CN1209205A - 真空致动鞘式阀 - Google Patents

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Abstract

一种线性鞘式阀(1),包括一阀座(33)和一与之相配的盖(21)。一弹性膜片(29)张紧在该盖(21)与该阀座(33)之间,从而控制进口通道与出口通道(39、45)之间的液流。盖(21)的与膜片(29)相邻的表面上在进口(39)与出口(45)之间有一膨胀区(23)。液体在真空作用下流过该阀(11)。真空作用在流路出口上,但还作用在膜片(29)上,从而提起膜片而打开该流路。真空撤消时膜片(29)密封进口(39)和出口(45),从而重新防止液体在进口与出口之间流动。

Description

真空致动鞘式阀
发明领域
本发明涉及鞘式阀、即只容许液体单向流动的阀，特别涉及使用张紧线性鞘即平面鞘而不是圆柱鞘的鞘式阀和真空致动鞘式阀。
发明背景
鞘式阀是一种单向阀，可用来发放液体、气体或其他流动材料，但阀中不会发生回流，从而防止发放容器中的剩余容物受到污染。
现有一种单向阀为由一圆柱形弹性鞘包住的一圆柱形芯，芯中有一通向一部分鞘的进口管和一与鞘连通的出口管。这两个管被鞘盖住而不互相连通；但作用在待发放液体上的压力使得鞘膨胀，从而液体从进口管流到出口管。
压力消除时，鞘收缩，重新密封该阀而防止回流造成污染。
已有多种专利涉及这种圆柱形阀，例如可见Gerber的美国专利4,846,810；Debush的美国专利5,279,330、5,305,783和5,305,786以及Pardes的美国专利5,092,855。这些专利都使用包住一圆柱形阀芯的圆柱形鞘。这种圆柱形结构不仅制造困难、制造成本高，而且装配困难、装配成本高。圆柱形鞘式阀的一个问题是，为了保持张紧，圆柱形鞘的内径须小于芯的外径，因此装配困难。
本人于1994年10月24日申请的待审理美国专利申请No.08/327,608作为参考材料包括在本申请中。该专利申请涉及一种可有效用作单向阀的线性或平面(非圆柱形)鞘式阀。本申请涉及真空致动阀，它最好、但不必为线性阀。它也是单向阀。
本发明概述
本人的单向、真空致动鞘式阀使用张紧在一凸面即一全部或局部呈弧形的表面上或沿一阀座的至少一个轴线膨胀的便宜的弹性鞘薄片材料，该表面称为具有凸面的阀座。阀座中有与鞘和阀座之间的交界面连通的进口通道和进口以及出口通道和出口。该鞘必须张紧在该表面上，以便单向紧紧密封这些通道。该阀可控制各种流动产品的流动、例如液体、胶、气体，下面统称为“液体”。
各实施例中的部件包括(a)一具有一凸面的阀座；(b)一鞘，可以是用卷形毛坯制作的一弹性薄片、一预成形注入件或压缩模制件；(c)一保护或夹持鞘的壳体或盖，该盖与阀座密封在一起；以及(d)一真空源，例如一真空泵或一文丘里吸气器。
这些部件包括：
第一为用作阻挡和密封区的阀座表面，鞘张紧在鞘与阀座的交界面上。阀座可采取各种形状，从圆顶到细长圆柱的一段。关键是鞘张紧时自然伸展并紧贴阀座。
第二为供液体在阀中流动的进口和出口以及进口通道和出口通道的数量和形状。
第三为把鞘固定在阀座上的机构，这些机构多种多样，但都使用一盖件把鞘的边缘夹紧在阀座与该盖之间；并在进出口与鞘交界区域在阀座与盖件之间有一间距即一膨胀室，从而鞘在压力作用下可膨胀，从而液体可在进出口之间流动。
第四为一真空源。真空源可为任何所需形式的真空源，例如真空泵或文丘里管。它与出口连接而通向一与膨胀室连通的真空室。
附图说明
图1为可使用本发明真空致动鞘式阀的一种发放器的立体图。该图中未示出接受容器和真空源。
图2为沿图1中2-2线剖取的局部剖面图，示出该阀在一发放器中的使用情况。
