防滴漏的流体分配阀的制作方法

专利名称：防滴漏的流体分配阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及流体分配装置，尤其涉及坚固耐用、相对简单、成本低廉 且容易操作的分配阀，用于从流体源中分配出流体，这种分配阀被构造成 能降低残留流体在分配操作后汇集在阀上并最终从阀上滴落的趋势，并且 能将阀及待分配流体被污染的危险降低到最低程度。
背景技术：
美国专利US3,187,965、 US3,263,875、 US3，493,146、 US3，620,425、 US4,440,316、 US4,687,123、 US5,918,779、 US6，491，189和US6，742,680公
开了用于,人流体容器、系统或其它这类流体源中分配流体的分配阀。例如， 在消费者家用的、用于分配饮料或其它液体的装置中，可以采用这样的阀。 低成本、无故障以及可靠的阀动作是在这些应用场合中主要考虑的对象。 如果阀要作为一次性用品出售，则成本低廉尤其重要，因为例如此时的阀 是以装接在流体灌装容器上并且将在流体用完后随容器一起被丢弃的方 式提供的。
不幸的是，许多现用的分配阀机构无法提供确可避免液体汇集在其表 面的分配出口，由此导致液体在阀已关闭后不期望地从分配出口流出。例 如，在分配操作过程中，来自储存容器的流体一般接触分配阀上的分配出 口的内表面。该内表面可能倾向于在分配阀使用过程中汇集液体，结果， 在流体已分配、使用者已移开杯子、玻璃器皿或其它液体盛纳容器并且已 放开分配阀操作机构之后，内表面上的汇集液体残留了下来。因此，不是 所有液体都^皮收集在盛纳器皿中，而是一部分的液体积聚在这样的内表面 上并且可能会在分配操作后从内表面上滴落。
此外，很多目前采用的分配阀促成在分配出口中及分配出口的周围形 成不卫生的环境。这可能要归咎于分配出口的构造，其容许分配出口和使 用者之间或者和使用者所用的盛纳器亚之间的直接4妄触。这种与分配出口 的直接接触造成各种细菌、病原体等可能传播至分配出口的表面。许多这 样的病原体及类似物是不容易用肉眼观察发现的并且可能逃过了分配出 口的清洁作业。这会导致这种不希望有的有机体进一步进入分配阀中，又进入装有分配阀的容器内以及污染到容器内的液体。
在布尔盖特的美国专利US3,187,965中示出一种用于牛奶容器的分配 阀，其具有基本成一个整体的阀体，阀体的一端与牛奶容器相连接。在阀 体内部形成有L形通道，通道的一端界定出与牛奶容器相连通的入口，通 道的另一端界定出分配出口 ，用于在用操作按钮打开阀时将牛奶分配到容 器外。分配出口完全暴露在外界环境里，因而促成与潜在受污染的表面的 接触，而且没有采取任何措施来防止残留的未分配流体汇集在分配出口内 和/或从分配出口滴落。
如罗夫道尔的美国专利US3,263,875所示的另 一种阀具有类似构造的 分配出口和操作按钮，但其也缺乏任何用于防止残留的未分配流体汇集在 分配出口内和/或/人分配出口滴落的措施，并且其分配出口完全暴露在外界 环境中，因而会造成与潜在受污染的表面的接触。
同样，人们已经在商业活动中尝试提供低成本的、与一次性容器连用 的分配阀，但这样的努力只获得了有限的成功。例如，沃丁顿和杜瓦尔有 限公司提出一种与一次性容器(例如酒箱、水瓶以及洗涤液容器)连用的按 压龙头，其才莫型i殳计号为COM 4452和COM 4458,这两种型号的i妄压龙 头提供了可被按下的操作按钮，其与阀盖操作连接，用于使阀盖离开阀座 并由此通过分配出口分配出流体。与以上所举的例子一样，此分配出口完 全暴露于外界环境，因此促成与潜在受污染的表面接触，而且没有采取任 何措施来防止残留的未分配流体汇集在分配出口内和/或从分配出口滴落。
相似地，杰佛逊.斯莫非集团公司提出一种类似的、与一次性容器连用 的龙头，其型号为VITOP。杰佛逊.斯莫非集团公司的龙头结构也被设计 成使分配出口完全暴露于外界环境，因此促成与潜在受污染的表面接触， 而且没有采取任^f可4晉施来防止残留的未分配流体汇集在分配出口内和/或 从分配出口滴落。
此外，这样的阀结构被设计成在使用后未分配流体将留在阀内，在阀 座的后面并占据阀体的大部分，而且使未分配流体远离装接有此阀的容器 (同样远离储藏这类容器的任何冷冻环境)。这增大了在每次使用后如此大 量地残留在阀体内的流体发生变质的风险。另外，这种阀结构缺乏用于经 受许多流体分配应用场合所要求的高强度消毒程序的结构完整性，其中包 括暴露于高达5.0MRAD辐射量下的照射、高温水蒸汽和化学消毒程序。阀，但仍无法满足人们对具有分配出口的一次性阀的需求，该一次性阀要 能降低残留流体汇集在分配出口内和从分配出口滴落的趋势，同时能保留 容易制造的简单构造，并且该一次性阀能显示出倾向于防止潜在污染性外 表面同分配出口表面相接触，或至少尽量降低上述接触的风险。同样，仍 然未满足人们对防滴漏阀的需求，与现有技术中已知的阀相比，上述防滴 漏阀更易于使用并且不需要使用者费力地保持岡的开启。弹簧或其它弹性 件保持阀处于关闭位置的趋势应在阔处于关闭位置时提供用于保证阀密 封无泄漏安置所需的力，这使得问题变得复杂。同样，仍然未能满足人们 对以下一次性阀的要求，该一次性阀应足够坚固耐用，以便能经受住高强 度消毒作业，并且该一次性阀应减少在流体容器的内外之间经阀所传递的 热，而且它没有在分配周期之间在指定的储存容器之外截留大量流体。
