些实施例中，通过提供互连器26来组合至少三个模块10，所述互连器26具有用于接收来自至少三个模块10的流体的至少三个入口26A和用于输送流体的至少一个出口26B。在更进一步的实施例中，通过提供互连器26来组合四个模块10，所述互连器26具有用于接收来自四个模块10的流体的至少四个入口26A和通过至少一个出口26B输送的流体。互连器26可以包含用于热交换模块10的气密的快速连接配件。

在一些实施例中，每个模块10具有至少两个互连器26，其中同一模块10内的每个互连器26流体连接以接收存储在模块10内的相同腔室12内的流体以及来自其它模块10的一个或多个不同腔室12的流体。技术人员现在将意识到，互连器26提供有一机构来共享接入跨越模块10阵列的流体，并因此提供互连不同模块10的热交换系统。

在一些实施例中，模块10的阵列具有通过互连器26相互连接的多个单独模块10，且其中互连器28的出口26B流体连接到拼接连接器22，拼接连接器22提供用于共享接入从多个模块10到多个墨盒110的流体。

如上所述，模块10的阵列可以包括多个模块10。如此，本发明还提供用于存储或容纳多个模块10的机构。也就是说，维持多个互连或部分互连的模块10可以提供挑战，特别是当多个导管14从同一腔室12输送流体时。

为了解决上述问题，模块10优选地成形为能够进行堆叠并且优选地具有用于彼此连接的机构18。在一些实施例中，用于连接的机构18包括极性相反的磁体19。在其他实施例中，磁体19和可磁化金属对齐以进行互补磁性连接。在其他实施例中，机构18可以包括可释放的夹子或条带、钩和环(VELCRO)、榫舌和凹槽，或任何其他合适的连接机构。

阵列内的模块10可以以任何合适的顺序排列，并且可以根据每种特定流体(例如通过颜色或内容物)进行堆叠或分组。在一些实施例中，含不同内容物(例如不同颜色)的模块以2×2进行堆叠，其中各个模块用于品红10a、黄色10b、蓝色10c和黑色10d。在其他实施例中，各个模块10以1×4进行堆叠。连接配置的非限制性示例示于图2-4中。

电磁阀组件30设置在管道14的相对端部14A、14B之间，以调节输送到喷墨打印机100的流体的流动。参考图5-9，电磁阀组件30的特征在于具有空心主体32；位于主体32内的轴环34；挡板36，其配置用于通过磁性吸引力Fm接合轴环34以形成流体密封；以及位于靠近挡板36的近端P的浮子38，用于帮助将挡板36复位成紧邻轴环34，以使磁力Fm能够吸引挡板36和轴环34，从而使挡板36返回到其与轴环34形成的流体密封。

本文使用的术语“配置用于接合轴环”是指轴环34和挡板36之间的相互作用，用于防止流体流过阀组件30。这种相互作用可以是轴环34和挡板36之间的直接接触和/或可以是通过与诸如O形环50的中间结构接触。

电磁阀30可以构造成各种配置。在每种配置中，挡板36和轴环34之间的接合关闭挡板36以防止流体通过主体32，以及它们之间的脱离打开挡板36以使流体通过主体32。所述接合主要由磁力Fm保持。实施这种电磁阀方法解决了在堆叠多个模块10时出现的问题。具体而言，发现堆叠模块10的高度显著高于一些喷墨打印机100时会导致需要以更高的压力输送墨水。也就是说，堆叠模块10的隐藏问题在于会在打印头处产生流体压力Fp。这可能导致打印头发生泄漏。在增加的压力Fp下打印会导致过度喷射，从而导致不清晰、模糊的图像。另外，在打印之前产生流体压力Fp会在打印头一打开时就引起流体迸射，还会导致不清晰、模糊的图像。因此，需要抵消由供应腔室12施加的流体压力Fp并调节导管14的近端14B处的压力。

该技术方案通过构造新的压力调节器并将其集成到导管14中获得。具体而言，可以构造电磁阀组件30，其中在轴环34和挡板36之间、关闭阀30的磁性吸引力Fm大于来自腔室12的流体施加的正压力Fp。然而，仍存在另一个问题，即墨水必须是可输送的。因此，可以进一步构造电磁阀组件30，使磁性吸引力Fm小于合力Ft，该合力Ft是来自腔室12的正压力Fp和通过由喷墨打印机100引起的导管14的近端14B的负压力Fn的加和。然而，仍然存在另一个问题，即我们期望一旦停止印刷就能再次大体上(即使不是完全地)阻止来自腔室12的流体压力Fp，并防止印刷头处的压力Fp的再次形成。