图3为图2中圆圈区的放大图，用来更清楚地示出该阀的工作情况。但图3与图2的不同之处是用真空从阀中吸出液体或胶。
图4为本发明真空致动鞘式阀的分解立体图。除图1所示鞘式阀外，还示出接受容器和真空源。
图5为图4所示阀座的俯视图。
图6为沿图5中6-6线的侧视图。
图7为沿图5中7-7线剖取的剖面图，示出详细结构。
图8为真空致动鞘式阀另一实施例的立体图。
图9为沿图8中9-9线剖取的剖面图。
图10为图8实施例的阀座的俯视图。
图11为图8实施例的局部剖面图，但包括发放容器和一文丘里真空源。在该实施例中，文丘里管中用来生成真空的液体与发放容器中的食物即浓缩液混合。该实施例可在汽水龙头处比方说混合茶或果汁的浓缩液与水。
图12同图5，但示出一具有多个进口通道的阀。
本发明的详细说明
图1为本人的单向、真空致动鞘式阀的典型装配图1(未示出接受容器和真空源)。可压缩容器3中装有待发放液体或胶；液体或胶必须不回流入容器3中而造成污染。使用鞘式单向阀可防止这种回流。
本人的鞘式阀11从容器3中抽出液体或胶；液体或胶从出口53流出该阀。如图4所示，液体或胶然后流入与一吸气器、一真空泵或其他真空源71连通的接受容器61。
鞘式阀11包括盖21、阀座33和出口歧管51。鞘式阀11的各部分从图2-7中可看得最清楚。该阀为一线性鞘式阀，即，其鞘(弹性膜片)29不是前述各专利所述圆柱形，而是用片状或平面状材料制成。
鞘式阀的各部分包括：
(a)一具有一下凹内表面22的盖21，该盖包括膜片29的膨胀室23、盖周边肩(密封区)25和一与膨胀室23连通的真空通道27；该膨胀室最好为一在表面22上的稍稍下凹的凹座，但需要时体积也可更大；
(b)一阀座33，包括一凸起内表面34、一与盖肩25相配的周边座35、一进口通道(包括鞘端43和容器端41)和出口(真空)通道45(包括鞘端47和用户端49)；该表面可为球面或圆柱面，但最好与下凹面22相配；
(c)一伸展在凸起面34上、夹紧在盖21与阀座33之间、沿盖21和阀座33的周边密封的弹性膜片(膜片29的顶面与下凹面22之间形成膨胀室23)；以及
(d)歧管51，其中有与真空通道27和出口通道45连通的集气室55。歧管51沿集气室边缘与盖21和阀座33密封，从而在歧管与通道27和45之间形成气密密封。
如图4所示，歧管的出口53与接受发放液体或胶的接受室61连通；进口63在65处用密封圈65与出口53密封。室61又经密封导管73与真空泵、文丘里吸气器或其他真空源71连通。如真空源为一文丘里吸气器，可使用气流、水流或其他液流用作该吸气器的动力。
通常，在没有真空时，膜片29紧贴凸起面34而密封通道41和47。因此，污染物无法经通道39和45回流入柔性容器3中。但是，如本人的发明的原先一实施例所示，在容器3上加压可把液体或胶压入进口通道39、把膜片29向上压入膨胀室23、从而形成一通向出口通道45的通道。
本发明不是这样。而是在出口用真空经通道吸出液体或胶。但是，如真空只作用在出口通道45上，就无法从通道中吸出液体或胶，因为该真空只会把膜片29更紧地吸住在通道的鞘端47上而密封得更紧。因此真空还必须作用在膨胀室23从而作用在膜片的顶面上。但是，这并不是说膜片29两面上的作用力相同，因为膜片两面上的暴露面积不同。膜片的底面上只有出口端47的面积暴露，而顶面上的暴露面积等于在膨胀室23中的顶面面积。因此，向上的合力大于向下的合力，膜片向上提起，在其下方形成一互连进口通道39与出口通道45的通道。(该两力的差称为“差力”)。真空然后经该通道从容器3吸出液体或胶，然后液体或胶经进口通道、凸起面34上方和出口通道45流入歧管中的集气室55。此外，液体或胶在表面34上方在通道39与45之间一旦开始流动而生成的向上压力与膜片所受(真空)向上拉力保持该阀打开，直到撤消作用在该阀结构上的真空。当真空撤消时，膜片的张力使膜片重新紧贴凸起面34，从而关闭该阀。从而防止污染物流向上游而流入容器3。