人们还需要一种阀，该阀在制造过程中能适于对一组特殊情况提供所 期望的流体流速，例如具有不同黏度的液体和液体压力或可一皮用于迫使液 体流经阀体的"压头"。阀以所期望的速率分配浓稠的高教度流体如冷枫 糖浆或浓缩橙汁，该阀会在相同压力下以高得多的速率分配低黏度流体如 水或酒。因此，人们希望有一种阀，它能用常规制造技术如注射成型方法 按照系列设计配置来制造，其具有不同的流体流动阻力，以保证这些不同 的条件。人们尤其希望有一种阀，它能按照这些不同的设计配置来制造， 而为此只需要对模具和其它用来制作阀的工具做出微小改动。

发明内容
因此，本发明的目的是提供一种避免现有技术不足的流体分配阀。
因而，本发明提供一种防滴漏的流体分配阀，它包括液体蓄积性能得 以降低的排出机构。另外，防滴漏分配阀的排出机构提供一个外壳，该外 壳有助于避免使用者和/或容器直接接触分配出口 。
本发明的另一个目的是提供一种流体分配岡，它是防滴漏的并且可避 免液体不期望地在装有该阀的储液容器外的汇集。
本发明的又一个目的是提供一种流体分配阀，它有助于避免污染物接 触和/或占据分配出口 、分配阀的其它内表面和/或储液容器。
本文公开一种防滴漏的流体分配阀，它保证使用便捷性，这是因为只 需要对阀操作机构施加最小的力就能将阀保持在打开位置，而且它提供简 单的、符合人机工程学的设计并且提供能分配多种产品的强化功能性。关于一个特别优选的实施例的第一方面，分配阀包括排出机构，此排 出机构具有减弱或消除残余流体在排出或分配操作后滞留在排出机构上 的倾向的性能。此排出机构还提供一个外壳，其有助于避免使用者、盛纳 器皿和/或其它潜在污染表面直接接触排出机构的分配出口 。
关于一个特别优选的实施例的另 一方面，阀体和操作机构由聚丙烯共
聚物制成，其平均壁厚约为0.06英寸，而阀密封由热塑性橡胶制成，其平 均厚度约为0.03英寸。这样的尺寸特征和材料允许防滴漏分配阀能经受住 如美国食品和药物管理局(FDA)所提出的、最高等级的无菌消毒工艺并且 能按照美国国家卫生基金会(NSF)指南中的规定保持产品的无菌状态。确 切地说，此分配装置能在消毒作业中经受住最大辐照剂量为5.0 MRAD(50kGy)的伽玛辐射或钴辐射。此分配装置能经受住灌装过程所需的 化学灭菌作业和同水蒸汽相关的高温。此分配装置能经受住这些组合消毒 作业，而阔的结构或才喿作不会退化。因此，本发明的阀可被用于分配多种 产品，^yv无菌产品如奶制品、100%果汁和大豆制品到商用消毒产品如4呆鲜 果汁和咖啡产品，以及未消毒的流体如化学溶剂。
为了容许用最小的力将阀保持在打开位置，在阔体的操作端设有具有 非线性弹力特性的阀操作机构，该操作机构与柱塞操作连接，在柱塞的另 一端上安装有弹性的阀密封。在操作端和阀密封之间设有中间的分配出 口，当阀处于打开位置时，这样的分配出口处于同装有该阀的流体容器的 流体连通之中。在阔密封和分配腔之间安置有阀口壁，其4是供多个阀口， 用于在阀处于打开位置时控制流体流经阀体。如此布置阀和阀口壁，当阀 被安装在流体容器上时，在被隔断的容器外的阀结构实际上将不会截留液 体，因而防止了在每次分配周期后留在阀内的一定量的液体发生变质。设 有按钮，用于操作防滴漏分配阀，按钮暴露在装有防滴漏分配阀的流体容 器外。在本发明的一个实施例中，按钮同心安装在可分离的圓圈中。在初 次使用防滴漏分配阀时，使用者按下按钮，从按钮上除去该圆圏，因此显 示出阀已被开启，从而提供一种显启操作机构。阀可以制成有各种各样的 阀口形状，以保i正具有不同黏度的流体的分配。
这样的阀还优选被设计成能经受住消毒作业，包括辐射剂量达到5.0 MRAD的辐射、高温水蒸汽和化学消毒作业，而阀结构的完整性或者操作 不会被削弱，因此该阀可被用于分配各种各样的产品，从无菌产品(没有微 生物的产品)到未消毒的产品。本发明的防滴漏分配阀的筒单性和功能性使其能用多腔工具来制造 和自动组装，这又降低了制造成本并且为市场提供了 一种低成本的分配方 法。这种设计的简单性和功能性还使流体分配装置在制造过程中易于定 制，以适应各种各样的分配包装如软盒、软袋或半刚性的塑料容器。本发 明的防滴漏分配阀还被设计成易于适应全球范围内各式各样的灌装机械 和灌装条件。


结合以下对附图所示的本发明实施例的描述，人们将更详细地考察本
发明的上述和其它的特征、方面以及优点，其中