还开发了另一种技术方案来构造浮子38，将其配置成当施加负压力Fn时向近端P移动以使挡板36打开，以及当释放负压力Fn时向远端D浮动抵住挡板36，以使挡板36复位，靠近轴环34，从而在挡板36和轴环34之间形成关闭挡板36的磁性吸引力。因此浮子38由密度比流体低的材料构造成，这可以促使其向远端上升。这种材料的示例可以有很大差别，但通常是聚合物。其结果是，在施加负压力Fn之前挡板36是被偏置关闭的；当施加负压力Fn到能控制适当流量的大小时挡板36是打开的，并且在释放负压力Fn之后返回到其关闭位置。已经开发出能满足这些要求的电磁阀组件30的非限制性结构配置。

图5A-B提供了电磁阀组件30的实施例，其中挡板36是铰接的。在图5A中，金属挡板36通过安装到轴环34的磁性元件40的磁性吸引力Fm在其偏置位置保持闭合，抵住轴环34。还示出了非磁性O形环50。通过磁性元件40形成的轴环34和挡板36之间的磁性吸引力Fm足以克服远端施加的正压力Fp。在图5B中，负压力Fn从近端施加到阀组件30，例如在喷墨印刷期间。由于磁性吸引力Fm是正压力Fp和存在、不存在施加的负压力Fn之间的平衡，因此当施加负压力Fn时，挡板36和浮子38都选择性地向近端P移动以打开阀30。在该实施例中，挡板36沿铰链37移动。阀30是打开的并且允许流体流动。还示出了具有孔39的浮子38，其允许流体流过浮子38。一旦负压Fn被释放，比流体密度小的浮子38向远端D移动，并从沿靠近轴环34的铰链37使挡板36复位，从而磁性吸引力Fm使阀30返回到图5A所示的闭合位置。

图6A-B提供了电磁阀组件的另一实施例，其中挡板36是铰接的。在图5A中，金属挡板36通过安装到轴环34或挡板36的磁性元件40、42的吸引力在其偏置位置上保持闭合，抵住金属轴环34。磁性元件44也被设置在浮子38的下端(或近端)部分上，其具有便于磁性元件44连接的金属涂层。在轴环34和挡板36之间(经由具体表现为在作为O形环50的聚合物管52(参见图10A-B)中的磁性元件40、42)的磁性吸引力Fm足以克服向远端D施加的正压力Fp。在图6B中，负压力Fn从近端P施加到阀组件30上。由于磁性吸引力Fm是正压力Fp和存在、不存在施加的负压力Fn之间的平衡，因此当施加负压力Fn时，挡板36和浮子38都选择性地向近端P移动以打开阀30。在该实施例中，挡板36沿铰链37移动。阀30是打开的并且允许流体流动。朝向主体32的近端P设置有排斥磁性元件46，其具有与在浮子38的下端部分上的磁性元件44的相同暴露磁极，其目的是用于排斥浮子38。一旦负压Fn被释放，比流体密度小的浮子38向远端D移动，并从沿靠近轴环34的铰链37使挡板36复位，从而磁性吸引力Fm使阀30返回到图6A所示的闭合位置。

图7A-B提供了电磁阀组件30的实施例，其中挡板36和浮子38是一体的。在图7A中，金属挡板36通过安装在轴环34的两个凹槽中的每一个内的磁性元件40(具体表现为磁性O形环50)的吸引力在其偏置位置保持闭合，抵住金属轴环34。磁性元件44也被设置在浮子38的下端(或近端)部分上，其具有便于磁性元件44连接的金属涂层。在轴环34和挡板36之间(经由具体表现为在作为O形环50的聚合物管52(参见图10A-B)中的磁性元件40)的磁性吸引力Fm足以克服远端D施加的正压力Fp。在图7B中，负压力Fn从近端P施加到阀组件30上。由于磁性吸引力Fm是正压力Fp和存在、不存在施加的负压力Fn之间的平衡，因此当施加负压力Fn时，挡板36和浮子38都沿引导壁60选择性地向近端P移动，直到通孔62暴露，以打开阀30。阀30是打开的并且允许流体流动。朝向主体32的近端P有允许流体流出的出口孔64和排斥磁性元件46，其具有与在浮子38的下端部分上的磁性元件44的相同暴露磁极，能排斥浮子38以防止出口孔64的堵塞。一旦负压Fn被释放，比流体密度小的浮子38向远端D移动，并使靠近轴环34的挡板36复位，从而磁性吸引力Fm使阀30返回到图7A所示的闭合位置。