从容器3吸出的液体或胶由集气室中的真空经歧管出口53吸入接受容器61中。
从上可见，真空从真空源71经接受室61和歧管集气室55后经盖21中的真空通道作用在膜片上并作用在阀座31的出口通道45上。
图12示出该阀的另一实施例，包括分别具有容器端41、41a和41b和鞘端43、43a和43b的进口通道39、39a和39b。
图8-10示出本发明另一实施例，该实施例也使用差力。在该实施例中，阀座33a中有三个相距120°的通道。通道39a为进口通道，通道45a、45b和45c为出口通道。每一通道通向阀座33a的凸起内表面34a。盖21a中有三个出口通道56a、56b和56c分别与通道45a、45b和45c连通。歧管51a位于盖21a上方并与之密封。该歧管包括连接通道56a和56b的出口与通向一真空源的歧管出口53a的集气室55a。集气室55a还经导管57a与膜片29上方的膨胀室23连通。
该实施例的工作情况与上述实施例相同。施加在歧管出口53a上的真空经导管57a作用于膜片29的顶面上，它还作用于出口通道45a和45b。因此生成差力、提起膜片、液体或胶流过进口通道39a、膜片下方、出口通道45a和56a、45b和56b以及45c和56c、集气室56a后从歧管出口53a流出。
图11示出另一实施例。在该实施例中，真空源为一吸气器75，流体从进口77经节流部到出口79在吸气器中流动，生成一文丘里管，从而生成真空。该实施例的目的是发放容器3中的浓缩液，使它与用来生成真空的流体混合而生成所需混合液。例如，在汽水龙头处混合浓缩茶或果汁与水，以便生成预定比例的混合饮料。
图11所示实施例的工作情况与图1-7所示相同。盖21b包括一连接在膨胀室23c与歧管51b的集气室55b之间的真空通道56c。该盖与阀座33b之间有一膜片29；阀座中有进口通道39b和出口通道45d。施加真空时，差力作用在膜片29上，液体从容器3吸出、经膜片下方吸到集气室55b，然后经歧管出口53b流入吸气器进口81。然后与使吸气器生成真空的水混合，混合液经吸气器出口79流出该装置。
在用吸气器作为真空源时，可使用不同流体生成真空。如使用液体，液体可与待发放胶或液体混合；如使用空气或其他气体，可生成充气饮料。
权利要求书修改
根据条款第19条修改时的声明
在经修改的权利要求14中，对该阀结构中弹性膜片在底座的底座表面上的布置说明得更详细，即液体在膜片的第一表面与底座表面之间从进口通道流向出口通道。
                  Webster的4,852,851
在Webster的图2中，一阀包括第一阀体件2和第二阀体件4。一柔性阀片件8夹紧在这两个阀体件之间。第一阀体件2中有一对通道20和22，这两通道之间有一弧形凸台28正对阀片件8的一表面。阀片件8的另一表面伸展在第二阀体件4中的一控制通道50上。如对控制通道50加压，阀片件8与凸台28形成密封，从而液体无法在两通道之间流通。当控制通道50中的压力降低时，阀片件8移离凸台，从而液体在通道20与22之间流动。
在经修改的权利要求14中，进口通道和出口通道都“位于所述底座中并穿过所述底座”。此外，弹性膜片的第一表面与底座表面接触而盖住进口和出口通道的口。在Webster中，阀片件8不盖住通向通道20、22的孔34、36。而且，两通道不位于与膜片接触的底座中，不在底座表面上开口。
在Webster中，没有使柔性阀片件紧贴底座表面的张紧装置。当降压源作用时，柔性阀片件接触下部阀体件4的表面，降压源不作用于与柔性膜片的第二表面接触的集气室。在Webster中，第二表面上方没有集气室。