图1为表示根据本发明的示范实施例的防滴漏分配阀的示意图2为表示图1所示防滴漏分配阀的操作端的俯视图3为表示图1所示防滴漏分配岡的外壳和分配出口的透视剖面图4为表示图1所示防滴漏分配阀的局部剖开的》文大图5为表示图1所示防滴漏分配阀的横截面图6为表示与图1所示防滴漏分配阀连用的操作机构的侧横截面图7为表示图4至图6所示阀密封的正面视图7a为沿图7的线A-A截取的阀密封的剖视图8a为表示在根据本发明的示范实施例的防滴漏分配阀的操作过程 中作用的某些力的曲线图8b为表示在根据本发明的另一个实施例的防滴漏分配阀的操作过 程中作用的某些力的曲线图。
图9为表示根据本发明的另一个实施例的阀体的视图。
具体实施例方式
参见附图，图1表示根据本发明的一个实施例的防滴漏分配阀12。如 以下将详加说明的那样，防滴漏分配阀12被构造成用于安装在流体容器 (未示出)上，该流体容器可以是刚性容器(例如热水瓶或塑料瓶)、软袋或软 盒，或是任何其它的流体容器。防滴漏分配阀12可以被安放在流体容器 上，允许在重力流作用下分配出流体，或者允许在流体源处于由除重力外 的源头所产生的压头的作用下时分配出流体。
如图1至图7所示，防滴漏分配阀12具有大体呈管状的阀体13，该阀体具有外壁13a和内壁13b。该阀体具有内端或者说入口端7、以及对 置的外端或者说操作端9,并且阀体的轴向在这两端之间延伸。尽管阀体 13以大体呈圓柱管的形式被示出，但阀体也可以是圆形、方形、八角形或 其它形状的，其适用于将采用防滴漏分配阀12的应用场合。或者，只有 阀体13的一部分可具有这样的替代形状，而阀体的其余部分仍保持大体 为圓柱形的形状。例如，入口端7可以是椭圆形结构，阀体在此净皮装到流 体容器上，而阀体的其余部分可保持大体为圆柱形的结构。阀体13具有 用于将阀体13连接到用于待分配流体的容器或其它流体源的连接结构14， 以使形成在岡体13内的入口 15与待分配流体相连通。如图所示的这种特 殊的连接结构14包括环绕入口端附近的阀体外表面的多个肋。这些肋被 布置成在阀体的外表面和设置在容器内的出口的内表面之间形成不漏流 的压装配合连接。除肋之外或者代替肋，还可以使用其它适合的连接密封 结构。例如，阀体13可以配设有能与容器结构紧密配合的螺紋或卡口式 锁定结构。另外，可在容器或阀体上设置辅助密封件，例如弹性O形密封 圏或其它垫圈，用于阀体和容器之间的接合。
在一个优选实施例中，用于防滴漏分配阀12的排出机构包括至少部 分包围分配出口 120的外壳100。在一个优选实施例中，在入口端7和操 作端9之间的位置上，外壳100和分配出口 120同阀体13连成一体，或 是整体形成于阀体13内。应该理解，外壳100可以通过使用各种不同的 连接机构如螺紋连接、挤压锁紧连接、速动卡扣连接、摩擦配合连接等与 阀体13相连。当阀体13与容器相接时，外壳100和分配出口 120安置在 此容器或其它流体源的外面。外壳100和分配出口 120大致呈短管件的形 状，其沿垂直于阀体轴向的方向延伸。分配出口 120提供了外部环境同阀 体13内部的连通。
分配出口 120被构造成便于阻止/人分配出口 120分配出的流体接触和 /或汇集于外壳100的内表面。确切地说，分配出口 120包括外壁126，该 外壁形成从阀体13外壁13a延伸出的伸出表面，用于引导所有流体流经 出口通道134。流经出口通道134的流体可沿分配出口 120的内壁流动， 但当流体到达分配出口 120的外边缘时，流体无路可走，只能留在分配出 口 120的边缘，或是从阀上滴落到要盛纳分配出的流体的容器中。分配出 口 120的外壁126/人外壁13a起延伸，从而在分配出口 120的开口面和外 壳100的内后壁(由阀体外壁13a形成)之间形成远侧间隔。如图4和图5所示，分配出口 120的外壁126结束于弧形的正面136,其实际上在外边 缘136的中心部产生凸出部138。为了促成防滴漏的特点，凸出部138应 该尽量薄(符合好的模制成型做法)并且应当从阀体13外壁13a起向外延伸 一段至少是凸出部138的厚度的3倍的距离，优选从外壁13a起向外延伸 一段大于凸出部138的厚度的3倍的距离。凸出部138的末端和阀体的外 壁13a之间的远侧间隔可阻止乂人分配出口 120分配出的流体接触到外壳 100的内表面，因为流体自身不能掉转180度，而180度掉转对流至外壳 100的内表面来说是必不可少的。通过这种方式，残留的未分配流体不能 汇集在外壳IOO的内表面上，并且不能随后在不期望的时刻从内表面上滴 落。因此，即使不能完全避免，也能尽量减少外壳IOO的内表面被污染(和 在那些表面上形成生物污染物会孳生的地点)。
因此，分配出口 120被构造成能基本上防止流体在分配操作后汇集且 滞留于分配出口的内表面。确切地说，外壁126从阔体13起向外延伸并 结束于外边缘136,此外边缘界定出大体呈椭圆形的开口。经过外边缘136 的周向边提供一个基本上倒成圓形/弧形的边沿，此边沿经过凸出部138 的顶面、底面及侧面。在一个优选实施例中，外边缘136的形状大体呈半 圆柱形。或者，外边缘136的形状可以大体为倒圓形状，采用变角度倾斜 侧边。