图8A-B提供了电磁阀组件30的另一实施例，其中挡板36和浮子38是一体的。在图8A中，金属挡板36通过安装在轴环34的每个凹槽和挡板36的凹槽内的磁性元件40、42(具体表现为磁性O形环50(参见图10A-B))的吸引力在其偏置位置保持闭合，抵住金属轴环34。磁性元件44也被设置在浮子38的下端(或近端)部分上，其具有便于磁性元件44连接的金属涂层。轴环34和挡板36之间的磁性吸引力Fm足以克服向远端施加的正压力Fp力。在图8B中，负压力Fn从近端P施加到阀组件30上。由于磁性吸引力Fm是正压力Fp和存在、不存在施加的负压力Fn之间的平衡，因此当施加负压力Fn时，挡板36和浮子38都沿引导壁60选择性地向近端P移动，直到通孔62暴露，以打开阀30。阀30是打开的并且允许流体流动。朝向主体32的近端P有允许流体流出的出口孔64和排斥磁性元件46，其具有与在浮子38的下端部分上的磁性元件44的相同暴露磁极，能排斥浮子38以防止出口孔64的堵塞。一旦负压Fn被释放，比流体密度小且被磁性元件46排斥的浮子38向远端D移动，并使靠近轴环34的挡板36复位，从而磁性吸引力Fm使阀30返回到图8A所示的闭合位置。

图9A-B提供了电磁阀组件30的另一实施例，其中挡板36和浮子38是一体的。在图9A中，金属挡板36通过安装在轴环34的两个凹槽中的每一个内的磁性元件40(具体表现为磁性O形环50(参见图10A-B))的吸引力在其偏置位置保持闭合，抵住金属轴环34。轴环34和挡板36之间的磁性吸引力Fm足以克服向远端D施加的正压力Fp。在图9B中，负压力Fn从近端P施加到阀组件30上。由于磁性吸引力Fm是正压力Fp和存在、不存在施加的负压力Fn之间的平衡，因此当施加负压力Fn时，挡板36和浮子38都沿引导壁60选择性地向近端P移动，直到通孔62暴露，以打开阀30。阀30是打开的并且允许流体流动。朝向主体32的近端P有出口孔64，以允许流体流出。沿着引导壁设置有两个阻挡件66，其尺寸设置成防止浮子38与出口孔64相互干扰。一旦负压Fn被释放，比流体密度小的浮子38向远端D移动，并使靠近轴环34的挡板36复位，从而磁性吸引力Fm使阀30返回到图9A所示的闭合位置。

图10A-B提供了磁性O形环50的更详细的视图。图10A是示例性的O形环50的俯视图，图10B是对应的横截面图。在构造磁性O形环50时，具有开放内腔54的聚合物管52填充有一个或多个磁性颗粒56。磁性颗粒可以是毫米级尺寸、微米级尺寸或纳米级尺寸。在一些实施例中，磁性颗粒56是被研磨成合适尺寸的磁性材料，用于插入内腔54中。在其他实施例中，磁性颗粒56可以是在存在磁场的情况下能产生磁性的材料，其可以在构造之前或之后实施。美国专利9,390,846提供了可磁化纳米颗粒的示例，其内容通过引用整体并入本文。磁性颗粒56可以在液体溶液中保持在内腔中，从而形成“磁性流体”。在其他实施例中，磁性颗粒悬浮在聚合物溶液中，然后将聚合物溶液加入内腔54中，聚合物溶液聚合以使磁性颗粒56作为固体悬浮起来。通过诱导聚合形成聚合物本身在本领域中是公知的。