在Webster中，在既无压力又无真空作用在通道50时，液体在通道20、22中流动。在权利要求14中，与Webster的阀不同，张紧装置保持膜片的张紧而密封进口通道和出口通道的口。
               Seisakusho的日本专利1-55484 A
Seisakusho的真空阀供液体在一进口2与一出口3之间流动，特别可见图2。真空从进口2经电磁阀E通向压力室4。阀体5(a)上有一可在图2和3所示位置之间移动的膜片。弹簧6作用在连接件2中的该阀体上。
底座中没有进口通道和出口通道穿过底座通向底座表面的口。弹性膜片的第一表面不与底座表面接触而盖住进口和出口通道的口。
从图2可见，在开动电磁阀时，阀体和膜片5在弹簧6的帮助下向上偏转，从而液体从孔2流向孔3，膜片的第一表面与底座的底座表面之间不形成通道。
8、按权利要求1所述的真空致动鞘式阀，其特征在于，包括多个所述出口通道。
9、按权利要求1所述的真空致动鞘式阀，其特征在于，包括多个所述进口通道。
10、一种液体/胶发放装置，所述装置包括一发放容器、一发放材料接受器和一真空源，其特征在于，包括：
一阀座，所述阀座有一凸起面；
所述阀座中的一进口通道和一出口通道，所述两通道分别通向所述凸起面上的一进口和一出口，所述进口与出口相间距；
所述阀座的所述凸起面的一盖，所述盖有一与所述凸起面相配的下凹面，所述下凹面包括一膨胀室；
一位于所述阀座与所述盖之间的弹性膜片，用张力使所述弹性膜片紧贴在所述凸起面和所述进口和所述出口上的张紧装置；
所述盖中一与所述膨胀室连通的真空通道，以及连接所述真空源与所述真空通道和所述出口的连接装置；
从而，仅当所述真空源工作时液体从所述进口通道流向所述出口通道。
11、按权利要求10所述的液体/胶发放装置，其特征在于，所述连接装置为其中有一集气室的歧管，所述集气室与所述真空源、所述真空通道和所述出口连通。
12、按权利要求10所述的液体/胶发放装置，其特征在于，包括多个所述出口通道。
13、按权利要求10所述的液体/胶发放装置，其特征在于，包括多个所述进口通道。
14、一种单向阀结构，其特征在于，包括：其上有一底座表面的一底座，至少一个进口通道和出口通道，它们位于所述底座中穿过所述底座各与所述表面上的一口连通，所述各口相间距；
位于所述底座表面上的一弹性膜片，包括与所述底座表面接触、从而盖住所述进口通道和出口通道的口的第一表面和相反的第二表面；
用张力使所述膜片紧贴在所述底座表面上的张紧装置，从而该膜片通常盖住并密封所述进口通道和出口通道的口；
一位于所述膜片的所述第二表面上方而与之接触的集气室；
一可与所述集气室连通的降压源；
从而，在连接所述降压源与所述集气室时，所述张紧膜片从所述底座表面被提起，在膜片的第一表面与底座表面之间形成通道，从而所述进口通道和出口通道的两口之间连通，从而液体可从所述进口通道流向所述出口通道。
15、按权利要求14所述的单向阀结构，其特征在于，包括连接所述降压源与所述出口通道的装置。
16、按权利要求2所述的真空致动鞘式阀，其特征在于，所述弹性膜片包括一正对所述集气室的集气室面和一正对所述出口通道的通道面，在所述阀关闭时所述集气室面上的暴露面积大于所述通道面上的暴露面积。
17、按权利要求11所述的液体/胶发放装置，其特征在于，所述弹性膜片包括一正对所述集气室的集气室面和一正对所述出口通道的通道面，在所述阀关闭时所述集气室面上的暴露面积大于所述通道面上的暴露面积。

Claims (17)

1、一种真空致动鞘式阀，其特征在于，所述鞘式阀包括：一阀座，所述阀座有一凸起面；
所述阀座中的一进口通道和一出口通道，所述两通道分别通向所述凸起面上的一进口和一出口，所述进口与出口相间距；