凸出部138优选大致位于一个曲面内，该曲面具有以阀体13的中心 轴线为中心的均匀一致的曲率半径。凸出部138的侧部141因此朝向外边 缘136的中心部弯曲，又引导才妄触分配出口 120的内表面的^f壬何流体朝向 此单独位置，尽量减小任何残留流体滞留于分配出口 120的内表面的趋势， 分配出口 120的内表面界定出口通道134,该出口通道布支定为带有弧形端 的类椭圆形状。
外壳100包括外壁102和内壁104并且具有外壳顶面106、外壳底面 108、外壳右侧面110以及外壳左侧面112。在本实施例中，外壳顶面106、 外壳右侧面110和外壳左侧面112连成一体并被设计成大体为圓柱面形 状。外壳底面108也与外壳右侧面IIO和外壳左侧面112—体连接，但形 成基本上平坦的表面。在不超出本发明的范围和精神的前提下，也可以为 外壳IOO采用其它形状，例如可以呈正方形、长方形、其它多边形的形状， 或呈圆柱形、卵形、椭圆形以及本领域普通技术人员可想到的其它形状。
在外壳100的、与阀体103外壁13a相连的那端相反的一端上形成有外边缘116,此外边缘优选提供大体倒成圆形/弧形的边沿，此边沿经过在 外壁102和内壁104之间的顶面、底面、右侧面以及左侧面。
外壳IOO还包括外壳通道114,其纟是供经过外壳100的内表面的开i文 通路。外壳内壁104界定出外壳通道114的侧面。在一个优选实施例中， 外壳通道114界定出穿过环绕分配出口 120的外壳100的开放通路。与外 壳100相似，外壳通道114沿与阀体13的轴向相垂直的方向延伸。
外壳100从阀体13外壁13a伸出的长度可以更方便使用者靠近外壳 100地放置容器以盛纳流体。另外，外壳通道114的尺寸可促成防滴漏分 配阀12和不同尺寸的容器如杯子、水瓶等连用。例如，外壳100的大体 呈圆柱体形的形状可以允许其插入水瓶的瓶口内。这可促成在防滴漏分配 阀12的操作过程中的"损失"液体量或溢流量的减少。
另外，外壳IOO被构造成能降低分配出口 120及或许在装接有防滴漏 分配阀12的容器内的流体^皮污染的风险。例如，在外壳IOO的外边缘116 和分配出口 120的外边缘136之间留有足够大的距离，用于降低外壳IOO 外边缘116上的污染物移向或流向分配出口 120的外边缘136的风险。因 此，外壳IOO提供了通过其空间结构防止分配出口 120被污染的保护措施。
在操作中，如果使用者操作阀来分配容器中的液体，则液体以能充分 防止液体接触外壳100内壁104的方式经分配出口 120的出口通道134被 排出。因此，虽然外壳IOO可通过指示使用者在分配过程中在何处放置用 于盛纳液体的容器来提高防滴漏分配阀12的有效使用，但外壳没有直接 参与液体分配。这可能在外壳100内壁104上促生一种能保持基本没有污 染物的环境，和/或如前所述，有助于避免污染物进入分配出口 120和出口 通道134之上或之内。
为外壳100和分配出口 120设定的壁厚可以变化，以适应要通过与装 有液体/材料的容器相连的防滴漏分配阀12来分配的各种不同流体和/或材 料的需要，只要其结构可保持足够完整，以经受上述的消毒和辐射作业。 在一个优选实施例中，外壳100和分配出口 120的壁厚约为0.06英寸。该 壁厚有助于提高防滴漏分配阀12操作和清洁的简易程度以及在保持其功 能性的同时加强阀经受消毒作业的能力。
尤其是如图3和图4所示，阀口壁17在入口 15和分配出口 120之间 横贯阀体13内部。阀口壁17界定出一组孔或阀口 17a、以及环绕阀口 17a 且朝向入口 15的阀座18。阀口壁17还限定出靠近阀体13中心轴线的柱塞导向开口 17b。最好参见图4,柱塞导向支撑壁5 4黄贯阀体13，刚好在 分配出口 120之外，从而使柱塞导向支撑壁5位于出口通道134和阀体才喿 作端之间。管状柱塞导向机构20从柱塞导向支撑壁5起向外延伸，伸向 阀体13操作端9。柱塞导向机构20与阀口壁17上的柱塞导向开口 17b相 对准。阀体13还可以具有在操作端9从阀体13的其余部分起向外伸出的 一对握持翼30和31。握持翼30和31沿基本垂直于阀体轴向且平行于分 配出口 120方向的方向延伸。阀体13理想地由与待分配流体相容的聚合 材料制成，如像聚丙烯或其它聚烯烃这样的热塑塑料。在一个优选实施例 中，阀体13由聚丙烯共聚物制成。
柱塞21可滑动地安装在柱塞导向机构20内。柱塞21理想地由聚丙 烯或其它塑料材料制成。在一个优选实施例中，柱塞21同样由聚丙烯共 聚物制成。柱塞21具有内端22,其穿过柱塞导向支撑壁5、分配出口 120 以及阀口壁17的柱塞导向开口 17b，伸入入口 15。
参见图6、图7和图7a，成扁锥形件形状的弹性的阀密封19被固定 连接到柱塞的内端22上，例如借助连接件22a,由于用于制作阀密封19 和柱塞21的材料的弹性本质，该连接件能通过压装配合与阀密封19上的 定径开口 19a相接合。阀密封19实质上可由任何不会与待分配流体发生 反应的或不会污染流体的弹性材料制成，上述弹性材料在使用时所遇到的 情况下不会熔化或降解。例如，热塑塑料或热固性弹性体或其它弹性材料 可被用于典型的饮料分配应用中，其肖氏硬度A通常在大约30至80的范 围内，肖氏石更度A优选在大约50至80的范围内。在一个优选实施例中， 阀密封19由热塑性橡胶制成。当阀处于如图4所示的闭合位置时，阀密 封19的周缘覆盖阀座18并密封该阀座。
阀密封的厚度将取决于材料和操作条件。仅举例来说，在依靠重力(如 在每平方英寸0.5至1磅压力数量级)分配^:料的岡中，阀密封的直径约为 l英寸，厚度约为0.020至0.040英寸，在阀密封的周缘处的厚度最好约为 0.032英寸。
圓柱形的止挡28和操作机构24在柱塞21的远离其内端22的外端23 处与柱塞21 —体制成。操作机构24具有圓顶形弹性部25,其大小要使圓 顶形弹性部的周缘26能通过凸缘或槽27被安装或保持无法退开，该凸缘 或槽设置在阀体13的内壁13b上，刚好在阀体13的操作端的内侧。操作 机构的尺寸被选择成能提供如下所述的所期望的弹性作用和力/偏移特性。在一个示范实施例中，柱塞21、止挡28和操作机构24包括弹性部25在 内都作为一个单元，由聚碳酸脂或类似材料模制而成。弹性部25大体成 圆锥形，其直径约为l英寸，夹角约为160°。就是说，锥形弹性部的壁与 垂直于柱塞轴向的平面之间的夹角A为10°(图6)。弹性部25在其周边处 的厚度约为0.012英寸，在其与止挡28相接处的厚度约为0.018英寸。止 挡28的直径约为0.292英寸。因此，锥形弹性部的轴向长度x和弹性部的 平均厚度之比约为4:1。
止挡28和由柱塞导向机构20的外端部形成的挡肩19协同作用。因 此，柱塞21的、当在才喿作机构24处对柱塞21施力时可移动的距离将由 同挡肩29发生接触前的、止挡28所移动的距离来决定。
优选设置定位凸缘14a，其就在连接结构14的上方外接于阀体。当防 滴漏分配阀12被安装在流体容器上时，定位凸缘14a抵接容器的外壁。 当阀处于闭合位置(落座在阀口壁上)时，阀密封在轴向上离定位凸缘14a 较近，优选不超过约0.25英寸，用于将在流体容器外的阀部中盛纳的流体 量限制为在定位环14a和阀密封之间的阀入口端中的流体量。通过限制可 能在分配循环后容纳在阀结构内的流体量，在分配周期后保持在阀内的定 量流体遇到温度波动的风险降低了 ，这又降低了在下个分配周期开始时分 配出定量的变质液体的风险。
在操作中，分配阀12优选安装在流体容器(未示出)上。分配出口优选 在容器外朝下，不过手指握持翼30和31沿水平方向延伸。分配阀通常保 持在如图4所示的全闭状态。在全闭位置上，操作机构24的弹性向外推 柱塞21，朝向外壳的操作端9，并保持阀密封19与阀座19相贴合，从而 阀密封19阻止从入口 15到阀口 17a和分配出口 120的流动。在此情况下， 容器内的液压试图将阀密封19压靠在阀座18上，从而更紧地关闭了阀。 直接围绕阀口 17a的阀口壁17的那些部分17c支撑着阀密封，防止阀密 封弯扭入出口通道134。这有助于保证密封在施加很高流体压力的情况下 不会发生破裂，这种很高的流体压力例如可能在容器晃动或跌落时发生。 阀口壁17还为柱塞21提供额外的导向作用，这方便了柱塞的滑行运动， 减小了柱塞被束绰住的任何趋势，保持阀密封19与阀座18同心。
在图4所示的本发明的一个实施例中，才是供一个独立的按钮60，用于 借助使用者手动接触来操作防滴漏分配阀12。按钮60优选制成圆盘状， 其具有大体平坦的顶面61以及在与顶面61相对的一侧的底面62。接合销63向下延伸并布置在底面62的中心。在图5所示的本发明的一个实施例 中，操作机构24的圆顶形弹性部25具有中心开口 64,该中心开口的尺寸 被选定为能容纳接合销63并通过摩擦配合将该接合销保持就位。因此， 向下按压按钮60并将其按入管状阀体13内同样引起柱塞21和阀密封19 在与阀体中心轴线相对准且横向于阀口壁17的开启方向上移动。接合销 63优选配设有环绕4姿合销63地布置在接合销63与底面62相接处附近的 周向环63a。周向环63a界定出与底面62大体平行的凸缘63b。当被插入 操作机构24中时，接合销63因而被紧装在操作机构24的中心开口 64里， 而凸缘63齐平抵靠在操作机构24的顶面上。因此，当按下按钮60时， 仅凸缘63b接触到操作机构24,因此保证圆顶形弹性部在按钮被操作时不 会变形或失去其弹性特性。