所述阀座的所述凸起面的一盖，所述盖有一与所述凸起面相配的下凹面，所述下凹面包括一膨胀室；
一位于所述阀座与所述盖之间的弹性膜片，用张力使所述弹性膜片紧贴在所述凸起面和所述进口和所述出口上的张紧装置；
一真空源，所述盖中一与所述膨胀室连通的真空通道；以及
连接所述真空源与所述真空通道和所述出口的连接装置；
从而，仅当所述真空源工作时液体从所述进口通道流向所述出口通道。
2、按权利要求1所述的真空致动鞘式阀，其特征在于，所述连接装置为其中有一集气室的歧管，所述集气室与所述真空源、所述真空通道和所述出口连通。
3、按权利要求1所述的真空致动鞘式阀，其特征在于，所述真空源为一文丘里吸气器。
4、按权利要求3所述的真空致动鞘式阀，其特征在于，所述文丘里吸气器的工作流体为气体。
5、按权利要求3所述的真空致动鞘式阀，其特征在于，所述文丘里吸气器的工作流体为液体。
6、按权利要求1所述的真空致动鞘式阀，其特征在于，所述真空源为一真空泵。
7、按权利要求1所述的真空致动鞘式阀，其特征在于，所述鞘式阀为一线性鞘式阀。
8、按权利要求1所述的真空致动鞘式阀，其特征在于，包括多个所述出口通道。
9、按权利要求1所述的真空致动鞘式阀，其特征在于，包括多个所述进口通道。
10、一种液体/胶发放装置，所述装置包括一发放容器、一发放材料接受器和一真空源，其特征在于，包括：
一阀座，所述阀座有一凸起面；
所述阀座中的一进口通道和一出口通道，所述两通道分别通向所述凸起面上的一进口和一出口，所述进口与出口相间距；
所述阀座的所述凸起面的一盖，所述盖有一与所述凸起面相配的下凹面，所述下凹面包括一膨胀室；
一位于所述阀座与所述盖之间的弹性膜片，用张力使所述弹性膜片紧贴在所述凸起面和所述进口和所述出口上的张紧装置；
所述盖中一与所述膨胀室连通的真空通道，以及连接所述真空源与所述真空通道和所述出口的连接装置；
从而，仅当所述真空源工作时液体从所述进口通道流向所述出口通道。
11、按权利要求10所述的液体/胶发放装置，其特征在于，所述连接装置为其中有一集气室的歧管，所述集气室与所述真空源、所述真空通道和所述出口连通。
12、按权利要求10所述的液体/胶发放装置，其特征在于，包括多个所述出口通道。
13、按权利要求10所述的液体/胶发放装置，其特征在于，包括多个所述进口通道。
14、一种单向阀结构，其特征在于，包括：其上有一表面的一底座，至少一个进口通道和出口通道，它们在所述底座中各与所述表面上的一口连通，所述各口相间距；
位于所述底座表面上的一弹性膜片，包括第一表面和相反的第二表面，第一表面盖住所述进口通道和出口通道的口；
用张力使所述膜片紧贴在所述底座表面上的张紧装置，从而该膜片通常盖住所述进口通道和出口通道的口；
一位于所述膜片的所述第二表面上方的集气室；
一可与所述集气室连通的降压源；
从而，在连接所述降压源与所述集气室时，所述张紧膜片从所述底座表面被提起，所述进口通道和出口通道的两口之间连通，从而液体可从所述进口通道流向所述出口通道。
15、按权利要求14所述的单向阀结构，其特征在于，包括连接所述降压源与所述出口通道的装置。
16、按权利要求2所述的真空致动鞘式阀，其特征在于，所述弹性膜片包括一正对所述集气室的集气室面和一正对所述出口通道的通道面，在所述阀关闭时所述集气室面上的暴露面积大于所述通道面上的暴露面积。
17、按权利要求11所述的液体/胶发放装置，其特征在于，所述弹性膜片包括一正对所述集气室的集气室面和一正对所述出口通道的通道面，在所述阀关闭时所述集气室面上的暴露面积大于所述通道面上的暴露面积。
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