在本发明的一个替换实施例中，按钮还包括外接于按钮60的可分离 的显启指示环70。显启指示环70由外竖直壁71、顶壁72以及内竖直壁 73界定。外竖直壁71的厚度71a能使外竖直壁71的底部限定出 一个平面， 该平面的大小能使该平面落座在环绕操作机构24的管状阀体13的操作端 9上。内竖直壁73配设有多个朝向显启指示环7的内表面延伸的桥点74, 每个桥点74在其下端具有狭窄的末端部75,末端部75被连接到按钮60 的上外边缘。这些桥点74优选被构造成能将按4丑60基本上定位在由顶壁 7 2的最高高度所限定的平面的下方，从而当按钮6 0与防滴漏分配阀12内 的操作机构24组装在一起时，操作端9的最外侧点是顶壁72。于是，通 过使按钮60陷入防滴漏分配阀12的结构内并且低于顶壁72，可以防止无 意中或意外的阀操作(因碰到表面等)。
在使用中，新的防滴漏分配阀12被安置在未用过的容器上，此时， 按钮60以显启指示环70完整无损的方式^皮安装在操作机构24内。在通 过按下按钮60初次操作阀时，阀体13的上边缘阻止显启指示环70移动， 结果，按钮60进入阀体13内导致显启指示环70与按钮60分离，并从防 滴漏分配阀12上掉下来。因此，依据显启指示环70是否还在按钮60上， 使用者可以容易地看到阀12是否早先被操作过。
使用者可以如此打开阀，用他或她的手指抓住手指握持翼30和31， 用其拇指压住4姿4丑61的中心部，从而在与阀体中心轴线相对准且横向于 阀口壁17的打开方向上有意识地移动才喿作机构24、柱塞21和阀密封19。 这样的移动使柱塞和阀密封从常闭位置来到打开位置，在打开位置上，柱塞上的止挡28与阀体的柱塞孔上的挡壁29相接。在打开位置，阀密封远 离阀口壁17并且远离阀座18,因而阀密封不封闭阀口 17a，进而流体可 以/人容器IO流出至出口通道134。
因为手指握持件30和31大致在分配出口 120的横向上延伸并在分配 阀被使用时大致水平延伸，所以使用者的手指将靠置在分配出口 120的下 端上，远离从出口排出的流体。因此，如果正在分配的是热流体，将不会 伤害到使用者。
当使用者向内压迫柱塞21至打开位置时，弹性部25发生变形。随着 柱塞的移动，弹性部25所施加的闭合力或向外力可能会增大。然而，闭 合力没有随着朝向打开位置的内移而线性增加。如图8a中的曲线图所示， 如上所述的阀闭合力曲线46a随着离开闭合位置40a的打开位移而先增 大，但接着，单位打开位移的闭合力增幅减小，直至柱塞和阀密封到达在 中间位置42a的最大闭合力点，在此中间位置，向外力或闭合力开始随打 开位移的增大而减小。分配阀优选在中间位置42a上显示出2到2.5磅的 最大闭合力。随后，弹性部25所施加的向外力或闭合力随着进一步的打 开移动而进一步减小。不过，柱塞21到达全开位置44a，在这里，止挡 28碰到挡壁29(图5)并在向外力或闭合力减小到零之前锁止打开移动。在 全开位置44a上，阀优选需要仅为0.75磅的保持力。换句话说，为了移动 柱塞21，圆顶形或圆锥形的弹性部25提供非线性弹力特性，其具有上升 力和下降力的要求条件。由止挡28和挡壁29设定的移动距离是如此选择
的，全开位置能位于特性曲线的下降力区段里，打开力小于在移动过程中 达到的最大值。在上述的示范实施例中，从全闭位置到全开位置的整个移 动距离为约0.25英寸到0.075英寸。
在力曲线47a所示的第一替换实施例中，使弹性部25具有约为0.02 英寸的最大平均厚度，这又要求在中间位置42a'具有约为3至3.5磅的更 大闭合力，随后显示出下降的闭合力，直至用于保持阀处于打开位置的约 为0.75磅的最小值。事实证明，这种增大的中间闭合力在从全开位置释放 阀时提供了更大的速动闭合效果，因此降低了无意识操作阀的风险。
在由图8b的力曲线图46b所示的第二替换实施例中，弹性部25例如 由聚乙烯对苯二曱酸酯(PET)制成并且如上所述地具有0.015英寸的平均 厚度。弹性部25的这种结构需要在中间位置42b处有更大的平均闭合力， 约为4至4.5磅，随后显示出下降的闭合力，直至又达到约为0.75磅的最小值，用于将阀保持在打开位置。
另外，在图8b的力曲线47b所示的第三替换实施例中，弹性部25也 由PET制成并且具有0.02英寸的平均厚度，但在中间位置42b'处需要有 更大的平均闭合力，约为5至5.5磅，随后显示出下降的闭合力，直至又 达到约为0.75磅的最小值，用于将该阀保持在打开位置。
因此，通过使用操作机构24的替代的聚合物和厚度，力-位移曲线可 以按照如图8a和图8b所示的不同力曲线加以修改，从而在从全闭位置40 到全开位置44的内移过程中，中间位置42表现出较大的闭合力，于是增 强了在放开阀操作机构时的速动闭合效果。
另外，通过如上所述地构成阀的各元件，即由聚丙烯共聚物制成最小 平均壁厚约为0.06英寸的阀体，由热塑性橡胶制成平均厚度约为0.03英 寸的阀密封，阀结构可以经受住将阀用于食品应用时所必需的高强度消毒 作业，其中包括用高达5.0MRAD的辐射量照射阀结构，以及使阀结构承 受高温蒸汽和化学消毒作业，而不会引起阀结构变脆或者造成阀结构的完 整性和操作受到其它危害。
非线性弹力特性具有几个显著优点。它能在全闭位置上提供相当大的 闭合力，因此提供了有效的密封，而在全开位置上的保持力小。当液体正 流动时，使用者只用中等力就能将阀保持在打开状态。在从闭合位置移到 打开位置的过程中，只是暂时遇到最大操作力，没有引起疲劳的趋势。相 反，在具有传统的线性弹力的阀中，在全开位置上遇到了最大闭合力，结 果，在液体正流动时，使用者必须始终抵抗住这样大的力。另外，非线性 弹性作用提供了令人舒适的"感觉"或触感反馈，这使使用者确定阀是打 开的，即便使用者无法看到流动或者没有看着流动。
在打开位置的阀12的流体流动阻力主要由阀口 17a的流动阻力来控 制。因此，通过选择阀口的数量和大小，能选择阀的流体流动阻力以适应 应用场合。阀口 17a的数量和大小可以仅通过略微改变注射成型装置(例如 改变在这种模具结构中的可动销的位置)就能改变。这允许制造者以最低工 具加工成本就能将阀用于几乎所有的应用场合。阀口 17a不一定是圆形的， 可以借助适合的可换的注射成型组件来制成其它形状，包括部分换绕岡体 中心且部分环绕柱塞导向开口 17b'的弧形阀口 17a'(图9)。
由于如上所述的防滴漏分配阀12只是通过传统的筒单模制技术用少 量零件制成的，因此这种阀的操作比较简单并且制造成本低廉。阀本身是可靠的并且在制造过程中不需要超高的精度。
对弹簧设计领域的技术人员来说，将会很容易地想到弹性部25可以 布置在柱塞的外露端或操作端，从而弹性部作为按钮的一部分动作并且封 闭外壳操作端。然而，这些并不是必需的，弹性部可以布置在阀体内，在 使用者不可接触到的位置上，如以上详细所述，通过借助按钮60。另外， 尽管将弹性部与柱塞一体构成是非常有利的，但这也不是必需的。
权利要求
1. 一种流体分配阀，包括具有入口和分配出口的阀体，所述分配出口还包括在其一端界定出开口面且在另一端连接到所述阀体上的壁，所述开口面具有以穿过所述阀体的纵轴线为中心的曲率半径；以及外壳，所述外壳具有在其一端界定出开口面且在其另一端连接到所述阀体上的壁，所述外壳环绕所述分配出口延伸，所述外壳的开口面如此定位，所述外壳的开口面与所述纵轴线之间的距离大于所述分配出口的开口面与所述纵轴线之间的距离。
2. 根据权利要求1所述的流体分配阀，其特征在于，还包括 阀口，其位于所述入口和所述分配出口之间；弹性的阀密封，其可从所述阀密封堵住所述阀口的闭合位置移动到所 述阀密封未堵住所述阀口的打开位置；以及弹性的操作机构，其可操作地连接所述弹性的阀密封且可操作地接合 所述阀体，从而所述弹性的操作机构对所述弹性的阀密封施加闭合力，将 所述弹性的阀密封偏压向所述闭合位置，所述弹性的操作机构表现出在所 述闭合力和所述弹性的阀密封离开所述闭合位置的位移之间的非线性关 系。
3. 根据权利要求2所述的流体分配阀，其特征在于，所述弹性的操作 机构被配置成使所述非线性关系造成所述闭合力在所述弹性的阀密封从 所述打开位置和所述闭合位置之间的中间位置移向所述打开位置时减小。
4. 根据权利要求2所述的流体分配阀，其特征在于，还包括可往复移 动地安装在所述阀体内的柱塞，所述柱塞具有外端和内端，所述外端与所 述弹性的操作机构相连，所述内端与所述弹性的阀密封相连。
5. 根据权利要求2所述的流体分配阀，其特征在于，还包括用于在所 述柱塞和所述弹性的阀密封到达打开位置时锁止所述柱塞和所述弹性的阀密封的打开运动的^4勾。
6. 根据权利要求2所述的流体分配阀，其特征在于，还包括在所述柱 塞上的止挡和在所述阀体上的止挡，当所述柱塞和所述弹性的阀密封到达 打开位置时，所述止挡相互接合，用于锁止所述柱塞和所述弹性的阀密封 的打开运动。
7. 根据权利要求2所述的流体分配阀，其特征在于，所述柱塞的外端是外露的，以便使用者手动接触来打开所述分配阀，所述该弹性的操作机 构至少形成一个用于使用者手动接触的按钮的 一部分。
8. 根据权利要求7所述的流体分配阀，其特征在于，所述阀体具有远 离所述入口的操作端、和在所述操作端上的操作机构开口，所述按钮基本 上堵住所述操作机构开口 。
9. 根据^l利要求2所述的流体分配阀，其特征在于，还包括外露以便 使用者手动接触以打开所述分配阀的按钮，所述按钮由所述弹性的操作机 构摩擦保持。
10. 根据权利要求9所述的流体分配阀，其特征在于，所述按钮还包 括具有顶面和底面的大体平坦的圓盘、从所述底面向外伸出的接合销、以 及在所述底面的一部分的附近环绕所述接合销的环，所述环界定出大体平 行于所述底面的凸缘。
11. 根据权利要求IO所述的流体分配阀，其特征在于，所述销被摩擦 保持在所述弹性的操作机构的顶面上的开口内，所述凸缘在所述开口的附 近抵接所述弹性的操作机构的顶面。
12. 根据权利要求9所述的流体分配阀，其特征在于，所述按钮还包 括外接所述按钮的且可分离地与所述按钮相连的显启指示环。
13. 根据权利要求12所述的流体分配阀，其特征在于，所述显启指示 环包括外竖直壁、顶壁、底壁和内竖直壁、以及设置在所述内竖直壁上的 多个桥点，所述桥点具有可分离地保持所述按钮的弱化部分。
14. 根据权利要求13所述的流体分配阀，其特征在于，所述多个桥点 可分离地将所述按钮的顶面保持在一个低于所述显启指示环的顶壁的竖 直位置上。
15. 根据权利要求2所述的流体分配阀，其特征在于，所述的阀体、 阀口壁、弹性的阀密封以及弹性的操作机构均由使它们能经受住辐射量至 少为5.0MRAD伽玛辐射和钴辐射的材:扦制成。
16. 根据权利要求1所述的流体分配阀，其特征在于，所述外壳和所 述分配出口与所述阀体一体相互连接。
17. 根据权利要求1所述的流体分配阀，其特征在于，所述分配出口 的开口面形成具有最小厚度的伸出表面。
18. 根据权利要求17所述的流体分配岡，其特征在于，所述伸出表面 从所述阀体的壁向外延伸一段至少是所述伸出表面的厚度的三倍的距离。
19. 根据权利要求1所述的流体分配阀，其特征在于，所述分配出口形成流体排出通道，所述外壳形成一跳至少部分环绕所述流体排出通道的通道。
20. 根据权利要求19所述的流体分配阀，其特征在于，在所述流体排 出通道的外边缘和所述外壳的通道的外边缘之间设有足够大的间隔，用于 防止流经过所述阀的流体接触所述外壳的通道。
21. —种流体分配阀，包括 阀体，包括a. 具有刚性的外壁的第一细长通道，所述外壁界定从流体入口端延 伸至操作端的大体呈环形的通道；b. 位于所述入口端和所述操作端之间的流体分配出口 ，所述分配出 口还包括在其一端界定开口面且其另一端与所述阀体相连的壁，所述开口 面具有以穿过所述阀体的纵轴线为中心的曲率半径；以及c. 至少部分环绕所述分配出口的外壳，所述外壳还包括在其一端界 定开口面且在其另一端与所述阀体相连的壁，所述外壳的开口面如此定 位，所述外壳的开口面与所述纵轴线之间的距离大于所述分配出口的开口 面与所述纵轴线之间的距离；阀口壁，其位于所述入口端和所述分配出口之间并界定阀口 ； 弹性的阀密封，其可从所述阀密封堵住所述阀口的闭合位置移动到所 述阀密封未堵住所述阀口的打开位置；以及弹性的操作机构，其可操作地连接所述弹性的阀密封且可操作地接合 所述阀体，从而所述弹性的操作机构对所述弹性的阀密封施加闭合力，将 所述弹性的阀密封偏压向所述闭合位置，所述弹性的操作机构表现出在所 述闭合力和所述弹性阀密封离开所述闭合位置的位移之间的非线性关系。
22. 根据权利要求21所述的流体分配阀，其特征在于，还包括可往 复移动地安装在所述阀体内的柱塞，所述柱塞具有外端和内端，所述外端 连接到所述弹性的操作机构，所述内端连接到所述弹性的阀密封。
23. 根据权利要求22所述的流体分配阀，其特征在于，所述分配出 口还包括第二细长通道，所述第二细长通道具有界定出大体呈环形的通道 的刚性外壁，所述环形通道具有一端，其结束于所述阀体内并与所述流体 入口端流体连通，以及所述环形通道具有远离所述阀体的敞开出口端，所 述第二细长通道/人所述阀口延伸到所述敞开出口端。
24. 根据权利要求21所述的流体分配阀，其特征在于，所述分配出 口的开口面形成具有最小厚度的伸出表面。
25. 根据权利要求24所述的流体分配阀，其特征在于，所述伸出表 面从所述阀体壁向外延伸一段至少为所述伸出表面的厚度的三倍的距离。
26. 根据权利要求21所述的流体分配阀，其特征在于，所述分配出 口形成流体排出通道，所述外壳形成至少部分环绕所述流体排出通道的通 道。
27. 根据权利要求26所述的流体分配阀，其特征在于，在所述流体 排出通道的外边缘和所述外壳的通道的外边缘之间形成足够大的间隔，用 于防止流经所述阀的流体与所述外壳的通道接触。
28. 根据权利要求21所述的流体分配阀，其特征在于，所述的阀体、 阀口壁、弹性的阀密封以及弹性的操作机构均由使它们能经受住辐射量至少为5.0 MRAD伽玛辐射和钴辐射的材料制成。
全文摘要
本发明公开一种防滴漏的流体分配阀，其提供被构造能在分配操作后能将流体从阀上滴落的趋势降至最低的分配出口。分配出口表现出弯曲状的内表面和弯曲状的开口面结构，开口面离阀体有一段距离。这种结构有助于尽量减少流体蓄积在分配出口的表面上以及流体向分配出口外的表面迁移，上述表面容易促成生物污染物的孳生和/或提供了可能会在分配操作后汇集流体并随后从阀上滴落的附加表面。围绕分配出口设有外壳，以帮助避免阀和通过阀分配的流体被污染，并且有助于定位一个用于盛纳从分配阀流出的流体的容器。
文档编号B67D3/00GK101415637SQ200780012609
公开日2009年4月22日 申请日期2007年2月8日 优先权日2006年2月8日
发明者G·R·阿兰森, M·A·弗里曼 申请人:国际分配器公司